浅析泵送混凝土的堵管原因及防治措施

　　混凝土泵送技术作为一项成熟的施工工艺，因其优质高效的优点而被广泛应用于土建工程中，但牵引式固定泵因各种环节因素影响容易在施工过程中产生混凝土堵管现象，由此会造成混凝土施工冷缝、材料浪费。混凝土是由水泥、矿物细掺料、砂、石、水、空气和外加剂等组成的多相颗粒聚集体，其可泵性原理:在机械泵液压系统径向压力作用下，细颗粒聚集体因强大的流体速度被挤压到柱状流体的外层，在输送管内壁与粗颗粒聚集体之间形成一个水泥浆体润滑层，润滑层均匀包裹在粗颗粒的表面，在输送管道中呈悬浮状态运动，由此形成混凝土的输送状态。在泵送过程中，柱状流态混凝土由内向外形成粗骨料层、细骨料层、砂浆层、水泥浆体润滑层结构分布层次。各颗粒之间在传输过程中处于相对静止状态，当局部粗骨料之间或粗骨料与管壁之间的摩阻力因外部因素影响过大时，粗骨料会产生相对的逆向运动，并冲破水泥浆体润滑层，导致混凝土分布层次状态的破坏，致使粗骨料形成聚结状态，这样就导致了堵管现象的发生。

　　人为因素引起的堵管现象分析

　　1.原因分析

　　外加剂对混凝土的影响也应考虑，加盐类减水剂与水泥中的硬石膏会发生化学反应，产生假凝现象而堵管，而且加的量大会使混凝土离析、泌水。防冻剂在温度较高时仍使用也会产生假凝堵管等。所以使用外加剂时要看清说明，适用的温度、条件和对象，严格控制用量比例，否则会发生适得其反的作用。

　　输送管道局部漏浆，会引起流态混凝土表层的水泥浆体润滑层破坏，同时泵送径向压力损失，从而导致堵管。

　　输送管道上次泵送后未冲洗干净，附着在管内壁的混凝土硬化后，减小了管道的流通面积，同时附着的干硬骨料会持续破坏流态混凝土的润滑层，骨料之间及骨料与管壁之间摩阻力加大，从而造成堵管。

　　泵送间歇时间过长引起的堵管，与混凝土的供应频率不当有关，间歇时间过长，水泥浆体会发生水化作用破坏润滑层摩阻力增加，泵送困难而堵管。混凝土拌合时间过短、不均匀、流动性差，也是造成堵管的原因。

　　在泵送时擅自向料斗内加水，水泥浆体润滑层因失去张力连接而破坏，极易造成离析型堵管多发生在下垂直管道的下端部位处。

　　2.控制措施

　　(1)逐次检查输送管道的接头部位是否密闭，管道之间必须加设密封圈，接头管卡螺栓必须拧紧。

　　(2)布设管道前对未清洗干净的管道进行敲打并将管道冲洗干净。

　　(3)根据混凝土的运输距离、浇筑工程量、罐车行驶速度、泵送速度确定运输车辆数量，控制运输供应频率，减少待机和停机间歇时间;间歇时每隔5min做正反操作各两个冲程防止堵管。

　　(4)发现坍落度偏小时，应降低泵送速度禁止加水。

　　操作因素引起的堵管现象分析

　　1.原因分析

　　在远距离泵送时配管长、弯管多，泵送阻力加大，尤其在上垂直布管中，机械泵分配阀换向吸入混凝土或泵送间歇时，垂直输送管中的混凝土因重力作用产生逆流压力，该逆流压力降低了机械泵的液压传递推动力，在弯管处造成传递推动力的反弹，致使骨料分离破坏了悬浮运动状态，造成再次泵送困难而堵管。

　　2.控制措施

　　(1)输送管路采取最短原则，减少弯管少用软管以达到降低泵送阻力的目的。

　　(2)输送管末端软管宜垂直安放水平放置时弯曲不宜超过90°，禁止扭曲变形不宜在管路中间布设软管。

　　(3)上垂直配管时为克服逆流压力引起的堵管情况地面水平管长度不宜小于垂直管长度的1/4，且不宜小于15m，以水平输送管内的混凝土与管壁的摩阻力来平衡垂直高度的逆流压力。

　　(4)尽量保持泵送的连续性，间歇时间不宜超过15min。

　　技术因素引起的堵管现象分析

　　(一)配比不良造成的堵管

　　1.原因分析

　　假如水泥、骨料用量均确定，水胶比太大混凝土会离析，水胶比太小混凝土和易性差，易堵管。所以，水胶比应适当。另，混凝土设计强度标号确定后，水泥强度标号使用过高，用量偏少，混凝土松散，易堵管。所以，在混凝土设计强度一定时，应合理选用水泥的强度。

　　混凝土配合比不合理在径向压力梯度较大的部位润滑层中的水泥浆会通过骨料间隙渗透，润滑层破坏，骨料聚结而堵管;容易产生在输送管道的变径弯曲及中间软管部位。水泥作为润滑层的主要介质，起着传递输送压力的作用，水泥用量过高，混凝土的粘度大，会增加泵送阻力造成堵管;水泥用量过小，混凝土和易性差，流态混凝土与管道摩阻力增大，变形困难容易造成堵管。

　　水灰比过大，混凝土容易泌水，外层水泥浆体细颗粒彼此间不能产生有效地张力连接，骨料之间的润滑层消失，砂浆与骨料分离产生离析，由此造成堵管;常产生在远距离水平泵送和下垂直泵送的下端部位。

　　坍落度过小，混凝土稠度大，泵送阻力明显，输送困难造成堵管。

　　2.控制措施

　　混凝土搅拌前，测定砂石含水率合理调整材料用量，科学的进行混凝土配合比设计;水泥用量控制在300kg/m3～320kg/m3，适当掺入粉煤灰、火山灰等附加剂增加泵送性;泵送混凝土的水灰比控制在0.45～0.6区间范围，不得低于0.45;坍落度控制在8cm～15cm区间范围，坍落度大于15cm，应适量加入减水剂。

　　(二)骨料级配不合理造成的堵管

　　1.原因分析

　　粗骨料不可太粗，细骨料不可太细，泌水性差也容易堵管，所以，砂应选用中砂，石子(粗骨料)采用连续级配，根据管径及钢筋最小间距确定最小粒径。级配合理的骨料，水泥用量少，和易性好，不易离析、泌水。粗骨料的粒径、颗粒级配和形状不合理，会造成粗骨料之间及粗骨料与管壁之间的接触，泵送阻力增大，直至堵管。

　　粗骨料的级配直接影响空隙率和砂率，从而影响混凝土的可泵性。细骨料在润滑层中起着“滚珠”的作用，同时在管中悬浮着粗骨料保证流动顺畅;粗砂空隙率大，可泵性差;砂粒过细，泌水性强，混凝土发生干缩性，泵送阻力增大易堵管。砂率对混凝土拌合物的流动性和粘聚性影响最大;砂率过小，则混凝土中产生空隙，无法泵送;砂率过大，消耗水泥浆较多，混凝土流动性下降影响泵送。

　　2.控制措施

　　就形状而言，卵石优于碎石，粗骨料最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4～1/3，并在泵机喂料口上方装设滤网，防止超径石子进入输送管道。

　　宜用细度模数为2.5～3.2的中砂;通过0.315mm筛孔的砂不小于15%。

　　砂率主要与粗、细骨料的颗粒级配和水泥用量有关，一般泵送混凝土的砂率在40%～50%，使用粗砂可适当增大砂率，用细砂则可减小砂率。

　　气候因素引起的堵管现象分析

　　1.原因分析

　　在夏季高温环境下，输送管壁温度较高，致使润滑层持续脱水，坍落度损失，混凝土与管壁的摩阻力不断增大，使粗骨料不能形成悬浮运动状态，由此造成堵管现象。在冬季极冷环境下，与管壁接触的润滑层相对温度较低，因输送间歇或温度超出防冻剂作用范围时，润滑层就容易局部形成结晶体，失去润滑作用而堵管。

　　2.防治措施

　　在管道上覆盖草帘、布袋，夏季每间隔一段时间浇水一次，保持管壁温度适度。搅拌车滚筒冬季时加防冻套，减少混凝土的运输热量损失。保持泵送的连续性。

　　离析导致的堵管及措施

　　混凝土或砂浆遇水时，极易造成离析。有时在泵送砂浆时，便发生堵管现象，就是因为砂浆与管道中的水直接接触后，砂浆离析而引起的，预防办法是：泵前用水湿润管道后，从管道的最低点将管道接头松开，将余水全部放掉，或者在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一海绵球，将砂浆与水分开。泵送完毕清洗管道时，也要放入一海绵球，将水与混凝土分开，否则极易造成堵管。

　　局部漏浆造成的堵管及措施

　　由于砂浆泄漏掉，一方面影响混凝土的质量，另一方面漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。漏浆的原因主要有以下几种：输送管道接头密封不严。输送管道接头密封不严，管卡松动或密封圈损坏而漏浆。此时应紧固管卡或更换密封圈。

　　结 语

　　关于泵送混凝土的堵管现象，杜绝人为因素，规范施工操作流程，控制技术质量标准，降低环境外部影响因素，防微杜渐，加强预防控制，把堵管现象降低到最小，就会为施工的畅通创造一个良好条件。

　　(李 军)