1、 可泵循環(huán)水泵抽真空性的試驗(yàn)測試與評(píng)價(jià)

在長期的混凝土泵送施工中，堵泵堵管是最常遇到的問題?；炷涟韬臀镏钥梢员盟?，是依靠水泥砂漿包裹粗骨料、水泥凈漿包裹細(xì)骨料傳遞泵壓力和潤滑拌和物而流動(dòng)。在管道中如果拌和物發(fā)生泌水或泌漿離析，粗細(xì)骨料失去漿體的包裹潤滑（如圖2所示），骨料與管壁的摩擦阻力會(huì)驟然增大，就可能發(fā)生堵管。同樣，如果拌和物入泵時(shí)就發(fā)生離析，很可能導(dǎo)致堵泵。因此，可泵的首要條件是拌和物不離析，至少不產(chǎn)生過度離析。最早避免拌和物離析的方法，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和依靠良好的骨料級(jí)配房頂排水板廠家、砂漿含量、粉料（細(xì)砂和水泥）含量等保證。

英國R.D. Browne和P.B. Bamforth經(jīng)過長達(dá)8年的泵送試驗(yàn)研究，試圖建立檢驗(yàn)新拌混凝土泵送性能特征值的測試方法，包括：

（1）用壓力泌水試驗(yàn)測試混凝土脫水的內(nèi)部阻力；

（2）測定總體骨料的空隙率，輔助泵送混凝土配制；

（3）在泵送管線上測試壓力，評(píng)價(jià)泵的效率和性能，以及混凝土泵送性能。他們認(rèn)為，在壓力作用下混凝土拌和物快速脫水是導(dǎo)致堵管的重要原因（參考圖2），因此研制了圖3地基沉降施工所示壓力泌水試驗(yàn)裝置。

壓力泌水試驗(yàn)方法：將混凝土拌和物分兩層裝入125mm缸中（不搗實(shí)），加壓到35kgf/cm2（約3.5MPa），然后打開泌水閥，記錄10秒和140秒泌水體積V10和V140。試驗(yàn)顯示，各種坍落度的混凝土拌和物，在140秒以后壓力泌水量很小，因此試驗(yàn)到140秒就可以終止。

典型的壓力泌水試驗(yàn)結(jié)果如圖4a所示，其中V10高、V140低， 不能泵送；V10低、V140高，可泵送。Browne等認(rèn)為，壓力作用下快速排出的水量V10，代表了混凝土拌和物中多余的水分；壓力作用140秒后，拌和物中的水處于被壓縮顆粒的空隙中，不易被擠壓出。新拌混凝土脫水 快（泌水多），V10較大，（V14 0－V10）則相對(duì)?。环粗?，（V140－V10）較大，則表明混凝土具有較好的可泵性，因?yàn)椋╒140－V10）代表了顆粒之間起潤滑作用的有效水量。用最大骨料粒徑（Dmax）20mm的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，得到可泵送（V140－V10）最小值定量結(jié)果如圖4b所示。

這樣， 測試混凝土拌和物的坍落度、V10和V14 0，計(jì)算（V14 0－V10），然后在圖4b確定是否達(dá)到最小允許值，就能夠判斷混凝土是否可以泵送。需要指出，壓力泌水試驗(yàn)是用來判斷混凝土拌和物發(fā)生堵泵堵管的危險(xiǎn)性，也可以判斷拌和物多余水量的高低，作為改善配合比設(shè)計(jì)的參考，但不能用于判斷混凝土泵送阻力或易泵性。此外，圖4b中可泵與不可泵界限的劃分，是有限試驗(yàn)（Dmax=20mm的混凝土）得到的結(jié)果，并不一定普遍適用。

張晏清等試驗(yàn)研究用坍落度（S）和140秒壓力泌水總水量（V140）兩個(gè)指標(biāo)表征混凝土可泵性，結(jié)合實(shí)際工程泵送施工的驗(yàn)證，將可泵性分為良好、中等和不可泵三個(gè)等級(jí)：S<16cm，壓力泌水量（V140）在70ml~110ml之間，混凝土可泵性良好；S<8cm，或V14 0 >130ml，或V140<40ml，不可泵；介于以上范圍，可泵性中等。此外，認(rèn)為混凝土拌和物穩(wěn)定性由加水量和小于0.3mm的細(xì)粉體積決定；砂漿體積與砂漿流動(dòng)性共同作用決定混凝土流動(dòng)性；減水劑和粉煤灰可提高可泵性。

法國D. Kaplan等建立和使用一個(gè)148m長的真實(shí)泵送試驗(yàn)管線系統(tǒng)，進(jìn)行了68次不同混凝土拌和物泵送測試（包括許多發(fā)生堵管情況），研究堵管產(chǎn)生的過程和機(jī)理，以及避免的方法。其試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，混凝土拌和物組成、泵管系統(tǒng)設(shè)計(jì)或泵送過程操作不當(dāng)，均可能誘發(fā)堵管，并可能發(fā)生在泵送的任何階段包括潤滑管道（潤管）、泵送、中斷重新啟動(dòng)和清洗管道階段。

堵管產(chǎn)生原因和防止方法簡述如下：

潤管階段堵管：

活塞式泵的每次推進(jìn)，會(huì)使混凝土的粗骨料在潤管水泥漿中前移，在水平管段跑到潤管漿體前面并聚集，達(dá)到一定量就會(huì)發(fā)生堵管。堵塞容易發(fā)生在彎管處和安裝安全閥、流量計(jì)等部位。避免的方法包括，在泵料斗混凝土不要與潤管水泥漿混和，應(yīng)待潤管漿液全部出了泵的料斗，再加入混凝土，或潤管漿與混凝土之間用砂漿隔離；潤管階段，泵宜以低速運(yùn)行；使用潤管水泥漿的量應(yīng)與管道長度相適應(yīng)，每20m 長管用約50kg水泥（潤管水泥漿水灰比0.5~0.8）。

泵送過程堵管：

骨料最大粒徑（Dmax）超過管直徑1/4可能導(dǎo)致穩(wěn)定泵送狀態(tài)的堵管；快速提高泵送速 率，有時(shí)可引起錐形管道（直徑減小）部位堵塞；局部的干擾如相連管節(jié)磨損程度不同、安裝流量計(jì)或有橡膠管段等，可能誘發(fā)堵塞產(chǎn)生；混凝土拌和物在泵料斗中發(fā)生離析，可能大幅度增大進(jìn)入管道的拌和物粗/細(xì)骨料比（C/F比），并因而發(fā)生堵塞；混凝土拌和物本身粗/細(xì)骨料比大，可能在泵料斗形成拱，使拌和物下 料不暢，大量空氣進(jìn)入管道形成壓縮空氣氣囊，可能導(dǎo)致拌和物不穩(wěn)定流動(dòng)和引發(fā)堵塞；混入混凝土中異物， 如大石塊、長金屬絲等，也可能導(dǎo)致堵塞。

泵送過程中斷，重新啟動(dòng)時(shí)堵管：

因?yàn)橐馔馇闆r如清理管道堵塞或混凝土罐車遲到等，泵送過程可能中斷數(shù)十分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)。首要的是必須避免混凝土在管道中凝結(jié)。在靜止?fàn)顟B(tài)，如果混凝土拌和物離析，骨料沉降接觸管壁，水平管下部的潤滑層會(huì)消失，泵送阻力會(huì)大幅度增大，使泵送重新起動(dòng)困難或堵塞管道。

清洗管道時(shí)堵管：

直接用水清理和清洗管道，會(huì)清洗掉骨料表面包裹的砂漿，導(dǎo)致骨料失去潤滑而產(chǎn)生堵塞。正確的方法為，在兩個(gè)橡膠球之間填充潤濕的牛皮紙（或廢水泥包裝袋），形成約1m長的低滲透性隔離塞，使水不接觸混凝土拌和物，然后再將水泵入管道進(jìn)行清洗。

上述產(chǎn)生堵管的原因中，在開始的潤管階段和結(jié)束的清洗管道階段，發(fā)生堵管多屬于錯(cuò)誤操作方式造成的，采用正確的泵送工藝流程一般可以避免。

在泵送過程中、泵送中斷重新啟動(dòng)過程發(fā)生堵管，混凝土拌和物的可泵性不良或泌水離析大則是主要原因。

D. Kaplan等嘗試建立常壓自由泌水速率與堵管之間的關(guān)系，采用圖5所示的試驗(yàn)裝置和程序測量混凝土拌和物的泌水速率，在真實(shí)泵送管道上實(shí)測檢驗(yàn)可泵性（是否堵管），得到的結(jié)果見圖6。

結(jié)果分析表明，泌水速率可以反映混凝土拌和物的穩(wěn)定性，與發(fā)生堵管的危險(xiǎn)性有一定相關(guān)性；粗骨料為圓角（卵石）、增加粒徑地基下沉?xí)鯓?.1mm~0.7mm砂比例，有助于降低泌水速率和改善泵送性能。然而，管道堵塞是一種概率事件，誘發(fā)因素較多， 不能從單一泌水速率指標(biāo)判斷發(fā)生或不發(fā)生，但泌水速率低表明泵送過程出問題的幾率低。