泵送混凝土和易性与流变学

张永静赵奇章秀芳

摘要：泵送混凝土是使用混凝土输送泵将混凝土输送到施工浇筑部位的一种施工工艺，对于混凝土的工作性能要求非常高，混凝土的压力泌水率等必须符合要求，否则在混凝土输送过程中容易造成堵管，造成不必要的浪费。本文从流变学角度对混凝土和易性进行分析，找出引起泵送混凝土堵管的因素，并提出相应解决措施。

关键词：泵送混凝土；和易性；流变学；堵管

引言

泵送混凝土依靠时效快、成本低、减少环境污染等优势，被运用到国内外建筑工程施工中。流变学与我国的现代化建设有着密切的联系，研究流体在管道中的流动，特别是流体与管道壁面之间的作用力，可以掌握它们的运动规律，获得节能高效的工程设计。流体在运动时，流体内部的流体质点或流体流层之间因相对运动而产生抵抗相对运动的内摩擦力，泵送混凝土在泵管中的流变特性主要取决于屈服应力和塑性粘度。合理控制屈服应力和塑性粘度，保证混凝土在泵管输送中匀速流动，对于防止输送过程中因流动状态产生变化而造成堵管具有重要意义。

一、混凝土在泵送过程中的流变特性

泵送混凝土流变特性的基本参数是屈服应力和塑性、粘性系数。根据宾汉姆体的流变方程式，泵送混凝土在泵管中的流动情况，当泵送压力所产生的剪应力小于或等于极限剪应力的时候，泵管中的混凝土不流动；当泵送压力所产生的剪应力大于极限剪应力，管壁处混凝土剪应力达到最大值，混凝土克服管壁阻力，开始产生流动。同时，随着应力的增大，管壁阻力减小，表观粘度值达到最小，混凝土内部质点间也存在相对运动，泵送混凝土开始全部在泵管中流动。

泵送混凝土的屈服应力和塑性、粘性系数对泵送速度和管道堵塞影响极大，而且，泵送混凝土在泵送的过程中必须保持匀速、统一，不允许离析现象发生，那就必须保障泵送混凝土内部各质点之间具有粘聚力，以此保证混凝土运动规律沿泵管输送。

二、流变学角度分析泵送混凝土的和易性

混凝土和易性的基本涵义是：混合物在拌合、输送、浇灌、捣实、抹平一系列操作过程中，在消耗一定能量下达到稳定和密实的程度。混凝土和易性的流动性、粘聚性、保水性这三种性能，缺一不可。流变学就是研究混凝土和易性，探索混凝土拌合物从开始到凝结硬化过程中的弹性、粘性和塑性运动变化规律。流变学在泵送混凝土和易性中的流变特征主要是凝结以前的流变参数，即屈服强度、塑性粘度、混凝土内聚性。

泵送混凝土的基本要求是混凝土在管道中的流动性好、不堵管，泵送压力低，输送量大。泵送混凝土可泵性能够实现的必要条件是原材料质量高，配合比好。通过流变学的角度分析泵送混凝土的屈服应力和塑性、粘性系数，以此来测试混凝土是否可泵送。从流变学的角度分析，可以通过坍落度法测试得出普通混凝土的屈服剪切应力。一般而言，坍落度与混凝土可泵性有着十分密切的关系。坍落度过小，拌合物干涩、粘稠，会增大泵管与混凝土之间的摩擦阻力，不易泵送；坍落度过大，破坏混凝土的强度和耐久性，即使增强了混凝土的流动性，降低了泵管压力，但是会因为混合物泌水而产生严重离析，造成堵管。

压力泌水率反应的是混凝土拌合物在压力作用下抵抗拌合物渗透流出的能力。泵送混凝土在泵送过程中，在泵管压力的作用下，遇到弯管、变径、以及压力梯度变大的时候，混凝土中的拌合水会在泵管压力的作用下，通过骨料之间的空隙渗透流出，导致混凝土产生脱水现象，混凝土的流动性能变差，导致堵管。如果压力泌水率过小，不利于泵送。

三、泵送混凝土堵管的解决措施

为了避免混凝土堵管而造成的浪费，应合理采取以下措施：

首先，合理选择压力。混凝土通过不同的管径、直管及弯管时的阻力是不相同的，所以，泵送需要的压力也不相同。在泵送过程中，必须准确计算，不同管道的压力，合理选择压力，才能避免堵管发生。其次，合理进行配管设计。合理的选择混凝土泵、输送管道和精心布置管道，是提高混凝土输送率和避免堵管的关键之一。影响混凝土匀速输送的因素有泵送混凝土量、混凝土的流动特性，还应该考虑粗、细骨料的最大粒径、输送距离等。管道直径的选择直接影响混凝土泵管的流动速度，虽然直径大的管道，可以输送粗骨料混凝土，而且泵送时压力小，但是容易产生离析现象。在实际布管前，可以根据配管方案，准确进行输送管水平长度换算。第三，合理计算坍落度。合理的坍落度不仅要满足泵送混凝土在泵送距离长、远和泵送过程的要求，还要考虑在混凝土进入管道前的塌落度损失。和易性良好的混凝土，它的坍落度与坍落扩展度的比值约为0.4。选择合理的坍落度不仅有利于泵送，还能避免堵管。

结语

从流变学理论进行分析，流体在运动时所受的摩擦力主要由黏度决定，而与输送介质无关。通过对泵送混凝土和易性的研究，发现造成堵管的原因，并给出相应措施，对于降低混凝土的摩阻系数、改善其可泵性、降低施工成本具有重要意义。

参考文献

[1]张建忠.泵送混凝土堵管成因分析及预防措施[J].住宅与房地产，2016

[2]赵恒树，赵婷.泵送混凝土离析的原因和预防措施[J].商品混凝土，2015

[3]温晓海，刘鸿森，任在梁.关于泵送商品混凝土堵管问题的探讨[J].商品混凝土，2008

[4]康晋宇，裴鸿斌，肖大伟，李享，张凯.超高层建筑混凝土泵送系统堵管因素分析及处理方法[A].施工技术，2017

[5]黄大能.流变学与泵送混凝土[J].混凝土与水泥制品，1992