泵送混凝土要求：使用与维护

混凝土作为输送泵（泵车）的工作对象，其质量和配合比直接影响着泵送工作效率和泵送性能，所以混凝土输送泵（泵车）的使用者必须了解对泵送混凝土的要求，包括对混凝土组成材料的品质、配合比及制备质量要求等。

（一）水泥

1.水泥在泵送过程中的作用

混凝土的泵送压力靠其中的液相物质传递。液相物质携带着固相物质一起运动，才能完成泵送。水泥的作用有两方面，一是胶结作用，使混凝土在泵送中维持着固相物质被液相物质包围的状态；二是润滑作用，使混凝土与泵的机械部分、输送管道及混凝土内部的摩擦阻力减小而具有良好的流动性。

2.水泥品种对混凝土可泵性的影响

水泥应当具有良好的保水性能，使混凝土在泵送过程中不易泌水。普通硅酸盐水泥、火山灰水泥的保水性较好，而矿渣水泥的保水性差，如用它来拌和泵送混凝土，需加大水泥用量，适当增大砂率或添加一部分粉煤灰，采用较低的坍落度。采用粉煤灰水泥时，混凝土的流动性较好，但早期泌水性较大，宜用较低的坍落度，并尽可能连续地泵送。

3.水泥用量

（1）水泥用量与输送阻力及混凝土输送泵容积效率的关系

水泥用量要适当。若水泥用量不足，泵送容积效率降低，输送阻力明显增加，并且这种混凝土保水性很差，容易泌水、离析和发生堵塞；若水泥用量过大，会使混凝土粘性过大，输送阻力增大，但泵送容积效率变化不大。

（2）水泥用量与骨料品种的关系

以同样粒径、级配的卵石骨料与碎石骨料相比较，碎石混凝土的水泥用量较大。对于细骨料来说，采用人工破碎砂要比天然砂多用水泥。

（3）水泥用量与输送管管径、输送管长度的关系

管径越小、管道越长，要求混凝土的流动性、润滑性、保水性越高，故水泥用量应增大。

混凝土最低限度水泥用量与输送管管径及输送距离的关系见表3-5。

表3-5 混凝土最低限度水泥用量与输送管管径输送距离的关系

注：1.表中的水泥用量是使用卵石骨料时的情况；若使用粉煤灰时，水泥用量酌减。

2.表中限定的水泥用量只供一般情况下参考，在输送距离短、管线阻力小，且精心设计、精心施工的情况下，水泥用量有可能降低。

（4）水泥用量与骨料粒度的关系

如骨料级配适当，则最大骨料粒径越大，水泥用量越少；但当骨料粒径超过毫米时，超径骨料会破坏混凝土的连续性，水泥浆难以将这些骨料充分包容，故水泥用量不能再减少。

细骨料中，粒径<0.2mm的细料也起着类似水泥的作用。但这些细料要有一定比例，若其含量不足，或平均粒径过小，水泥用量都要增加。

（5）轻骨料混凝土的水泥用量

前面提到的一些水泥用量数据，都是根据普通骨料考虑的。如果是泵送轻骨料混凝土，则水泥用量应适当增加。这是由于轻质多孔性骨料具有高压下吸水、减压放水的特性，在泵送时容易使混凝土变得干硬又容易离析。因此在轻骨料混凝土中应有较多的水泥浆，水泥用量不得少于300kg/m。轻骨料混凝土的最低水泥用量同混凝土坍落度及输送距离有关，见表3-6。

（二）骨料

1.细骨料

（1）细骨料的品种和质量

细骨料根据其来源可分为河砂、海砂、山砂、人工破碎砂。采用前三者的混凝土可泵性较好；人工砂表面粗糙，砂形不好，需加入部分天然砂来改善其配比特性，但人工砂的保水性较好，可减少混凝土的泌水、离析现象。

表3-6 轻骨料混凝土的最低水泥用量

注：若添加粉煤灰时，水泥用量酌减。

（2）细骨料的粒度要求

细骨料按平均粒径的大小可分为粗砂、中砂、细砂三类。用中砂配制的混凝土可泵性最好，其平均粒径为0.25～0.3mm。平均粒径过小（即细砂过多）并不好，会增加混凝土的用水量及水泥用量。若以砂的细度模量F.M来衡量，则F.M值在2.4～3.0之间的细骨料的粒度可以满足泵送要求。

（3）细骨料的用量

在泵送混凝土中，细骨料用料与粗骨料的空隙率有很大关系。水泥砂浆必须充满粗骨料的空隙，砂率不足，则要用水泥来填充，空隙这增加了水泥用量，否则骨料容易离析；若砂率过大，水泥要填满砂的间隙，水泥用量也要增加，否则会使水泥砂浆的润滑作用大大降低，泵送阻力显著增加，故在一定条件下都要有最佳砂率。

如粗骨料级配合理，则骨料最大粒径越大，最佳砂率值越低。

砂率与砂的平均粒度或细度模量有关，粒度越小，砂率就越低，砂率也随着水泥用量的增加而降低。

在砂率偏高的情况下，只要水泥用量在对混凝土的可泵性无显著影响的情况下相应增加，即可改善砂率。

在一般情况下，混凝土的砂率可按表3-7来选取。

表3-7 泵送混凝土砂率表

注：水泥用量不是表中所列的整数值，可以采用插入法得出数值近似选用。

2.粗骨料

（1）粗骨料品种和质量

泵送混凝土可以采用卵石、碎石或卵石与碎石混合骨料。卵石骨料混凝土的可泵性最好，混合料次之，碎石骨料最差。

（2）对粗骨料最大粒径的限制（表3-8）

表3-8 粗骨料的最大粒径限制

泵送混凝土的粗骨料最大粒径受输送管路最小口径限制。要求卵石最大粒径不超过1/3口径；碎石不超过1/4口径。允许有少量超径骨料混入，例如在125mm直径的输送管中，可以通过少量粒径达63mm的骨料，不过这种超径骨料占所有骨料的比例不得超过1%，而且它们必须是分散的。(www.zuozong.com)

（3）粗骨料的颗粒级配

泵送混凝土要求粗骨料的空隙率尽可能小，其级配应连续而均匀，才能以较小的水泥用量及砂率获得较好的可泵性。

粗骨料的级配应符合表3-9的要求。

表3-9 粗骨料的级配标准

注：粗骨料的级配标准以各种骨料粒径范围内骨料通过各标准筛的质量百分率为判断依据。

混凝土的可泵性对于骨料级配间断或不均匀的反应十分敏感。某一组分的短缺，或在混凝土中出现局部的单一化的粗骨料，都可能产生泵送堵塞事故。

（4）粗骨料的用量

粗骨料在骨料总量中的比例对混凝土的可泵性有很大影响，表现在泵送压力和混凝土输送泵容积效率的变化。实际使用中，只要控制好砂率，粗骨料用量自然就得到了控制。

（三）水灰比

1.水灰比与混凝土可泵性的关系

水灰比是混凝土设计的一个重要参数，它是根据混凝土强度和必要的工作性两者设计的。水泥水化作用需要一定比例的水量，但仅按这个需要还不能满足泵送要求，过多的水量又会影响混凝土的强度，混凝土也易于离析。所以只有选择适当的水灰比，才有好的可泵性。

一般情况水灰比在0.45～0.6之间。

2.选择水灰比的原则

1）考虑水泥品种：不同品种的水泥有不同的需水性，也就要求不同的水灰比，以获得足够的强度及流动性。水泥的需水性还与其细度有关，水泥越细，需水量越大。

2）水灰比与骨料的关系：骨料与水泥的质量比增加（即混凝土中水泥用量减少时），为保持其流动性，水灰比要适当增加；骨料最大粒径越大，其总表面积就越小，要获得同样流动性所需的水灰比也减小；水灰比还与骨料形状有关，骨料表面粗糙，多棱角（如碎石、人工砂），或多孔（如轻骨料），则水灰比增大。

3）考虑其他因素：如温度、时间、外加剂等。一般在较高气温下施工，混凝土从拌和到泵送的间隔时间较长时，水灰比要适当增大。外加剂的影响，则与其品种、用量有关。

4）水灰比的限度：混凝土的最大水灰比应符合GBJ 10—2002的规定。若泵送混凝土对水灰比要求超过了强度要求的水灰比最大限度时，就应采用相应措施，如提高水泥标号来保证混凝土强度，或采用外加剂使水灰比不变而改善混凝土的流动性。

（四）坍落度

坍落度是衡量混凝土质量的一个重要标准，也是影响可泵性的重要因素之一。

我国规定用标准锥形测筒测量坍落度。在施工时，还可以用肉眼估计：坍落度在10～15cm的混凝土倾卸到料斗时，其表面易成碎裂状；坍落度在10cm以下时，混凝土倾斜后完全碎裂，并带有刃齿状边缘，垂直断裂成厚块；高坍落度混凝土倾卸后，其表面无断裂。

1.坍落度对混凝土输送泵送压力的影响

混凝土的输送阻力随坍落度的降低而增大。轻骨料混凝土输送阻力随坍落度的变化率较大，尤其当坍落度在15cm以下时，随着坍落度的降低，输送阻力急剧增大。

2.坍落度对泵送容积效率的影响

混凝土输送泵的容积效率随着混凝土坍落度的降低而降低，但当坍落度在10cm以上时，这种变化不明显。

3.泵送混凝土的坍落度范围

此范围为5～23cm。坍落度为8～18cm的混凝土，其可泵性最好。坍落度过大时，可泵性又明显下降。因此在使用中：

1）严格控制混凝土的配合比；

2）尽量缩短混凝土在泵送前的运输时间；

3）混凝土应搅拌充分，用较好的运输工具运输（如搅拌运输车）；

4）采用符合国家标准的水泥，避免泵送速凝混凝土。

（五）混合材料

所谓混凝土的混合材料，是除去水、水泥、粗细骨料四种主要材料之外，在搅拌时所加入的其他材料。混合材料一般分为外加剂和掺和料两大类。

用于泵送混凝土的外加剂，主要有减水剂和引气剂两类，减水剂是指掺入混凝土拌和物以后，能够在保持混凝土工作性能相同的情况下，显著地降低混凝土水灰比的外加剂。

减水剂都是表面活性剂，其主要作用在于降低水的表面张力以及水和其他液体与固体之间的界面张力。结果使水泥水化产物形成的絮凝结构分散开来，使包裹着的游离水释出，使混凝土拌和物的流动性显著改善。如在上海施工的大体积混凝土的大型设备基础上和在高层建筑施工中，在其泵送混凝土中多数掺加木质素磺酸钙，以改善可泵性，掺量约为水泥量的0.25%，可取得较好效果。

木质素磺酸钙的化学成分（质量分数，%）为：木质素磺酸钙59.5%、还原物10.8%、灰分14.11%、氧化钙8.31%、硫酸盐1.98%、水分6.68%。其减水机理也是由于木质素磺酸钙分子的定向吸附，而使絮凝结构分散并释出游离水。掺入后一般可达到下述技术经济效果：

1）在保持坍落度不变的情况下，可使混凝土的单位用水量减少10%～15%，抗压强度提高10%～20%；

2）在保持用水量和水灰比不变的情况下，坍落度可增大10～20cm；

3）在保持混凝土的抗压强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥10%。

此外，掺入木质素磺酸钙后，混凝土的泌水性较不掺木质素磺酸钙的约下降2/3，这对泵送混凝土很重要。此外，还能延缓水泥的凝结，使水泥水化热的释放速度明显延缓，这对泵送的大体积混凝土亦十分重要。

木质素磺酸钙的掺量，一般为水泥质量的0.2%～0.3%。

引气剂是一种表面活性剂，掺入后能在混凝土中引进直径约0.05mm的微细气泡。这些气泡均匀地分布，并在砂粒周围附着时，起到“滚珠”的作用，使混凝土拌和物的流动性显著增加，而且也能降低混凝土拌和物的泌水性及水泥浆的离析现象，这对泵送混凝土是有利的。

一般普通混凝土引进的空气量为3%～6%，空气量每增加1%，坍落度能增加2.5cm，但混凝土抗压强度下降5%。

常用的引气剂有松香热聚物、松香酸钠等。

掺和料最常用的为粉煤灰，它是一种具有活性的水硬性材料。其本身虽不能自行硬化，但能够与水泥水化析出的氢氧化钙相互作用，形成较强且较稳定的胶结物质。

粉煤灰是一种表面圆滑的微细颗粒，掺入混凝土拌和物后，使流动性显著增加，且能减少混凝土拌和物的泌水和干缩程度，是很好的掺和料。当泵送混凝土中水泥用量较少或细骨料中粒径<0.315mm者含量少时，掺加粉煤灰是很适宜的。对于大体积混凝土结构，掺加一定量的粉煤灰，可以降低水泥的水化热，有利于裂缝的控制。

泵送混凝土中掺用的外加剂，应符合国家现行标准GB8076—2008、GB 50119—2003、JC 473—2001和GB/T 14902—2003中的有关规定。