混凝土可泵性的影响因素及改善措施

混凝土可泵性的影响因素及改善措施
张意志
（巴彦淖尔市翼智混凝土技术服务有限公司，高级工程师）
［摘 要］本文对混凝土泵送性能指标与检测方法进行了简单介绍，结合施工现场对混凝土可泵性进行简易评价的要求，提出了用坍落度筒检测数据评价混凝土可泵性的参考指标；并对影响混凝土可泵性的主要因素和改善措施进行了阐述。

［关键词］混凝土可泵性；性能指标；评价方法；影响因素；改善措施
0 引言
泵送混凝土是商品混凝土企业的主要产品，泵送混凝土是可通过泵压作用沿输送管道强制流动到目的地并进行浇筑的混凝土[1]。

商品混凝土企业大部分建在城区以外，新拌混凝土经搅拌、运输和一定的时间间隔，才能到达工地。

运抵现场的混凝土拌合物与出机时相比，和易性发生了不同程度的变化。

为了避免泵送失败，现场评价混凝土的可泵性，分析影响可泵性的因素，并提出改善措施，显得十分重要。

为此，笔者将自己的学习体会和实践经验归纳如下，仅供同行参考。

1 混凝土泵送性能指标及评价方法
混凝土可泵性是表示混凝土在泵压下沿输送管道流动的难易程度以及稳定程度的特性[1]。

可泵性要求：混凝土拌合物在泵腔内易于流动，以充满所有空间；有良好的粘聚性、保水性，在泵送过程中不分层、不离析、不泌水；混凝土拌合物与管壁之间以及混凝土内摩擦阻力较小[5]。

泵送性能指标包括：坍落度、扩展度和摩擦阻力（表征流动的难易程度），压力泌水值（表征流动的稳定程度）。

混凝土可泵性与混凝土拌合物的和易性相对应。

1.1 混凝土可泵性的试验室评价方法
评价可泵性，目前国际上尚无统一的方法，我国《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2002）[2]中规定，用压力泌水试验的方法进行检测。

混凝土企业试验室普遍用坍落度、扩展度和压力泌水率来评价混凝土的可泵性。

我国专家学者在这方面也进行了不少的研究[4-5]，并积累了一定经验和数据。

1.2 混凝土可泵性的现场评价方法
用坍落度筒和秒表可以在混凝土入泵前进行现场测试：用坍落度、扩展度评价流动性；用 50cm 扩展时间、坍落度与扩展度比值评估摩擦阻力；用静置 30s 泌浆宽度（mm）评估稳定性[6]。

在工程实践中，不同强度等级的混凝土可泵性差异很大：低强度等级不粘，稳定性差；中等强度等级对环境比较敏感；高强度等级太粘，摩擦阻力大。

表 1 为评价入泵混凝土可泵性的参考指标，对不同的泵送高度、不同的泵送方向，可泵性参考指标应是不同的。

由于地区材料的差异性很大，此表仅供同行在工程实践中参考。

2 影响混凝土可泵性的主要因素
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特别策划修订后的《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10—2011）[1]，为了与现行有关标准协调，取消了“泵送混凝土原材料和配合比”的有关条文，但泵送混凝土的可泵性与混凝土原材料和配合比密切相关。

2.1 配合比参数对可泵性的影响2.1.1 粉体体积的影响
粉体体积的大小影响混凝土的粘聚性。

特别是低强度等级混凝土，由于水胶比较大，常因粉体体积不足，使得坍落度难以控制，造成混凝土离析而失去可泵性。

2.1.2 水胶比的影响
水胶比表征浆体的稠度，水胶比降低时，浆体稠度增加，一般均引起浆体粘着系数增大，摩擦阻力随之增大；但水胶比变大时，浆体稠度减小，容易发生离析、泌水，造成拌合物不均匀而引起堵管。

2.1.3 浆骨比的影响
浆骨比适当时，浆体填充骨料颗粒间的空隙并包裹着骨料，在骨料表面形成浆体层，在泵送管道内壁形成的薄浆层可起到润滑层的作用，使泵送阻力降低，便于泵送。

浆体量大时，浆体层的厚度增大，骨料移动的阻力就会减小，混凝土流动性增大；浆体量太少时，浆体层的厚度减小，摩擦阻力增大，泵送困难。

2.1.4 砂率的影响
合理的砂率可以使相同浆体量达到最大的流动性，或达到相同流动性时胶凝材料用量最少。

砂率过大，骨料的总表面积和空隙率均增大，骨料间的浆体层减薄，流动性差，拌合物干稠，摩擦阻力增大，泵送困难；砂率过小，砂子不足以填充粗骨料间的空隙而需额外的浆体补充，骨料表面的裹浆层变薄，石子间内摩擦阻力增大，拌合物的流动性降低，稳定性变差，使粗骨料离析、浆体流失，会造成堵泵、堵管。

2.2 原材料对可泵性的影响2.2.1 胶凝材料的影响
胶凝材料的品种、细度、矿物组成等，对达到同样流动性的混凝土需水性、保持流动性的能力、泌水特性、稠度影响差异较大，是影响可泵性的重要因素。

特别是铝酸三钙、铁铝酸四钙含量和硫酸根离子含量，影响与泵送剂的相容性，影响新拌混凝土保持流动性的能力。

2.2.2 粗细骨料的影响
粗骨料粒径大小、颗粒形状、级配组成、空隙率、吸水性能影响混凝土的可泵性，颗粒圆润、表面光滑的石子，空隙率小、表面积小，填充空隙和包裹颗粒所需的浆体较少，相同浆体量时，裹浆层和管道润滑层厚，流动性大、摩擦阻力小，对可泵性有利。

细骨料比粗骨料对可泵性的影响作用大。

细骨料宜采用中砂，其通过公称直径 315μm 筛孔的颗粒含量不宜少于15%，这部分砂对浆体的流动性、粘聚性、保水性、含气量等影响作用极大，极易影响混凝土的可泵性。

2.2.3 泵送剂的影响
泵送剂是一种综合性的外加剂，是泵送混凝土不可缺少的重要组分，它在解决混凝土流动性和稳定性这一矛盾的两个方面扮演着重要角色。

减水组分，起扩散润滑作用，能提高混凝土的流动性；缓凝组分，减缓水化反应进程，能抑制坍落度经时损失；增稠保水组分，增加浆体稠度，能提高混凝土的稳定性；引气组分，减小摩擦阻力，能提高混凝土的流动性。

泵送剂内各组分的匹配是否合理，泵送剂的使用是否适当，都会影响混凝土的可泵性。

2.3 和易性劣化对可泵性的影响2.3.1 坍落度损失对可泵性的影响
新拌混凝土的坍落度直接表征了混凝土的流动性，较大的坍落度损失，会降低混凝土的流动性，增加摩擦阻力，直接影响混凝土的可泵性。

2.3.2 离析与泌水对可泵性的影响
新拌混凝土体系是由不同大小、不同密度的颗粒和水均匀拌成的混合物。

离析与泌水破坏了混凝土体系中各组分的均匀分布，使混凝土组分丧失了连续性和稳定性，直接影响着混凝土的可泵性。

2.3.3 时间及环境对可泵性的影响
新拌混凝土经搅拌、运输和一定的时间间隔，才能到达工地，这时混凝土的流动性和稳定性，都会在环境温度和湿度、运输时间的作用下发生不同程度的劣化，这直接影响着混凝土的可泵性。

3 改善混凝土可泵性的具体措施
混凝土流动性的增加往往造成稳定性的下降，同样，为增加混凝土的稳定性，减少离析、泌水程度，必须以降低流动性来实现。

因此，改善混凝土可泵性的具体措施，应从解决好这一矛盾的两个方面着手。

3.1 调整配合比，提高入泵混凝土的流动性和稳定性及时掌握入泵混凝土的可泵性，根据有关技术条件调整配合比，使拌合物和易性得到及时、针对性的改善，即防止离析、减少泌水、抑制流动度损失。

配合比的调整，要基于入泵混凝土的可泵性，并与拌合物的出机和易性、入模浇注的工作性联系起来进行分析，要使和易性、可泵性、工作性相辅相成。

调整后的混凝土拌合物不仅要满足强度和耐久性的要求，还要注意与经济性的协调[3]。

对低强度等级的泵送混凝土，宜提高砂率，增加粉体体积，提高拌合物的粘聚性；增加泵送剂中增稠、保水、引气
表1 入泵混凝土可泵性参考指标
可泵性（和易性）
流动性
摩擦阻力（粘聚性）
稳定性（保水性）指标坍落度（mm ）扩展度（mm ）50cm 扩展时间（s ）坍落度/扩展度
静置30s 泌浆宽度（mm ）
C10～C20混凝土140～180350～450＞600.40±0.02
＜10
C25～C40混凝土160～200400～500＞50C45～C60混凝土
180～220
450～550
20～40
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特别策划
组分，提高拌合物的稳定性。

对中强度等级的泵送混凝土，宜通过调整泵送剂中的缓凝组分，来抑制混凝土坍落度损失，保持混凝土的流动性。

对高强度等级的泵送混凝土，宜降低砂率，增加泵送剂中高效减水组分的含量，或适当调整用水量，提高混凝土的坍落度和流动性，减小泵送阻力。

3.2 优选原材料，提高混凝土的和易性和保坍性
注意选用需水量小的原材料，特别关注水泥的标准稠度用水量，粉煤灰、矿粉的需水量比，砂石的含泥量和吸水率。

注意选用颗粒形状、级配组成优良且空隙率小、表面积小的骨料，特别关注粗骨料的粒形和空隙率，最大粒径要适应相关技术条件；特别关注砂的细度模数和空隙率，低强度等级选用细砂，高强度等级选用粗砂。

注意泵送剂与混凝土流动性和稳定性的协调，特别关注泵送剂与混凝土其他组分的相容性，及泵送剂内各组分含量随季节的变化性。

3.3 加强现场管理，保障泵送作业的连续性
泵送混凝土的生产、运输、泵送各环节都要认真执行《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10—2011）[1]。

一定要加强泵送作业现场与搅拌站、运输车的协调和联络，要压缩来料待卸时间，更要减少泵送待料时间。

夏季注意对泵管的冷却润滑，冬季注意对泵管的预热润滑。

搅拌作业必须保证混凝土生产的即时性和连续性。

在夏季高温干燥时，为控制出机混凝土的温度、减小混凝土坍落度的经时损失值，要增加粗骨料洒水降温次数，保持粗骨料的饱和面干状态；要控制水泥温度，避免即进即用，因为粉体在储罐内是后进先出。

运输作业要听从现场调度的指挥，加强与现场、搅拌楼的协调联络，及时通报运输路线的通行状况，保证混凝土运
送的及时性和准确性。

4 结语
影响混凝土可泵性的因素和机理是多变的，混凝土可泵性评价是一个复杂体系。

逐步从定性的要求向定量的性能指标过渡，使混凝土可泵性的评价方法更趋合理、更科学，是我们当前应该追求的目标。

用坍落度和压力泌水率来评价混凝土的可泵性，只能在试验室进行。

在施工现场，用坍落度筒和秒表对入泵前的混凝土进行测试，通过简单定量，对混凝土可泵性进行定性分析，这对提出改善混凝土可泵性的具体措施具有参考意义。

参考文献
[1] JGJ/T10—2011．混凝土泵送施工技术规程[S].
[2] GB/T50080-2002．普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S][3] GB50164-2011．混凝土质量控制标准[S].
[4] 张晏清，黄士元．混凝土可泵性分析与评价指标[J]．工业建筑，1990(2): 4-8.
[5] 马保国，彭观良等．泵送混凝土可泵性评价方法浅探[J]．山东建材，2005(5): 1-4.
[6] 李崇智,何光明．绿色高性能混凝土工作性的简易量化及其意义[J]．混凝土世界，2012(1): 32-36.
［作者简介］张意志（1958.10—），男，高级工程师，中国商品混凝土行业企业专家委员会委员，巴彦淖尔市翼智混凝土技术服务有限公司总工程师。

［通讯地址］内蒙古巴彦淖尔市临河区金川大道新城康都小区 （015000）
赵恒树1，何世钦2（1 山东亿辰混凝土有限公司，高工；2 金泉混凝土有限公司，高工）
影响混凝土拌合物可泵性的因素主要有以下几个方面：
1 原材料方面
（1）水泥：优先使用 P·O42.5 级水泥，不宜使用复合水泥，因为复合水泥中的混合材掺量过大，品质较差，与泵送剂的适应性较差；使用 P·O42.5 级水泥时，要选用标准稠度用水量较小的，最好不大于 27% ，标准稠度用水量越小，水泥品质越好，与泵送剂的适应性也越好。

（2）粉煤灰：优先使用I 级粉煤灰，需水量比越小越好，掺量宜在 10%~50%，根据混凝土的强度等级选择适宜的掺量；适量掺加粉煤灰会明显提高混凝土拌合物的流动性。

（3）砂：应优先使用中砂（河砂），并且小于 0.3mm 的颗粒筛余率不小于 15%；这些小颗粒在泵管内紧贴着管壁，与胶凝材料一起起到润滑作用；若这些小颗粒的含量不足，就会增加拌合物与管壁的摩擦阻力，就得加大砂率进行调整。

若当地河砂资源不足，也可用 50% 机制砂代替河砂。

（4）石子：应优先使用石灰岩碎石，粒径为 5～31.5mm 或5～25mm 连续粒级，不宜使用单粒级石子。

石子的针片状颗粒含量越小越好。

（5）泵送剂：应优先使用与水泥适应性较好的泵送剂，
对进场泵送剂必须每车进行检验，并且采用混凝土配比进行检验，不得采用水泥净浆进行检验。

水泥与泵送剂适应性好的表现是：出机坍落度较大，提起坍落度筒后，拌合物流动性较好，砂浆包裹着石子易流动，不泌浆，不抓地，石子外露较少。

水泥与泵送剂适应性不好的表现是：拌合物泌浆抓地（这是泵送剂掺量过大所致，减少掺量即可解决），经时坍损过大，超过 80mm ；混凝土拌合物的和易性差，出机坍落度较小，砂浆的颜色发暗，像豆腐渣似的。

水泥与泵送剂适应性不好的泵送剂必须退货。

2 混凝土配合比方面
（1）砂率不宜过小：配合比的砂率应根据砂子的细度模数和 9.5mm 以上的鹅卵石含量来确定，砂子越粗，砂率应越大，鹅卵石越多，砂率也应越大；当混凝土拌合物的表面外露石子较多时，说明砂率较小，应调高砂率 2% 再试拌。

当细度模数在 2.9 左右，鹅卵石含量在 5% 以内时，C15～C50 的砂率宜在 37%～47% 之间，混凝土的等级越低，砂率越大；等级越高，砂率越小。

（2）胶凝材料不宜过少：低等级混凝土的胶凝材料用量不宜少于 320kg/m 3 ；高等级混凝土的胶凝材料用量也不宜超过 550kg/m 3 ，因胶凝材料过多时会导致混凝土拌合物太黏，在泵送时会增加泵送阻力。

（3）必须使用连续粒级的石子：当配制 20 层以上楼层
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特别策划的配合比时，可采用 5～10mm 的细石代替 20% 的 5～25mm 的大石子，但必须增加 30kg 水泥，以确保混凝土强度。

（4）每方混凝土的用水量不宜少于 150kg ，对于高强混凝土，当用水量少于150kg 时，拌合物会太黏，不易泵送。

3 泵送设备和管路方面
（1）首先要根据泵送高度和管道长度选择合适的托泵或车载泵，若泵送高度过高，泵送压力不足的话，就不能泵送到预定的高度。

（2）如若泵送管道过长，近泵端应采用高压管，防止泵压过高导致爆管伤人，中断泵送工作：泵送管的接头应目测良好，接头处密封严密，严防漏浆。

若在泵送过程中出现漏浆，应立即更换密封圈，以防堵管。

（3）若采用托泵向较深的基坑内泵送混凝土时，应在进入坑底后的水平管段初始部分安装180度弯管，增加斜管段内混凝土下滑的阻力，防止斜管段上部混凝土下滑而使上部产生真空，形成气堵。

王爱勤（北京建筑材料科学研究总院，教授）1 影响混凝土拌合物可泵性的因素
（1）混凝土和易性（主要包括流动性、粘聚性、保水性）和工作稳定性，保证在泵压下不能离析。

凡是影响混凝土和易性的因素都影响混凝土的可泵性。

如：浆体不能太稀，混凝土配合比中砂浆含量要多些，保证遵守标准中规定的最大水灰比和最小胶凝材料用量的限定要求。

（2）砂率适当。

（3）水泥与外加剂的适应性要好。

（4）注意水泥的矿物组成，水泥的水化速度影响混凝土的可泵性。

夏天宜选择 C 3S 、C 3A 含量低的水泥，尽量不用早强水泥，冬季施工反之。

（5）加入适量缓凝剂和保水剂。

2 改善混凝土可泵性，泵压不稳、堵塞、增强混凝土可泵性的具体措施
泵送混凝土堵塞，主要由混凝土离析引起。

避免离析的途径有：
（1）用水量要适当。

（2）掺入Ⅰ级粉煤灰；如果离析时泌出的是清水，掺入细粉可使水泥浆保持一定的粘聚性。

（3）选用适宜的混凝土水胶比和集灰比：如果泌出的是水泥浆，调整水胶比，增加胶凝材料含量，降低集灰比。

（4）调整砂率：如果混凝土离析泌出的是砂浆，增加砂率。

（5）组成材料特性：矿渣水泥易产生离析泌水。

耿长圣（江苏淮安美赞建材科技有限公司，高工）
随着商品混凝土技术的发展，大部分工程均已经使用泵送混凝土。

而混凝土采用泵送施工是为了提高工程的施工速度，减少混凝土转运次数而采取的一种现代化混凝土浇筑施工方法，为工程施工周期赢得时间，更为工程质量提供保障。

但有的施工人员以及混凝土泵操作人员对混凝土泵送的目的和意义依然是模糊不清，所以对可泵性的认识更是分不清楚，因此本期策划此类问题意义重大。

混凝土拌合物要达到可泵送的必要因素要有良好的流动性指标，通常用坍落度或扩展度表示；另外还要有较好的保水性和粘聚性，用来保证混凝土不泌水不离析。

（1）混凝土的流动性来自于混凝土中的砂浆含量，即是砂浆对粗骨料的包裹程度。

所以理论上讲，水泥用量较高的砼，其可泵送性能较好，但水泥用量太高时，混凝土拌合物过于粘稠对泵送有一定的影响。

（2）外加剂的品种和掺量亦对可泵性产生影响，一般的泵送剂掺在混凝土中均会引入一定量的气泡，使得混凝土的流动性增加。

但若掺量过高其混凝土拌合物分层离析、吸底，易堵泵；若掺量过低，混凝土流动性变差，不易泵送。

（3）掺合料的品种及掺量对可泵性也产生影响，如混凝土中掺入矿粉其拌合物易泌水，混凝土保水性较差，不易泵送；混凝土中掺入粉煤灰增加强度等级较低的混凝土的和易性等。

目前使用较多的技术是掺合料的“双掺”或“多掺”，对混凝土的可泵性作用明显。

（4）粗细骨料的性能指标对可泵性的影响不同，众所周知粗骨料粒径越大且级配单一，拌制的混凝土越不利于泵送，黄砂的颗粒级配对可泵性影响亦较大，如某个商混站，C30混凝土按常规配合比拌制混凝土，到施工现场汽车泵泵送时堵泵，后查配合比和黄砂的试验记录，其黄砂含泥量 0.4，细度模数 3.0 且有砂头含量达 10%，而砂率 41.8%，后来笔者将配合比中的砂率提高到 48%，方能正常泵送。

当时老板还在纳闷，黄砂是花高价买的水洗砂，怎么还不如含泥量3%～5% 的普通砂了？这就是黄砂的级配发生了很大的变化造成的。

另外骨料含泥量对可泵性影响亦很大，因其含泥量较高对外加剂吸附严重，导致坍落度损失过大，到施工现场无流动度；但对于低强度等级混凝土，黄砂一定的含泥量可以提高混凝土的保水性，增加可泵送性能。

（5）汽车泵和拖泵对混凝土的泵送要求亦不尽相同。

汽车泵由于臂架长度固定对于和易性较好，即便坍落度较小的混凝土也能正常泵送；而拖泵是在高度较高或水平长度较长、超长的情况下使用，所以对混凝土拌合物的可泵性能要求更高，如坍落度较大等。

（6）固定泵管的架设对可泵性亦有影响。

如对高层泵管架设，其水平管长与高度之间应达到 1∶3 的距离，否则泵送时很吃力，甚至会出现泵送不出混凝土的状况。

而泵管之间应采用皮圈密封，有的工地为了省事将泵管内的密封皮圈不安装，导致泵送时砂浆流失过多，石子聚积而严重堵泵。

（7）混凝土固定泵泵送设备按分配阀形式主要有管阀和板阀，管阀包括“S ”管阀、“C ”型阀和裙阀；板阀包括闸板阀和蝶形阀。

管阀密封性较好，泵送压力一般可设计更高，利于高远距离泵送，而板阀则吸料性能好，针对较差的混凝土，可以选择板阀泵进行泵送。

至于各厂家采用的不同布置方式和结构阀的优缺点，一般主要根据用户施工要求进行判断选择。

目前使用最广泛的是“S ”管阀和闸板阀。

只有加强施工人员对混凝土的知识和泵送设备的了解，方能更好地将泵送混凝土运用到实际工程，才能减少施工过程中问题及质量事故的产生。