粗骨料选择及配制要点

（一）水泥的选择

一般情况下，应优先使用硅酸盐水泥与普通水泥；当施工环境温度较高或浇筑大体积混凝土时，应该优先使用水化热较低的水泥，如矿渣水泥；当外加剂已经选定时，应该注意水泥对外加剂的适应性；配制低强度等级混凝土时，应该优先选用低标号水泥；如不得不使用高标号水泥时，应复合使用粉状火山灰材料以提高胶结材料总量。水泥标号的选择可以按以下原则掌握：C30以下采用425号水泥，C30～C45宜采用525号水泥，高于C45时宜采用625号水泥。

（二）粗骨料

选择粗骨料时主要考察粗骨料的最大粒径、骨料的种类以及骨料的颗粒级配。这些因素对混凝土泵送性能的影响较大。

1.粗骨料的最大粒径

GB50204—92《混凝土结构工程施工及验收规范》规定：“碎石最大粒径与输送管内径之比，不宜大于1∶3，卵石不宜大于1∶2.5”。同时，粗骨料粒径也应符合上述规范中“不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4”的规定。对于不同内径的输送管，可参考表3-48来选择。粗骨料的粒径越小，孔隙率就越大，因而将提高水泥的用量与水泥砂浆的体积。除非必要，不应为了加快泵送的速度而选择小粒径的骨料。实际上，最大粒径的选择还与混凝土的输送距离及输送高度、泵管的铺设形式、混凝土的设计强度、泵车的实际输送能力有关。例如，如果输送路线较长或者输送管拐弯较多，那么，混凝土与输送管道之间为克服摩擦阻力所消耗的能量必然较大。如果混凝土是向较高处垂直输送的，那么，混凝土不仅要克服与管道之间的摩擦力，而且还要克服混凝土自身的重力。显然，在以上这些情况下，为使混凝土能够顺利地泵送，石子粒径应该选择较小的尺寸，以减小摩擦阻力。相反，如果使用泵车浇筑大型基础坑，那么混凝土在输送管中所经过的路程较短，为克服摩擦力所消耗的功较小，由于重力的影响，混凝土本身就有自动流出的趋势。在这些情况下，显然应该选用较大粒径的骨料。对于陈旧的泵送设备，泵送压力与泵阀效率都有不同程度的下降，难以达到标称功率的要求，粗骨料的粒径也以选用较小值为宜。

表3-48　泵管内径D与骨料最大粒径d之比（D/d）

2.粗骨料的种类

显然采用卵石比采用碎石更有利于泵送。卵石表面光滑并趋于圆形，各种粒径的颗粒比例适当，所需水泥砂浆量较少。碎石表面棱角多，细粉料及小颗粒含量较少，还往往含有针状片状颗粒，容易造成泵送困难，所需砂浆量也较多。当泵管直径已经选定时，采用卵石还可以使用较大粒径的石子。选用大粒径石子利于降低水泥用量，又相应降低了混凝土的成本与水泥的水化热。

粗骨料的表面性质也影响泵送效果。当粗骨料是表面多孔质地疏松的材料时，混凝土拌和物在泵送的过程中将由于压力的作用，水分大量进入骨料内部，拌和物在整体上变得粗糙干涩，水泥砂浆层与管道内壁之间因失去润滑膜而使混凝土的泵送十分困难。这种情况在配制轻骨料泵送混凝土时表现得尤为突出。

3.粗骨料的颗粒级配

粗骨料的颗粒级配对混凝土泵送性能的影响很大。在所选定的标称粒径范围以内，粗骨料的颗粒级配应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53—92）的规定。严禁超规格大颗粒石子混入粗骨料中。对于运至施工现场的石子应作筛分试验。如果连续级配不符合要求，可以采用单粒级骨料自行配合。级配良好的石子可用较少的水泥砂浆制成流动性好、离析泌水量少的混合料，因而能够获得均匀密实的混凝土，不仅有利于泵送，在经济上也是合理的。

（三）细骨料(www.xing528.com)

细骨料在泵送混凝土中的作用，除了作为粗骨料空隙中的填充料使混凝土进一步密实外，还与水泥、外掺混合材料、外加剂与拌和用水一起组成水泥砂浆。水泥砂浆包裹着粗骨料，在泵管中流动的过程中起着润滑剂的作用，使混凝土更便于泵送。因此，细骨料比粗骨料更能影响混凝土的泵送性能。在砂子的品质指标中，主要应控制其颗粒级配。其中，通过0.315mm筛孔的颗粒含量尤为重要。GB50204—92规定，细骨料中通过此筛孔的颗粒含量应不小于15%。泵送混凝土中的细骨料以采用中砂为宜，其中通过0.315mm筛的颗粒含量约为20%～30%，通过0.160mm筛的细粉料含量约为8%～20%。用粗砂配制的混凝土拌和物因细粉料含量不足而不够密实、混凝土因泌水严重而难以泵送。而用细砂或特细砂拌制的混凝土，需要增大用水量与水泥用量。用水量的增加将导致混凝土强度的降低、收缩增加与耐久性变差；水泥用量增加造成混凝土成本的提高。另外，过量的细粉料使混凝土拌和物过于粘稠，加大了拌和物与输送管内壁之间的摩擦，以致泵送压力不足以推动混凝土而造成堵塞。

（四）外掺混合材料

如果混凝土中粒径在0.160mm以下的细粉料含量不足，可以采用外掺混合材料的方法予以补充。根据经验，每立方米混凝土中水泥和粗细骨料中通过0.315mm筛孔的颗粒的含量之和不少于450kg或每立方米混凝土中的砂浆体积不小于0.6m3时混凝土的泵送性能最好。外掺混合材料可采用粉煤灰或氟石粉，也可以采用岩石破碎过程中收集的石粉。

掺用粉煤灰时应该采用超量取代法。《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》（JGJ28—86）对粉煤灰的超量取代系数K的取值作出如下规定：采用Ⅰ级粉煤灰时，K=1.0～1.4，采用Ⅱ级粉煤灰时，K=1.2～1.7，采用Ⅲ级粉煤灰时，K=1.5～2.0。在以上规定中，C25以上的混凝土取上限值，其他标号的混凝土取下限值。由于粉煤灰混凝土的早期强度较低，因而在保证混凝土可泵性的前提下，应该适当控制粉煤灰的掺量。粉煤灰对水泥的取代量一般控制在10%～20%为宜，超量取代的粉煤灰应从砂子总量中扣除。但在配制低标号泵送混凝土时，为了补充细粉料含量的严重不足，粉煤灰的掺量也可不受此规定的限制。必要时应掺以早强外加剂以提高混凝土的早期强度。

氟石粉是一种天然的火山灰掺和材料。是将含水硅铝酸盐矿物经过磨细或者加入改性材料磨细后制成的一种活性材料。氟石粉中通过0.080mm筛孔的细粉料含量约占92%，是泵送混凝土的理想掺和料。氟石粉用于泵送混凝土中，不仅能补充细粉料含量的不足，使混凝土易于泵送，而且氟石粉对混凝土力学性能与耐久性能的影响明显优于粉煤灰。这是因为氟石粉中的活性成分能积极参与水泥的二次水化反应生成新的硅酸钙凝胶与铝酸钙凝胶。由于掺加氟石粉的混凝土具有粘聚性与保水性，能克服混凝土的分层离析。在泵阀压力的推动下，拌和物能够形成连续不断的混凝土流。另外，由于粗骨料裹浆量的增加，骨料与泵送管道内壁的阻力减小，可以避免泵送时的堵管、离析现象。在泵送混凝土中采用氟石粉可以按等量替换的原则，替换10%～20%的水泥。但在配制低标号混凝土时或者目的在于提高混凝土的配制强度时，也可以直接掺入10%～20%的氟石粉而不替换水泥。

（五）外加剂

泵送混凝土最大的特点是混凝土的高流动性。坍落度的选定与许多因素有关。在国外，坍落度50mm以上的混凝土即可用于泵送。通常可以按泵送高度选择混凝土的坍落度。当泵送高度在30m以下时，坍落度不得小于120mm，泵送高度在100m以上时，坍落度可选定240mm。这个数值是指混凝土拌和物在输送泵入口处的坍落度。而混凝土在搅拌机出口处的坍落度值还应该加上混凝土在运输等待过程中的损失值。这么大的坍落度值只有在使用外加剂的情况下才能实现。从某种意义上可以认为，只有混凝土外加剂的广泛应用才使混凝土的泵送成为可能。

泵送混凝土中所使用的外加剂主要是混凝土泵送剂。泵送剂是指能显著改善混凝土拌和物泵送性能的外加剂。根据不同的耐久性要求、工艺要求与不同的施工环境，有时还应在泵送混凝土中复合使用缓凝剂、减水剂、膨胀剂、防水剂、早强剂、防冻剂或流化剂。市场上有大量的泵送剂产品，用户有充分的选择余地。在正常情况下，为使泵送混凝土顺利施工，应该优先选用专门设计的混凝土泵送剂。泵送剂应能满足混凝土对外加剂的以下要求：明显改善混凝土拌和物的和易性和流动性；混凝土在泵送压力下不离析不泌水；能引入少量的微气泡并对水泥有较好的分散作用；在略微减水或者维持普通用水量的情况下，混凝土的坍落度提高100mm左右；有较好的缓凝效果；混凝土坍落度的经时损失较小以及不降低混凝土各龄期强度。

木钙减水剂是一种多功能混凝土外加剂。在合理使用的情况下，木钙减水剂既可以作为早强剂使用，又可以作为缓凝剂或塑化剂使用。必要时也可将木钙减水剂作为泵送剂使用。

如果泵送混凝土是由设在施工现场的搅拌机搅拌的或者搅拌好的混凝土在不超过30min的短途运输后即可泵送，可以将木钙减水剂作为混凝土泵送剂使用，此时同样可以取得令人满意的使用效果。当木钙减水剂的掺量为0.20%～0.30%时，在减水率为12%的情况下，混凝土拌和物仍能保护180mm的坍落度，完全可以满足泵送混凝土对流动性的要求。使用木钙减水剂作为混凝土泵送剂时必须注意：

（1）混凝土的各项物理力学性能与木钙减水剂的掺量之间有密切的关系，使用时应该严格加以控制。其掺量应该按照使用要求区别对待，作为泵送剂使用时其最大掺量不得超过0.30%。

（2）过量使用木钙减水剂时混凝土各龄期的强度都将严重下降。

（3）过量使用木钙减水剂的混凝土尤其不得采用蒸汽养护，否则将造成严重的质量事故。