《混凝土》2013年第四期

【机构】 湖北省葛洲坝试验检测有限公司；

【摘要】 从混凝土的原材料、施工配合比的角度分析研究泵送混凝土堵管的常见原因,找出解决现场施工泵送混凝土堵管的措施,得出相应的对策以指导现场泵送混凝土的施工,从而保证工程施工质量。

【关键词】 泵送混凝土； 堵管；原因及对策；

1.引言

从施工配合比的角度看，泵送混凝土相对于常态混凝土工作性强，施工性能好，但泵送混凝土的室内配合比设计中，虽混凝土坍落度、强度、耐久性达到设计要求，但泵送混凝土在施工过程中常遇到堵管、卡管现象而影响施工。

从理论上讲，在合理的配合比，施工条件满足要求的情况下，泵送混凝土是不会发生堵管现象。本文排除施工工艺方面的原因，仅从泵送混凝土的原材料、施工配合比、分析研究泵送混凝土堵管的原因，从而找出相应解决措施，以指导泵送混凝土施工。

2.泵送混凝土特点及设备管路布置

在混凝土搅拌站、搅拌运输车、混凝土泵及其他附属设备的技术状况良好的情况下，泵送混凝土应符合国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求，要保证连续均匀供应；其主要目的就是要保证混凝土泵送浇注质量和混凝土输送管路不因混凝土供应中断时间过长，而发生堵塞事故。

泵送混凝土必须满足输送泵对拌和物的和易性要求，才能使混凝土拌和物在输送管道中输送畅通，不堵管。泵送混凝土堵管的主要原因是输送管中骨料集中后形成的堆积体的直径等于输送管的直径，在输送压力小于骨料之间的摩擦力时，就会造成堵管。在泵送混凝土中，一般认为，当三颗粗骨料在同一截面卡紧时，易使混凝土阻塞管道。设三颗大骨料粒径相同，则最大粒径Dmax＜d管径/3。

3 泵送混凝土堵管原因分析

在施工现场发现，泵送混凝土堵管大多数由于坍落度损失过大造成入泵前混凝土流动性差导致；其次，混凝土出机口坍落度大而扩散度小，混凝土离析，和易性差导致堵管。所以减少混凝土坍落度损失和保证混凝土拌合物施工和易性（可泵性）是至关重要的。

以下从几个方面分析影响混凝土坍落度损失过快及混凝土和易性差的原因。

3.1新鲜水泥存放时间与温度的的影响

新鲜水泥在生产后12天内对外加剂吸附量较大，大部分15天后趋于正常。由于新鲜水泥干燥度高，而且温度相当高（达80℃～90℃），早期水化快、水化时发热量大，所以需水量大，而且对外加剂的吸附量也大，同等掺量时，流动度变小，必然会产生对混凝土的需水量大、坍落度损失快、凝结时间短等许多怪现象。这完全是因为水泥存放时间的不同，导致混凝土的性能技术指标出现较大差异。

3.2 水泥的化学成份及物理技术指标的影响

（1）矿物成分的影响

混凝土坍落度损失快慢与水泥中混合材料的质量和掺量有关。水泥中的早强成分C3A含量多，水泥细度很细，水泥凝结时间快等都会造成混凝土坍落度损失加快。水泥中的C3A含量宜在4%～6%内，含量低于4%，应减少引气、缓凝成分，否则会造成混凝土长时间不凝固，C3A高于7%，应增加引气缓凝成分，否则会造成混凝土坍落度损失很快或假凝现象出现。

另外，水泥中的C3A、C4AF含量较高，由于C3A、C4AF带正电，容易吸附减水剂分子（带负电），导致外加剂在混凝土中的分散效果，减水差，用水量过多，导致坍落度损失快。

混凝土坍落度损失快慢与水泥中混合材料的质量和掺量有关。水泥中的早强成分C3A含量多，水泥细度很细，水泥凝结时间快等都会造成混凝土坍落度损失加快。水泥中的C3A含量宜在4%～6%内，含量低于4%，应减少引气、缓凝成分，否则会造成混凝土长时间不凝固；C3A高于7%，应增加引气缓凝成分，否则会造成混凝土坍落度损失很快或假凝现象出现。

在C3A含量偏高的水泥中，调凝剂仍按常规用量（3%～5%），无论选用何种石膏，凝结时间都会提前。少量石膏不能满足它生成胶状钙矾石，影响石膏的调凝效果，故加大石膏用量，尽管水泥和外加剂都合格，但影响水泥与外加剂的适应性，使混凝土工作性变差，坍落度损失加大。

（2）水泥细度的影响

比表面积大的水泥，细度过细，需水量较大，坍落度损失大；混凝土早期强度高，水化热产生集中，容易引起混凝土收缩裂缝。

（3）水泥中石膏成分的影响

生产水泥时，掺入适量石膏调节水泥的凝结速度,石膏研磨细度不够，会影响石膏的溶解性，即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。水泥中的调凝剂如果用的是硬石膏，就会造成混凝土坍落度损失加快；若不掺石膏或石膏掺量不足时，水泥可能会发生瞬凝现象。但如果石膏掺量过多，则会促使水泥凝结加快。同时，还会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏。

3.3聚羧酸减水剂的影响

若聚羧酸减水剂的消泡剂加入过少，拌制出的混凝土出机含气量较高，初始混凝土坍落度较大，但减水剂的引入的气泡不稳定，经过一段时间搅拌振捣后含气量损失较快，导致混凝土入仓前的坍落度损失变大。

高效减水剂掺量过多时，水泥浆的流动度大，浆体稀薄，不足以维持与集料的粘聚，往往会引起混凝土离析、泌水。

3.4骨料的影响

混凝土所用的粗细骨料的含泥量和泥块含量超标，碎石针片状颗粒含量超标等都会造成混凝土坍落度损失加快和堵管。如果粗骨料吸水率大，尤其是所用的碎石，在夏季高温季节经高温爆晒后，一旦投入到搅拌机内它会在短时间内大量吸水，造成混凝土短时间内坍落度损失加快。

现场发现，粗骨料的超逊径含量影响混凝土的可泵性，特别是三级配的20～40mm一级的超径，往往造成堵管。石子超径过大，违背了最大粒径与输送管径的比例规定，当超径量过多，三颗粗骨料在同一截面卡紧时就容易引起堵管.

3.5施工配合比设计

要配制品质优良新拌混凝土与获得良好的硬化混凝土，必须注意满足对原材料选择，合理的配合比以及施工要求。

混凝土的和易性直接反应了混凝土的泵送性能，混凝土的可泵性一般用10s时的相对泌水率S10（不宜超过40%）来表示。混凝土在泵送的过程中的输送阻力随着坍落度的增加而减小。泵送混凝土的坍落度一般控制在160～200mm范围内，对于距离长和高度大的情况，泵送一般需要严格控制在160mm左右。坍落度过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管。坍落度过大，高压下的混凝土易发生离析而造成堵管。

施工配合比虽然是设计问题，但它是影响混凝土性能的关键因素，有的认为，混凝土坍落度越大越好，越易于泵送。由于坍落度损失较大时，拼命增加出机口坍落度，以达到不使坍落度损失较小的目的，这是错误的。众所周知，增加坍落度必然要多加用水量，用水量增多水灰比加大，必然导致凝土强度下降，如果无限制的增加用水量，必然造成混凝土离析、泌水、堵管、堵泵,现象发生。一般混凝土坍落度不宜超过220mm,负责必然出现混凝土离析、不宜施工。因此，泵送混凝土要严格控制用水量。当混凝土拌合物在没加水之前，各种原材料就有机的联系在一起，这时水泥的水化开始，水的多少对混凝土的作用很大，它主宰着泵送混凝土的质量优劣。

高等级的泵送混凝土外观看，混凝土坍落度不算大，经实测坍落度很大，主要是因为高等级的混凝土胶材较多，粘度较大，造成人的判断错误。

3.6其他因素对混凝土性能的影响

（1）搅拌时间的影响

混凝土搅拌时间不能少于30s如低于30s，混凝土的坍落度不稳定，造成混凝土坍落度损失相对加快。

（2）泵送高度和泵送水平距离的影响

泵送高度和泵送水平距离对混凝土的坍落度造成的影响，一般泵送高度每提高30m,泵送距离每延长30m,混凝土的坍落度相应提高20 mm～30mm。为确保浇筑坍落度值，通过试验确定的坍落度损失值，可在生产时加上损失值，进行坍落度控制。

（3）温度的影响

温度对混凝土坍落度损失的影响要特别关注。炎热的夏季气温大于25℃或30℃以上时，相对于20℃时的混凝土坍落度损失要加快50%以上，当气温低于5℃时，混凝土坍落度损失很小或不损失。因此，泵送混凝土生产和施工时，要密切关注气温对混凝土坍落度的影响。

原材料使用的温度高，会造成混凝土出现温度提高和坍落度损失加快。一般要求混凝土的出机口温度应在5℃～35℃内，高出此温度范围就要采取相应的技术措施。如加冷水、冰水、地下水以降温等等。一般要求水泥、掺合料的使用温度最高不能高于50℃，冬期泵送混凝土加热水的使用温度不宜高于40℃，，不但造成混凝土的坍落度损失加快，甚至是会造成混凝土速凝，在搅拌机内出现假凝状态，处不了机或运到现场卸料困难。塑化效果越差，混凝土坍落度损失会加快。混凝土温度与坍落度损失成正比，混凝土温度每提高5℃～10℃，坍落度损失可达20 mm～30mm。

（4）混凝土坍落度损失与混凝土强度的影响

混凝土坍落度损失与混凝土强度等级大小有关系，混凝土等级高的相对于等级低的混凝土坍落度损失快，碎石混凝土比卵石混凝土损失快，其主要原因单位水泥用量的多少有关。

（5）混凝土静态与动态的影响

混凝土静态与动态的坍落度损失快，动态时，混凝土不断的受到搅拌，使泵送剂中的减水成分与水泥不能充分反应，阻碍了水泥的水化速度，从而使坍落度损失小；静态时，减水成分与水泥充分接触，加速了水泥水化进程，因此混凝土坍落度损失加快。

4 提高泵送混凝土可泵性措施

4.1控制粗骨料的最大粒径与输送管径比例及超逊径、针片状含量

控制粗骨料的最大粒径与输送管径之比，是防止混凝土泵送时堵管的重要因素。国家现行有关标准规定，泵送高度在50m以下，最大粒径与输送管径之比不宜大于1：3；泵送高度在50～100m，最大粒径与输送管径之比宜在1：3～1：4；泵送高度在100m以上，最大粒径与输送管径之比宜在1：4～1：5。通常泵送高度在50m以下的泵送混凝土的输送管径应大于3倍的最大骨料粒径，即泵送高度在50m以下采用碎石的三级配泵送混凝土的管径宜大于240mm。

泵送混凝土的各级粗骨料更要满足最佳级配。现场发现，粗骨料的超逊径含量影响混凝土的可泵性，特别是超径，往往造成堵管。石子超径过大，违背了最大粒径与输送管径的比例规定，当超径量过多，三颗粗骨料在同一截面卡紧时就容易引起堵管，所以要严格控制粗骨料的超逊径含量，尽量减少超径含量，一般不宜大于5%。

另外，针片状含量对混凝土的可泵性影响很大。当针片状颗粒含量多和石子级配不好时，输送管道弯头的管壁往往磨损或迸裂。针片状颗粒一旦横在输送管中，即造成堵管事故，实践表明，出现堵管事故时，针片状颗粒含量都在10％以上。故为了保证混凝土能顺利泵送，控制针片状颗粒含量不宜大于5％。

4.2 选择合适的粗骨料的各级比例

将粗骨料的各级比例进行适当的调整，在进一步的现场试验中逐渐增加大石的用量，以观察大石用量增加对输送过程的影响。按照室内拌和情况。石子组合比例，二级配小石：中石=60：40，三级配为小石：中石：大石＝30：40：30时，混凝土拌和物性能良好，能保证施工连续畅通，在生产试验中无阻泵、卡管现象。现场施工条件允许情况下，应首先推荐此石子比例。在用水量及骨料级配相同的情况下，三种聚羧酸外加剂拌制的混凝土拌和物流动性较好，均能满足三级配泵送混凝土施工要求。

4.3适当提高砂率及改善砂的颗粒级配

为保证泵送混凝土具有良好粘聚性，减少因流动性大而容易产生的骨料分离及其离析作用，满足其和易性要求。砂率的大小直接影响混凝土的施工性能，砂率过大，相应的用水量及胶凝材料用量增加；砂率过小，砂浆不足以填充粗骨料的空隙并包裹粗骨料。适量增大砂率，增加混凝土拌和物的粘度，在用水量一定的情况下，使混凝土拌和物能获得最大的流动性，具有良好的粘聚性及保水性。

采用质地坚硬、清洁、不含过多有机质和有害物质、级配良好及较小的空隙率的人工砂，细度模数应在2.5～2.9之间为宜。二级配的砂率宜在41%～44%，三级配的砂率宜在40%～43%。

泵送混凝土由于砂浆润滑管壁，并使粗骨料悬浮其中，使拌和物在泵送设备作用下沿输送管流动，通过0.315mm筛孔砂的含量对混凝土可泵性影响很大。实践证明，采用中砂比较适宜，而当砂中通过0.315mm筛孔的组分小于10％时易发生阻塞。所以对砂要求其通过0.315mm筛孔的组分不少于15％，通过0.16mm筛孔的组分应不小于5％。

4.4水泥的选用

选择满足设计与施工技术要求的水泥品种。如配制高性能混凝土用的水泥，最好使用C3A含量低、C2S含量高的水泥，混凝土流动性大，坍落度与扩展度的经时变化也少，这是因为水泥成分中C3A、C4AF，决定水化速度，C2S、C3S决定强度，如果使用的水泥C3A<4%，C4AF<8%，C3S在30%～40%，C2S在30%～50%，这样的水泥制作高性能混凝土效果会较好。C3A、C4AF成分偏高，水泥早期水化热较快，不利于温控，建议采用中、低热水泥。

水泥中掺入适量石膏。石膏调节水泥的凝结速度,但如果石膏掺量过多，则会促使水泥凝结加快，坍落度损失变大。同时，还会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏。石膏的合适掺量为3%～5%。

4.5选择良好的外加剂

泵送混凝土要求粘聚性好，流动性能好且保坍性能好，该特点能满足现场混凝土施工的需要。由于泵送混凝土不同于常规混凝土，所以要求外加剂的性能必须有缓凝保坍、增塑、高效减水等性能。

泵送剂掺量不能过多，应在厂家推荐范围内进行最优掺量试验，确定外加剂的最佳掺量。高效减水剂掺量掺量过大会使水泥浆的流动度大，浆体稀薄，不足以维持与集料的粘聚，往往会引起混凝土离析、泌水。此时可以适量增加用砂量，增加胶凝材料用量或是适量减少高效减水剂用量或用水量，产生离析的混凝土拌和物有害于工程质量。

4.6粉煤灰掺量的选择

粉煤灰是具有微珠球状的颗粒，它是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成，表面光滑致密，可以起到增加砂浆及混凝土流动性、保水性，改善混凝土和易性作用。掺入优质粉煤灰可增加泵送混凝土和易性，具有良好的保坍性，有利于泵送施工，并且粉煤灰替代部分水泥来减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的水化热温升。在混凝土强度等级要求不高的情况下，粉煤灰的最大掺量可为30％～40％左右。

6.结语

在现场施工条件允许情况下，控制好原材料，选择合理的混凝土施工配合比，保证施工连续畅通，无阻泵、卡管现象，输送泵送混凝土在现场不堵管是可以实现的。

作者：朱圣敏 单位名称：湖北省葛洲坝试验检测有限公司（ Hubei province imperial-court test co., LTD ）

朱圣敏，2002年毕业于武汉水利电力大学土木工程系，现就职于湖北省葛洲坝试验检测有限公司，从事混凝土试验研究工作。