泵送混凝土使用机制砂的技术研究

泵送混凝土使用机制砂的技术研究

贾红照 张晓松 黄春生 翟海田

南阳市建设工程质量监督检验站 南阳市龙升混凝土公司

导读

受地域条件的限制，河南郑州地区没有适宜的建筑用天然砂，尤其是配制预拌商品混凝土的中砂资源更是大量依靠信阳，鲁山地区车载送输。随着国家道路交通法规的完善，一些靠超载运输的方式已受限制。因此，郑州预拌商品混凝土企业就面临着一无本地资源，二靠运输无法保证供应的境地，所以，在配制泵送混凝土时只能就地取材，以下结合我站的具体情况作一总结。

1 研究的意义

随着城市道路、交通及房屋建设开发的全面铺开，预拌混凝土需求量已在增加，伴随着新建搅拌站的成立，市场的价格竞争愈演愈烈，在降低成本，就地取材，充分合理地利用当地资源进行泵送混凝土的技术研究，对于解决郑州地区缺乏天然砂资源，有效缓解日趋严重的市场竞争压力，具有相当重要的实用价值。

2 机制砂厂的质量状况

2004年3、4月间，我们调查了郑州地区几处机制砂生产厂家后发现。由于受地理环境及生产条件的制约，多数厂家在生产厂未对机制砂进行有效的筛分分类处理，固而这些机制砂普通存在石粉含量高、级配差等通病。石粉含量高的甚至达到15％以上，在堆场潮湿状态下往往粘结成硬块，重拳击打不散，手抓易成团。经简易的水洗分析发现，在洗去较多的石粉外，其颗粒明显偏粗，中间粒级含量少，大于10mm颗粒却较多。

3 石粉含量高对泵送混凝土的影响

经试验室试配、试生产表明，由于机制砂中携带的高含量石粉，较差的颗粒级配及粒形，不但严重影响混凝土拌和物的和易性，还将增加用水量，降低硬化混凝土的强度，进而消耗更多的水泥用量。与碎石、河砂拌制的混凝土相比，这种机制砂混凝土因离析泌水更易引起泵送困难与堵管，故仍无法达到正常使用。在试配与试生产中主要表现为以下几方面：

（一）混凝土拌和物粘稠，流动性极差，板结较快，泵送阻力加大。

（二）在泵送过程中混凝土拌和物易在料斗内沉淀，和易性差，在泵送管道中因离析泌水（脱水）形成内干外湿的球状物，造成堵管。

（三）加之碎石中存在的石屑与机制砂石粉作用直接影响了水泥浆与碎石间的胶结，从而一定程度降低了硬化混凝土的强度。因此，为达到要求的强度指标，只得加入更多的水泥。

（四）碎石中不规则形状及超大粒径的大量混入，极易引起碎石从拌和物中分离的离析现象。

4泵送混凝土的技术改进

（一）改进砂石原材料质量

大量的试配结果证明，机制砂及石料的质量、级配、颗粒形状特别是石屑、石粉的含量是影响混凝土质量及混凝土泵送施工的主要原因，因此必须改进原材料质量。

1. 机制砂

必须严格控制石粉的含量。宜优先选用石粉少的粗砂，或在现有机制砂中掺配一定量的天然砂，或要求机制砂生产厂家出厂前严格控制石粉含量。

2. 碎石

选用5-25mm连续粒级的碎石，严格不规则的大粒径碎石、针片状石含量。同时在生产过程中将不同粒径的碎石掺配使用。

（二）优化配合比设计

配合比设计的原则是既要满足强度、耐久性要求，又要经济合理，具有良好的可泵性与施工性能。因此，在充分利用我们当地资源的条件下，应处理好如下几个方面：

1. 足够的胶凝材料用量

在石屑、石粉的影响下，必须保证足够的胶凝材料用量来满足混凝土的强度及和易性要求。特别是低强度等级混凝土，如果水泥用量过少，砂率偏低，不但混凝土拌和物粘性差、流动性差、易离析，而且容易造成搅拌困难、堵管等现象。

2. 合理的砂率

合理的砂率是指用水量和水泥用量一定时，混凝土拌和物获得最大的流动性且保持良好粘聚性及保水性的砂率值。在试配及实际生产中，当采用中细砂或掺配成中细砂时，砂率宜低，可选用36-42％，当采用粗砂时，砂率可调至42-44％。当配制C50等高强度等级混凝土时，宜采用中砂，砂率可控制在38％左右。

3. 适宜的坍落度

因为掺机制砂混凝土拌和物粘聚性较好、流动性差、凝结快、易离析且泵送阻力大。因此，应严格控制混凝土坍落度的波动范围，宜控制在10％左右。当输送距离在100m以内，混凝土的坍落度宜控制在160-180mm；当输送距离超过100m，混凝土的坍落度宜控制在180-220mm。

（三）掺加引气型复合外加剂或高效泵送剂

对于细颗粒缺少、级配不良的砂，形状不良的碎石，引气剂不仅能改善混凝土的耐久性，减少混凝土拌和物的离析、泌水，更主要的是它引入的气泡如“滚珠”可增加混凝土的和易性，使混凝土更易于浇注或捣实。既可增加混凝土的粘聚性、可塑性，又可改善混凝土的泵送性能。如FDN系列，高效泵送剂等。具体掺量以试配结果或不超过规定标准为准。

（四）掺入粉煤灰

在机制砂混凝土中掺加粉煤灰可提高混凝土拌和物的和易性，减少泌水，提高抗离析能力，提高其稳定性，延缓凝结时间，减少混凝土坍落度损失，保持混凝土良好的匀质性与可泵性。加入粉煤灰可用等量取代法或超量取代法，也可直接定为水泥用量的10-15％或者更高，但宜同时掺加高效减少剂。粉煤灰的掺入切忌盲目乱加，例如：当机制砂中粉末含量多时，加入过多的粉煤灰不但不利于混凝土泵送，反而会影响混凝土的早期强度。粉煤灰的质量也不能低于Ⅲ级，因为质量不稳定或劣质的粉煤灰都将严重影响混凝土的质量。

5选择高性能混凝土泵及泵送方案

（一）由于机制砂混凝土拌和物粘聚性好，流动性差等特殊性，因此在泵送时宜优先选择性能较好，同时具有高低压输送方式的混凝土泵。

（二）选择泵送方案时宜优先选用水平或向上泵送。向下泵送时应充分考虑混凝土拌和物可能发生离析而导致堵管等不利情况的发生。

总之，充分合理地利用当地资源，就地取材，一方面可降低成本，同时，只要作好充分的技术研究，机制砂混凝土质量是完全可以得到保证，这些都为提高企业市场竞争力打下坚实的物质基础。