混凝土原材料對(duì)泵送性能的影響

混凝土泵送施工是十分常見的施工方式，良好的泵送性能時(shí)混凝土必備的工作性能?；炷帘盟托阅苁芩?、礦物摻合料、砂、石骨料、水及外加劑等原材料的質(zhì)量影響，這種影響是直接的，不容忽視的。尤其是外加劑與其他原材料的相容性會(huì)造成混凝土拌合物狀態(tài)發(fā)生重大變化，甚至造成泵送過(guò)程中堵管。（一）膠凝材料在泵送過(guò)程中，混凝土中的液相物質(zhì)是泵送壓力傳送的媒介。膠凝材料在混凝土中的作用有兩方面，一方面，與水組成漿體，填充包裹在骨料表面，在泵送過(guò)程中維持固相被液相包裹；另一方面，膠凝材料漿體的潤(rùn)滑作用可以有效減少混凝土與管道及混凝土自身各組分之間的摩擦阻力，而在泵送過(guò)程中具有良好的流動(dòng)性。漿體的稠度及流動(dòng)狀態(tài)的好壞和保持程度對(duì)泵送施工有很大的影響，漿體的需水量增加或者造成漿體損失快（流動(dòng)性保持差），造成施工過(guò)程中沒(méi)有足夠的流動(dòng)性保持泵送。另一方面，膠凝材料在和外加劑同時(shí)使用時(shí)，出現(xiàn)漿體隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，漿體流動(dòng)性增大，造成混凝土拌合物坍落度增加，甚至發(fā)生離析、泌水，造成無(wú)法泵送施工。（1）膠凝材料的保水性膠凝材料的保水性對(duì)混凝土泵送具有一定的影響，保水良好的膠凝材料受到泵送壓力后不會(huì)發(fā)生離析、泌水，混凝土坍落度泵損較小。粉煤灰具有較好的保水性，而礦渣粉的保水性差，粉煤灰的需水量不宜大于5%，礦渣粉流動(dòng)度比小于105%，若需水量比（流動(dòng)度比）過(guò)大，需要提高外加劑用量保持坍落度。一般來(lái)說(shuō)，水泥的比表面積增加，水化速度加快，對(duì)混凝土拌合物的保水性增加，但過(guò)大的比表面積同樣會(huì)造成混凝土拌合物坍落度損失增加。因此，水泥的比表面積不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小，比表面積控制350m2/kg左右（當(dāng)前很多水泥比表面積超過(guò)380m2/kg。），標(biāo)準(zhǔn)稠度不超過(guò)27%。膠凝材料的各種不同粒徑顆粒相互填充，相互影響，合適的級(jí)配比例有利于減小膠凝材料的空隙率，降低用水量，相反會(huì)造成膠凝材料空隙率增加，需水量增加。（2）膠凝材料用量泵送混凝土的膠凝材料用量不宜過(guò)少，膠凝材料用量不足將影響泵的吸入性能，同時(shí)增加混凝土泵送阻力，且拌合物保水性差，易發(fā)生泌水、離析造成堵管。同樣，膠凝材料用量過(guò)大會(huì)造成混凝土粘度增加，泵送阻力增大。膠凝材料用量的大小也受骨料的粒形和級(jí)配影響，級(jí)配良好空隙率低且比表面積不大的骨料，需要填充、包裹的膠凝材料用量相對(duì)較低，相同的膠凝材料更容易獲得滿意的泵送性能。同樣粒徑、級(jí)配的卵石（天然砂）和碎石（機(jī)制砂），碎石（機(jī)制砂）的膠凝材料用量要大于卵石（天然砂）。此外，膠凝材料用量與輸送管口徑、輸送距離也有關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，輸送距離越長(zhǎng)．輸送管口徑越小，對(duì)混凝土的流動(dòng)性、潤(rùn)滑性、保水性的要求越高，膠凝材料用量也越大。一般來(lái)說(shuō)，泵送混凝土的膠凝材料用量不宜低于280kg/m3，膠凝材料的多少取決于混凝土拌合物的狀態(tài)，保持混凝土拌合物具有良好的包裹性和流動(dòng)性。（二）細(xì)骨料（1）細(xì)骨料的品種和質(zhì)量一般來(lái)說(shuō)，天然砂的表面光滑、粒形圓潤(rùn)，泵送性能好于表面粗糙的機(jī)制砂，造成拌制混凝土?xí)r機(jī)制砂的需水量較河砂高10kg/m3。中砂的泵送性能好于粗砂和細(xì)砂，粗砂中的細(xì)顆粒較少，拌制的混凝土粘聚性、保水性差，易發(fā)生離析造成堵管；細(xì)砂中細(xì)顆粒含量過(guò)多一方面增加混凝土粘度增加泵送阻力，另一方面比表面積較大，在漿體不變時(shí)容易使骨料表面漿體變薄，骨料間摩擦力增加，不利于泵送。同時(shí)，通過(guò)0.315mm的顆粒含量不宜低于15%，中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土一般控制在20%左右為宜，含量不足時(shí)需增加膠凝材料用量。機(jī)制砂中的石粉有利于改善混凝土的粘聚性、包裹性，不同強(qiáng)度等級(jí)的膠凝材料用量差異很大，一般來(lái)說(shuō)，配制低于C20混凝土?xí)r，機(jī)制砂石粉含量在15%～20%可以獲得滿意的工作性，配制高于C50混凝土?xí)r，機(jī)制砂石粉含量應(yīng)控制在7%以下。砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)混凝土拌合物用水量（或者外加劑用量）也有重要的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)砂細(xì)度模數(shù)從3.0降到2.3，保持混凝土拌合物工作性不變，用水量需要增加15kg/m3，或者提高外加劑摻量0.3%（聚羧酸減水劑固含量8%～10%）。機(jī)制砂的質(zhì)量對(duì)混凝土拌合物同樣也具有重要影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)亞甲藍(lán)值從1.0上升到2.0，用水量提高15kg/m3，或外加劑增加摻量0.3%（聚羧酸減水劑固含量8%～10%），才能拌合物工作性保持初始不變，但經(jīng)時(shí)變化明顯發(fā)現(xiàn)，亞甲藍(lán)值越高，損失越快。砂中的云母含量低于1%，對(duì)C30，C40，C50混凝土初始坍落度和1h坍落度損失幾乎沒(méi)有影響，但超過(guò)２％后云母含量對(duì)C30，C40，C50混凝土初始坍落度和1h坍落度損失有較大不利影響。骨料吸水率越大，吸水時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土拌合物經(jīng)時(shí)損失越大，越不利于生產(chǎn)控制。（2）細(xì)骨料的顆粒級(jí)配骨料的顆粒級(jí)配是指骨料中各級(jí)大小顆粒的分配情況，顆粒級(jí)配良好的細(xì)骨可使單位體積內(nèi)的總表面積和空隙都降至最低值。泵送混凝土應(yīng)選擇級(jí)配良好、空隙率低的細(xì)骨料，這樣的骨料才能用較少的膠凝材料用量獲得良好的泵送性能。在生產(chǎn)實(shí)踐中，當(dāng)細(xì)骨料的顆粒級(jí)配不能滿足要求時(shí)，經(jīng)常采取細(xì)度模數(shù)較大的細(xì)骨料與細(xì)度模數(shù)較小細(xì)骨料按一定比例進(jìn)行搭配以達(dá)到最小的空隙。一般來(lái)說(shuō)，0.3mm以下顆粒對(duì)混凝土拌合物的粘聚性和保水性影響較大，而1.18mm以上顆粒含量有利于混凝土拌合物流動(dòng)性影響較大。（3）細(xì)骨料的用量在泵送混凝土中，漿體與細(xì)骨料組成的砂漿填充粗骨料間的空隙，并包裹在粗骨料表面起到潤(rùn)滑作用，因此，細(xì)骨料的用量與粗骨料的空隙率有很大的關(guān)系。粗骨料空隙率較大時(shí)，需要較多的砂漿填充、包裹骨料，則砂率較大；粗骨料空隙率較小時(shí)，填充、包裹粗骨料的砂漿用量也較小，砂率相對(duì)較小。因此，粗骨料級(jí)配合理，空隙率較低，最佳砂率也越低。（三）粗骨料（1）粗骨料的品種和質(zhì)量配合比參數(shù)相同時(shí)，卵石的表面光滑，拌制的混凝土可泵性好于人工破碎的碎石。碎石中的針片狀含量過(guò)多，骨料間摩擦力增加，漿體不變時(shí)造成泵送阻力增加，易造成輸送管堵塞。因此，拌制混凝土?xí)r，針片狀含量不宜超過(guò)10％，利于降低骨料空隙率，改善骨料間摩擦力。（2）粗骨料的最大粒徑

泵送混凝土的粗骨料最大粒徑受輸送管路最小口徑的限制，卵石最大粒徑不宜超過(guò)泵管口徑的1/3，碎石最大粒徑不宜超過(guò)泵管口徑1/4。允許有少量超徑骨料混入，不過(guò)這種超徑骨料所占比例不得大于5％，同時(shí)還要注意適當(dāng)提高砂率1%～2%。（3）粗骨料的顆粒級(jí)配泵送混凝土的粗骨料既不是粒徑越小越好，也不是小粒徑顆粒含量越多越好，最重要的級(jí)配合理，空隙率最低。粗骨料的級(jí)配對(duì)混凝土可泵性十分重要，特別是長(zhǎng)距離泵送，當(dāng)粗骨料級(jí)配缺失時(shí)，有時(shí)增加膠凝材料用量對(duì)泵送效果的改善也不明顯。當(dāng)粗骨料出現(xiàn)間斷級(jí)配時(shí)，復(fù)配的辦法改善骨料級(jí)配。（4）粗骨料用量粗骨料的用量對(duì)混凝土可泵性的影響主要表現(xiàn)在泵送壓力和吸入性能。在實(shí)踐中，只要控制好含砂率，粗骨料用量就得到了控制，影響砂率大小的因素有以下幾個(gè)方面：1.粗骨料的最大粒徑增大，適當(dāng)降低砂率。2.碎石混凝土的砂率比卵石混凝土要大2%～3%。3.砂細(xì)度模數(shù)變大，適當(dāng)增加砂率，細(xì)度模數(shù)減小，適當(dāng)降低砂率，一般細(xì)度模數(shù)變化0.2，砂率變化1%左右。4.膠凝材料用量增加，可適當(dāng)降低砂率，一般膠凝材料用量每增加30kg/m3左右，砂率要降低1%。（四）外加劑外加劑的種類很多，其中能改善混凝土可泵性的外加劑有加氣劑、減水劑、超塑化劑，緩凝劑。外加劑的摻量隨品種不同相差很大，用量不當(dāng)易造成堵管或其他質(zhì)量事故。減水劑是保持坍落度不變的情況下，降低用水量，而且能夠有效地提高混凝土的流動(dòng)性，改善泵送性能。其中，聚羧酸系高效減水劑分散穩(wěn)定性良好，配制的大流動(dòng)性混凝土（坍落度≥200mm）經(jīng)時(shí)損失小，彌補(bǔ)了常用萘系高效減水劑配制的混凝土坍落度損失大、易泌水等方面的缺陷，不易發(fā)生堵管現(xiàn)象。聚羧酸減水劑的選擇上應(yīng)注意摻量敏感性、環(huán)境溫度敏感性，與混凝土其他原材料的相容性，以便有利于控制混凝土拌合物的工作性。對(duì)于減水劑減水率的選擇可以遵循低強(qiáng)度混凝土低減水率，高強(qiáng)度混凝土高減水率，如，低于C30混凝土減水率應(yīng)低于20%，當(dāng)然可以根據(jù)需要調(diào)整摻量調(diào)整到需要的減水率。生產(chǎn)過(guò)程中，使用固含量低