泵送混凝土堵管原因、处理方法及预防措施.doc

泵送混凝土堵管原因、处理方法及预防措施摘要：简述混凝土泵送过程中出现堵管的原因，并探讨处理方法和预防措施。 关键词：泵送混凝土、堵管、处理方法在铁路施工过程中，为了确保混凝土结构的长期耐久性能，对混凝土施工中的原材料、配合比选定、混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、养护都制定了严格的质量标准。随着铁路建设如火如荼的发展，混凝土泵送设备在施工中得到了广泛运用。但由于用户对输送泵的性能、泵送技术掌握不全面，操作不当，维修保养不及时等，导致设备堵管故障时有发生，从而影响了工程的施工质量和进度。故特此对泵送过程中的堵管原因、处理方法和预防措施进行探讨。泵送混凝土，是利用混凝土泵的压力将混凝土拌合物通过管道输送到浇筑施工地点，同时一次性完成混凝土拌合物的水平运输和垂直运输， 所以它具有输送能力大、效率高、连续作业、节省人力、降低成本等优点。泵送混凝土即要求满足设计规定强度、抗渗等级、耐久性等，还必须具有良好的可泵性，即混凝土具有摩擦阻力小、离析、阻塞、聚性适当，且能顺利通过泵送、不粘管道的施工性能。1 堵管原因 混凝土泵送堵管是指混凝土在泵送过程中， 泵送压力随油缸运动而迅速上升并很快达到极限压力，导致无法泵送混凝土而停止工作。正常情况下，混凝土在泵送管道中心形成柱状流体，呈悬浮状态流动。流体表面包有一层水泥浆，水泥浆层作为一种润滑剂与管壁接触，骨料之间基本上不产生相对运动。当粗骨料中的某些骨料运动受阻，后面的骨料运动速度因受影响而渐渐滞缓，致使管道内粗骨料形成集结，支撑粗骨料的砂浆被挤走，余下来的间隙由小骨料填补。这样，骨料密度增大，使该段管道内集合物沿管道径向膨胀，水泥浆润滑层被破坏，运动阻力增大，速度变慢，直至运动停止而产生堵塞。 出现堵管的主要原因如下：1.1 混凝土配制方面1.1.1 混凝土配合比不良。配合比不良的混凝土拌合物, 和易性差，变形困难，在管道中摩擦阻力增大，极易堵管。在压力梯度较大处，水分会通过骨料间隙渗透，使骨料聚结引起堵管，多发生在管道弯曲、变径和管路中间布置软管处。1.1.1.1混凝土水灰比过大或过小 易离析，造成砂浆与骨料分离而堵管，多见于长距离水平泵送时的“偏析” 堵管和竖直下行布管的下端离析堵管。因此需要选用合适的水灰比。混凝土的用水量是根据坍落度和砂石级配来确定的，可泵性混凝土水泥含量最少为 300kg/m3，水灰比宜为0.40.6。1.1.1.2 水泥用量过少或过多 水泥在泵送混凝土中，起胶结作用和润滑作用，同时水泥具有良好的保水性能，使混凝土在泵送过程中不易泌水，水泥的用量也存在一个最佳值，若水泥用量过少，将严重影响混凝土的吸入性能，同时使泵送阻力增加，混凝土的保水性变差，容易泌水、离析和发生堵管。一般情况下每立方米混凝土中水泥的含量应大于320Kg，但也不能过大，水泥用量过大，将会增加混凝土的粘性，从而造成输送阻力的增加。另外水泥用量与骨料的形状也有关系，骨料的表面积越大，需要包裹的水泥浆也应该越多，相应地水泥的含量就越大。1.1.1.3混凝土坍落度过大或过小 混凝土塌落度的大小直接反映了混凝土流动性的好坏，混凝土的输送阻力随着塌落度的增加而减小。泵送混凝土的塌落度一般在80180mm范围内，对于长距离和大高度的泵送一般需严格控制在 150mm 左右。塌落度过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管；塌落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管。因此，坍落度对混凝土的可泵性影响最大，应根据混凝土原材料、混凝土运输距离、混凝土泵与混凝土输送管径、泵送距离、泵送高度、气温等具体施工条件试配，必要时应通过试泵送确定泵送混凝土配合比。对于不同的泵送高度，入泵时混凝土的坍落度可按表1选用。不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值 表1泵送高度（m）30 以下30-6060-100100 以上坍落度（mm）100-140140-160160-180180-200注：掺粉煤灰和其他外加剂时，坍落度经时损失值可根据施工经验确定。 无施工经验时，应通过试验确定。1.1.1.4 骨料级配、粒径不合理 细骨料按来源可分为：河砂、人工砂（即机制砂）、海砂、山砂，其中河砂的可泵性最好，机制砂的可泵性最差。并应有良好的级配细骨料按粒径可分为：粗砂、中砂、细砂，其中中砂的可泵性最好。当通过0.315mm 筛孔的细砂含量少时，即使混凝土其它技术指标都符合要求也会堵管。因为这些细砂在混凝土中起一种类似滚珠的作用，能减少管壁与混凝土的摩擦，提高流动性，增大进的粘聚力和保水性，对混凝土的可泵性影响很大。因此在 JGJ/T10-95混凝土泵送施工技术规程中规定通过0.315mm 筛孔的砂不应少于15，并宜采用细度模数为2.53.2的中砂。粗骨料按形状可分为：卵石、碎石。卵石的可泵性好于碎石。粗骨料应采用连续级配，针片状颗粒含量不宜大于10%，大粒径粗骨料的含量不宜过高。骨料的最大粒径与输送管道的最小口径也有关系，卵石的最大粒径应小于1/3口径，碎石的最大粒径应小于1/4口径，否则也易引起堵管。由于材料的不同，细骨料的含量（即含砂率）、粗骨料的级配都存在一个最佳值。通常情况下，砂率对混凝土拌合物的流动性和粘聚性影响最大。砂率过小，则混凝土中产生空隙，无法泵送。砂率过大，消耗水泥浆较多，混凝土流动性下降影响泵送。泵送混凝土的砂率一般应控制在40%50%，砂率可根据实际情况具体调整，使用粗骨料可适当增大砂率，用细砂则减少砂率。根据经验，中砂的砂率一般控制在38%45%，细砂或特细砂的砂率32%38%较为合适。合理地选择骨料粒径和级配，对提高混凝土的泵送性能和预防堵管至关重要。1.1.1.5未使用合适的外加剂和掺合料 泵送混凝土应掺加适量的外加剂，并应符合 国家现行标准混凝土泵送剂的规定，外加剂的品种和掺量由试验 确定，不得任意使用。当掺用引气型外加剂的泵送混凝土的含气量不 宜大于 4%。外加剂的种类很多，如：引气剂、减水剂、超塑化剂、缓凝剂、泵送剂等，根据混凝土的强度要求和水泥的品种，合理地选择外加剂，对提高混凝土的泵送性能起到很重要的作用。不合理的外加剂将使混凝 土的可泵性和流动性变差，从而导致堵管。高效减水剂在减水和增大坍落度的同时有一定的早强作用，在选用减水剂时，要选含游离硫酸盐数量少的减水剂，否则水泥浆会很快变硬而不利于泵送。一般高效减水剂坍落度损失都很大， 应采用氨基磺酸类或接枝共聚物类为佳。在夏季施工时，因气温太高，混凝土在短时间内的坍落度损失很大，尤其远距离泵送很容易堵管，此时可适当加入一定量的缓凝剂。在选择时要注意羟基羟酸盐缓凝剂会增大混凝土的泌水，可使大水灰比低水泥用量的混凝土产生离析。缓凝剂与其他减水剂，尤其是早强型外加剂存在相容性问题，复合使用前一定要先试验，后应用。粉煤灰是泵送混凝土的常用掺合料，在泵送混凝土中掺加磨细的粉煤灰，能使混凝土拌合物的流动性显著提高，且能降低泌水和干缩， 改善混凝土的可泵性。对于大体积混凝土结构，掺加一定的粉煤灰还可降低水泥的水化热，有利于控制温度裂纹的产生。对于强度等级在C25以下的混凝土，粉煤灰掺量一般为水泥用量的1015%。由于掺加粉煤灰后，混凝土的缓凝作用明显，冬季施工时慎用。1.1.1.6 砂浆用量太少或砂浆配合比不合理 因为首次泵送时，搅拌主机、混凝土输送车搅拌罐、料斗、管道等都要吸收一部分砂浆，如果砂浆用量太少，将导致部分输送管道没有得到润滑，从而导致堵管。正确的砂浆用量应按每200m管道约需0.5m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等约需0.2m3左右的砂浆。因此泵送前一定要计算好砂浆的用量。砂浆太少易堵管，砂浆太多将影响混凝土的质量或造成不必要的浪费。另外，砂浆的配合比也很关键。当管道长度低于150m 时，用 1:2的水泥砂浆（1份水泥/2份砂浆）；当管道长度大于150m时，用1:1的水泥砂浆（1份水泥/1份砂浆），水泥用量太少也会造成堵管。1.1.2 混凝土或砂浆的离析 混凝土或砂浆遇水时，极易造成离析。有时在泵送砂浆时，便发生堵管现象，就是因为砂浆与管道中的水直接接触后，砂浆离析而引起的。因此在泵送前用水湿润管道后，从管道的最低点将管道接头松 开，将余水全部放掉，或者在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一海绵球，将砂浆与水分开。泵送完毕清洗管道时，也要放入一海绵球，将水与混凝土分开，否则极易造成堵管。1.2 设备方面 混凝土输送泵管接头处漏浆严重、泵管半径过小、布管不合理、弯管太多、软管使用不合理、液压系统压力调设太低、液压元件发生故障、 混凝土换向阀处的零件磨损卸压等情况都可能造成堵管。 1.2.1混凝土运输设备 混凝土的运输设备搅拌运输车装料前，搅拌筒内存有少量积水会造成混凝土的离析。出料时搅拌筒拌和不均匀，出现砂石分离。这些设备自身因素也会造成混凝土泵送性能的改变，引起泵管堵塞。1.2.2混凝土泵送设备 对于泵送设备，应根据泵送能力，正确、合理的选择泵车型号，在制定施工组织设计时，要进行换算，得出施工条件下的实际排量和输送距离。泵输送的最大排出量和最大排出压力（或最大泵送距离）是不能同时达到的，其相互关系是：当排出量增大时，输送压力下降，输送距离减小，否则若排出量较大、输送距离也较远时，沿着管道离泵越远，压力损失越大、泵送阻力增大，极易引起泵管堵塞。1.2.3未使用同一厂家的输送管道 管道内径不一致，接头处出现错台，使得混凝土流动不畅，引起堵管。1.2.4 局部漏浆造成的堵管 由于砂浆泄漏掉，一方面影响混凝土的质量，另一方面漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。漏浆的原因主要有以下几种：（1）输送管道接头密封不严 输送管道接头密封不严，管卡松动或密封圈损坏而漏浆。此时应紧固管卡或更换密封圈。（2）眼镜板和切割环之间的间隙过大 眼镜板和切割环磨损严重时，二者之间的间隙变大。当间隙过大时，须通过调整异形螺栓来缩小眼镜板和切割环之间的间隙，若已无法调整，应立即更换磨损件。本办法仅适用于“S”阀系列混凝土泵。（3）混凝土活塞磨损严重 操作人员应经常观察水箱中的水是否浑浊，有无砂浆，一旦发现水已浑浊或水中有砂浆，表明混凝土活塞已经磨损，此时应及时更换活塞，否则将因漏浆和压力损失而导致堵管，同时还会加剧活塞和输送缸的磨损。 （4）因混凝土输送缸严重磨损而引起的漏浆 若每次更换活塞后，水箱中的水很快就变浑浊，而活塞是好的，则表明输送缸已磨损，此时需更换输送缸。（5）未加橡皮圈引起的漏浆 泵管接头处一定要使用橡皮圈，以减少漏浆的可能性。往往在施工过程中，施工接管人员为图一时之快而不加橡皮圈，导致泵管接口处漏浆严重，从而发生了堵泵事件，到头来是得不偿失的。1.2.4软管引起的堵管 混凝土输送管前端为软管，软管的摩阻力较大，加上操作过程中往往将其过大的弯折和扭结，造成管内压力增大，这样极易在管接头处产生漏气、漏浆现象，降低泵送速度，引起堵管。因此，在条件允许时，尽量不使用软管。 1.2.5输送泵停放位置与浇灌地点的距离 该距离除满足施工现场需要外，还要保证从泵机出口到垂直输送管之间有一定长度的水平管（约7-10m），利用该水平管的摩擦阻力抵消部分垂直管内混凝土自重造成的逆流压力。否则，水平管太短，泵的冲击力增大，易将管卡打爆，输送管的支撑系统遭到破坏。1.2.6泵送机械操作时，由于混凝土运输停顿，在管内滞留时间过长，就极易造成混凝土的凝固堵管，但机械操作人员往往采取倒吸措施（即反向操作）来缓解管内混凝土的初凝，这种频繁的操作就造成了管内混凝土的离析和堵管。在进行正泵、反泵疏通操作的同时，其它人员应迅速沿输送管寻找堵塞部位，找到堵塞部位后，用木槌敲打，有可能恢复畅通，但反泵几次仍无效时，应立即拆卸被堵塞的管道，清除堵塞物。若堵清塞处判断不准，应进行分段拆管、洗；若发现管内混凝土开始凝结，应立即将所有管接头打开，快速清洗管段及泵，以免 混凝土凝结无法清理，致使管道报废，设备损坏。 1.2.7泵送刚开始时要先低速运转，观察混凝土泵的液压表和各部位工作状态，等观察各部件正常远转工作后才能投入正常泵送。最易发生堵管的部位一般在泵的出口处（即Y型管和水平锥管内）。当遇到堵管时应及时反泵，即反泵 23 次、正泵 23 次，并应在易堵管部位用木锤敲击疏通以使出口处堵塞分离的混 凝土能回流到料斗内，将它搅拌后再进行泵送，此时油泵的转数应定在 1100r/min 以下，若反泵和敲击均无效则立即停泵，拆除堵管部位进行清洗，如判断不清可分段拆除泵管，分段排除。1.3操作不当容易造成堵管1.3.1操作人员精力不集中 输送泵操作人员在泵送施工中应精力集中，时刻注意泵送压力表的读数，一旦发现压力表读数突然增大，应立即反泵2-3个行程，再正泵，堵管即可排除。若已经进行了反泵(正泵几个操作循环，仍未排除堵 管，应及时拆管清洗，否则将使堵管更加严重。 1.3.2 泵送速度选择不当 泵送时，速度的选择很关键，操作人员不能一味地图快，有时欲速则不达。首次泵送时由于管道阻力较大，此时应低速泵送，泵送正常后，可适当提高泵送速度。当出现堵管征兆或某一车混凝土的塌落度较小时，应低速泵送，将堵管消灭在萌芽状态。1.3.3 余料量控制不适当 泵送时，操作人员须随时观察料斗中的余料，余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管。料斗中的料也不能堆得太多，应低于防护栏，以便于及时清理粗骨料和超大骨料。当某一车混凝土的塌落度较小时，余料可低于搅拌轴，控制在“S”管或吸入口以上，以减小搅拌阻力、摆动阻力和吸入阻力。本办法仅适用于“S”阀系列混凝土泵。1.3.4 混凝土的塌落度过小时采取措施不当 当发现有一斗混凝土的塌落度很小，无法泵送时，应及时将混凝土从料斗底部放掉，若贪图省事，强行泵送极易造成堵管。切忌在料斗中加水搅拌。 1.3.5 停机时间过长 停机期间，应每隔 510min（具体时间视当日气温、混凝土塌落度、混凝土初凝时间而定）开泵一次，以防堵管。对于停机时间过长，已初凝的混凝土，不宜继续泵送。1.3.6 管道未清洗干净 上次泵送完毕，管道未清洗干净，会造成下一次泵送时堵管。所以每次泵送完毕一定要按照操作规程将输送管道清洗干净。1.3.7 管道连接原因导致的堵管 管道接法错误很容易导致堵管。接管时应遵循以下原则：管道布置时应按最短距离、最少弯头和最大弯头来布管，尽量减小输送阻力，也就减少了堵管的可能性。泵出口锥管处，不许直接接弯管，至少应接入5mm以上直管后，再接弯管。泵送中途接管时，每次只能加接一根，且应用水润滑一下管道内壁，并排尽空气，否则极易造成堵管。 垂直向下的管路，出口处应装设防离析装置，预防堵管。高层泵送时，水平管路的长度一般应不小于垂直管路长度的15，且应在水平管路中接入管路截止阀。 停机时间超过 5min 时，应关闭截止阀，防止混凝土倒流，导致堵管。由水平转垂直时的 90 度弯管，弯曲半径应大于 500mm。1.4 其他方面1.4.1 异物堵管 理论上讲，堵管最易发生在 3 个大石子在同一截面 相遇卡紧时，这时截面大部分被石子占据，可流通面积很小。通常规定石子最大粒径与管内径 d:D1:3（注：此项在规程中有详细规定，根据输送高度和石子种类，为1:2.5-1:5），并在泵机料斗上设格栅，防止超径石混入。1.4.2 气温变化导致的堵管 空气温度对混凝土坍落度影响较大，一般情况下每当气温升高1，混凝土坍落度将损失4mm。在夏季施工过程中应对料斗、管道部位采取降温措施或待夜间气温较低时施工；冬季施工时混凝土中要掺加一定量的防冻剂，运输车也要采取必要的保温措施，同时对混凝土入模温度应控制在14以上。1.4.3 在城市市区浇筑混凝土还应考虑到早、午、晚各约2小时交通高峰时间，应预备必要的商品混凝土搅拌车进行养泵，避免因断料而导致堵管。2 排除方法2.1 进料口处的堵塞现象：泵送动作及液压系统均正常，无异常声音和振动，料斗内有较大骨料或结块，在进料口处卡住或拱起而堵塞。排除方法：使泵反向运转以破坏结块，使混凝土回到料斗重新搅拌，再正向泵送。如果不起作用，则需人工清理，予以排除。2.2 分配阀出料口处的堵塞现象：泵送系统动作突然中断，并且有异常声响，设备有较强振动，但管道内无相应振动。排除方法：往料斗内倒入1530 L水泥浆，反复正、反向启动泵，迫使通路打开。如果此法无效，也只能人工排除，拆下相连管，去掉阀内杂物。2.3 S管阀处堵塞现象：S管阀处堵塞是逐渐形成的，其主要原因是泵送完混凝土后，没有及时用高压水冲洗，致使混凝土残留在S管内，天长日久逐渐加厚，堆积固结，造成堵塞。排除方法：泵送混凝土结束后，一定要用高压水将泵体和S管冲洗干净。当冲洗无效时，可采用钎敲，以把残渣去掉，直至彻底干净为止。2.4 混凝土输送管道堵塞现象：当输送压力逐渐增高，而料斗料位不下降，管道出口不出料，泵发生振动，管路也伴有强烈的振动和位移时，可判定是管道堵塞。堵塞部位的判断：堵塞一般发生在弯管、锥管，以及有振动的地段。此时，可用小锤沿管路敲打，声音沉闷处为堵塞处；声音清脆处为正常。用耳听，有沙沙声为正常，有刺耳声为堵塞处。排除方法：当发生堵管时，应立即采取反复进行正、反转泵的方法，逐渐使泵出口的混凝土吸回料斗重新拌合后再输送。也可用木锤敲击的方法，结合正、反转泵，使之疏通；当上述办法无效时，说明堵塞严重。查明堵塞段后，将管子拆下，用高压风吹或重锤敲击或高压水冲洗，待彻底清理干净后，再接好管道继续泵送混凝土工作。当排除堵管时应注意：(1)输送泵由专人操作，熟悉和掌握混凝土泵送技术要求；(2)清除管道堵管时管道前方不得有人，防止管内高压混凝土喷出或吸入的空气夹杂混凝土爆喷伤人；(3)堵管的管件必须要及时用清水冲洗干净后方可再次使用。 3 预防措施3.1在安装与设计管道时，尽可能避免90和S形弯，以减少泵送混凝土的阻力，防止堵塞。精确进行输送管的水平换算长度计算。为便于使用，在实际布管前，根据配管方案，将锥形管、 90管、S管、垂直管等按流动阻力等效的原则换算成一定长度的水平管， 输送管的水平换算长度必须小于泵的最大泵送距离。向上垂直布管，当垂直管高度不太大时，在垂直配管的下端与泵间设置一定长度的水平管，垂直管与水平管长度为2:1 ；当垂直配管高度较大，场地受限，可在锥形管和直通管间设一逆止阀。3.2 为保证泵送混凝土作业的连续性，确保混凝土浇注质量，作业中间隔时间不宜过长，以防止堵塞。如因某种原因间隔时间较长，就应每510 min左右启动一次泵或反、正转泵数次，以防堵塞。3.3 泵送混凝土要严格按泵送混凝土规定设计配合