泵送技术与超高泵送泵送技术与超高泵送内内 容容1 1 前言前言2 2 泵送过程分析泵送过程分析3 3 可泵性的评价与指标确定可泵性的评价与指标确定4 4 超高泵送混凝土的配制超高泵送混凝土的配制5 5 泵的选型与现场施工泵的选型与现场施工6 6 高强混凝土超高泵送工程案例高强混凝土超高泵送工程案例v1 前言前言泵送混凝土技术泵送混凝土技术1927年创于德国，现成为建筑施工的重要年创于德国，现成为建筑施工的重要技术手段，广泛应用于各类土木、建筑工程中。技术手段，广泛应用于各类土木、建筑工程中。20世纪世纪50年代从国外引进泵送混凝土技术，年代从国外引进泵送混凝土技术，目前，国内目前，国内混凝土泵车生产企业有十余家。混凝土泵车生产企业有十余家。液压活塞式混凝土泵是主流，泵的输出压力越来越高。液压活塞式混凝土泵是主流，泵的输出压力越来越高。世界高层都市建筑学会世界高层都市建筑学会CTBUH（Council on Tall Buildings and Urban Habitat）认为，建筑高度在）认为，建筑高度在300m以上的建筑物称为超高层建筑以上的建筑物称为超高层建筑。超高泵送混凝土技术一般是指超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过泵送高度超过200m 的现的现代混凝土泵送技术。代混凝土泵送技术。v2 泵送过程分析泵送过程分析活塞式混凝土泵示意图活塞式混凝土泵示意图S管阀混凝土泵的工作原理料斗料斗分配阀分配阀搅拌机构搅拌机构摆动油缸摆动油缸砼缸砼缸水箱水箱泵送的实质与条件泵送的实质与条件材料必须能材料必须能连续传递连续传递足够的压力来克服管道的阻力足够的压力来克服管道的阻力只有只有水是传递压力的介质水是传递压力的介质通过泵管时，由于通过泵管时，由于材料产生部分密实和摩擦材料产生部分密实和摩擦的影响，在流的影响，在流动方向上产生压力梯度动方向上产生压力梯度泵的压力大小泵的压力大小能够在整个管线上产生足够的压力梯度能够在整个管线上产生足够的压力梯度v3 可泵性的评价与指标确定可泵性的评价与指标确定v较好的可泵性：混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、较好的可泵性：混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质。阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质。可泵性主要表现为：可泵性主要表现为：流动性和内聚性流动性和内聚性流动性是能够泵送的主要性能；内聚性是抵抗分层离析的能力，即使在振动状态下或在压力条件下也不易发生水与浆体或浆体与骨料的分离。v泵送混凝土的要求泵送混凝土的要求泵送过程中泵送过程中不得有离析现象。不得有离析现象。混凝土与管壁的混凝土与管壁的摩擦阻力要小摩擦阻力要小，泵送压力合适。，泵送压力合适。在泵送过程中（压力条件下）混凝土在泵送过程中（压力条件下）混凝土质量不得发生明显变化：质量不得发生明显变化：水分向前方迁移和骨料内部迁移；持续压力条件下，含气量引起损失堵塞可能之一：离析（内聚性太差，堵塞可能之一：离析（内聚性太差，黏度过低黏度过低），各物料不能同步移），各物料不能同步移动；动；堵塞可能之二：细颗粒含量太高，拌合物的摩擦阻力大（堵塞可能之二：细颗粒含量太高，拌合物的摩擦阻力大（黏度过大黏度过大），），活塞传递的压力不足以推动混凝土；活塞传递的压力不足以推动混凝土；堵塞可能之三：水在压力下在拌合物内部发生了大的转移，堵塞可能之三：水在压力下在拌合物内部发生了大的转移，水不连续水不连续导致压力无法传递。导致压力无法传递。v可泵性评价方法可泵性评价方法v国内主要采用国内主要采用坍落度和压力泌水率对坍落度和压力泌水率对可泵性进行评价：可泵性进行评价：v 1、坍落度试验法、坍落度试验法v 经典的评价方法，虽然有缺陷，但表征混凝土的流动性简便易行、经典的评价方法，虽然有缺陷，但表征混凝土的流动性简便易行、指标明确，是目前评价混凝土可泵性的最主要方法。主要缺陷在于受指标明确，是目前评价混凝土可泵性的最主要方法。主要缺陷在于受操作技术影响大，观察粘聚性、保水性受主观影响。操作技术影响大，观察粘聚性、保水性受主观影响。v 采用坍落度方法测定可泵性时，通常通过坍落度、扩展度和倒坍落采用坍落度方法测定可泵性时，通常通过坍落度、扩展度和倒坍落度筒的流下时间来评价拌合物流动性、粘度等式性能。度筒的流下时间来评价拌合物流动性、粘度等式性能。v 实验结果表明，倒坍落度筒的流下时间实验结果表明，倒坍落度筒的流下时间t在在530s、扩展度、扩展度SF 450mm、坍落度、坍落度SL在在180220mm时，混凝土可泵性好、阻力小、时，混凝土可泵性好、阻力小、容易泵送；当容易泵送；当t 30s、SF 450mm时，混凝土不易泵送。时，混凝土不易泵送。v 超高泵送时，超高泵送时，SL 240mm，SF 600mm，t 15s。v2、压力泌水试验法、压力泌水试验法v水是混凝土泵送过程中传递压力的介质，如果在泵送过程水是混凝土泵送过程中传递压力的介质，如果在泵送过程中，由于压力大或管道弯曲、变径等出现中，由于压力大或管道弯曲、变径等出现“脱水现象脱水现象”，水分通过固体颗粒间空隙渗透，而使骨料聚结，引起堵塞。水分通过固体颗粒间空隙渗透，而使骨料聚结，引起堵塞。压力泌水试验法可以测定拌和料的保水性、反映阻止拌和压力泌水试验法可以测定拌和料的保水性、反映阻止拌和水在压力下渗透流动的内阻力水在压力下渗透流动的内阻力。v v 压力泌水率不宜超过压力泌水率不宜超过20%。v v 容易脱水的混凝土在开始容易脱水的混凝土在开始10s内的出水速度很快，内的出水速度很快，V10大，因而大，因而V140-V10值小，可泵性不好，反之，则表明可值小，可泵性不好，反之，则表明可泵性好。泵性好。v超高泵送混凝土的关键与难点超高泵送混凝土的关键与难点高强砼与普通砼高强砼与普通砼SL和和SF相同时，但相同时，但SFt不同（粘度较大）不同（粘度较大）黏度与和易性之间的矛盾黏度与和易性之间的矛盾坍落度与扩展度泵送损失的控制坍落度与扩展度泵送损失的控制扩展度和黏度经时损失的问题扩展度和黏度经时损失的问题高流动性混凝土的抗压强度保证问题高流动性混凝土的抗压强度保证问题v超高泵送混凝土拌合物控制（评价）指标超高泵送混凝土拌合物控制（评价）指标v4 超高泵送混凝土的配制超高泵送混凝土的配制v配制思路是：首先确定水泥和外加剂品种配制思路是：首先确定水泥和外加剂品种确定优质矿物确定优质矿物掺合料掺合料寻找寻找最佳掺合料用量比例最佳掺合料用量比例确定掺和料的确定掺和料的最佳替最佳替代掺量代掺量通过调整外加剂性能、砂率、粉体含量等措施，通过调整外加剂性能、砂率、粉体含量等措施，进一步降低混凝土和易性尤其是进一步降低混凝土和易性尤其是黏度的经时变化率黏度的经时变化率确定确定试验室最佳配合比试验室最佳配合比根据现场实际泵送高度变化（混凝土根据现场实际泵送高度变化（混凝土性能、泵送损失）情况，采用不同的配合比进行生产施工。性能、泵送损失）情况，采用不同的配合比进行生产施工。v混凝土配合比与可泵性的关系混凝土配合比与可泵性的关系v混凝土的可泵性与混凝土和管壁间的摩擦、压力条件下浆混凝土的可泵性与混凝土和管壁间的摩擦、压力条件下浆体性能及混凝土质量变化等有关，与混凝土组成材料及其体性能及混凝土质量变化等有关，与混凝土组成材料及其配合比有关。配合比有关。胶凝材料用量：胶凝材料用量：会会引起引起粘着系数和速度系数粘着系数和速度系数变化。变化。砂率：砂率：提供提供适当的浆体包裹层适当的浆体包裹层。粗骨料的影响：粗骨料的影响：骨料粒径大小、颗粒形状、表面结构、级骨料粒径大小、颗粒形状、表面结构、级配组成、吸水性能对混凝土可泵性影响很大。配组成、吸水性能对混凝土可泵性影响很大。细骨料的影响细骨料的影响：尤其注意尤其注意0.3mm和和0.15mm筛通过的筛通过的细砂含量细砂含量。含气量：含气量：3%5%，气泡的结构（数量及大小）合理。，气泡的结构（数量及大小）合理。v原材料与可泵性的关系原材料与可泵性的关系水泥与胶凝体系水泥与胶凝体系v 混凝土拌和物中石子本身并无流动性，它必须均匀混凝土拌和物中石子本身并无流动性，它必须均匀分散在水泥浆体中通过水泥浆体带动一起向前移动。分散在水泥浆体中通过水泥浆体带动一起向前移动。国内外对泵送混凝土的最小水泥用量都有明确的规定，其国内外对泵送混凝土的最小水泥用量都有明确的规定，其实质是保证填充骨料空隙、包裹骨料的浆体体积含量实质是保证填充骨料空隙、包裹骨料的浆体体积含量。水泥品种、细度、矿物组成与掺合料等对达到同样流动性水泥品种、细度、矿物组成与掺合料等对达到同样流动性的混凝土的混凝土需水性、保持流动性的能力、泌水特性、黏度需水性、保持流动性的能力、泌水特性、黏度影影响差异较大，是影响可泵性的主要因素。响差异较大，是影响可泵性的主要因素。v骨料骨料v骨料占的体积最大，其特性对混合料的可泵性影响很大，骨料占的体积最大，其特性对混合料的可泵性影响很大，包括包括级配、颗粒形状、表面状态、最大粒径、吸水性能级配、颗粒形状、表面状态、最大粒径、吸水性能等。等。级配好的骨料，其级配好的骨料，其空隙率小空隙率小，包裹层厚；，包裹层厚；砂率的变动会使骨料的总表面积和空隙率发生改变砂率的变动会使骨料的总表面积和空隙率发生改变。影响。影响浆体层的厚薄，导致骨料间摩擦阻力变化。浆体层的厚薄，导致骨料间摩擦阻力变化。骨料平均粒径增大，质量相同的骨料颗粒总数减少，则同骨料平均粒径增大，质量相同的骨料颗粒总数减少，则同样数量的浆体对骨料的裹浆层变厚；随着样数量的浆体对骨料的裹浆层变厚；随着骨料最大粒径的骨料最大粒径的减小，浆体含量需要增加减小，浆体含量需要增加。骨料的吸水率也是影响可泵性的因素，骨料的吸水率也是影响可泵性的因素，未饱和吸水的骨料未饱和吸水的骨料在压力条件下会使水分向骨料内部孔隙发生迁移在压力条件下会使水分向骨料内部孔隙发生迁移，虽然在，虽然在压力解除时有部分得到释放，但也会造成影响。压力解除时有部分得到释放，但也会造成影响。v外加剂外加剂v由于泵送工艺的需要，为了满足适当的浆体含量和适宜的由于泵送工艺的需要，为了满足适当的浆体含量和适宜的流动性，泵送混凝土用水量通常较大，而从混凝土性能考流动性，泵送混凝土用水量通常较大，而从混凝土性能考虑，则需要控制水胶比，需借助外加剂的功效来解决其中虑，则需要控制水胶比，需借助外加剂的功效来解决其中的矛盾：降低用水量、改善和易性、增大浆体的流动性。的矛盾：降低用水量、改善和易性、增大浆体的流动性。v 早期强度好、收缩低、后期强度好的外加剂早期强度好、收缩低、后期强度好的外加剂。其品。其品质在压力作用下较稳定。质在压力作用下较稳定。v水和细粉水和细粉v水主宰混凝土泵送的全过程。水主宰混凝土泵送的全过程。如果混凝土中如果混凝土中细粉料（胶凝材料和细粉料（胶凝材料和0.3mm以下的细料）以下的细料）对对水没有足够的吸附能力和阻力，一部分水在泵送压力下从水没有足够的吸附能力和阻力，一部分水在泵送压力下从固体颗粒间的空隙流向阻力较小的区域，造成输送管道内固体颗粒间的空隙流向阻力较小的区域，造成输送管道内压力传递不均，使水先流失、骨料与浆体分离。压力传递不均，使水先流失、骨料与浆体分离。由于细粉料对水的阻力作用，满足可泵性时应保证混凝土由于细粉料对水的阻力作用，满足可泵性时应保证混凝土中具有合适的数量，实质上是中具有合适的数量，实质上是提高浆体的内聚性需要，防提高浆体的内聚性需要，防止在泵送压力下的脱水作用止在泵送压力下的脱水作用。脱水具有逐渐增大的反作用，。脱水具有逐渐增大的反作用，降低混凝土流动性并减少管壁润滑层的流动润滑体，逐渐降低混凝土流动性并减少管壁润滑层的流动润滑体，逐渐引起阻力加大导致管道堵塞。引起阻力加大导致管道堵塞。v关于坍落度（流动度）的泵送损失关于坍落度（流动度）的泵送损失减水剂压力下的稳定性（萘系与聚羧酸的差别？）减水剂压力下的稳定性（萘系与聚羧酸的差别？）经时损失要小经时损失要小增加初始（入泵）值增加初始（入泵）值胶凝体系级配要合理胶凝体系级配要合理采用净浆流动度法检测采用净浆流动度法检测固体体系空隙率要小固体体系空隙率要小双掺SL和FA，改为单掺FA或SL掺加石灰石粉更换骨料（常常是砂子）掺加硅粉v5 泵的选型与现场施工泵的选型与现场施工超高泵送是一个系统工程超高泵送是一个系统工程设备要有超强的泵送能力和较高可靠性设备要有超强的泵送能力和较高可靠性超高压泵送因压力过高，必须解决超高压超高压泵送因压力过高，必须解决超高压管道的密封管道的密封、管管道布置道布置、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土剩余混凝土处理与清洗处理与清洗等诸多问题等诸多问题v泵的选型泵的选型设备的泵送能力（最大出口压力）设备的泵送能力（最大出口压力）v 对于混凝土泵来说，体现其泵送能力的对于混凝土泵来说，体现其泵送能力的两个关健参数为出口压力与两个关健参数为出口压力与整机功率。整机功率。超高压管道密封超高压管道密封管道直径管道直径v 输送管直径越小，输送阻力越大，但过大的输送管抗输送管直径越小，输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝土的性能，最好选用土的性能，最好选用直径为直径为125mm的输送管的输送管管道材质管道材质v 采用合金钢特制采用合金钢特制耐磨超高压管。耐磨超高压管。可靠性可靠性 v现场施工工艺现场施工工艺管道布置原则管道布置原则出泵口处水平管长度不低于泵送高度的1/4，包括弯管折算长度第一道水平弯管距离泵最短距离要大于3m当泵送高度超过200m时，应考虑在高空布置水平管道（缓冲层）距离泵10m左右设置一个截止阀超高压管的布置应避开人流量较大的区域，并在两边设安全防护设置泵管固定泵管固定水平管应采用预埋件固定在混凝土墩上竖向管应每隔45m设置一个固定在墙体上的管夹缓冲层缓冲层在泵送高度的1/31/2处或160m180m处设置水平缓冲管管道连接管道连接高压管采用法兰连接管道清洗管道清洗泵送机械图片泵送机械图片液压布料机液压布料机HBT90HBT90车载泵车载泵v泵送高度与压力计算泵送高度与压力计算v当当采用压力损失计算法时采用压力损失计算法时，换算水平管长度和压，换算水平管长度和压力损失的计算结果如下表所示。力损失的计算结果如下表所示。v混凝土泵送的配管换算的总压力损失为混凝土泵送的配管换算的总压力损失为PPH H=19.35MPa=19.35MPa22MPa22MPa，满足要求。，满足要求。根据施工经验判断时，经验表明，垂直泵送的难根据施工经验判断时，经验表明，垂直泵送的难度是水平泵送的度是水平泵送的34倍倍。