机制砂混凝土在长距离泵送技术上的应用研究
张江涛
【摘? 要】论文以涪陵至梅江段增建二线新沙坝隧道为例，对机制砂混凝土在长距离泵送技术上的应用进行阐述，以期能够为业内人士提供理论参考。
【Abstract】This paper takes the addition of the second line of the new sand dam tunnel from Fuling to Meijiang as an example to explain the application of machine-made sand concrete in long-distance pumping technology， so as to provide theoretical references for the professionals.
【关键词】机制砂混凝土;长距离泵送技术;应用
【Keywords】machine-made sand concrete; long-distance pumping technology; application
【中图分类号】U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）03-0158-02
1 引言
随着社会经济的不断发展，如今国内天然砂自然短缺，致使天然砂的价格在不断提升。在此背景下，为能够满足工程项目的施工需求的同时，最大限度地控制施工成本，越来越多的工程开始应用机制砂混凝土。但相比较天然砂来说，机制砂的颗粒较为粗糙，并且还会含有一定的石粉，使得机制砂混凝土的黏性比较大，在长距离泵送过程中将会影响到机制砂混凝土的实际性能。因此，对机制砂混凝土在长距离泵送技术上的应用进行研究分析，改善机制砂混凝土在长距离泵送技术应用中的诸多问题，将有着极为重要的现实意义。
2 工程概况
涪陵至梅江段增建第二线新沙坝隧道位于重庆市黔江区沙坝乡内，中心里程ZDK283+779，全长8638m。最大埋深约534m，隧道进口ZDK279+456.64～ZDK279+909.14、出口ZDK287+597.14～ZDK288+107.54段均为半径1200m的左偏曲线，其余段位于直线上，设计纵坡为10‰、3‰、-4‰的人字形坡。该隧道位于既有渝怀线左侧20～186m，采用设计时速120km/h客货共线铁路单线隧道，隧道进口洞外及洞内ZDK279+460～ZDK279+474段设置重型有砟轨道，铺设碎石道床，IIIc型轨枕及60kg/m钢轨，设计轨道结构高度77cm，洞身ZDK279+494～出口段设置重型弹性支承块式整体道床并铺设60kg/m钢轨，设计轨道结构高度60cm。本工程项目的地质环境较为复杂，使用的混凝土标号为C35，主要施工部位为二衬，并且隧道长度较长、隧道断面小，采用避车洞停放地泵导致混凝土输送距离远，所以在进行多方面综合考虑以后，采用了机制砂混凝土长距离泵送技术进行施工。
3 机制砂混凝土长距离泵送的關键技术
3.1 机制砂概述及特点
所谓机制砂，其就是经过开采、破碎，并经过孔筛分选得到的岩石颗粒，在生产过程中，必须要满足强度和粒径的相应规范要求。相比较天然砂来说，机制砂由于颗粒较为粗糙，并且还会含有一定的石粉，所以在搅拌成为机制砂混凝土以后，将会增加混凝土的黏性，并且使用中还会出现混凝土泌水离析现象，进而对机制砂混凝土在长距离泵送技术中的应用性能造成影响[1]。
3.2 机制砂混凝土长距离泵送的关键技术
为能够有效解决机制砂混凝土在长距离泵送中的性能影响问题，需要采用以下关键技术：①对使用的原材料进行控制，在机制砂混凝土搅拌过程中加入粉煤灰或者高效减水剂，从而避免机制砂混凝土出现泌水离析现象。②机制砂混凝土配比比例需要结合施工现场的实际地质情况以及混凝土的标号进行动态调整，不同地质条件的施工区域，其在机制砂混凝土配比比例上也会有着一定的差异性，不能够完全按照同样的配比比例进行混凝土配比工作。③长距离泵送技术的泵送管道管径以及管道壁厚度需要结合管道长度、管道压力、高程以及骨料粒径等多方面因素进行综合决定，目的是避免泵送过程中出现混凝土阻塞的问题。④在混凝土搅拌中，应适量地加入一些缓凝剂，一方面可以降低机制砂混凝土的黏性，另一方面可以有效改善机制砂混凝土在泵送中发生凝固、阻塞的可能性。⑤在泵送中，若是发生了管道阻塞的情况，工作人员应立刻采取打反泵循环配合人工敲打阻塞位置的方式来进行管道疏通，防止机制砂混凝土进一步阻塞泵送管道。工作人员若是发现在使用5-8此反泵循环的方式，仍旧无法解决管道阻塞问题，那么相关工作人员应立刻停止泵送，并对管道进行拆换清理[2]。⑥现有的机制砂按照技术要求主要分为Ⅰ级、Ⅱ级以及Ⅲ级三种，其中Ⅰ级主要适用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ级适用于强度等级在C30～C60以及抗冻、抗渗透以及其他要求的混凝土;Ⅲ级适用于强度等级小于C30的混凝土，本文所研究的工程使用的混凝土强度等级为C35，在工程中使用的机制砂为Ⅱ级机制砂，并且为有效解决长距离泵送中产生的混凝土离析问题，还需要在机制砂制备中采用关键筛孔技术，该技术具体指标如表1所示。
4 机制砂混凝土在长距离泵送技术上的应用中存在的问题
4.1 泵送管内径不足
在机制砂混凝土泵送过程中，随着混凝土的不断吸入，管道内部的混凝土将会对混凝土泵产生逆流压力，并且还会随着泵送管长度的不断加长而上升，本工程所采用的泵送管道基本在100～200m的长度范围，这也使得泵送管内部的逆流压力通常都比较大，进而影响到地泵的排量。
4.2 泵送管光滑度不足
在机制砂混凝土泵送之前，工作人员通常需要先使用泵送管在二衬施工面灌输清水，具体水量应将整个泵送管道充满，当清水输送到工作面后，工作人员才能够将已经搅拌好的机制砂混凝土进行泵送工作。该流程的主要目的是通过清水湿润混凝土泵送管道的管道壁，从而增加泵送管道的光滑度[3]。由于本工程项目采用的是长距离泵送技术，管道更长，机制砂混凝土将会挤压在管道中，该种方法无法达成良好的润滑效果，最终导致部分管道出现堵管的问题。
4.3 混凝土离析问题
所谓混凝土离析，其主要是指机制砂混凝土中的砂浆和骨料出现分离的现象。本工程项目采用的长距离泵送技术，由于泵送的距离通常比较长，所以在泵送过程中，机制砂混凝土经常会出现离析的情况，并且该情况的发生几率还会随着坍落度的增加以及泵送管道长度的增加而上升。具体表现为机制砂混凝土中的石子与机制砂与砂浆离析，并且石子和机制砂会下沉到管壁，与管壁产生摩擦，在此过程中，石子和机制砂的泵送速度小于砂浆的泵送速度，在离析过程中，石子和机制砂等骨料将会在管壁附近发生聚集，当聚集到一定程度后，便会引起管道阻塞的问题。
5 机制砂混凝土在长距离泵送技术中应用的问题的解决办法
5.1 克服逆流压力
想要解决泵送管道水平距离不足的问题，主要还应克服混凝土泵送过程中所产生的逆流压力。为此，相关工作人员应采取以下两点解决方法：①在进行长距离管道布设时，应尽可能降低管道的垂直度，若条件限制，必须要布置垂直管，在垂直管的下方布置适当长度的水平管，水平管的长度应和垂直管的长度呈现为4∶1的比例。该种方法可以削减因混凝土重力产生的逆流压力，改善泵送管阻塞的问题。②在本工程中，使用的泵送管道比较长，所以通常泵送管内部的逆流压力都比较大。对此工作人员应在施工前，结合本工程的实际情况，对混凝土和易性要求、泵管直径、光滑度三方面内容进行综合考虑，选择合适的机制砂混凝土、泵管型号。
5.2 增加泵送管光滑度
对于泵送管光滑度不足的问题，工作人员可以在泵送清水的过程中，加入一定量的水泥，然后通过水泥和清水共同对泵送管道壁进行润湿，该种方法可以有效地增加泵送管道的光滑度，降低管道阻塞的发生几率。
5.3 做好混凝土离析预防
导致混凝土出现离析现象的主要缘由为混凝土中的水量或者减水剂用量过大。在进行实际搅拌前，工作人员应严格按照设计比例进行混凝土搅拌工作，若是发现混凝土出现离析现象则将不能够直接使用在泵送过程中，要返回搅拌站重新搅拌，在混凝比例合格以后方可进行泵送使用。
6 结语
本文对机制砂混凝土在长距离泵送技术上的应用进行了相应的阐述，并根据工程中出现的诸多问题，提出了相应的解决方法，通过实践后可以发现，本文所提出的方法均可以有效改善工程中的问题，因此有着较强的实用意义。
【参考文献】
【1】李章建，张毅科，曹保，等.机制砂C20远距离泵送混凝土研究和应用[J].商品混凝土，2010（6）：57-62.
【2】张振升.高强高性能机制砂混凝土配比与超高泵送试验研究[D].贵阳：贵州大学，2016.
【3】陈卫东，柯国炬，李建明，等.机制砂混凝土泵送變异性的模拟试验分析[J].混凝土，2017（5）：113-116.
