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混凝土的运输

来源:科学揭秘 > 作者:小慧 时间:2019-04-27 11:06:01

由于水泥混凝土具有一定的凝固硬化时间,所以混凝土自搅拌机卸出后应及时运送到浇筑地点。混凝土的运输方式分为水平运输和垂直运输两种,在建筑工程施工中水平运输又包括地面水平运输和楼面水平运输。

选择混凝土运输方案时,应综合考虑建筑结构特点、工程施工方案、混凝土工程量、运输距离、地形情况、道路状况、气候条件和现有设备条件等因素。由于在运输的过程中,混凝土可能会产生分层离析、水泥浆流失、坍落度变化、出现初凝等现象,所以必须采取相应的技术措施以保证混凝土拌合物的质量。

(一)运输混凝土的基本要求

混凝土由拌制地点运往浇筑地点有多种运输方法,不论采用何种运输方式,都必须满足下列基本要求:

(1)在运输的过程中,混凝土应保持良好的均匀性,避免产生分层离析、泌水、水泥浆流失、坍落度损失等现象。混凝土运至浇筑地点后,还应具有设计配合比所规定的坍落度,见表5-88。

表5-88 混凝土浇筑时的坍落度

注:1.本表系采用机械振捣混凝土时的坍落度,当采用人工捣实混凝土时其值可适当增大;

  2.当需要配制大坍落度混凝土时,应掺加适量的外加剂;

  3.曲面或斜面结构混凝土的坍落度,应根据实际需要另行选定;

  4.轻集料混凝土的坍落度,宜比表中数值减少10~20mm。

(2)由于运输中的振动、运输时间和距离过长、转运次数过多,或运输工具漏浆、吸水,或传送皮带、溜槽运输混凝土时产生的惯性作用,或天气变化、风吹日晒雨淋等原因,均可造成混凝土拌合物质量严重下降。应针对以上不同情况,采取相应的处理措施。如产生离析现象,可在混凝土浇筑前进行二次搅拌。

(3)混凝土拌合物应以最少的转运次数和最短的时间运到浇筑现场,混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间,不宜超过表5-89中的规定,使混凝土在初凝前浇入模板内并振捣完毕。

表5-89 混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的延续时间

(4)为了避免在混凝土浇筑过程中出现冷缝,混凝土运输应保证浇筑连续进行。

(5)运输混凝土的容器应严密、不漏浆,容器的内壁应平整光洁、不吸水,对于粘附的混凝土应及时清除。

(二)混凝土运输工具

混凝土运输可分为地面运输、垂直运输和楼面运输三种情况。

混凝土地面运输工具有双轮手推车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车和自卸汽车等。双轮手推车和机动翻斗车多用于路程较短的现场内运输。当混凝土运输量较大、运输距离较远或采用商品混凝土时,应采用自卸汽车和混凝土搅拌运输车。

混凝土楼面运输可用双轮手推车、皮带运输机,也可以用塔式起重机、混凝土泵等。楼面运输搭设马道时,应采取措施保证模板和钢筋位置,并防止混凝土产生离析等。

混凝土垂直运输多采用塔式起重机加料斗、井架或混凝土泵等。

1.塔式起重机

塔式起重机是建筑工程施工中最常用的运输工具,它既能完成混凝土的垂直运输,又能完成一定的水平运输。在其工作幅度范围内能直接将混凝土从装料点吊升到浇筑地点送入模板内,中间不需要再进行装卸和转运,因此是一种较为有效、经济的混凝土运输方式。

用塔式起重机运输混凝土时,应配以混凝土浇灌料斗(图5-46)联合使用。混凝土浇灌料斗的形式多样,按其形状分为圆形、圆弧形和方形;按装料时工作方式分为立式和卧式。确定浇灌料斗的容量大小时,应考虑到机动翻斗车或混凝土搅拌运输车的容量、混凝土的浇筑速度、混凝土的坍落度等因素,结合目前施工现场常用的混凝土搅拌机容量和塔式起重机的起重能力等,常配的浇灌料斗容量为0.4m3、0.8m3、1.2m3和1.6m3四种。浇灌料斗的上部开口装料,下部扇形手动闸门用来卸料,要求斗门的开关必须灵活方便,斗门的敞开的大小可自由调节,以便控制混凝土的出料数量。这种垂直运输方式效率较高,可用于多层及高层建筑工程的施工。

图5-46 混凝土浇灌料斗示意图

(a)立式料斗;(b)卧式料斗

2.井架与龙门架

井架、龙门架是建筑工程施工中常见的垂直运输工具,其构造简单、搭设方便、费用较低,一般多用于多层建筑的施工。

龙门架装有升降平台,可将装有混凝土的双轮手推车直接推到升降平台上(每次可装入2~4台双轮手推车),然后提升到施工楼层处,再将双轮手推车沿铺在楼面上的跳板推到浇筑地点。

井架装有自动倾卸料斗或升降平台,采用自动倾卸料斗时,混凝土可装在料斗内提升到施工楼层。

3.混凝土搅拌运输车

混凝土搅拌运输车是一种用于长距离运输混凝土的高效能机械。它是将运送混凝土的搅拌筒安装在汽车底盘上,将混凝土搅拌站生产的混凝土拌合物装入搅拌筒内,直接运至施工现场的大型混凝土运输工具。混凝土搅拌运输车兼有载送和搅拌混凝土的双重功能,可以在运送混凝土的同时对其进行搅拌或扰动,从而保证了所运送混凝土的均匀性,并可适当延长运输距离或运输时间。混凝土搅拌运输车的外形,如图5-47所示。

图5-47 混凝土搅拌运输车外形示意图

1-搅拌筒;2-轴承座;3-水箱;4-进料斗;5-卸料斗;6-卸料溜槽;7-托轮;8-轮圈

(1)混凝土搅拌运输车的要求

对所选用的混凝土搅拌运输车,应符合下列规定:

1)混凝土必须能在最短的时间内均匀无离析地排出。出料干净、方便,能满足施工的要求。如与混凝土泵联合输送时,其排料速度应与混凝土泵相匹配。

2)混凝土运至施工现场后,从搅拌运输车中分别取1/4和3/4处试样进行坍落度试验,两个试样的坍落度值之差不得超过30mm。

3)混凝土搅拌运输车在运送混凝土时,其搅动转速通常为2~4/min;在整个运输过程中搅拌筒的总转数应控制在300转以内,过多反而会影响混凝土拌合物的质量。

4)若采用干料由搅拌运输车途中加水自行搅拌时,搅拌速度一般应为6~18r/min;搅拌转数应以混合料加水入搅拌筒起,直至搅拌结束控制在70~100转时,便可认为已完成必须的搅拌过程。

5)混凝土搅拌运输车因途中失水,到施工现场需要适量加水调整混凝土的坍落度时,搅拌筒应以6~8r/min搅拌速度搅拌,并另外再转动至少30转。

(2)混凝土搅拌运输车的性能指标

自20世纪70年代以后,混凝土搅拌运输发展非常迅速,在城市和大中型混凝土工程施工中,混凝土搅拌运输已成为混凝土施工的首选施工方案,也成为不可缺少的混凝土运输工具。特别是20世纪90年代后,我国在混凝土搅拌运输车的研制方面,取得了很大进展和成功。但是,与先进国家相比还有一定差距。表5-90列出了部分国产混凝土搅拌运输车的主要性能,表5-91列出了日本部分混凝土搅拌运输车的主要性能。

表5-90 部分国产混凝土搅拌运输车的主要性能

表5-91 日本部分混凝土搅拌运输车的主要性能

4.混凝土泵运输

混凝土泵运输又称为泵送混凝土,适用于大型设备基础、混凝土坝体、现浇高层建筑、水下与隧道等工程的混凝土水平或垂直输送。泵送混凝土具有输送能力大、速度快、效率高、节省人力、连续作业等特点,是建筑工程中推广应用的一种混凝土输送方式。

(1)泵送混凝土的设备

泵送混凝土的设备,主要由混凝土泵、输送管道和布料装置等组成。

1)混凝土泵。混凝土泵是泵送混凝土设备的主要组成,混凝土泵在工作时,将混凝土拌合物从混凝土搅拌运输车或储料斗中卸入混凝土泵的料斗,然后利用泵的压力将混凝土沿着管道直接输送到浇筑地点,可同时完成水平和垂直运输。

混凝土泵的类型很多,主要有气压泵、活塞泵及挤压泵等,在工程上应用最广泛的是液压活塞泵,如图5-48所示。不同型号的混凝土泵每小时可输送混凝土一般为8~60m3(最大可达160m3/h),水平输送距离一般为200~600m(最大可达1500m),垂直输送距离一般为30~65m(最大可达近400m)。表5-92为国产液压混凝土活塞泵主要工作性能,如果建筑工程高度过高,可以在适当楼层处设置中继混凝土泵站,以便将混凝土继续向上输送。

图5-48 液压活塞混凝土泵

表5-92 国产液压混凝土活塞泵主要工作性能

2)输送管道。混凝土输送管是泵送混凝土作业中重要的配套部件,主要有直管、弯管、锥形管和浇筑软管等。前三种管一般用合金钢制成,常用的管径有100mm、125mm、150mm、175mm和200mm等数种;直管的标准长度有4.0m、3.0m、2.0m、1.0m和0.5m等数种,其中以3.0m的管为主管,其他长度的管为辅管。

弯管的角度有15°、30°、45°、60°和90°五种,以适应管道改变方向的需要。当两种不同管径输送管需要连接时,中间可用锥形管过渡,锥形管的长度一般为1.0m。在管道的出口处,接有用橡胶、螺旋形弹性金属或塑料等材料制成的软管,以便在不移动钢管的情况下,用软管扩大布料范围。

整个混凝土输送管路系统由垂直方向布管、水平方向布管、斜向布管和浇筑软管等,通过弯管、锥形管连接组成。混凝土输送管的水平换算长度见表5-93。泵送混凝土整个输送管路(配管)的整体水平换算长度,不应超过混凝土泵额定的最大水平输送距离。

表5-93 混凝土输送管的水平换算长度

3)布料装置。由于混凝土泵是连续供料,不仅不停顿,而且输送量大。因此,在浇筑地点应设置必要的布料装置,以便将混凝土直接浇入模板内或摊铺比较均匀。一般的布料装置具有输送混凝土和摊铺混凝土的双重作用,在工程上习惯称为布料杆。

混凝土布料杆可分为汽车式(图5-49a)、移置式(图5-49b、c)和固定式三种。固定式又可分为附着式和内爬式(图5-49d)两种。

图5-49 混凝土布料杆示意图

(a)汽车式;(b)、(c)移置式;(d)内爬式

在混凝土搅拌运输车上装有伸缩式或折叠式布料杆,其末端设置一段软管,可将混凝土直接输送到浇筑地点,使用十分方便。

(2)泵送混凝土管道的布置

混凝土输送管应当根据工程特点、施工场地条件和混凝土浇筑方案进行布置。管线的长度应尽量缩短,少用弯管和软管以减少压力损失。输送管的敷设应能保证施工安全,便于清洗管道、排除故障和装拆维修。在同一条管线中,应采用相同管径的混凝土输送管。

混凝土泵的布置场地应平整坚实、道路畅通、供料方便,其位置应尽量靠近浇筑地点,以便于布管,并要有相应的排水设施,保证供水、供电方便。在混凝土泵的作业范围内,不得有高压线等影响施工的障碍物。

在进行垂直向上配管时,为防止管中混凝土在重力作用下产生反流,应在混凝土泵和垂直管之间设置一段地面水平管,其长度不小于垂直管长度的1/4,且不宜小于15m,或者遵照产品说明书中的规定。除按以上规定配管外,在泵机Y形管出料口3~6m处的混凝土输送管根部还应设置截止阀。

向地面以下泵送混凝土时,混凝土在重力作用下向下移动过快,很容易产生离析,甚至堵塞管道。所以,泵送施工地下混凝土结构物时,地上水平管轴线应与Y形管出料口轴线垂直。在倾斜向下配管时,应在斜管的上端设排气阀。当高差大于20m时,应在斜管下端设5倍高差长度的水平管;如场地条件有所限制,可增设弯管或环形管,以满足5倍高差长度的要求。

布料设备应根据结构平面尺寸、配管情况和布料杆长度进行布置,在条件允许的情况下,要求覆盖整个结构平面,并做到均匀、迅速布料。

(3)泵送混凝土对原材料及配合比的要求

泵送混凝土时,混凝土拌合物在泵的推力作用下将沿着输送管道流动。这时,沿其流动方向将由管壁与混凝土表面的摩擦阻力和拌合物本身的黏滞阻力而形成压力梯度,当压力梯度连续不断时,拌合物内部的部分水泥浆在泵压力的推动作用下,粘附于管壁内表面上,从而形成一个润滑层。在这个润滑层的支承下,粗集料则悬浮于水泥砂浆中沿管道中心移动。反之,如压力梯度发生中断,则将出现堵塞和离析现象,致使混凝土泵送失败。

混凝土能否在输送管道内顺利流通,是泵送工作能否顺利进行的关键。因此,用于泵送的混凝土,必须具有良好的可泵性。可泵性好的混凝土与管壁的摩擦阻力小,在泵送过程中不会产生离析现象,混凝土的性能不会发生改变。为使混凝土拌合物能在泵送过程中不产生离析和堵塞,具有足够的匀质性和胶结能力,在选择泵送混凝土的原材料和配合比时,应尽量满足下列要求:

1)水泥用量。由于水泥浆在泵送中起润滑作用,所以水泥用量是影响混凝土在管内输送阻力的主要因素。如果水泥用量过小,易使混凝土产生离析。为了保证混凝土泵送的质量,水泥宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥,一般每立方米混凝土中水泥用量不少于300kg。

2)坍落度。坍落度的大小,则会明显影响混凝土的可泵性。若坍落度低,即单位体积混凝土中水泥含量少,泵送阻力则增加,泵送能力则下降。但坍落度过大,则容易产生漏浆,并增加混凝土的收缩。

泵送混凝土的坍落度不是一个定值,它主要与泵送高度有密切关系。在一般情况下,泵送高度在30m以下,混凝土的坍落度为100~140mm;泵送高度在30~60m时,混凝土的坍落度为140~160mm;泵送高度在60~100m时,混凝土的坍落度为160~180mm;泵送高度超过100m时,混凝土的坍落度为180mm。

3)集料种类。泵送混凝土中的集料种类,对于其可泵性有很大影响。如混凝土用卵石和河砂拌制而成,其在管道中的摩擦阻力,要比碎石混凝土小得多;另外,粗集料粒径的大小,对混凝土的可泵性也有较大影响。因此,泵送混凝土以卵石和河砂最为适宜。一般规定,泵送混凝土中碎石最大粒径不得超过输送管径的1/4,卵石不超过1/3。

当泵送轻集料混凝土时,受到泵的压力作用,部分水分会被轻集料吸收,不仅应选用吸水率较小的集料并用水预湿,而且还应当适当增加其坍落度,防止混凝土因干涩而堵塞管道。

4)细集料。细集料宜采用洁净的中砂,通过0.315mm筛孔的砂应不小于15%,砂率应控制在40%~50%。如粗集料为轻集料时,砂率应适当提高。

5)水灰比。水灰比的大小不仅对混凝土的强度有很大影响,而且对泵送混凝土的流动阻力也有较大影响。泵送混凝土的水灰比一般宜为0.5~0.6。

6)外加剂。为提高泵送混凝土的可泵性,减少其在管道中的输送阻力,防止混凝土出现离析,延缓混凝土的凝结时间,宜在混凝土中掺加适量的外加剂。适于泵送混凝土使用的外加剂主要有减水剂和加气剂。

减水剂的作用是在不增加用水量的情况下,增大混凝土的流动性与和易性,以利于混凝土泵送;加气剂可在混凝土拌合物中形成众多的微细气泡,这些气泡具有“滚珠效应”,起着很好的润滑作用,从而减少摩擦阻力,便于泵送。外加剂的掺量,应根据试验确定。

(4)泵送混凝土工艺要点

1)为确保混凝土结构的整体性,必须保证混凝土连续浇筑,混凝土搅拌站供应能力至少比混凝土泵的工作能力高出20%,混凝土泵的输送能力也应满足浇筑速度的要求。

2)输送管布置应尽量直、尽量短,转弯处要选用曲率半径较大的弯管。管段之间接头要严密,尽量少用锥形管,以减少阻力和压力损失。

3)泵送前,应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥浆或水泥砂浆润滑输送管的内壁。在混凝土泵送过程中,如果需要接长输送管,应先用水泥浆或水泥砂浆将接长管湿润,每次接长管段宜为3m,如接长管段小于3m时,也可不必事先湿润。

4)开始泵送时,操作人员应使混凝土泵低速运转,并应注意观察泵的压力和各部分工作情况,待工作正常顺利泵送后,再提高运转速度、加大行程,转入正常的泵送。在转入正常泵送时,活塞应尽量采用大行程运转。

5)泵送混凝土的施工中,如因特殊原因需要中途停止泵送时,停顿时间一般不宜超过15~20min,且每隔4~5min要使泵交替进行4~5个逆转和顺转动作,以保持混凝土的运动状态,防止混凝土在管内产生离析。如果预计停顿时间过长,必须排空管道内的混凝土。

6)在泵送过程中,混凝土泵受料斗内的混凝土,应始终保持充满状态,以防止因缺料吸入空气,从而形成堵管。

7)在泵送过程中,应注意混凝土坍落度的损失。如果坍落度损失过多,会影响泵送施工的速度,甚至会出现因混凝土流动性差而堵塞现象。混凝土坍落度的损失大小,与水泥品种、气温高低、运距长短、运输时间、泵送高度、泵送延续时间等因素有关。

8)在泵送混凝土时,水箱应充满洗涤水,并应经常更换和补充。泵送将结束时,由于混凝土经水或压缩空气推出后尚能使用,因此要估算残留在输送管线中的混凝土量。

9)混凝土泵或泵车使用完毕应及时清洗,清洗用水不得排入浇筑的混凝土内。在进行清洗之前,一定要先反泵吸料,以便降低管线内的剩余压力。

10)用泵送混凝土浇筑的结构,要特别加强养护,防止因水泥用量较大而引起开裂。

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