砂率对混凝土可泵性的影响

  摘要：随着现代科学的发展，施工行业正在逐步趋向机械化施工，混凝土的应用越来越广泛，针对此现状对混凝土的可泵性进行研究，提出泵送合理砂率应以粗骨料种类粒径和水泥用量为参数，并给出泵送合理砂率的范围表，从理论分析和工程实践证明是切实可行和合理的。

      关键词：砂率 可泵性 影响

  0 前言

  所谓混凝土的可泵性是指在压力作用下，混凝土在管道接头或弯曲处的通过能力。在这些部位，混凝土的流动局部受阻，其组成比例可能会引起一些变化，如果混凝土的可泵性不好，就首先会在这些部位形成堵塞。因此，要想提高混凝土的可泵性，就有必要对混凝土的组成材料的各组份含量进行研究。本文主要围绕砂率对混凝土的可泵性进行讨论。

  1砂率对混凝土可泵性的影响

  砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数之一。确定合理的砂率可使混凝土拌合物具有良好的工作性，在搅拌、运输和成型过程中，能满足施工所需的流动性、粘聚性和保水性。

  泵送混凝土，必须具有良好的工作性，即:在搅拌、运输、卸料时不分层、不离析、不沁水，在泵送时不堵塞泵机和管道，在浇筑、成型时易振实，好抹面，选用合理的砂率尤为重要。

  但是直到目前为止，有关泵送混凝土配合比设计中砂率的选用无据可查。混凝土结构施工验收规范所规定的:通过0.315mm筛孔的砂不应小于15%，砂率易控制在40%-50%范围内，太笼统也不适合当前混凝土应用情况，而且砂率偏高。泵送混凝土砂率，无论是选用还是试配都应有个较准确的范围问题，要确定泵送混凝土的合理砂率，必须从泵送混凝土拌合物的特点结合影响合理砂率的因素加以分析和探讨，才能准确的确定其范围。

  2 影响混凝土砂率的因素

  影响混凝土砂率的因素很多，通常在石子粒径较大、骨料级配较好、表面较光滑;细度模数较小、细颗粒较多;水泥用量较大;掺加掺合料;掺用外加剂;施工要求混凝土拌合物的流动性低等情况下，宜采用较低砂率，反之宜采用较高砂率。

  混凝土中固体部分的空隙率是决定其稳定性的一个重要指标，固体颗粒体系的空隙率越小，其抗渗性能越好，因而保浆及保水作用也比较好，可泵性就好，而空隙率的大小与砂率的大小紧密相关，图1是用不同比例粗细骨粒组成的试样测定的空隙率结果。

  由图1可知，细骨粒含量过大或过小都会使空隙率增大，只有某一合适的范围内才能获得较低的空隙率。即只有砂率在某一合适的范围内，混凝土才能达到较好的可泵性。

  (1)泵送混凝土，从其粗骨料最大粒径来看，规范规定粗骨料最大粒径与输送管道内径之比碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5，泵送混凝土常用的输送管道内直径为100mm和125mm，所以泵送混凝土拌合物的石子最大粒径对于碎石宜小于等于31.5mm或40mm，对于卵石宜小于等于40mm或50mm.有些商品混凝土厂和施工单位担心泵送有困难，粗骨料粒径往往偏于取小些，常用20mm或31.5mm，因此，从石子最大粒径的角度出发，砂率可不大于低流动性混凝土的砂率。

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  (2)泵送混凝土从水泥用量来说，过去钢筋混凝土结构多采用低强度等级，如C20、C25、C30等，水泥用量相对较小，一般为300-400kg/m³，在这种情况下，泵送混凝土采用较高的砂率，如40%或40%以上是适当的，但是当前由于高层、大跨度和特殊结构发展的需要，混凝土的强度等级不断提高，采用C30、C35、C40强度等级已屡见不鲜，C50、C60强度等级的钢筋混凝土已较普遍应用，其水泥用量已接近规范规定的最大水泥用量500kg/m³，在这种情况下，即使是大坍落度混凝土拌合物，如果不超过水量，特别是掺加外加剂时，分层离析和沁水现象基本可以避免，用增大砂率来改善粘聚性，保水性已不必要，因此砂率可以适当减小。

  (3)泵送混凝土，从其掺外加剂来探讨，外加剂已成为第五组分，目前几乎没有不掺外加剂的泵送混凝土。不论是减水剂、引气剂、塑化剂还是泵送剂，均可达到增大流动性，减少用水量，降低分层、离析、沁水现象，有利于搅拌、运输(包括泵送)浇筑、成型、密实等施工过程，所以砂率可以适当降低。

  泵送混凝土，特别是大体积混凝土，为了满足可泵性，降低水化热，提高抗渗性和节约水泥，在混凝土中均掺加一定数量的掺合料，如粉煤灰等粉状材料或一定数量的膨胀剂，如UEA等，在水泥用量已较多的条件下再掺入这些粉状材料(内掺也有影响)，砂率也势必降低。

  泵送混凝土的理论研究和工程实践表明，细粉料(水泥、掺合料、0.315mm以下细砂)含量对混凝土拌合物的可泵性影响极大，如果细粉状含量过少，混凝土泵送管道的内壁没有附着足够的细砂和水泥浆(包括掺合料)组成的附壁层，而且混凝土拌合物分层、离析、沁水现象增大，导致中心料流摩擦阻力增大，使泵送状态恶化、受阻。但细粉状含量太大也是有害的，因为细粉状含量过大则需要较多的水，并形成粘稠的混合物，其沿管道运动的粘滞阻力大大增加，使泵送压力增加，否则将导致堵塞管道。德国标准规定细粉料含量值，当粗骨料最大粒径Dmax=31.5mm时为350-400kg，当Dmin=16mm时为400-450kg，由此可见当水泥用量已达到或接近上述限值时就不需增大砂率。

  3 如何确定合理的砂率

  在配合比设计时，往往以水灰比和石料最大粒径来选择砂率，通过以上分析，可确定出对高流动性的泵送混凝土合理砂率的参数为用水量、水泥用量(包括细粉状材料)、外加剂、石子种类和最大粒径。由于泵送混凝土基准配合比规定坍落度为8cm，根据粗骨料粒径、种类就可确定相应用水量为一定值。泵送混凝土的合理砂率应当由水泥用量(包括掺合料)、石子种类和石子粒径来选用，通过理论分析和实验，总结出泵送混凝土砂率如表1.若水泥用量不是表中数据，可以采用插入法得出，以近似值选用。

  4 小 结

  在实验室和在大量工程实践中，通过表1选择的砂率是合理的，即可满足在搅拌运输、卸料时不分层、不离析、不沁水、在泵送时不堵塞泵送和管道，在浇筑成型时易成型、振实、好抹面，而且硬化后强度较高，有助于不产生收缩、沉降和温度裂缝。

  参考文献:

  [1]刘秉京.混凝土技术[M].北京:人民交通出版社，1998.

  [2]李立权.混凝土手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

  [3]GB50204-2002，混凝土结构工程质量验收规范[S].

  [4]JGJ55-2000，普通混凝土配合比设计规程[S].[5]CECF104:99，高强混凝土结构技术规程[S].