混凝土泵送施工由于具有輸送效率高等優(yōu)點而在客運專線建設(shè)中被廣泛采用,如:預制梁、現(xiàn)澆梁、橋墩等都采用泵送施工。作為客運專線建設(shè)的重要一環(huán)節(jié),高性能混凝土泵送施工技術(shù)在國內(nèi)卻沒有相關(guān)文獻作詳細闡述。本文擬立足于高性能混凝土泵送特性,以客運專線預制箱梁制造為對象,從泵送設(shè)備選型、管道布置、泵送作業(yè)等方面詳細闡述客運專線高性能混凝土泵送施工技術(shù)。
1、高性能混凝土泵送性能
由于高性能混凝土水膠比低、膠凝材料用量大、粗骨料用量較少、粉體含量多、且摻加了各種類型外加劑等特點,其可泵送特性與普通混凝土有所不同;其對混凝土泵送設(shè)備的要求有以下幾點:
(1)需要泵送壓力高。高性能混凝土組分多、粘性大,泵送的施工阻力大,泵送壓力要求高。一般高性能混凝土的泵送阻力在普通混凝土的兩倍以上。要求混凝土泵送設(shè)備的出口壓力大;
(2)高性能混凝土坍落度對水灰比非常敏感,少量水的波動將導致坍落度很大的變化。高性能混凝土坍落度對泵送阻力影響巨大,現(xiàn)場試驗表明高性能混凝土泵送時,最好控制在21cm左右,最低不應(yīng)低于18cm;
(3)高性能混凝土稠度大,S管擺動阻力大,換向時間長,要求混凝土泵送設(shè)備擺動油缸推力大。泵送時主油缸與S管動作時序要求高;
(4)由于高性能混凝土組分多、粘性大,對眼鏡板、切割環(huán)、管道等易損件的磨損較普通混凝土大。據(jù)不完全統(tǒng)計,對于高性能混凝土而言,易損件使用壽命只有在普通混凝土的1/2~1/3;
(5)由于高性能混凝土流動性差,所選擇的混凝土設(shè)備的吸入能力好,吸人混凝土能力差,易吸入空氣、造成泵送效率低、甚至堵管;
(6)由于客運專線等重點都使用工程高性能混凝土,其對設(shè)備的可靠性要求很高;像中聯(lián)重科等一線品牌企業(yè)在泵送設(shè)備設(shè)計和制造方面有著雄厚的實力,其設(shè)備的可靠性方面是其他企業(yè)所無法比擬的,在客運專線中泵送設(shè)備60%的市場占有率也證明了其設(shè)備的優(yōu)越性。
2、泵送設(shè)備選型
混凝土泵選型一般是根據(jù)實際泵送距離,估算管道的阻力,根據(jù)所計算壓力值初選混凝土泵型號,最后根據(jù)由廠家提供的泵送性能曲線查找對應(yīng)的輸送量,看看是否滿足壓力(決定了泵送距離)、理論方量(決定了泵送時間)是否滿足要求,如果滿足要求,型號確定,如果不滿足要求重新選型號,如此反復,直至所選型號滿足要求為止,其流程圖如圖1所示。
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下面以武廣客運專線某預制梁場為例來闡述泵送設(shè)備的選型。該梁場長600m,攪拌站防置梁場中段,采用混凝土泵+布料機施工方案,即將混凝土泵放置攪拌站下進行泵送施工,該方案對于泵送設(shè)備要求很高,具有代表性。
2.1泵送壓力估算
根據(jù)武廣等客運專線泵送經(jīng)驗值:一個R275的90度彎管,其阻力可到達27~30m直管阻力;根據(jù)梁場泵送實測,一臺19m布料機對混凝土的阻力相當于178m水平直管阻力。對于普通混凝土每1MPa出口壓力約可泵送水平距離為70m,高性能混凝土約34m。所選混凝土泵出口壓力P至少應(yīng)達到:P>(L+n×30+178)/34。
由于攪拌站放置中段,實際需要泵送的最遠距離為300m,假設(shè)管路布置只需要4個R275的90度彎管,那么需要泵出口壓力為:P>(300+4×30+178)/34=17.59MPa。
2.2設(shè)備型號初選
根據(jù)上述計算,考慮到坍落度損失、布管、系統(tǒng)空載壓力、混凝土波動等因素,預留5%的系數(shù)。泵出口壓力至少為18.5MPa;即要選擇18.5MPa以上的混凝土泵。初步確定選擇中聯(lián)HBT105.21.264S高鐵專用泵,如圖2所示;
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2.3設(shè)備型號確定
對于大多數(shù)工程來講,都有施工速度的要求,因此在選擇泵送設(shè)備時,要考慮其混凝土實際輸出方量能力。以客運專線32m雙線梁來講,每片箱梁混凝土方量為328m³,必須6h內(nèi)澆注完畢??紤]到現(xiàn)場施工設(shè)備維護、不完全連續(xù)輸送、意外停電等因素,所選擇的泵送設(shè)備須每小時輸送方量至少要保證60m³/h左右,如果使用兩臺設(shè)備,則每臺應(yīng)達到30m³/h即可。
查看中聯(lián)HBTl05.21.264S高鐵專用泵泵送性能曲線(如3)可知,在出口壓力18.5MPa,理論輸送方量40方/小時左右,大于30方/小時,滿足要求。因此,該工況可以采用兩臺HBTl05.21.264S來施工;為以防萬一,可以在附近停放一臺作為備用泵,以備急需之用。
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中聯(lián)HBTl05.21.264S該泵是根據(jù)高性能混凝土的泵送特性而開發(fā)的高鐵專用泵
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