时间:2023-05-30 10:17:35
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇混凝土泵,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:堵管,反泵法,设定值,输送缸,延时子程序,压力传感器
混凝土泵发生堵管时,一般使用反泵法排除。但是如果由于某些原因导致反泵失败,没有消除堵管,这时需采用人工方式排除堵管,这样不但增加了施工人员的劳动强度,还会直接影响到工程的质量和工期。所以提高混凝土泵的反泵性能,能极大地提高混凝土泵的整机性能。
1、原理分析
首先,分析摆阀油路系统的液压原理和工作过程,其液压原理如附图所示。恒压泵1通过单向阀2向蓄能器8供油,系统压力达到系统设定值后,压力作用于恒压泵的伺服阀,使恒压泵斜盘回到零位,不排油,系统压力保持在设定值,等到换向信号触发摆阀动作时,蓄能器的油液迅速冲出,经过电液三位四通阀4进入摆阀缸,当系统压力再次达到设定值后,恒压泵斜盘由于伺服缸的作用,又重新回到零位,停止向蓄能器供油,等待下次摆阀缸的动作。从以上分析中可以看出,这种液压系统不允许摆阀连续工作或工作间隙过短,而必须有充分的蓄能器充液时间,只有在系统压力达到设定值的情况下,才使摆阀正常功能工作,不至于出现摆动力无力的现象。
2、疏通管道方式
混凝土泵的正常泵送通过摆阀和输送缸的协调动作实现。工作时,一只混凝土输送缸从料斗中抽出混凝土,另一只混凝土输送缸推出混凝土,经摆阀、S管和输送管送到到施工现场,进行混凝土浇筑。所谓反泵,就是抽出输送管中的混凝土返回料斗中,从而达到疏通管道的作用。从正泵到反泵可通过两种方式实现,保持主输送缸原有方向不变的情况下,仅反向摆阀,保持摆阀原有方向不变的情况下,仅反向主输送缸。
3、反泵失败的原因
对于反方向摆阀这种反泵形式,在正常泵送中,操作人员发现有堵管现象时,马上扳动反泵开关至反泵位置,摆阀迅速摆动,使混凝土泵处于反泵状态,但如果反泵距上一次正泵摆阀摆动时间较短,则此时蓄能器还处于充液状态,系统压力还未达到设定值,这势必会影响摆阀摆动的力量和速度。
由于出现堵管时,往往摆阀处的混凝土较正常泵送时密度大,将一步促使摆阀摆动困难,使摆阀在摆动中被卡滞在中途,造成反泵失败。对于反向主输送缸这种反泵形式,由于主输送缸由一个恒功率轴向柱塞泵通过三位四通电液向阀直接供油,换向并不会对该输送系统的压力、流量产生影响,但同样存在距上次正泵换向时间较短,主输送缸反抽到位时,摆阀回路蓄能器还处于充液状态,造成换向时摆阀无力,但由于主缸的反抽,摆阀处的混凝土密实度会有所下降,同时蓄能器也有了一个补液间隙,因此,这种反泵形式要优于第一种反泵形式,但这种反泵形式PLC编程比较复杂。
4、改进方法
对于上述存在的问题,在不改变硬件的前提下,可分别进行如下改进:对于第一种反泵系统,可在原有的PLC程序中加入一段延时子程序,延时时间等于蓄能器达到设定值所需的最长时间,并用检测上升沿和下降沿的触点指令来调用。
经改进后,其工作过程如下:在混凝土泵工作时,当接通反泵开关,上升沿触点指令使程序进入延时子程序,延时完毕后,返回主程序,进入正常的反泵工作。反泵开关断开时与此相反,由下降沿触点指令触发,经延时后进入正泵工作。
对于第二种反泵系统,在进行PLC程序设计时,为避免反泵时主输送缸突然反向造成的液压冲击,也引入一段延时子程序。此时,可适当调整此延时时间,即可解决蓄能器的充液问题。此两种方式,无任何硬件支出,方便升级,通过程序的修改,第一种反泵系统也能很方便地转换成第二种反泵系统。
混凝土泵液压系统中普遍采用蓄能器作为辅助动力源来推动S管型分配阀换向,实现混凝土泵推料、吸料的转换。混凝土泵推料、吸料的转换在0.2~0.3s内完成才能满足泵送施工要求[1]。在其他元件一定的情况下,该时间主要取决于蓄能器的选型参数。目前,工程技术人员常常依据经验来选用蓄能器[2-5],然后通过实验来验证推料、吸料的转换时间是否在规定的范围内。由于缺乏理论依据,采用这种方法可能需要反复多次进行才能得到满足要求的蓄能器,效率低下,已不能满足实际生产要求。为了克服以上所述缺点,文中利用液压动力学理论计算了液压系统响应时间,并利用工程化方法分析了蓄能器参数对液压系统推料、吸料转换时间的敏感性。
1混凝土泵液压系统的响应时间
定义混凝土泵推料、吸料的转换时间为混凝土泵液压系统的响应时间,精确计算混凝土泵液压系统的响应时间需要深入分析混凝土泵推料、吸料状态的转换过程。图1为混凝土泵分配系统原理图。当主油缸活塞运动到接近行程终点时,油缸末端的缓冲机构发出换向信号,使液动换向阀3切换至左位,分配油泵1和蓄能器4给分配油缸6提供大流量高压油,推动S管型分配阀迅速切换。S管型分配阀切换完毕后,液动换向阀3仍处于左位,分配油泵1给蓄能器4补油,直到分配回路压力稳定为止。从分配回路中A点引出的压力油和从回路中B点引出的压力油分别作用在泵送回路液动换向阀左、右两端,其压差使液动换向阀换向,混凝土输送缸完成推料、吸料状态的切换。1分配油泵;2溢流阀;3液动换向阀;4蓄能器;5,6分配油缸图1混凝土泵分配系统原理图由以上分析可知,混凝土泵的推料、吸料转换过程可分为2个阶段:分配油缸换向阶段,即从主油缸运动到接近行程终点到S管型分配阀完成切换的过程;主油缸的换向阶段,即从分配油泵1给蓄能器4补油到主油缸完成切换过程。忽略信号传递时延,则有下列关系式。
2混凝土泵液压系统
响应时间的计算图2为分配机构受力示意图。图中A,B,C,D,O为固定铰接点。AB之间的距离为2L0,摆臂长度为R。分配油缸活塞杆完全缩回时两铰接点之间的距离为Lmin;分配油缸活塞杆完全伸出时两铰接点之间的距离为Lmax。CA,CO之间的夹角为α;DB,DO之间的夹角为β;OA,OC之间的夹角为θ;摆臂运动方向与活塞杆运动方向的夹角分别为γ和φ。联立式(10)~式(13),可得到x关于t的2阶非线性微分方程。在其他参数确定的情况下,可解得不同负载pp下分配油缸活塞行程x与其运动时间t的关系。令x=Ld(Ld为摆动油缸活塞的允许行程),可解得不同负载pp下对应的S管型分配油缸换向时间td。在混凝土泵一个工作循环中,蓄能器的状态如图3所示。由以上分析可知,液压系统的响应时间tr和蓄能器参数p0,V0,p1,p2,p3之间存在复杂的非线性动力学关系,且难以用显性方程式表达,只能通过编程求解。运行计算程序,可得分配油缸换向时间td=0.037s,主油缸换向时间tm=0.182s,故液压系统的响应时间tr=0.219s,满足行业标准的要求。
3分配系统的仿真模型和试验分析
为了验证混凝土泵液压系统响应时间计算的正确性,文中利用液压仿真软件建立了混凝土泵分配系统的仿真模型,如图4所示。运行仿真模型,可得分配油缸活塞位移与时间的关系曲线,如图5所示。由图5可知,液压系统的响应时间,即摆动油缸活塞位移由0.2m变为0m(或由0m变为0.2m)的时间为0.22s,基本符合计算结果。在利用混凝土泵车进行打水试验时测量蓄能器出口压力,并导入仿真数据进行对比。可得蓄能器出口压力的仿真和试验曲线,如图6所示。由图6可知,蓄能器出口的最大压力实验结果和仿真结果均为16×106Pa,符合恒压变量泵的设定压力。只是实验结果有液压冲击,这是在S管型分配阀切换过程中摆动油缸活塞撞击缸底造成的。而仿真模型中,摆动油缸的阻尼设置较大,于是蓄能器没有出现液压冲击。仿真和试验结果基本吻合。
4蓄能器选型参数的敏感性分析
混凝土泵液压系统中,在其他元件一定的情况下,蓄能器的容积V0、充气压力p0、最高工作压力p1这3个选型参数对混凝土泵液压系统的响应时间起决定性作用。故通过分析这3个参数的敏感性[8]来考察它们的变动对液压系统响应时间的影响程度。
4.1蓄能器容积蓄能器容积的标准值V0为4×10-3m3,V0-为V0减少10%的值,V0+为V0增加10%的值。对这3种情况分别进行解析得到3组响应时间,如表1所示。
4.2蓄能器充气压力蓄能器充气压力的标准值p0为5×106Pa,p0-为p0减少10%的值,p0+为p0增加10%的值。对这3种情况分别进行解析得到3组响应时间,如表2所示。
4.3蓄能器最高工作压力蓄能器最高工作压力的标准值p1为16×106Pa,p1-为p1减少10%,p1+为p1增加10%,对这3种情况分别进行解析得到3组响应时间,如表3所示。4.4选型参数的敏感性因子蓄能器选型参数敏感性分析的方法是根据选型参数的敏感性因子的大小来评价蓄能器选型参数对液压系统响应时间的影响程度。由以上分析可知,蓄能器的每个参数有4个标准差值来表达其相对标准模型的变化情况。定义参数的变化值与其标准值的相对变化率的和为该参数的敏感性因子。由表4可知,蓄能器容积V0对液压系统响应时间影响最大,其次是蓄能器的最高工作压力p1,再次是蓄能器的充气压力p0。
关键词:故障;分析;诊断;系统;方法
目前国内外很多工程机械传动以及执行机构都普遍应用了液压控制技术,这些工程机械常见故障问题主要与液压系统有关,所以液压系统的故障诊断越来越重要。由于这些液压设备端部会直接接触到混凝土,容易磨损,负荷也是很大,如果维护不善,很容易出现一些故障,影响着混凝土的浇筑,给工程带来了一些麻烦。本文针对目前常用的混凝土泵送液压系统所发生的故障进行了分析,提出了适应于本地和远程后台的泵车液压系统故障诊断方法。
1 混凝土泵送部分液压系统常见故障分析
如果混凝土泵送装置的液压系统出现问题,那么首先应该区分三个液压回路是否有问题,这样才能做到有目的、有反向的确定故障出处。
1.1 混凝土泵送液压
当技术人员发现液压装置的滑阀动作不流畅,不连贯的时候,就应该先要检查液压的机械部分是否出现了问题。如果滑杆已经发生了打滑现象,那说明这个位置磨损已经比较严重了,可以进一步通过检查滑杆运动位置是否有遗漏的混凝土浆以及其他杂物,这时候技术维护人员可以及时扫除杂物,涂上适当的油,减小连接处的磨损,可有效减少液压系统发生故障的可能。经过以上维护过程,如果还有问题,那么就应该检查回路了。
1.1.1 当检查时发现,在温度为50摄氏度时,蓄能充气压力低于55MPa时,应该及时充气。
1.1.2 核定减压阀的调定压力是否在可控范围之内。有些泵车在出厂前已经设定好压力值,所在施工人员不能随便打开减压阀自行调整压力值。
1.1.3 对于顺序阀的调定压力进行调整。把泵送装置的操控杆I档位调到刻度5上面,然后把操纵杆Ⅱ放于刻度1,再空转。在油温控制在50摄氏度,额定压力控制在7MPa时,根据压力表可以反映出压力波形,进而可以知道顺序阀的调定压力值以及蓄能器的气体压力值大小。如果压力值大小没有在可控范围之内,那么就需要及时调整压力值大小,以保证系统正常运转以及安全。为判断蓄能器压力值是否满足要求,我们可以通过如下方法进行检测:关掉泵送开关,手动换向可以通过升压阀控制,当滑阀换向次数达到2次及以上时说明在可控范围之内,如果小于2次,那就需要及时调整升压阀。当发现主油缸以及滑阀油缸动作迟缓时,可以通过检查滑阀油缸以及主油缸活塞的方法减少损失。
1.2 自动换向系统
自动换向系统主要是由换向阀、滑阀换向阀、先导阀、升压阀、逆转阀以及手动逆转阀组成。主油缸中的活塞运动到最高位时,先导阀阀芯将会被活塞撞击,改变先导阀的运转反向。油泵中出来的压力油通过手动运转阀、先导阀、逆转阀使升压阀改变方向。另外,在另一个油缸改变方向后,向前运行到活塞终点撞击另一个先导阀阀芯时,升压阀可以再次改变方向,这样滑阀油缸以及主油缸可以第二次换向,这就是一个完整的运行流程。
鉴于此种系统的构造,很难发生故障,但是故障一般会发生在先导阀以及电磁阀上面。先导阀故障会使整个换向系统产生问题,严重到系统不能使用。主安全阀以及顺序阀一般会配有电磁阀,如果电磁阀发生故障会使主系统无法建立起压力或者泵送系统关闭罢工,严重时会使顺序阀阀芯动作不连贯。
1.3 密封回路
密封回路不同于上述两个液压回路,其是独立存在的。其中一个活塞运动时,混凝土被泵送出去,此时液压油会把另外一个油缸的活塞杆推回原位,混凝土被吸进去,这样就完成了一个泵送混凝土的过程。伴随着活塞阀开启,压力油流入密封回路使活塞行程加大了,此时活塞可以被系统清理。打开行程调整阀可以起到减少油量作用,可以适当减少行程。为保护液压系统的零件,可以通过溢流阀控制压力值。密封回路发生故障一般会出现形成越来越短现象。密封回路油液变少会使主油缸行程变短。油液变少的常见原因主要有行程调整阀是否损坏,溢流阀阀芯是否卡住了及溢阀,主油缸密封配件是否密封效果良好,油缸活塞杆是否损坏。
2 泵车液压系统故障诊断方法
2.1 利用参数的故障诊断法
混凝土泵车液压系统在工作的时候,要去其参数应该控制在合理范围内,如果这些参数偏离了给定范围,那么系统就容易出现一些问题,为避免此种现象的发生,结合逻辑运算方法,可以直接找到故障出处。通过此种方法可以测得压力、温度以及加速度等信息。比如拿主溢流阀来说,当插装阀被卡住时,其系统压力趋近为0,其他故障无法使系统压力降为0。所以可以通过如下逻辑公式判断:
If换向压力>7MPaand泵送系统压力
根据主溢流阀故障下的压力对分析,就可以判断主溢流阀故障与正常情况。
2.2 利用信号分析的故障诊断方法
液压系统的多数故障检测比较困难,不能通过一些数据和步骤而达成目标。为了查出故障出处,就要及时对信号进行处理分析。针对于摆缸内泄为例,不同的压力会改变泄露程度。随着系统压力降低,摆缸系统压力也会增大内泄量,比如齿轮泵的故障。利用本法可以提取左右摆缸的应用系数以及映射关系。
2.3 智能诊断方法
鉴于应用一些方法分析液压系统的不方便性,我们可以参考用智能诊断方法,此方法不同于传统的神经网络方法。当未训练的故障出现时,则需重新训练网络模型(该网络模型见图1),这样既浪费时间又没有保存以前学习的知识。对此,提出采用基于FAM(FuzzyARTMAP)的神经网络模型进行故障诊断。该模型由两个FuzzyART子模块(ARTa和ARTb)及连接这两个块的映射场(MapField)组成,其中模块ARTa实现模输入样本的模式聚类,ARTb模块实现输出的模式聚类,且每一个模块均由正则化层F0、输入层F1和分类层F2组成,而映射场实现输入聚类与输出聚类间的映射关系,模型图见图2。其中的训练样本包括信号主要是振动信号和压力信号,而进行信号处理的方法主要是时间序列模型方法、小波分析方法、时域和频域分析方法等。
图1 Fuzzy ARTMAP网络结构
图2 智能诊断流程图
对于时域信号进行FFT运算之后可以得到频域内的各个参数,直接建立AR模型可以得到时序模型参数,经过我们的统计计算之后可以得到时域内的均值方差等参数,这些特征量对于FAM神经网络不一定都是敏感的,可能有个别的特征值会产生干扰作用,这就需要对这些特征进行筛选,方法是基于距离区分技术的特征评估和选择。利用所研究的样本计算第m个特征参数的标准方差值以及均值数值,另外根据属于第j类的样本数计算第m个特征参数的标准方差值以及均值数值。利用下式计算第m个特征的距离区分因子。
通过这样的推导过程可以设定其中的一个阈值,这个阈值取值范围取为0到j之间,如果距离区分因子大于阈值,那么可以知道相对应的特征参数值。我们可以总结出:随着阈值不断增大,据此进行特征值参数个数的筛选,筛选后的特征参数输入到后续的分类器中进行训练和测试,如果特征参数分类准确率在设定的阈值范围之内,那么现在可以停止继续对特征参数的选择,经过经验分析,通常对于分类准确率设定为85%。此时可以假定右主液压缸内泄为例,通过上面的分析方法,在不同泄露量的情况下,不能有效鉴别时域数值,所以技术人员此时应该把几种工况整合在一起并加以诊断,这时可以借用小波灰度矩、频域以及小型包能量谱等参数进行研判。针对于以上几种参数值可以应该建立AR模型,利用AIC准则计算最佳模型阶数,这样可以算出模型阶数一般位于80左右波动。在此基础之上,对于以上函数进行敏感性的评判。当阈值大于0.75时,认为对此类故障敏感的特征参数是可变化的。当机械处于不同状态时,也会面临着不同的工况,对FuzzyARTMAP的神经网络进行训练,定义在不同工况下正常样本映射情况为1,中等泄露样本映射结果是2,严重泄露样本映射结果是3,可以发现在一些测试样本中,有可能有些数据发了分歧,可以定性为中性泄露,这样的泄露事件发生率将会降低。
我国混凝土泵车的经过了几十年的发展,已经建立起了较为完善的设计和生产的产业链。相关人士认为,我国混凝土泵车发展速度将会越来越快,其后续前景也是越来越广阔,相信随着国家资金以及技术的投入,混凝土泵车一定会在机械制造领域成为一颗闪亮之星,同时技术的发展也会促进国家经济的发展。
参考文献
[1] 刘会勇.基于滑动平均的混凝土泵压力滤波方法研究[J].工程机械,2008(07).
关 键 词:混凝土泵;料斗搅拌系统;自动反转
中图分类号:TH3文献标识码: A 文章编号:
Abstract:This paper summarizes the current most pump hopper agitator system automatic reversal circuit have in common some defects, and some examples to carry on the concrete analysis, pointed out the key problems. At the same time, the paper also puts forward a new design scheme, and from the aspects of its feasibility analysis.
Key words:Concrete pump; Hopper agitator system; Automatic reversal
一 、 引言
为防止泵机料斗搅拌叶片在工作时被混入的超粒径大骨料或其他异物卡死,料斗搅拌油路系统应设自动反转油路。当搅拌轴被卡时,油路自动换向,使该油路由正转变为反转,卡阻物随之脱落。卡料排除后搅拌轴恢复正转。设置稳定可靠的自动反转油路是及时排除卡料故障,保证搅拌系统正常运行的必要条件。
目前,国内外泵机料斗搅拌自动反转系统有多种不同的设计,这些设计均存在某些不足或缺陷,归结起来主要有以下四方面:①反转时间由节流器旁通流量控制,而液压油旁通流量受环境温度的影响较大,当夏季在高温下长时间工作后,由于油温升高,其粘度降低,则旁通流量增大,自动反转易于失灵;②发动机低速运转时,由于卡料后顺序阀溢流量过小,建立不起控制油压,自动反转装置不起作用;③反转时间由电气控制,由于设计上的缺陷,当搅拌阻力较大时容易造成换向阀频繁动作,搅拌系统不能正常工作;④结构较为复杂,所用组合阀制造难度大,成本高。
鉴于上述情况,研制稳定、可靠和价廉的自动反转液压系统是十分必要的。
二、几例典型油路的分析
为了提出更为合理的新方案,吸取现有设计的长处,克服其不足,现首先对几例自动反转典型油路作一简要分析。
2.1日本石川岛播磨公司CPF系列泵车自动反转油路
图1(a)、(b)分别为CPF-75B型泵车和CPF-85型泵车的搅拌系统原理图。
此系统工作原理是这样的:当在正常工作的搅拌叶片突然被卡住时,驱动搅拌轴的液压马达进油腔压力急剧增高,当油压增至顺序阀1的调定压压力(CPF-75B为8MPa,CPF-85为11MPa)时,该阀开启溢流,由于节流器2的节流作用使其产生背压,此背压作为控制油压使得液控阀3换向,阀3的换向使得较高油压控制的主阀4也立即换向,因而实现液压马达反转。液压马达反转后接顺序阀的油口压力突降,顺序阀1关闭。此时液控换向阀3在复位弹簧的作用下逐渐将控制油腔内存留的液压油从节流器的节流孔中挤出,阀3的控制油压逐渐降低。当阀3复位后,主阀4立即换向,液压马达恢复正转。液压马达反转时间为2~5s,反转时间由调节节流器2的流量来控制。
图1aCPF-75B型泵车搅动系统原理图 图1bCPF-85型泵车搅动系统原理图
1—顺序阀;2—节流器;3—液控换向阀;
4—主油路液控换向阀;5—手动换向阀;6—安全阀
此油路的缺点是结构复杂,组合阀制造难度大。此外,油温增高时,如不及时调节阀2,自动反转就易于失灵。当发动机低速运转时,由于顺序阀1的溢流量小,换向控制压力难于建立,自动反转系统不起作用,此时只有操作阀5,实现手动反转。
2.2 日本三菱公司DC-A系列泵车自动反转油路
图2为三菱DC-A系列泵车自动反转油路原理图。油路工作原理与CPF系列泵车的搅拌系统相似。此系统在油箱回油管上增设了溢流阀7。由于抬高了背压,使得搅拌液压马达运转较为平衡。主换向阀4设有中间过渡环节,可减小换向时的液压冲击。此油路存在的缺点同于上例。
图2 DC-A系列泵车自动反转油路原理图
1—顺序阀;2—节流器;3—换向阀;
4—主油路换向阀;5—手动换向阀;6—安全阀;7—溢流阀
2.3 国产HB30型固定式混凝土泵看自动反转油路
HB30型泵原自动反转油路原理见图3所示。此油路工作原理不同于以上两例。多路换向阀5是手控换向阀,中位时液压马达停转。阀5内部设有安全阀,其作用是限制系统压力,保护液压元件。搅拌液压马达的自动反转是靠压力继电器4和电磁换向阀6配合工作来实现的。当搅拌轴被混凝土中的大骨料或异物卡死后,系统压力急剧增高,达到压力继电器4的调定值时,压力继电器4动作,使电磁换向阀6换向,液压马达实现反转。由于自动反转时间由电气控制,其反转时间不随油温的变化而变化。搅拌轴反向旋转半周至一周后,电磁换向阀6断电复位,液压马达和搅拌轴恢复正常运转。
由于该系统未设置常开的溢流阀来调节稳定的系统工作压力,油泵2的工作压力很不稳定,而压力继电器的调定压力又低于阀5中安全阀的调定压力,因此,当液压马达运转阻力较大,安全阀尚未动作时,容易引起压力继电器动作,阀6频繁换向,造成搅拌器的往返振荡而无法正常工作。
图3 HB-30型固定式混凝土泵自动反转油路原理图
1—滤油器;2—油泵;3—压力表;4—压力继电器;
5—多路换向阀;6—电磁换向阀;7—液压马达
三、新方案的设计思路与工作原理
笔者在各类型方案的基础上,借鉴其长处,并结合我国国情作出了新的设计方案。新方案的设计思路和要求如下:
(1)自动反转时间不受环境温度即液压油粘度的影响,因此拟考虑以电气系统控制反转时间。
(2)反转系统必须工作稳定,性能可靠,不允许发生频繁换向的振荡现象。
(3)原动机低速运转时不影响自动反转及反转时间。
(4)系统设计在保证其使用性能的前提下,力求简单,采用分散元件,降低制造成本。
(5)反转时间应控制在1~5s。
(6)考虑泵车的机动特点,采用24V直流电。
此系统由液压泵1、溢流阀2、二位四通电磁换向阀3、三位四通电磁换向阀4(旋钮手控)、液压马达5和压力继电器6组成。压力继电器调定压力为8M Pa,溢流阀2的调定压力为8.5MPa。
当搅拌轴因卡料停转时,液压马达5正转,进油腔压力急剧上升,达到压力继电器调定压力8MPa时,压力继电器6闭合,电磁换向阀4换向,实现液压马达自动反转。阀4的电磁铁线圈的通电时间为1~5s,由电气系统延时电路进行控制。
图4 新方案液压原理图
1—油泵;2—溢流阀;3—电磁换向阀;
关键词:超高层建筑;混凝土泵送施工;施工技术
随着超高层建筑的发展,使得建筑领域的科学技术水平不断进步和提高,在这种条件下,泵送混凝土施工技术应运而生。泵送混凝土技术是利用混凝土泵和输送管道将混凝土运输至高空楼层施工点,具有运输能力高、速度快、效率高等特点。当前已成为超高层建筑混凝土施工的重要手段。本文笔者对超高层混凝土泵送施工技术进行分析,论述高层混凝土泵送施工技术的重要性,指出存在的问题,并提出切实有效的对策措施。
1 工程概况
某工程地下部分主要为四个独立的塔楼,其中有三个塔楼以核心筒和筒外楼板为主。筒外楼板的框架结构主要由钢筋混凝土柱和钢梁组成,另一个塔楼无筒外楼板。筒体与钢筋混凝土采用高强混凝土,强度等级为C40~C60,筒外楼板混凝土强度等级为C30。根据施工方案和施工条件,先进行各塔楼的筒体施工,在浇注筒外楼板及钢筋混凝土柱。由于筒体施工使用的混凝土为高强混凝土,其水泥含量较高且混凝土粘度大,所受泵送阻力也较大,进而对泵送施工要求较高。另外,筒体结构包括钢筋混凝土柱、弧形剪力墙柱等,加之钢筋直径大、节点钢筋密集等,使得混凝土浇注存在较大的难度。本工程项目总高度为328m,泵送高度达320m,这样就给混凝土泵送施工带来一定困难。根据本工程泵送施工存在的重难点,要满足其泵送施工要求和施工质量,必须加强施工技术保障。
2 材料选择及混凝土配合比
2.1 混凝土原材料
①水泥:P.II52.5级硅酸盐水泥、P.O.42.5普通硅酸盐水泥;②粉煤灰:I级优质粉煤灰;③砂石:优质江砂,细度模数
2.2 混凝土配合比
本工程项目混凝土配合比由某建筑科学研究院进行设计,根据混凝土强度等级变化情况,对混凝土配合比进行适当调整,水泥用量调整范围在440~300kg/m3。
3 超高层混凝土泵送施工技术
3.1 输送泵的选择与计算
根据本工程项目的建设高度及混凝土泵送施工高度,对其输送高度产生的压力进行计算。混凝土泵送所需压力R主要包括以下几个部分:①混凝土在管道内流动阻力造成的压力损失(R1);②混凝土在弯管及椎管的局部压力损失(R2);③混凝土垂直高度时产生的重力压力(R3)。
(1)内流动阻力产生的压力:
式中:R1表示单位长度的沿程压力损失;l表示管道总长度,k1表示粘着系数,k2表示速度系数,d表示为混凝土输送管道的直径,t1/t2表示混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间的比值;V2表示混凝土管道内的流速。a2表示径向与轴向压力的比值。
(2)弯管及椎管的局部压力损失:
弯管为90°压力损失为0.1MPa,共3个;45°压力损失为0.05MPa,共3个;按照最大、最长水平管计算,弯管共5个。配阀压力损失为0.2MPa。每根管道上设置两个配阀。R2=3×0.1+3×0.05+2×0.2=0.85MPa。
(3)垂直高度时产生的重力压力:
混凝土密度为P,重力加速为g,泵送高度为H;R3=Pg×330。
根据上述计算结果,结合施工进度要求,本工程项目决定采用型号为HBT90CH2122D和HB40CH2135D的拖泵。
3.2 输送管道布置
在布置输送管道时,应尽量减少弯管,保证泵送阻力得到最大限度的控制。垂直管路会随着高度而增加,输送混凝土较易产生回流,对此,应铺设一条水平管道,确保充足阻力能够减弱混凝土回流。
3.3 泵送管道的技术措施
对于超高压输送泵管,应采用一定厚度的淬火管,并选择特质高压管夹,管道连接采用公母扣锥面定心连接形式,采用O型密封圈密封。对于普通高压泵管,若壁厚
3.4 钢筋混凝土柱的浇筑
根据施工方案和施工要求,先进行核心筒施工安装,再进行筒外楼板钢结构的施工安装。浇筑钢筋混凝土柱时,由于筒外混凝土楼板低于钢结构安装。不仅操作层的钢梁无操作面,施工人员也无施工操作区,难以用泵管浇筑钢筋混凝土柱。采用相应规格的塔式起重机浇筑无法满足施工效率,而且增加运输时间,无法满足施工进度要求。另外,在高空采用料罐向柱内放料时,受风力等因素的影响,施工人员操作的危险性较大。因此,每次浇筑过程中,会延长施工且安全隐患突出,应采取更加安全、有效的浇筑方案,确保钢筋混凝土柱施工浇筑作业顺利进行。
经讨论和研究后,决定改装附墙式液压爬升布料机,取消爬升装置,增设钢结构平台。该种布料杆可以折叠且灵活方便,每次钢筋混凝土柱浇筑完后,采用塔式起重机移至另一浇筑点。由于本工程项目在布置H型钢时存在一定的变化,将钢结构平台与钢梁连接螺栓换成移动型,能够有效调节钢梁间距。经试验证明,采用该种布料机进行钢筋混凝土柱浇筑施工,可以大大减轻垂直输送产生的压力。
4 混凝土泵送堵管的原因及预防措施
在超高层混凝土泵送施工中,受诸多因素的影响,混凝土泵送过程中较易出现堵管现象,这样就会造成泵送中断,使得混凝土材料浪费。一旦施工中出现堵管现象,清理起来较为麻烦,所以施工中应避免这一现象的发生。引起堵管的原因主要包括以下几点:①泵送速度不合理,管道未清理干净,停机时间长;②管道连接不当,管道接头密封不严;③混凝土质量问题,如坍落度、水泥配制比、添加剂等方面;④环境条件的影响。
要预防和处理上述造成堵管的影响因素,应采取以下几项措施:①起始泵送时,其泵送速度应先低后高;每次泵送完成后,需要用水冲洗泵管,避免混凝土滞留;停机时,要每隔5~10min开一次泵,防止堵管。②要编制科学、合理、有效的管道布置方案;采用特制密封圈,管接头需保持紧固;泵送前需注入适量水或砂浆,保持泵内湿润。③合理控制混凝土坍落度;选择符合施工要求的原材料;合理选择添加剂的类型,并控制用量。⑤根据季节变化,夏季加冰水搅拌混凝土,冬季用温水搅拌混凝土。
5 结 语
综上所述,超高层建筑泵送施工技术的发展与超高层建筑的发展密不可分,在建筑高度不断增加的基础上,对于施工技术的要求也将越来越高。加强高强度、高性能混凝土的开发和高泵送能力的混凝土泵制造尤为重要。以往的施工操作方法已经无法满足现代建筑施工的要求。在科学技术水平不断提高的条件下,超高层混凝土泵送施工技术必将得到全面发展。
参考文献
[1]徐晓建.超高层混凝土泵送施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(24).
[2]熊启发,郎占鹏,李瑞平等.超高层混凝土泵送施工技术[J].建筑技术,2011,(2).
(山西电建四公司 山西 太原 030000)
【摘 要】混凝土输送泵在施工过程经常会出现堵塞的现象,其主要原因是水泥胶凝体被破坏,骨料之间相对位置变的紧密,动动阻大增大,速度变缓,进一步形成泵管堵塞。
关键词 混凝土输送泵;堵塞;原因分析;预防措施
Ultra-high building concrete pumping few notes
Ma Chang-bin,Zhang Min-bao
(Shanxi Electric Power Construction four companies Taiyuan Shanxi 030000)
【Abstract】Concrete pump often occur during construction clogging phenomenon, mainly because of the cement gel is destroyed, the relative position between the aggregate becomes tight, Dodo large resistance increases, the speed slows, further clogging the pump tube formation.
【Key words】Concrete pump;Blockage;Cause analysis;Preventive measures〖HJ*1/2〗
1. 引言
混凝土输送泵是目前混凝土施工中必不可少的施工设备,但在工作中经常会出现堵塞的现象,让施工人员极为反感,同时也是造成混凝土质量通病的主要原因之一,在正常情况下,混凝土在泵送管道中心形成柱状流体,呈悬浮状态流动。流体表面有一层水泥浆,水泥浆作为一种剂与管壁接触,骨料之间基本上不产生相对运动。当粗骨料中的某些骨料运动受阻,后面的骨料运动速度因受影响而渐渐滞缓,致使管道内骨料形成集结,支撑粗料的砂浆被挤走,余下来的间隙由没有水泥胶凝体的细骨料填充。这样便发生粗骨料之间的相对位置变化,骨料密度增大,使该段管道内集合物沿管道径向膨胀,流体表面的水泥浆丢失,发生骨料与管道侧壁相互接触,阻力增大,速度变慢,直至运动停止而产生堵塞。
2. 混凝土输送泵堵管的原因
2.1 原材料不合格。
(1)建筑用砂、石必须符合《建设用砂》(GB52-2006)标准要求,粗骨料颗粒级配不合理,细骨料含泥量过高、0.315mm筛孔通过率低于15%等均是引起泵管堵塞的主要原因(见表1)。
(2)粗骨料最佳级配如图1、图2、图3、图4。
(3)细骨料通过0.315mm筛孔通过率低于15%时,即使混凝土其它技术指标都符合要求也会堵管,因为这些细砂在混凝土中起到一种类似滚珠的作用,能减少管壁与混凝土的摩擦,提高柱流动性,增大泵的粘聚力和保水性,对混凝土的可泵性影响很大,因此在《混凝土泵送施工技术规程》中预以规定,不应少于15%。
细骨料最佳级配如图5。
2.2 混凝土配合比不合理。
混凝土配合比不合理会引起混凝土拌合物的性能不好,主要表现在:
(1)胶凝材料用量过少,胶凝材料用量少于一定限度(一般每方混凝土胶凝材料不宜少于300Kg)时将导致没有足够的水泥浆包裹骨料和管壁,流动阻力大大增加。实际施工中,将非泵送混凝土的配合比直接用于泵送混凝土,或者现场计量不准确,或者使用了粒径和级配不符合配合比要求的骨料,都会种造成水泥用量过少。
在高性能混凝土配合比设计中对混凝土的胶凝材料规定相应的最少值,一般要根据细骨料的细度、粗骨料级配经试验确定。
(2)砂率低,砂率过低(泵送混凝土砂率一般在38%~45%,经试验对于细度模楼大于3.0的粗砂可适当提高,具体数据根据试验确定)的混凝土和易性差,变形困难,在管路形状变化的部位,如弯管、椎管、管筒等处会产生较大的阻力,极易堵塞。
(3)掺外加剂的混凝土坍落茺损失过快,《混凝土泵送施工技术规程》要求混凝土试配时要求的坍落度按Tt=Tp+T公式计算,其中T过大会造成Tt偏低,泵送混凝土阻力增大。泵送混凝土的坍落度最佳范围是100~200mm,超过此范围易发生堵塞。
泵送混凝土的坍落度按不同泵送高度如表2。
(4)泵送混凝土的坍落度损失过大也会存在堵塞,坍落度损失值要求按表3所示。
2.3 施工过程不合理。
在施工过程中,工作人员为了施工的方便,一再要求加大混凝土的坍落度,致使混凝土出现严重的离析,浆体几乎成水,骨料与其出现分离,这使混凝土的泵送时,混凝土中的浆体象水一样被泵送出去,在混凝土泵的料斗内聚集了大量的石子,形成堵泵。
2.4 外加剂与水泥、骨料的不适应。
(1)外加剂与水泥的不适应主要表现在混凝土的减水率不够,坍落度不足,泵送困难;混凝土出现后期泌水,混凝土初时搅拌时其拌合物各项性能均较好,但以经过运输后到达浇灌地点,混凝土出现大量泌水,甚者到了混凝土假凝的程度,根本无法泵送。
(2)施工现场采用聚羧酸外加剂时,骨料中的含泥量对外加剂的影响比较明显,因为聚羧酸外加剂是高分子结构,其基本结构是链状结构,而奈系外加剂是单粒结构,骨料中的泥土会优先与外加剂的亲水基粘结,而且是与多个链状进行粘结,故对外加剂的减水率影响较大。其影响包括初时坍落度与经时坍落度。坍落度的损失都会影响混凝土的泵送。
3. 混凝土输送泵易堵泵的位置及排除方法
3.1 进料口处的堵塞。
(1)进料口堵塞一般主要原因是料斗内有较大有骨料或结块,还有是石子在水泥浆中的悬浮状态完全丧失,在管中某一部位积聚造成离析堵塞。
(2)排除方法:使泵反向运转以破坏结块,使混凝土回到料斗重新搅拌,再正向泵送,如果不起作用,则需人工清理。如果在混凝土运输车内发现混凝土出现泌水或离析,则不必向泵车料斗内放料,须经过处理正常后再施工。
3.2 分配阀出料口处的堵塞。
分配阀出料口处的堵塞,主要是由于封闭不严造成的堵塞。
3.3 管阀及S管处的堵塞。
(1)管阀及S管处的堵塞是逐渐形成的,其主要原因是泵送完混凝土后,没有及时用高压水冲洗,致使混凝土残留在管内,天长日久逐渐加厚,堆积固结,造成堵塞。
(2)排除方法:泵送混凝土结束后,一定要用高压水冲洗干净,当冲洗无效时,可采用钎敲,一定要把混凝土残渣去掉,直至混凝土被清理干净。
3.4 混凝土输送管道堵塞。
(1)混凝土输送管道堵塞主要表现在两个方面,一是混入大粒径石子,堵管最易发生在三个大石子在同一截面相遇卡紧时,这时截面大部分被石子占据,尤其是石子成品子形相互卡在管道时,混凝土被牢牢堵在泵首管里而被堵塞。二是混凝土停滞时间过长,在夏季或掺加某些外加剂的混凝土,坍落度损失较快,如果泵送中途停顿过长,混凝土拌合物就有可能硬化,堵塞管道。
(2)预防方法:为了防止大粒径石子的混入,因此《混凝土泵送施工技术规程》规定石子最大粒径与管内径的比值关系为小于1:3,并在泵机料斗上设方格网,防止超粒径石子混入。《混凝土质量控制标准》还规定了混凝土拌合物从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续时间如表4。
对于混凝土泵车料斗内的混凝土长时间不泵送时,需要不停的转动,如果时间过长则需要对混凝土泵车进行自行循环,以防止堵管。
向下输送混凝土时由于管道处于下行倾斜状态,混凝土在斜管中自流(因自重下滑)造成离析,同时易在斜管上部形成真空段,使泵送压力无法传递造成堵塞。
(3)预防方法:在安装管道时要形成斜线,尽可能避免出现直下布置,形成自然流动的趋势。
混凝土输送管道堵塞的判断:当泵车输送压力不断增高,而料斗内料位却不下降,管道出口不出料,泵车发生越来越强烈的振动,管路也伴有强烈的振动和位移,可判定的堵管。堵塞一般发生在弯管、锥管,以有强烈振动的地段。发生堵管时,从泵出口到堵管外的管路震动剧烈,接头处有脱开的倾向,而堵管处之后的管路则是静止的。根据这种现象可以找到堵管部位,也可以用铁棒敲击管壁,根据声音判断堵管的位置,在感到混凝土管道有空隙外的前方即为堵管处。
(4)排除方法:当发生混凝土堵管时,应立即重复进行反泵和正泵,逐步吸出混凝土至料斗内,重新搅拌后泵送;也可用木槌敲击等方法,查明堵塞部位,将混凝土振松后,重复进行反泵和正泵,排队除堵塞,使之疏通。当用使用上述两种方法无效时,应混凝土卸压后,拆除堵塞部位的输送管,排出混凝土堵塞物后,方可接管,新接管道也应提前润湿。
4. 减少混凝土输送泵堵塞的预防措施
4.1 在安装与设计管道时,应尽可能避免90°和S形弯管。
4.2 在安装前应认真检查所使用的泵管,是否有明显凹坑的管道;是否有在一方向有磨损程度较大的管道,是否存在使用完毕后没有认真清理的管道。
4.3 为保证泵送混凝土的连续作业,确混凝土浇注质量,作业中间间断时间严格按标准要求进行。
4.4 应确定合理的施工配合比,选用经试验确认后合格的原材料。防止出现前面分析的问题。
5. 工程实例
内蒙康巴什新区京能2×250MW机组建设工程中的空冷塔,塔身高159m,直径140m,混凝土强度C45、抗冻F250、抗渗P8,施工中采用具有较高减水率的聚羧酸外加剂。混凝土全部采用泵送,在施工中针对泵送的难点与重点采取了以下措施。
5.1 对原材料进行严格控制。
混凝土的泵送最重要的手段就是对原材料的检验控制,本项目严格对每批次的水泥、粉煤灰进行检验,及时根据检测数据对混凝土配合比进行微调;对每次进入现场的外加剂严格按设计和标准要求进行检测,对不合格的产品坚决予以清退。对石子、砂子的进行也进行严格检验其中含泥量作为重点,石子的颗粒级配也是重点检验的项目。
5.2 对混凝土的配合比进行优化设计。
混凝土强度C45、抗冻F250、抗渗P8属于要求比较高的混凝土,如何做到保证设计要求降低成本,便于施工尤其是泵送是配合比设计的重点,本项目在配合比设计中充分考虑了混凝土的流动性、坍落度的损失、水泥与外加剂的适应性等指标。
5.3 随着混凝土泵送高度的增加,及时调整配合比。
随着混凝土泵送高度的增加,及时对混凝土的坍落度进行调整,初时增大和损失减少,当混凝土的泵送高度超过80m时,对粗骨料进行了调整,将5~31.5mm的连续粒级更换成5~25mm的连续粒级。
5.4 随着季节的变化,及时调整配合比。
本项目施工经过了炎热的夏季和寒冻的冬季,根据天气的变化及时对混凝土的外加剂进行调整,同时对混凝土配合比也进行了调整。
通过以上的措施有效地保证了混凝土的泵送,避免了输送泵的堵塞现场。
参考文献
[1] 《预拌混凝土》(GB/T14902—2003).
[2] 《混凝土结构工程施工验收规范》(GB50204-2002(2011版)).
[3] 《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-2011).
关键词:混凝土泵;工业实验;问题
前 言
HBMD-30/12-90S型煤矿用混凝土泵是一台使用于煤矿的防爆型多用途泵,可用于多种矿用混凝土充填,可用于混凝土巷道支护、沿空留巷、快速喷浆、进行采空区充填、快速封闭废弃巷道、壁后充填、铺设底板等多种用途。理论输送量30.2m3/h;混凝土最大输送距离:水平600m,垂直160m;泵送混凝土最大压力12MPa;电机功率为90kw,额定电压为660v;整机质量5400kg。2011年7月该混凝土输送泵在孟津煤矿井下西避难硐室的施工中,进行为期20多天的工业实验,随着西避难硐室施工的结束,工业实验如期完成。
1、发现的问题
1.1 水源不充足
混凝土输送泵不论是在混凝土搅拌过程中,还是在输送过程中,都需要大量的水做为搅拌剂和剂,所以水源必有充分。
1.2 管路必须支撑不牢靠
在混凝土输送过程中,由于管路中必须充满混凝土,同时再加上输送压力的存在,管路承受着比空管时大的多的重力和压力,所以必须保证管路接头不受太大的拉力和扭转力,这就要求输送管路必须支撑牢靠,管路不得有悬空段或者扭转段。
1.3 管路接头和密封容易损坏
厂家生产或者使用的管路、接头和密封选用混凝土专用管路、接头和密封,从而保证接头处的强度和密封度,避免混凝土出现泄漏。
1.4 混凝土泵没有提供固定方法
在输送混凝土强大反作用的驱动下,混凝土泵会出现向后的位移,这样也会造成拉脱管路或者接头损坏密封,因此在管路支撑牢靠的同时,混凝土输送泵也必须稳定牢靠,最好增加四到六个地角螺丝孔,用地锚杆把泵体可靠固定。
1.5 现场混凝土配比不容易掌握
现场混凝土搅拌的过程中,全凭施工人员凭肉眼和经验两场掌握,不可能完全遵守混凝土配比,在满足混凝土配比的前提下,水的含量会增加,以尽量增加混凝土的流动度。
1.6 搅拌能力和输送能力不匹配
施工中使用的混凝土搅拌机过小,每次搅拌的混土料仅够混凝土输送泵工作20—45秒左右,造成输送工作间断,不能连续作业,制约了生产效率。混凝土搅拌机搅拌一次料的时间为2分钟左右,混凝土输送泵工作一次时间约为20—45秒左右,造成了混凝土能力的浪费和停机,频繁停机容易造成堵管。
1.7 输送软管过短
混凝土输送泵管路最后一节的弹簧软管长度只有4m,由于混凝土泵输送能力较大,一个工作时段输送的混凝土较多,为了使混凝土边输送边震动,最后一节弹簧软管应该有足够的自由度,长度应在6—8米较为合适。
2、解决方法
2.1 合理安设阀门更改水源管路
水源这个问题解决起来简单一点,就是在距混凝土输送泵近距离的井下清水管路中重新铺设一条高压软管,用来输送清水,以保证混凝土泵用水需求,在这之中,我们得到的经验是,要在高压软管水源和出口两处分别安设一个阀门,水源处阀门用来控制水源,而出水口处阀门方便在使用过程中随时开关水源,这样一来,不仅节省了工人来回开关水源的时间,同时及时开关水源对保证混凝土配比,也起到了很重要的作用。
2.2 全线混凝土支撑保证管路平直
为了解决管路支撑问题,我们采用了碴块垒、道木垫的方式,因为支撑高度和支撑强度问题,难以保证管路平直,经常会出现支撑物倒塌现象,一旦管路接头受力,很容易造成密封损坏,影响正常的混凝土输送,事实证明这两种方式的效果并不十分理想,后来决定采用混凝土支撑的方式,即在每节管路的两头,采用混凝土堆砌的方式,这种方式具有不受高度和地形限制,通过堆砌不同高度的混凝土,可以把管路完全支撑平直,混凝土凝固以后,管路就完全固定,从而避免管路和接头在输送过程中受力过大而造成损坏。堆砌混凝土时要注意,以满足管路支撑固定要求为宜,过多的堆砌会给管路拆除时带来不必要的麻烦。
2.3 严格配件质量和安装质量
在厂家选用合格的管路、接头、卡箍和密封的同时,在安装过程中,必须严格遵守安装要求,保证安装质量,接头严密,卡箍紧密,紧固螺丝到位,管路每延长或者缩短一次,都要对各个接头、卡箍和密封进行检查,发现问题及时处理,同时要求厂家技术人员现场指导安装,避免因为安装质量不合格造成管路损坏。
2.4 “四压两戗”保证泵体稳固
针对混凝土输送泵在混凝土输送过程中,出现的位移和跳动现象,我们根据巷道实际,采用了井下绞车常用的“四压两戗”方式固定,用“四压两戗”的方式,在混凝土输送泵的位移和跳动方向上提供牢靠的支撑点和固定点,从而成功解决了这个问题。同时建议厂家技术人员,在今后混凝土泵定型过程中,泵体应该增设地脚和地脚孔,这样更方便打设“四压两戗”,或者使用 地锚杆进行泵体固定。
2.5 层层把关严格配比
混凝土配比指的是砂子、石子、水泥和水的配比,为了更好的掌握混凝土配比,我们一改现场进行全部配比的方式,首先,在地面砂石场,对砂子和石子利用电子上料机进行配比和搅拌,保证到达施工现场的砂石料符合要求,另外,我们用称重的方法,做出了标准配比的混凝土,从而掌握了现场每一搅拌料斗,需要多少分之一袋水泥以及合理的用水量,通过这样的分解和层层把关,保证了混凝土配比符合要求,混凝土试块达到设计要求。
2.6 增加搅拌机械挖掘混凝土泵搅拌潜力
针对混凝土输送泵输送能力大于搅拌能力的问题,我们安设了两台井下用混凝土搅拌机,搅拌机直接安设在混凝土输送泵的搅拌输送机上方,搅拌好的混凝土料可以直接进入混凝土输送泵,这样两台轮流作业,再加上了混凝土输送泵的搅拌和输送料斗的使用,满足了混凝土输送泵的输送要求。
2.7 加长输送出口软管
由于出口软管只有4米长,不能满足现场要求,我们就用井下排水用6米长的弹簧软管代替出口软管,弹簧软管在煤矿应该比较广泛,规格型号比较齐全,完全能满足混凝土输送的需要。
以上存在的问题,经过厂家和施工单位的多方努力,最后都一一克服,成功得实现了混凝土输送泵的连续、高效作业,圆满地完成了西避难硐室的施工,输送混凝土2000m3以上,实现了160多小时无堵管,取得了满意的工业实验效果。
3、取得经验
3.1 打水管路
在开始输送混凝土前,管路必须先进行打水管壁,这样可以大大减小接下来输送物料与管壁的摩擦阻力,并增加水泥砂浆与管壁的吸附。
3.2 水泥砂浆充填缝隙
在打水之后,先输送一段水泥砂浆,然后再进行正常的混凝土输送,由于管壁上水泥砂浆的作用,可心大大减小混凝水中石子与管壁之间的摩擦阻力。
3.3 严格掌握混凝土配比
在输送混凝土的时候,一定要掌握好比例,严禁输送干料或者欠水分的混凝土料,施工过程中不能图快,一定要搅拌均匀,搅拌均匀、配比严格的混凝土料输送效果最好。
3.4 做好管路清洗工作
在混凝土输送泵停止混凝土输送作业的时候,一定要把管路和料斗中,残留的混凝土料处理干净,严格执行冲管、冲斗程序,用水冲洗干净,不能让其在管路和泵体中凝固,那样会造成堵管或者使管壁粗糙不平,增加混凝土输送时的摩擦阻力。
论文关键词:高墩大跨连续刚构,混凝土,泵送工艺
1、工程概况
老庄河特大桥位于西部大通道包(头)北(海)线陕西境黄陵至延安段高速公路六标段K196+750处,全桥长870m,为95m+4×170m+95m六跨预应力混凝土连续刚构。
老庄河特大桥的桥墩墩身为左右幅分离布置,桥墩高度最高为105m,其梁部为预应力混凝土变截面连续刚构,采用C50混凝土,共计24410m,墩顶箱梁高9m,箱梁采用挂篮悬臂浇注法施工。在连续梁施工中采用拖泵来完成混凝土的输送任务,主要采取单机直接泵送到位方式施工,输送管垂直高度在100m以上。
2、混凝土配合比设计
连续梁的混凝土性能必须满足以下要求:高强度、高工作性、具有较高的耐久性、尺寸稳定性,要满足以上性能必须从原材料品质、配合比优化、施工工艺与质量控制等方面综合考虑。
2.1、混凝土原材料
2.1.1水泥:按照以下原则进行选择:
a、选用优质硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;
b、水泥的主要矿物成分硅酸三钙(CS)、硅酸二钙(CS)、和铝酸三钙(CA)对混凝土的性能影响较大,CS不仅对早期强度而且对后期强度发展均有贡献;CS水化较慢,通常只对后期强度有利;CA的水化速度最快,但CA的含量往往是水泥与减水剂适应性好否的关键,CA含量过高时,混凝土的流动度的经时损失很快。按有关文献要求CS含量高(>8%)、CA含量底(<8%)的水泥较适宜配制高性能混凝土。
我们经过对秦岭水泥股份有限公司所产P.O52.5R水泥的物化调查,其CS含量平均为48%~52%,CA含量平均为6%~7%,CS含量平均为21%~27%,满足有关技术要求。
2.1.2高效减水泵送剂:
高效减水泵送剂通过降低水的表面张力(水-气相)和界面张力(水-固相)的作用,大大地减少为达到所要求的工作性能的拌和水用量。目前国内常用的类型主要有萘系及三聚氰胺系两种,相对而言。萘系具有较高的减水率、三聚氰胺系对混凝土的流动度保持能力相对较强;使用高效减水剂最需关注的是其与水泥适应性问题。具体表现为混凝土的坍落度损失的快慢,在本项目中采用泵送工艺施工,更需考虑混凝土坍落度的经时损失。
我们经过多方面的对比后拟选用山西黄河外加剂厂生产的UNF-3C缓凝高强减水剂,从生产源头加强外加剂的质量控制,保证外加剂的有效减水成分必须为萘系与氨基磺酸盐复合物、缓凝成分必须为三聚磷酸钠与聚乙烯醇、引气成分必须为松香热聚物,对秦岭牌P.O52.5R水泥的实测减水率为27%~30%。
2.1.3集料:
a、粗集料:
配制高强高性能混凝土的碎石粒径Dmax通常选择在10~25mm的集料、粒形与级配必须采用连续级配且其针片状颗粒含量越少越好,界面粘结性必须优异。
我们在对铜川川口开采的碎石经过多次试验,其试验数据综合如下:该矿山石材抗压强度为:107Mpa;最大粒径为25mm、含泥量平均为0.5%、泥块含量平均为0.2%、堆积密度平均为1500kg/m3、表观密度平均为2550kg/m3,碱活性检测试件膨胀率为0.08%,为非活性集料。
b、细集料:
选用细度模数中等偏粗的天然河砂。我们在对西安灞河开采的河砂经过多次试验,其试验数据综合如下:细度模数平均为2.7、含泥量平均为0.8%、泥块含量平均为0.3%、堆积密度平均为1500kg/m3、表观密度平均为2550kg/m3。
2.2、配合比设计结果:
C50混凝土的配合比设计情况如表1所示:
表1混凝土配合比设计表
混凝土等级
理论配合比(kg/m3)
水胶比
坍落度(mm)
R7强度(Mpa)
R28强度(Mpa)
水泥
砂
碎石
水
外加剂
C50
485
722
1083
165
6.305
0.34
180~220
【关键词】泵送混凝土;施工技术;施工问题;控制措施
0引言
随着高层建筑的不断涌现和大体积混凝土工程项目大量增加,传统的塔吊、井架等运输方式已不能满足工期、质量的要求。混凝土输送泵既能满足垂直和水平运输的要求,又能大量输送混凝土,因而得到广泛应用,成为现代施工的标志,同时,与之配套的泵送混凝土施工工艺也成为科学组织施工的重要手段。但是,由于施工人员对该工艺缺乏系统的了解,错误地将一些传统操作方法不恰当的应用到泵送施工中,致使施工质量通病经常发生,降低了施工效率,耽误了工期,甚至导致质量事故,需引起高度重视。
1泵送混凝土施工工艺及技术要点
泵送混凝土施工是一种高效率、高质量的施工工艺,这需要施工技术人员根据工程特点、工期要求、施工环境和施工条件,正确的选择混凝土泵、泵车及输送管道,并对混凝土泵的管道进行科学布置,合理组织泵送混凝土施工,以求在保证质量、工期的前提下取得较好的经济效益和社会效益。泵送混凝土的施工工艺及技术要点包括以下几个方面:
1.1 泵送混凝土的供应
泵送施工前周密的组织泵送混凝土供应,对混凝土泵送施工是非常重要的。
(1)泵送混凝土的拌制。泵送混凝土的拌制,在原材料计量、质量控制、搅拌时间方面和普通混凝土相同。但泵送混凝土对所用集料的粒径和级配要严格控制,防止粒径过大造成堵管现象。混凝土拌制各种原材料的质量必须符合配合比设计要求,拌制时除其投料顺序符合有关规定外,粉煤灰宜与水泥同步,外加剂的添加应符合配合比的设计要求, 且易滞后于水和水泥加入。
(2)泵送混凝土的运输。泵送混凝土的运输是泵送混凝土施工工艺的关键,要计算好运输车的台数,要求选用的运输机具和方法要保证紧密配合施工进度,确保混凝土的连续均匀供应。要基本上做到泵车不等搅拌车,搅拌车不等泵车,避免由于相互等待而造成堵泵现象。在运输过程中要保证混凝土不产生离析,这样不仅能提高泵送质量,还能防止泵管堵塞。运输延续时间要满足外加剂的初凝时间,目前一般均采用混凝土运输车。
1.2 混凝土泵及输送管的选择与布置
(1)混凝土泵的选型布置。混凝土泵的选型,应根据工程特点、要求的最大输送距离、最大输出量和混凝土浇筑计划来确定。混凝土泵或泵车在现场的布置,要根据工程的轮廓形状、混凝土工程量分布、地形和交通条件等确定。混凝土泵设置处应场地平整,道路畅通,供料方便,距离浇筑地点近。在混凝土泵作业范围内,不得有高压线路等障碍物。
(2)输送管的选择布置。输送管包括直管、锥形管、弯管和软管。应根据粗集料的最大粒径、要求的混凝土输送量和输送距离、泵送的难易程度及所选混凝土泵的型号,来选择合适的输送管。混凝土泵送管路的布置基本原则如下:①管路布置尽可能使距离最短,弯管最少。②管路接头应联接牢固,密封、不漏浆。③管路布置应满足先浇最远处,然后依次拆管后退,减少泵送过程中接管影响作业。④要布置弯管的地方,尽量使用转弯半径大的弯管,减少压力损失,避免堵管。⑤向上布置管路,一般不使用垂直向上的90°的弯管,用钢管搭设脚手架斜道,减少输送阻力和堵管。⑥向下的管路布置,在垂直向下的管路下端布置一缓冲水平段或管口朝上的倾斜坡段,以减少混凝土自落产生离析而堵塞。
1.3 混凝土的泵送与浇筑
(1)泵送前的准备工作。泵送前的准备工作主要包括:模板和支撑的检查;结构钢筋骨架的检查;混凝土泵或泵车的位置;泵送混凝土的运输设备;泵送混凝土的运输延续时间;混凝土泵和输送管路以及施工组织方面的准备。
(2)混凝土的泵送和浇筑。泵送混凝土浇筑工艺比常态混凝土流动性大,在振捣过程中骨料与水泥砂浆易产生不均匀分布,应掌握其特殊性,对做好现场施工管理,以确保混凝土质量,浇筑时必须注意以下几点:①尽可能按平层法浇筑;②混凝土下料高度不得大于1m;③浇筑竖向结构混凝土时,不得在同一处连续布料,应在 2~3m范围内水平移动布料;④振捣泵送混凝土时,振动棒移动间距宜为40cm左右,振捣时间宜在15~30秒,不能一次性长时间振捣,覆盖第二层混凝土前,再进行第二次复振,既可以振捣密实,排除气泡,又可防止过振产生骨料下沉分离。
2泵送混凝土施工常见问题及控制措施
2.1 泵送混凝土塌落度损失大
(1)原因分析。混凝土塌落度损失率视工程条件不同有很大的差异,其中影响最大的因素是停放时间、气温、外加剂等。泵送混凝土塌落度损失大的原因有:混凝土外加剂与水泥适应性不好引起混凝土塌落度损失快;加入泵送混凝土种的外加剂一般有高效减水剂,但高效减水剂与水泥有相容性问题,某些水泥不能配置低水灰比高流动性的混凝土;混凝土外加剂掺量不够,缓凝、保塑效果不理想;天气炎热,某些外加剂在高温下失效;水分蒸发快、气泡外溢造成新拌混凝土塌落度损失快。
(2)控制措施。调整混凝土外加剂配方,使其与水泥相适应。施工前,务必做混凝土外加剂与水泥适应性试验;调整混凝土配合比,提高砂率、用水量,将混凝土初始塌落度调整到200mm以上;夏季高温施工时,除用湿草袋等遮盖输送管,避免阳光照射外,可适量增大混凝土塌落度。
2.2 泵送混凝土易出现沁水、离析问题
(1)原因分析。泵送混凝土出现此类问题的原因有:水泥细度大时,水泥中C3A含量低,水泥标准稠度用水量小,火山灰质硅酸盐水泥,掺Ⅰ级粉煤灰,掺非亲水性混合材料的水泥易沁水等;水泥用量小易沁水;低标号水泥比高标号水泥的混凝土易沁水(同掺量);单位用水量偏大的混凝土易沁水、离析;砂率小的混凝土易沁水、离析现象;连续粒径碎石比单粒径碎石的混凝土沁水小;掺外加剂的保水性、增稠性、引气性差的混凝土易出现沁水;超掺混凝土外加剂的混凝土易出现沁水、离析。
(2)控制措施。泵送混凝土出现沁水、离析的控制措施有:减少单位用水量、增大砂率,选择合理的砂率;增大水、水泥用量或掺适量的Ⅱ、Ⅲ级粉煤灰;采用连续级配的碎石,且针片状含量小;改善混凝土外加剂性能,使其具有更好的保水、增稠性,或适量降低混凝土外加剂掺量。
2.3泵送混凝土施工出现抓底或板结的问题
(1)原因分析。严重泌水的混凝土易出现抓底或板结(粘锅);砂率小,混凝土易出现板结现象;水泥用量大的混凝土易出现抓底现象;混凝土外加剂掺量大的混凝土易出现抓底现象;混凝土外加剂减水率高,保水、增稠、引气效果差的混凝土易出现抓底或板结现象。
(2)控制措施。减少单位用水量;提高砂率;掺加适量的掺合料如粉煤灰,降低水泥用量;降低混凝土外加剂的掺量;增加混凝土外加剂的引气、增稠、保水功能。
3结语
混凝土的泵送施工方式与传统的施工方式比较有明显节约劳动力、降低劳动强度、降低工程造价、提高施工进度、保证工程质量等优点。随着科学技术的进步、混凝土泵性能的提高,我国空前规模的经济建设,需要新的施工技术支撑,这一切都为泵送混凝土的发展提供了非常有利的条件,泵送混凝土施工工艺也会有新飞跃发展。
参考文献:
[1]雷红涛.泵送混凝土施工技术在建筑工程中的应用[J].江西建材,2013(03):140-141.
关键字:泵送混凝土;性能;影响因素
现代社会,混凝土被广泛用于工业与民用建筑中,现代文明的许多特点就是以水泥混凝土的形式来展示。人类生活很多方面都直接或间接地涉及到混凝土。混凝土运输方法基本分为轮轨式运输、吊罐、运输带(溜槽)、泵送,而混凝土泵送运输等施工巳经成为现代高层建筑和大体积混凝土施工的重要方法。随着混凝土技术发展的多样化和设计施工复杂性的不断提高,混凝土泵送施工过程中出现的各类问题愈发突出,本文分析思考影响泵送混凝土施工性能的相关因素。
一、水泥、石子、水等材料因素分析
(一)水泥作用
水泥、沙、细粉料一起混合会形成水泥浆体,这是混凝土实现可泵性有效条件。它会使得混凝土拌合物逐渐稠化,混凝土中的拌合物逐渐分散,泵送中会形成良好的层。输送的内壁管有了效果。混凝土承受的重力大过输送管内壁和砂浆的摩擦力时,混凝土就会形成向前流动力。为了有一个较好的层,才能更好的保障混凝土泵送成功。因此,混凝土拌合物要有足够的含浆量,骨料被完好填充所有缝隙,余留出一定量的混凝土,输送到管道内,形成很薄一层浆层。水泥的量适量最好。有实践证明,水泥用量多少直接决定了混凝土泵送效果,输送管径大小同水泥用量形成反比关系、水泥距离长短同水泥的使用量是形成正比的。因此,泵送混凝土要有合适的配比。.我国泵送混凝土施工经验也证明.最好为260kg/m3以上。水泥要求,水泥的选择,根据混凝土设计标号需求,选择合适型号的水泥。一般而言,水泥标号越高,可配置的混凝土强度就会越高。水泥性能能满足设计需求,当质量稳定,强度量较大,混凝土材料掺合量就要少一些,尤其是进行配置高强度混凝土时,这个要求会更高一些。
(二)石子的影响
石子在混凝土拌合物中的使用,能起到骨架作用,直接影响混凝土可泵性。石子粒径影响着施工质量,因此一般都会根据施工方法和配筋来确定的。泵送中,管道中如果有三颗比较大颗粒的石子,它们形成排列关系就很容易导致管道堵住。石子大小同颗粒大小有重要关系,尤其是同颗粒级配的关系,这决定混凝土泵送质量。石子它的表面形状、性质也直接影响到混凝土拌合物流动性,当颗粒比较圆时,表面平滑类型的石子,它的空隙量会较少。使用包裹颗粒以及填充缝隙时就比较少。当水泥含浆量一定时,混凝土流动性会较好。石子的使用时有要求的,第一,根据施工规定需求,配用效果好的石子。第二,泵送高度保障在50m以下,碎石的颗粒和输送管径比例控制在1:3之内。卵石的比例处于1::2.5之间。泵送高度处于五十米到一百米之内。
(三)水影响
众所周知,水是混凝土拌合物颗粒最为重要之联系体,也是重要组成部分。水是水泥实现水化重要条件,也是混凝土泵送成功决定性因素。混凝土拌合物的加入,需要水的给予,才能使得混合物具有流动性,满足泵送需求。这是水在混凝土泵送中的作用。混凝土的拌合物细粉料如果没有加入水,就不会具备吸附能力。因此,水的加入会在水泵的压力下,直接穿透过固体缝隙,逐渐流向压力比较小的区域。使得管内压力传递不够均匀。水具备流动性会溜走,骨料和水泥也就会脱离而出。一般出现脱水有两个负面影响。一是降低了混凝土流动性,二是避免体出现流体问题,有效提高泵送效益。一般而言,水对水泥水化有重要影响,进行泵送水泥制作中,有害的物质摒除掉,尤其是影响混凝土凝结和硬化之有害物质。水泥混凝土使用水,需要是清洁的天然水或者是饮用水。
二、泵送剂、掺合料影响因素分析
(一)泵送剂的影响
一般而言,混凝土拌合物坍落度都是跟随泵送剂掺量增加而增加的,有最大值限制。混凝土压力泌水值会随着泵送剂增加而增加,同时也是有最大值限制。加入的泵送剂会使得混凝土拌合物不会于离析现象出现。因此,当混凝土拌合物中加入了适量的泵送剂之后,除了能够获取较多的经济效益之外,还可以提高混凝土的流动性,这有利于增加泵送功能。当前的各种高效泵送剂已经是混凝土泵送重要的部分,对混凝土泵送有重要影响。
(二)掺合料
掺合料在混凝土中时常被当成粉煤灰,在混凝土配置中,加入一定数量粉煤灰掺合料之后,不仅可以提升混凝土内聚性还可以提升混凝土流动性。在混凝土泵送中,会逐渐降低其坍落度,延长混凝土凝结时间,降低泌水率出现。这过程使得泵送水平提高,提升了我国经济建设和发展水平。掺合料的使用是有技术要求的。应该符合国家相关粉煤灰质量需求,它作为活性掺合料使用,活性指标不能低于国家相关规定,磨细度更是不能小于水泥细度。一些对混凝土有害的物质,它使用量要求不能超过国家相关规定。同时,掺合物作为填充料被使用,应该选择需水量的材料,才能提高水泥泵送质量。
三、泵送混凝土施工技术要求
第一,泵机操作技术人员,应该要得到严格培训之后才能到施工现场进行施工,考核合格之后持证上岗,这才能保障作业水平。第二,泵送之前,开机将水管湿润后,再投入水泥砂浆。当输送管壁充分湿润之后,再加入泵送混凝土。混凝土处于持续输送状态,当发现供应出现脱节后,不能连续泵送时,应该立即停止输送。每隔4分钟到5分钟时,停止泵正,启动反转实现两个冲程。将物料从管道中抽回进行重新拌合,再直接输入管道内。第三,还需要同时开动拌料器,搅拌大概3到4转就可以,这能有效防止混凝土出现离析。在混凝土泵送中,注意停电,停水影响。要有应急措施,设置好蓄水池和发电机,应对停电。混凝土泵送过程中,要将料斗向内填充混凝土,防止吸入空气。一旦有空气进入,就应该将泵机反转,使得混凝土物料逐渐返回到料斗中,把空气都去除掉,才能开始启动泵送程序。炎热季节时,进行泵送管道降温保护,可以使用湿麻袋复盖,不断进行淋水实现降温。混凝土浇筑之后做好养护工作此外施工技术人员应结合现有的经验、具体问题具体分析、发散思维制定科学合理的管道布置方案,尽量减少泵送施工中的不利条件,确保施工技术要求。
结束语
混凝土是由多个无机材料组份混合而成的一个有机且复杂整体。而混凝 土泵送工作流程又涵盖了:材料、设备、环境、人员等多种因素,诸多因素均对这个相对复杂的整体产生内在或外在的影响。归根结底,人是影响这个系统工程中的核心所在。
此外,泵送混凝土过程中,需要根据实际情况加以选择。要符合《混凝土外加剂》、《混凝土外加剂应用技术规范》《混凝土泵送剂》和《预拌混凝土》等国家现行规范需求。应该满足产品技术需求。才能保障泵送质量。
参考文献
[1]江爱朋,林伟伟,丁强.基于混合建模的煤泥流化床锅炉干法脱硫操作优化[J]. 《化工学报》 ISTIC EI PKU -2012年9期,
[2]黄中,江建忠,徐正泉,曹林涛.循环流化床锅炉煤泥掺烧试验研究与影响因素分析[J].2013 - 2013年中国电机工程学会年会
[3]闫岳锋,王永斌.煤泥烘干系统在燃煤电厂的实践与应用[J].2013 - 京津冀晋蒙鲁电机工程(电力)学会第二十三届学术交流会
[4]张明青,刘炯天,李小兵.煤泥水中黏土颗粒对钙离子的吸附实验研究及机理探讨[J].《中国矿业大学学报》 ISTIC EI PKU -2011年5期
【关键词】高层建筑;超厚底板;大体积混凝土;施工技术
引言:本文主要是对高层建筑超厚底板大体积混凝土的施工技术进行研究分析,进而提出了以下内容。
1.关于高层建筑超厚底板大体积混凝土施工特点
在基础工程中大体积混凝土的数量比较多,主要是选择使用适宜商品混凝土,利用混凝土泵进行浇筑,混凝土泵的型号选择主要是根据单位时间所需要的建筑量以及泵送的距离。如果基础尺寸并不是很大,在使用布料杆直接的浇筑过程中,主要是事宜使用布料杆的混凝土泵车。混凝土泵或者是泵的数量可以根据下述公式进行计算,重要的工程要配备备用泵。
在公式当中N为混凝土泵,单位是台;
Q主要是混凝土浇筑的数量,单位是小时每立方米;
QA主要是混凝土泵的实际平均输出量,单位是小每立方米;
T主要是施工作业的时间,单位是小时。
供应大体积混凝土结构施工用的商品混凝土.宜用混凝土搅拌运输车供应。混凝土泵不应间断,宜连续供应,以保证顺利泵送。混凝土搅拌运输车的台数按下式计算:
在上述公式当中Ng主要是表示混凝土搅拌运输车的台数;
Q`主要是表示混凝土泵车单位时间计划泵送量,单位是小时每立方米;
QB主要是表示混凝土搅拌运输车的装载量,单位立方米;
L主要是表示混凝土搅拌运输车往返一次的行程,单位是千米;
V主要是表示混凝土搅拌运输车的平均车速,单位是小时每千米;
T主要是表示往返一次内的因装料、卸料以及冲洗等的总停歇时间,单位是小时。
混凝土泵车能够顺利的进行泵送,在很大程度上是取决于其在平面上合理布置和保证施工现场道路的畅通。如果利用混凝土泵车,那么要使其靠近基坑附近,以此来保证布料杆的浇筑范围。混凝土泵车的受料斗周围事宜有两台混凝土搅拌运输车的场地,这样能够轮流的向泵车进行供料,使调换供料时不至于出现停歇。如果商品混凝土工厂当中的搅拌机以及混凝土搅拌运输车相对来说比较固定,那么可以简化指挥进行调度,进而提高工作的效率。因为泵送混凝土具有着流动性比较大的特点,如果基础的厚度不是很大,多斜面分层循序推进。这种自然流淌形成的斜坡混凝土建筑方法,能够比较好的适应混凝土泵送施工工艺。
混凝土的振捣也应该要适应斜面分层的浇筑工艺,通常是在每个斜面层的上部和下部各设置一道震动器,上面的一道布置在混凝土的卸料位置,以此来保证上部混凝土能够振捣密实。下面的一道振动器布置在近坡脚的位置上,以此来保证下部混凝土的密室。随着混凝土浇筑的向前推进,振动器也要随着跟上。
大流动性混凝土在浇筑振捣的过程中,上涌的泌水以及浮浆顺混凝土坡面留到了坑底,混凝土垫层在施工的过程中已经是预留了一定程度的坡度,可以使大部分泌水顺着垫层坡度通过侧膜底部预留孔排出坑外,少量来不及排出的泌水随着混凝土向前建筑推进而被赶至基坑的顶部,经过模板顶部的预留孔排出。在混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板的时候,改变混凝土的浇筑方法,就是从顶端开始往回进行浇筑,和原来斜坡相交称为一个集水坑,另外有意识的加强两侧模板位置处的混凝土浇筑强度,这样集水坑也能够逐渐的在中间缩小称为水潭,采用软轴泵及时的进行排除。这种方法基本上能够排除最后阶段的泌水。
2.关于硷温度裂缝的施工技术
在对大体积混凝土施工的过程中,对于温度的监测也是十分重要的,它能够使有关人员及时的了解混凝土内部的温度变化情况,在必要时能够采取事先考虑的有效措施,以此来反感知混凝土结构产生的温度裂缝。上述这些措施并不是孤立的,而是相互联系以及相互制约的,必须要结合实际全面的考虑之后进行采用,这样才能够起到防止有害裂缝的效果。混凝土的升温热源主要是水泥的水化热,在施工的过程中应该要选择使用水化热比较低的水泥以及尽量的降低单位的水泥用量。为此,施工大体积混凝土结果多使用325#、425#矿渣硅酸盐水泥,如果425#矿渣硅酸盐水泥其三天的水热化为一百八十焦耳每千克,然而普通的425#硅酸盐水泥则是二百五十焦耳每千克,进而水化热减少了百分之二十八。
2.1利用混凝土的后期强度
经过试验数据表明,每立方米的混凝土水泥用量,如果增加十千克,那么水泥水化热将使混凝土温度相应的下降一摄氏度。所以,为了控制混凝土温度的上升,降低温度的应力以及建设产生温度裂隙产生的可能性,根据结构承受荷载的情况,可以采用f45、f60来代替f28作为混凝土设计的强度,这样能够使每立方米的混凝土水泥使用量减少每立方米四十千克到七十千克,在混凝土的水化热升温减少四摄氏度到七摄氏度。
2.2关于参加外加剂
为了能够满足送到现场的硅具有着一定的塌落度,如果单纯的增加单位水泥的用量,不仅仅要多用水泥,加剧硅的收缩,而且也是会水化热增大,进而容易出现开裂,因此应该要选择适当的外加剂。
2.3掺加粉煤灰外掺料
经过试验表明,在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰,因为粉煤灰具有着一定程度的活性,不仅仅能够代替一部分水泥,同时粉煤灰的颗粒呈现着球行,具有着滚珠效益能够起到的作用,能够有效的改善混凝土的粘塑性,并且也能够增加泵送混凝土的要求。
在此之外,大体积混凝土的强度具有着特性,初期是处在高温的条件之下,强度增加的比较快以及高,但是后期的强度增加比较缓慢,这是因为高温条件之下水化作用比较迅速,随着混凝土龄期的不断增长,水化作用便会慢慢的停止。掺加的粉煤灰能够改善混凝土后期的强度,但是其早期抗拉强度以及早期极限拉伸值全部都有少量的降低。因此对早期抗裂要求比较高的工程,粉煤灰掺入量应该要少一些,不然表面容易出现细微的裂痕。
2.5粗细骨料选择
为了能够达到预期的要求,同时也能够发挥出水泥最有效的作用,粗骨料应该要达到最佳的颗粒。对于途径工程的大体积钢筋混凝土粗骨料的规格通常要和结构物的配筋间距以及模板形状等因素相匹配。宜有限采用根据自然连续级配的粗骨料配置混凝土。由于用连续级配粗骨料配置的混凝土具有着比较好的和易性以及比较少的用水量和比较高的抗压强度。
总结:在高层建筑过程中超厚底板是高层建筑结构的重点位置,同时也是高层建筑过程中的难点所在。为了能够保证超厚底板大体积混凝土施工顺利以及有序的进行,必须要根据工程的实际情况建立起有效的理论体系,进而对其进行解决。
参考文献:
[1]陈隽峰.高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术[D].重庆大学.2003,12(24):152-155
[2]杨仁华,王彩玲.控制大体积混凝土在高层建筑超厚底板中的施工质量[J].科技与企业.2012,12(24):102-106
关键词:高层;混凝土;配置;泵送;问题及措施
中图分类号:TU75 文献标识码:A
一、混凝土配制和输运概述
参考GBJ146-90标准中Ⅰ、Ⅱ级标准技术要求;适量的掺加合适的减水剂,可以延长混凝土的水化热释放速率,并使混凝土的凝结时间延长,提升混凝土的理论强度和使用的耐久性;科学控制粗骨料连续级配,有效控制针片状含量(
严格执行有关预拌混凝土质量控制的规定,确保混凝土的质量,防止混凝土在浇筑施工中产生裂缝。混凝土原材料要求:水泥符合国家相关规定制备的,石子为级配卵石,粒径为20mm-40mm;砂为中粗砂,其砂率控制在38%-45%之间,含泥量不大于3%;混凝土配合比要求:水泥用量不能小于300kg/m3;混凝土坍落度一般为6cm-8cm,如不添加粉煤灰,则水灰比不应超过0.5,普通混凝土的初凝时间应科学的控制在4小时-5小时左右,混凝土的科学配合比在正式生产前应向监理工程师和甲方项目负责人提交原材料合格的检验报告并经准确审核签字认可,未经审定的混凝土配合比报告不允许生产。
运输混凝土使用专有车辆运输,严格控制混凝土的运输时间。在混凝土输运过程中应不断搅拌混凝土,避免商用混凝土发生离析现象,从而影响混凝土特有的性质和混凝土强度。在施工现场,应对输运的混凝土进行坍落度检验,并科学记录,确保高层建筑施工浇筑的顺利进行,对混凝土运输时间的管理和坍落度的测定必须有商品混凝土厂家和施工单位、监理单位代表的共同监督、抽检并签字核实。
在高层施工材料和浇筑方法允许的条件下,应采用尽可能低的坍落度和水灰比,高层建筑工程采用泵送商品混凝土,坍落度应控制在(150±10)mm左右,尽可能减少混凝土的泌水,并科学控制混凝土含气量和初凝时间。施工监理和技术人员应重点审核商品混凝土配制的原材料、配合比等,在混凝土配制过程中要严格按照试验中确定的配合比投料,并按照国家相关规定科学控制混凝土的水灰比和搅拌时间,并及时对砂子、碎石的含水率进行测定,科学调整混凝土的需水量,从而有效控制混凝土的特性和强度要求。
二、高层混凝土的泵送施工技术
高层混凝土的泵送技术最早是在20世纪初由德国和美国提出的,并通过不断的改进和革新,使其泵送理论得到快速的发展。混凝土泵送施工技术是通过泵和管路,依靠压力将混凝土输送到施工浇筑区域的技术。高层泵送混凝土具有无噪声、无粉尘、施工速度快、节省劳动力、施工效率高、综合施工费用较低等优点,有效地改变传统大面积浇筑的弊端和出现的问题。
输送泵管道的布设应做到铺设路线短、弯道少、接头严密,确保管路铺设科学,混凝土浇筑顺利。影响混凝土可泵性的因素很多,主要有管路、石子性质、水泥的用量等。在混凝土配制的粗骨料中以卵石制成的混凝土的可泵性最好、混合材料次之,碎石最差。
三、高层混凝土施工技术中的问题及措施
3.1 高层混凝土泵送过程中的堵管及控制措施
在高层混凝土施工中,由于施工场地一般较小,加之高度不断加大,传统的吊斗式提升设备已经无法满足高层建筑施工混凝土的需求,泵送混凝土由此产生。混凝土泵送设备主要包括混凝土泵和配套的混凝土泵管。科学选择混凝土输送泵的型号、功率,确保输送过程的安全并满足混凝土浇筑强度要求等。混凝土泵的压力过大或过小都会造成混凝土堵管的现象发生。泵输送管道内壁不干净也会导致堵管;输送泵的管线路太长,弯管太多,也会不同程度的造成堵管;另外,由于混凝土输送过程中操作不当,致使混凝土停留时间过长,也会导致堵管的发生。
控制混凝土输送管堵管的措施:在泵送混凝土砼施工前必须根据高层施工工程特点科学选择合适的混凝土泵,并对现场施工人员进行严格管理和专业培训;在混凝土输送管连接时,必须清除泵管中及管接头外残留的混凝土,尽可能少用弯管,同时严格按照国家的相关规范连接、固定管路;在泵送高层混凝土浇筑施工时,应先对输送管路进行清洗,确保器清洁,再进行泵送混凝土施工。
3.2 高层混凝土的强度偏低及相关控制措施
在高层混凝土泵送或吊斗施工建设中,由于客观因素常造成混凝土强度不够,其中主要有:实际水灰比大于设计水灰比。便于泵送施工操作,混凝土实际用水量比理论设计用水量要大;混凝土中各成分的含水率发生变化,现场施工和监理人员未及时、科学的调整;粗、细骨料质量因素。混凝土制备中骨料级配不好,含泥量过大,石子针片状含量偏大等;掺用的混合材料及其选用的泵送剂性能太差;混凝土养护不好。
在高层混凝土浇筑过程中,施工监理和施工技术人员应对控制点进行全面的检查,并积极落实施工技术保证措施、现场组织措施,并要求混凝土供方的施工交底,并严格执行国家混凝土制备的相关规定:合理调度搅拌输送时间,科学测量混凝土的坍落度;科学控制高层混凝土泵送浇筑的高度和厚度,确保分层厚度不超过30cm;振捣方法要求科学、正确,确保混凝土浇筑的强度和性能。
结语
随着我国经济的快速发展,建筑行业得到不断的发展,使得泵送混凝土施工技术得到较大的发展和进步,特别是高层建筑的施工建设,只有认识和发现施工中的问题,按照国家施工相关规范,并通过建筑实践去认识和解决,且通过对国内外高层混凝土泵送施工技术的引进、吸收,提升和完善我国高层混凝土施工技术。
参考文献
[1]张振林.高层建筑结构转换层大体积砼施工技术研究[J].中外建筑,2005(6).
[2]覃维祖.混凝土技术进展现状与可持续发展前景[A].结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C],2005.
[3]梁国强.大体积混凝土施工技术[J].甘肃农业.2006(11).
[4]郑茂强.浅谈清水混凝土的质量控制细节[J].科技资讯,2006(31).