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1.引言
当前,泵送混凝土技术在我国得到了较为广泛的应用。文章针对混凝土的泵送施工技术问题,从可泵性混凝土的配料、混凝土输送泵的选型和布置、现场输送管道的敷设、混凝土的输送和管道堵塞原因及防止措施等方面作了分析探讨。
混凝土泵送施工技术在我国发展很快,并已在高层建筑、桥梁、地铁等工程中广泛地应用,经试验研究和工程实践说明,泵送混凝土不仅与砂、石、水泥、泵送剂等材料标准有密切关系,并须有连续的施工工艺,对混凝土泵输送管的选择布置,泵送混凝土供应,混凝土泵送与浇筑等要求较高。
2.可泵性混凝土的配料
1.骨料的级配。骨料级配对泵送性能有很大的影响,必须严格控制。根据钢筋混凝土工程施工及验收规范规定,泵送混凝土骨料最大粒径不得超过管道内
径的 1/4~1/3。如果混凝土中细骨料含量过高,骨料总面积增加,需要增加水泥用量,才能全部包裹骨料,得到良好的泵送效果。细骨料含量少,骨料总面积减少,包裹骨料的水泥浆用量少,但骨料之间的间隙未被充满,输送压力传送不佳,泵送困难。
2.水泥用量。水泥用量不仅要满足结构的强度要求,而且要有一定量的水泥泵浆作为剂。它在泵送过程中的作用是传递输送压力,减轻接触部件间的磨损,减少磨擦阻力。水泥用量一般为270~320kg/m3 。水泥用量超过320kg/ m3,不仅不能提高混凝土的可泵性,反而会使混凝土粘度增大,增加泵送阻力。为提高混凝土的可泵性,可添加岩石粉末、粉煤灰、火山灰等,一般常掺加粉煤灰,根据经验,粉煤灰的掺量为35~50kg/ m3 。
3.水灰比、坍落度。泵送混凝土的水灰比应限制在0.4~0.6,不得低于 0.4,水灰比大,混凝土稠度减小,流动性好,泵送压力会明显下降,但由于在压力作用下,混凝土过稀,骨料间的膜消失,混凝土的保水性不好,容易发生离析而堵塞管道,因此应限制水灰比。
泵送混凝土的坍落度要适中,常用坍落度为 8~15cm,以9~13cm为最佳值,坍落度大于 15cm应加减水剂。
3.混凝土输送泵的选型和布置
1.混凝土输送泵的选择。目前我国使用的混凝土泵机有两种,一种是带有布料杆可行走的泵车,另一种是牵引式固定泵。泵车的机动性强、移动方便,但价格较贵。固定泵机动性差,布泵时需要根据施工现场情况进行合理布置,但价格较低。
2.泵机的布置。在选择泵机位置时,要使泵机浇灌地点最近,附近有水源和照明设施,泵机附近无障碍物以便于搅拌车行走、喂料。泵机安装就位,最好在机架底部垫木块,增加附着力,以保证泵机稳定。泵机周围应当有一定空间以便于人员操作。泵机安装地点应搭设防护棚。
3.泵机与搅拌车的匹配。混凝土搅拌输送车的装载量有5 m3 和6 m3两种。搅拌车在灌入混凝土后,搅拌筒做低速转动,转速为一定值,然后将混凝土运送到施工现场。由于搅拌站与施工现场有一段运送距离,并且搅拌车的出料量与泵机输送量有一定的差值,因此存在泵机与搅拌运输车的数量匹配问题。
4.现场输送管道的敷设
管道的敷设对泵送效果有很大的影响,因此在现场布管时应注意以下几个问题:
1.输送管道的配管线路最短,管道中尽量少采用弯管和软管,更应避免使用弯度过大的弯头,管道末端活动软管弯曲不得超过180°,并不得扭曲。
2.泵机出口要有一定长度的水平管,然后再接弯头,转向垂直运输,垂直管与水平管长度之比最好是2:1。水平管长度不小于15m。
3.泵机出口不宜在水平面上变换方向,如受场地限制,宜用半径 1m 以上的弯头。否则压力损失过大,出口处管道最好用木方垫牢。
4.垂直管道用木方、花篮螺栓、8 号线与接板的预留锚环固定,每间隔3m紧固一处,垂直管在楼板预留孔处用木楔子楔紧,否则会影响泵送效果。
5. 施工面上水平管越短越好,长度不宜超过20m。否则应采取措施。
6.变径管后至少第一节是直管、水平或略向下倾斜,然后再接弯道。泵送高度超过 10m时在变径管和立管之间水平管长度不得小于高度的2/3。
5.混凝土的输送
5.1 泵送前的准备工作
1.在泵送前要对泵机进行全面检查,进行试运转用系统各部位的调试。以保证泵机在泵送期间运转正常。
2.检查输送管道的铺设是否合理、牢固。
3.在泵送前先加入少量清水(约 10L 左右)使料斗、阀箱等部位湿润,然后再加入一定量的水泥砂浆,一般配合比为 1:2。泵浆的用量取决于输送管的长度。阀箱需砂浆0.07 m3,30m管道需砂浆 0.07 m3 。管道弯头多,应适当增加砂浆用量。
5.2 泵送作业
1.泵机操作人员要经过严格训练,掌握泵机制工作原理及泵机制结构,熟悉泵机的操作程序,能处理一般简单事故。
2.泵机用水泥砂浆后,料斗内的泵浆未送完,就应输入混凝土,以防空气进入阀箱。如混凝土供应不上,应暂停泵送。
3.刚开始泵送混凝土时,应缓慢压送,同时应检查泵机是否运转正常,输送管接头有无漏浆,如发现异常情况,应停泵检查。
4.泵机料斗上应装有滤网,并派专人负责以防过大石块进入泵机。发现大石块应及时拣出,以免造成堵塞。
5.泵送混凝土时,混凝土应充满料斗,料斗内混凝土面最低不得低于料斗口 20cm。如混凝土供应不上,泵送需要停歇时,每隔 10min 反泵一次,把料重新拌合,以免混凝土发生沉淀堵塞管道。
5.3 清洗
泵机作业完成后,应立即清洗干净。清洗泵机时要把料斗里的混凝土全部送完,排净混凝土缸和阀箱内的混凝土。在冲洗混凝土缸和阀箱时,切记不要把手伸入阀箱,冲洗后把泵机总电源切断,把阀窗关好。
6.管道堵塞原因及防止措施
6.1 堵管的常见原因
1.骨料级配不合理,混凝土中有大卵石、大块片状碎石等。细骨料用量太少。搅拌车搅拌筒粘附的砂浆结块落入料斗中,也可能发生管道堵塞。
2.混凝土配合比不合理,水泥用量过多,水灰比过大,混凝土坍落度变化大,都容易引起管道堵塞。
3.管道敷设不合理。管道弯头过多,水平管长度太短,管道过长或固定不牢等都可使堵塞发生。
4. 泵送间停时间过长,管道中混凝土发生离析,使混凝土与管道的摩擦力增大而堵塞管道。
6.2 堵塞部位的判断
1.前面软管或管道堵塞。泵机反转时,吸回料斗的混凝土很少,再次压送,混凝土仍然送不出去。
2.混凝土阀或锥形管堵塞。进行反向操作时,压力计指针仍然停在最高位置,混凝土回不到料斗中来。
3.料斗喉部和混凝土缸出口都堵塞,主回路的压力计指针在压送压力下,活塞动作,但料斗内混凝土不见减少,混凝土压送不出去。
6.3 防止管道堵塞措施及解决办法
1.在料斗上加装滤网,防止大石块进入料斗。
2.要严格控制混凝土的配合比,保证混凝土的坍落度不发生较大的变化。
3.泵机操作期间,操作人员必须密切注意泵机压力变化。如发现压力升高,泵送困难。即应反泵,把混凝土抽回料斗搅拌后再送出。如多次反泵仍然不起作用,应停止泵送,拆卸堵塞管道,清洗干净再开始泵送。
7.结论
在整个的运送过程中应当注意以下几点内容:
1混凝土输送管支承固定点间距过大(注.尽量在接头附近放支撑点)或在变方向等应设支承处未设坎固支承固定。
2在浇筑竖向结构混凝土时,布料设备的出口离模板内侧不应小于50mm,且不得向模板内侧面直冲布料,也不得直冲钢筋骨架。
3浇筑水平结构混凝土时,不得在同一处连续布料,应在2~3m范围内水平移动布料,且宜垂直于模板布料。
4混凝土泵送过程中,不得把拆下的输送管内的混凝土撒落在未浇筑的地方而应准备大灰斗,卸入其中。
5泵管内被清洗的混凝土严禁用于工程中,以免影响混凝土质量,应洗入大灰斗中。
参考文献
[1]利仕选.试论泵送混凝土施工技术[J].科技咨询导报.2006.(8).
[2]于建华.大体积泵送混凝土施工技术[J].科技情报开发与经济.2006.(7).
【关键词】高墩;泵送混凝土;塌落度
1、概况
梅子沟大桥为双幅简支预应力连续T型梁大桥,为我处目前承建桥梁中高度最高T梁跨度最大的桥梁,为以后的施工积累了宝贵的经验。梅子沟大桥位于国家重点杭州至兰州高速公路重庆段云阳至奉节段高速公路,第B20合同段(K118+000~K121+000),主线全长3.00公里。本合同段共设大桥按双幅合计671.90米/1座。本桥上部结构采用装配式部分预应力混凝土T型连续梁,T梁采用现场预制,简支安装,现浇连续接头的先简支后连续的预应力的结构体系,左右线跨径组成均为3×50+3×50+3×50+4×50m。单幅每跨采用5片T梁,全桥共计130片T梁。下部构造为用柱式墩和空心薄壁墩,墩柱平均高度50m,最大高度为79m,设计为C40混凝土,现场采用泵送混凝土。
由于重庆特有的地质条件,施工场地狭小,搅拌站建场地理条件不足,场地的选址只能建立在地势较低较平坦的山谷中,这就必须面对混凝土泵送传输距离远高度大的施工难点,混凝土的现场塌落度难以控制,塌落度过大混凝土泵送过程中易出现混凝土堵管现象,造起浇筑时间过长影响混凝土浇筑质量,尤其在高温期间混凝土初凝快易形成施工缝。塌落度过小的结果,造成混凝土离析、沉底现象,严重影响了混凝土表观性能和结构功能。因此,如何更好的抑制、解决混凝土的塌落度问题是目前泵送混凝土所需解决的重要问题。针对以上问题,本文主要从混凝土使用的原材料着手分析影响混凝土塌落度的原因,并提出应对措施。
2、影响混凝土塌落度的因素及措施
混凝土主要由水泥、水、砂石粗细骨料、外加剂等材料混合而成;泵送混凝土是在普通混凝土的基础上调整砂石粗细骨料级酏、砂率和掺入一定量的粉煤灰混合而成。混凝土塌落度除搅拌方法、搅拌时间长短有关外,一般的来讲,主要于混凝土拌合物的胶凝材料的优劣、用水量、碎石级配、减水剂掺量等关系更密切。
2.1 水泥。水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等都会影响混凝土的塌落度。由于不同品种的水泥达到标准稠度的用水量不同,具有不同的和易性。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好。矿渣水泥拌合物的流动性虽大,但粘聚性差,易泌水离析。火山灰水泥流动性小,但粘聚性最好。此外,水泥细度对混凝土拌合物的工作性亦有影响,水泥的细度越高,其活性越高,水泥的需水量也越大,同时水泥细度越大,水泥颗粒对混凝土减水剂的吸附能力也越强,极大的减弱了减水剂的减水效果。因此,在实际生产中,当水泥的细度大幅度降低时,混凝土外加剂的减水效果将得到增强,在外加剂掺量不变的情况下,混凝土的用水量将大幅度减少。水泥细度的下降,容易造成混凝土外加剂的过量,引起混凝土产生离析现象。因此,适当提高水泥的细度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性,减少泌水、离析现象。
2.2 水。即混凝土的用水量,它是影响水泥混凝土工作性的最主要的因素。新拌混凝土的流动性主要是依靠集料及水泥颗粒表面吸附一层水膜,从而使颗粒间比较。而粘聚性也主要是依靠水的表面张力作用,如用水量过少,则水膜较薄,效果较差;而用水量过多,毛细孔被水分填满,表面张力的作用减小,混凝土的粘聚性变差,易泌水。因此用水量的多少直接影响着水泥混凝土的工作性,而且大量的试验表明,当粗集料和细集料的种类和比例确定后,在一定的水灰比范围内(W/C=0.4~0.8),水泥混凝土的坍落度主要取决于单位体积用水量,而受其他因素的影响较小,这一规律称为固定加水量定则,它为水泥混凝土的配合比设计提供了极大的方便。
2.3 砂、粗集料。砂石料是混凝土中用量最大的材料,砂石料的质量直接影响混凝土的质量,影响塌落度主要原因为(1)砂率,当砂率过大时集料的空隙率和总表面积增大,在水泥浆用量一定的条件下,混凝土拌合物就显得干稠,流动性小;当砂率过小时,虽然集料的总表面积减小,但由于砂浆量不足,不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层起作用,使混凝土拌合物的流动性降低。因此,在不同的砂率中应有一个合理砂率值。混凝土拌合物的合理砂率是指在用水量和水泥用量一定的情况下,能使混凝土拌合物获得最大流动性,且能保持粘聚性。(2)粗集料,集料的特性包括集料的最大粒径、形状、表面纹理(卵石或碎石)、级配和吸水性等,这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。其中最为明显的是,卵石拌制的混凝土拌合物的流动性较碎石的好。集料的最大粒径增大,可使集料的总表面积减小,拌合物的工作性也随之改善。此外,具有优良级配的混凝土拌合物具有较好的和易性。
2.4 外加剂。混凝土中使用少量的外加剂(主要是表面活性剂类的减水剂)能使混凝土在不增加水泥浆用量的条件下,获得很好的和易性,增大流动性,改善粘聚性,降低泌水性,降低混凝土的水化热。提高混凝土的耐久性防止混凝土开裂。但是由于减水剂的掺量过大,减水率过高,用水量减少,使减水剂在搅拌机内没有充分发挥作用,而在混凝土泵送过程中不断的发生作用,致使管内混凝土坍落度大于搅拌时的坍落度,容易造成混凝土堵管。因此合理的配合比降低减水剂的用量,使用复合型带引气性能的外加剂可增强混凝土的粘聚性,提高混凝土和易性,解决坍落度损失。
2.5 粉煤灰。在混凝土中掺入适量粉煤灰能极大改善混凝土和易性、密实性及强度性能。减少水泥用量(20%-30%),降低混凝土生产成本。由于粉煤灰出厂批次不一样,质量存在一定的差异,粉煤的细度模数直接影响着混凝土的用水量,细度模数过小,粉煤灰表面积增大用水量随之增大,相反细度模数过大,粉煤灰表面积减小用水量随之减少,混凝土的用水量直接影响着塌落度的大小。因此做好粉煤灰细度模数筛分实验,良好的配合比能有效的降低塌落度损失。
3、总结
笔者以泵送混凝土为例,塌落度是个普遍的问题不仅仅局限于泵送混凝土,此文章可以作为解决混凝土塌落度的参考文件。但影响混凝土塌落度的原因远不止这些,如水泥用量、水泥及掺合料品种、计量等问题都是引起混凝土离析的原因,出现问题通过实验验证是解决办法的最好途径。在平时工作中,应注意观察总结经验,加强细节的管理,遇到问题及时解决。
关键词:超高层混凝土泵送;混凝土配合比设计 ;泵送机械选择 ;管路铺设
中图分类号: TU97文献标识码: A
引言
商品砼采用泵送施工已广泛用于建筑工程中,但对于高度大于300m的超高层泵送,因泵送压力过高,所用砼强度高、粘度大,泵送尤其困难,给泵送施工带来一系列有待探讨的技术难题。随着泵送砼的普及推广和迅猛发展,不断研究高强度砼的超高层泵送技术,对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。
1.超高层泵送技术难点
对于高度大于200m的高标号混凝土超高层泵送来说,混凝土强度高、黏度大,因此泵送压力较高,泵送施工尤其困难,给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。
这种高强度混凝土的超高压泵送因混凝土压力过高,容易产生泄漏导致混凝土离析、堵管等诸多问题,一直是混凝土施工的一大难题,要解决此难题,必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力,超高压混凝土的密封、超高压管道、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。
从混凝土泵的选型、混凝土配合比及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中,任意一个环节出现偏差,都可能造成泵送失败。
2.混凝土配合比的设计要求
2.1配合比设计
混凝土配合比设计合理,是泵送作业顺利进行而又经济的关键,混凝土配合比包括骨料级配、水泥含量、混凝土的稠度三大要素,这三大要素相互交叉发挥作用.比如:当细骨料或水泥含量小而无法泵送时,可取用较理想的骨料级配,提高含砂量,多加水等方法来提高可泵性;当骨料级配不当,含砂量过低,或片状碎石过多,可增加些10~25mm卵石,改变粗骨料级配,也可适当地多加水泥或水,可以部分地改善其可泵性。
2.2合理适用的配合比
(1)水泥用量:超高层泵送混凝土的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性,水泥用量过少强度达不到要求;过大则混凝土的黏性大、泵送阻力增大,增加泵送难度,而且降低吸入效率.因此,尽量使用保水性好、泌水小的普通硅酸盐水泥,其易于泵送。
(2)细骨料:为确保混凝土的流动性满足要求,骨料应有良好的级配.为了防止混凝土离析,粒径在0.315mm以下的细骨料的比例应适当加大.通过0.315mm筛孔的砂,宜不少于15%,而且优先选用中砂,其可泵性好。
(3)粗骨料:在泵送混凝土中,粗骨料粒径越大,越容易堵管,常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于1:3.在超高层泵送中,因管道内压力大,易出现离析,最大骨料粒径与管径之比宜小于1:5,若其中针状、扁平的石子含量过大,泵送性能差,含量应控制在5%以内.为了防止混凝土泵送时堵塞,粗骨料还应采用连续级配。
(4)砂率:砂率太大,管内的摩阻力大;砂率太小,混凝土容易产生离析.泵送混凝土的砂率宜控制在40%~45%,高强泵送混凝土砂率选用28%~35%比较合适。
(5)坍落度:普通泵送混凝土的坍落度在160mm左右最利于泵送,坍落度偏高易离析,偏低则流动性差.在超高层泵送中为减小泵送阻力,坍落度宜控制在180~200mm。
(6)水灰比:水灰比小于0.45时,混凝土的流动阻力很大,可泵性差;水灰比太大,阻力减少,但混凝土又容易离析,因此水灰比宜选用0.50~0.60.而超高层建筑的混凝土强度通常较高,为了配制高强度混凝土,一般采用较小的水灰比,控制在0.30~0.38之间.为了解决因水灰比太小而引起的混凝土流动阻力太大的矛盾,可在高强泵送混凝土中加入适量的泵送剂,以增加混凝土的流动性。
3.混凝土的泵送
3.1机械选择
泵送机械的输送能力,和其他辅助设备均要符合施工要求。
3.2输送管路的布置
根据现场情况选定了检泵的最佳停放位置,泵管布置中尽量减少弯管和软管弯管尽量采用大弯管,最大限度的降低泵送管道阻力。根据泵送高度确定泵与建筑物的水平距离,同时满足砼运输车辆的供料方便及砼泵的清洗和排水条件。
3.3砼泵送施工要求
(1) 泵送砼模板的要求
泵送砼坍落度较大、浇筑速度快,新浇筑的砼侧压力较大。施工中墙体采用大钢模板,柱子采用 定型钢模板。为防止漏浆,模板要求拼缝严密、安装牢固,模板与楼板接触处先抹一层砂浆找平,加强支撑,防止变形。
(2) 泵送砼的要求
泵送砼浇筑速度快、改坍落度大,振捣时产生的侧压力大。要求钢筋绑扎牢固,墙、柱竖向钢筋在砼浇筑之前进行测量定位,用定做的钢筋固定卡子固定,保证砼钢筋位置准确。预应力梁钢绞线加密定型支架,保证预应力筋的矢高和位置。
(3)砼泵送
a每车砼出料前高速搅拌1分钟,以保证砼的均匀性。
b正式泵送之前,泵送水泥浆或水泥砂浆湿润泵体和输送管线。
c泵送过程中尽量避免中断,因此必须配足罐车,保证砼连续供应。
d泵送过程中经常检查破坍落度,坍落度过小而无法泵送时适当加人同类型的减水剂搅拌,再进行泵送。
e夏季高温季节泵送时,输送管采取覆盖遮阳并向泵管上喷洒冷水降温。
f冬季进行泵送时,对砼泵采取挡风措施,用矿棉保温瓦将输送管包裹进行保温。
g泵送结束后按要求进行管道清洗。
4.故障应急措施
堵管:超高泵送时,容易反泵,不容易发生堵管。若发生堵管,其部位一般出现在水平段弯管或锥管处,特别是水平段与垂直管相接的弯管处。
处理方法:先进行反泵疏通,其它人员对堵管部位用榔锤敲打该处。若排除堵管无效,可先将液压闸阀关闭,待泄压后,清除堵管中的混凝土,接好管道,开启液压闸阀再继续泵送。
预防措施:泵送150米以上高层时,必须将混凝土坍落度控制在18-22㎝之间,同时防止混凝土离析、泌水。
爆管:爆管一般出现在泵机出口端附近的管道,特别是水平段与垂直管相接的弯管处。
处理方法:关闭垂直管与水平管处的液压闸阀并更换管道。
预防措施:定期用红外线测厚仪检测水平段与垂直初始段输送管的厚度,厚度小于4毫米则更换。
【关键词】高层建筑;泵送混凝土;质量控制
随着高层建筑逐渐成为现代建筑工程的主要结构形式,高层建筑的施工技术与方法越来越受到建筑设计人员的重视。而混凝土作为建筑的主要建筑材料,其施工质量的控制对于建筑整体的质量好坏有着直接的影响。由于高层建筑的层数多、高度大,对于施工中的混凝土的连续性要求更高,为此,若采用传统的人工运送进行混凝土浇筑显然不能满足技术要求,必须要采用泵送混凝土的施工方式方可满足大型高层建筑的混凝土施工要求。由此可见,保证混凝土泵送施工的正常连续,对于提高高层建筑的施工质量有着很大影响。
1.停泵原因分析
通常来讲,在高层建筑工程采用泵送混凝土进行混凝土浇筑施工的过程中,若出现停泵的现象,一般都由以下几方面因素引起的:
首先,混凝土的配合比存在严重问题,在砂石的配制中,粗料与细料的比例存在极大误差,过多的粗料或粗料粒径过大会使得混凝土在运送的过程中发生离析、泌水、分层等问题,致使泵送输送管道堵塞而引起停泵现象。
其次,在混凝土的泵送浇筑过程中,施工人员未能良好的控制混凝土的坍落度,忽大忽小的坍落度会影响到混凝土的正常输送,易引起停泵现象。
第三,在泵送混凝土的施工中,要求混凝土的流动性必须特别良好,以避免混凝土出现离析等现象而影响泵送质量,但若混凝土的流动性没有达到技术要求,或流动性极为不稳定,都易导致停泵现象的发生。
最后,施工现场的气候环境也会影响到混凝土的泵送质量。如在高层建筑工程施工中,气候过于炎热,温度较高,就易使混凝土的水分快速蒸发,易引起输送管道堵塞而停泵。
2.提高混凝土泵送质量的方法
2.1严格执行配合比,控制粗细骨料的配料误差
在混凝土搅拌过程中,由于个别操作者责任心不强,技术水平不高,以及机械电子秤故障等因素出现配料误差,未满足配合比要求,使搅拌出的混凝土和易性不好。如砂子配少了,降低了砂率,造成混凝土泵送管道的内壁没有附着足够的细砂和水泥浆组成的附壁层,而且混凝土拌合物分层、离析,泌水现象增大,导致中心料流摩擦阻力增大,使泵送状态恶化、受阻。如砂率过大,将会降低强度,因为在水泥浆量不变的情况下,砂率过高,定量的水泥浆不能很好包裹砂砾的表面,则使混凝土变得粗糙。同时砂率过高,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,将导致堵塞管道。若粗骨料配多了,在砂和水泥量不变的的情况下,混凝土将会变得更加粗糙,还会在泵送过程中给泵管造成很大的阻力,所以混凝土泵送时骨料要有合理级配,即满足配合比设计要求。并对操作者进行理论与实际相结合培训及事业心教育,加强计量器具检测,在每天开始配制混凝土时都要先检验计量器具是否存在故障问题,严格质量监督检查,制定健全的规章制度,严肃工艺纪律,执行奖罚制度考核,以提高施工人员的责任心与积极性。
2.2混凝土塌落度时大时小不稳定
施工实践证明,混凝土的塌落度过小,混凝土的流动阻力相应增大,易发生堵管现象;如混凝土塌落度过大,虽然可提高混凝土的可泵性,但易造成混凝土的分层、离析、泌水,同时塌落度过大,用水量大,每增加l0kg水,混凝土强度将下降7%~8%左右。同时注意高温季节的泵送混凝土施工,夏季气温偏高,混凝土受El晒风吹,促使混凝土拌合物水化反应加快,并随时间的延长而越来越干稠,也造成了其塌落度不同程度的损失。针对这些因素,应加强计量管理,保证水泥称量的准确性,对于水灰比一般控制在0.45~0.6这个范围,因为在此范围内,混凝土的流动阻力小,可泵性大。加强专职质检员检查力度,由专职质检员对塌落度做随机抽查,以满足设计级出罐要求,进而为我们控制混凝土塌落度,提高泵送质量及混凝土质量,加快工期进度提供了保证。
2.3加强骨料粒径的控制
有时由于骨料级配不理想,料场出现混料等问题,骨料的粒径超过规定最大粒径。如果这样的粒径重叠在一起,就势必造成增大泵管的摩擦力,进而产生堵管现象,针对这一问题,我们采用如下方法:通过加放筛片,在骨料上料时控制骨料粒径的规格,验收时对于骨料级配不符合国家标准的不得使用。在上料时,专职质检员严格把关,不合格的骨料不能上料,禁止使用。
2.4合理掺人粉煤灰,增加混凝土流动性
在混凝土中掺入水泥重量10%的粉煤灰,同时在混凝土中减少10%的水泥用量,粉煤灰中的小颗粒是实心微珠,掺人混凝士中能起到作用,可以改善混凝士拌合物的和易性,提高了混凝土的塑性、保水性。提高混凝土的流动性,有利于泵送,同时可延长混凝士的初凝时间。上料过程中粉煤灰掺量要严格控制,如掺量小,易造成混凝土和易性差、流动性小,泵送受阻;掺量大即细颗粒过多,用水量增加,对混凝土强度不利,因此合理使用粉煤灰是改善泵送混凝土的重要措施,即经济又适用。
2.5混凝土泵及管道合理布局
在混凝土泵送施工中,由于混凝土泵的操作及管道布局不合理,产生堵管现象,对此,采用如下方法:
(1)施工时须将泵体设置在坚实的地坪上并将泵管进行固定。混凝土泵送施工操作顺序为:开机一液压油加温、试泵一泵水一湿润料斗和管路一泵砂浆一泵送混凝土一清洗管路一回收管路混凝土。
(2)管路布置时应尽可能少用弯管,特别是半径小的弯管,以减小管道阻力。
(3)尽可能减少中途停顿时间,如果停顿时间较长时应每隔一定时间开动泵机。
(4)一次性不可接较多管子,每按一节管子需开动泵机泵送。
(5)清洗时一定要装好清洗辅助物,水洗应装好海绵球并以不渗水为标准.空气洗应装好纸球并按不漏气为原则,否则很难一次性清洗成功。
关键词:湿喷台车;混凝土泵送单元;混凝土打料缸;液压系统;典型故障 文献标识码:A
中图分类号:TU646 文章编号:1009-2374(2016)26-0102-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.26.049
1 概述
混凝土湿喷台车在地下工程施工支护过程中发挥着极其重要的作用,是大断面洞室开挖锚喷支护过程中必不可少的施工设备,特别是在地质围岩差的洞室安全支护过程中更能发挥出湿喷台车的优势和特点。然而在众多湿喷台车的品牌选择过程中,麦斯特湿喷台车相对简单的结构设计和工作原理在施工生产中设备维护保养方面显示出一定的优势。由于在施工生产过程中湿喷台车的工作环境和作业条件相对较差,洞内施工空气潮湿、粉尘较多和施工电压不稳等多种因素导致湿喷台车在电器、液压和底盘行走方面故障频发。由于湿喷台车的泵送单元是整个设备的重要工作装置,同时也是整个工作系统的核心部分,其结构相对复杂,涵盖电器、液压和结构原件,在施工过程中故障率比较高,多数故障很难分析和判断,所以本文主要对麦斯特湿喷台车泵送单元结构及原理进行分析。
2 混凝土泵送单元的组成部分
2.1 动力单元
一个55kW的电动机和三联泵是整个混凝土泵送液压系统的动力单元,其中混凝土泵送由一台电液流量联合控制的柱塞式变量泵驱动,其液压回路为闭式回路。工作液压通过一空气冷却的油冷却器返回到油箱中,最大泵送压力设置为245bar。由放大器控制的电磁阀作为主油泵的泵送压力调节控制单元。它控制主油泵的配油盘角度和方向,从而决定泵送压力油的流量和方向。
2.2 电气控制系统
(1)可编程控制器(PLC)控制和检测混凝土泵、驱动单元的一部分也受PLC的监控;(2)位于转台控制盘下的显示器:它作为操作员和机器之间的交互界面,操作员输入配方并决定运行参数,显示器给出运行参数和错误信息;(3)位于右侧门上的功率放大器:它的作用是把可编程控制器(PLC)的微弱信号电流放大成控制主液压泵斜盘角度和方向比例电磁阀Y492的驱动电流;(4)信息储存卡、开关元件、过载保护装置和电磁阀电器元件。
2.3 机械和液压元件
往复运动的两支液压油缸和与其相连的打料缸、S摆管及控制S摆管运动的液压油缸和控制阀组、混凝土输送管和喷头等。
3 混凝土泵送单元的工作原理
当混凝土泵启动之前,首先要按下混凝土泵的加载开关,电磁阀Y467动作使混凝土供油泵伺服活塞独立供油,同时电磁阀Y465动作使三联泵的控制油泵(尾泵)加载到190bar,此时蓄能器压力从最低约130bar增加到最大压力190bar。当蓄能器蓄压时,压力控制阀会相应地调整液压泵配流盘。
由控制油泵输出的190bar的液压油经40bar减压阀减压后输送到混凝土供油泵作为控制主油泵斜盘角度和方向的控制油路。当混凝土泵开关启动后电磁阀Y466打开,此时从S形摆管和搅拌器液压回路来的少量液压油供给到混凝土泵液压缸。这避免了打料缸行程的缩短,否则会导致不正确的输送率。同时由可编程控制器(PLC)输出微弱的信号电流经信号放大器后变成驱动电磁阀Y492动作的脉冲电路,然后电磁阀Y492按信号比例改变供油口的方向和大小,使40bar压力油按要求输送到混凝土泵的伺服活塞,改变主油泵的斜盘的角度和方向,使主油泵液压油输送到混凝土液压油缸,推动打料缸活塞前行使混凝土经过S摆管输送出去,在混凝土泵一侧的液压油缸推进的同时,另外一侧的油缸活塞杆缩回把混凝土吸进打料缸桶内。当混凝土液压油缸活塞前行到缸筒端盖附近时,会感应到安装在液压缸筒上的接近开关B642,然后B642就会把感应到的微弱信号电流传到可编程控制器(PLC),然后PLC就会转换成PLC可识别的信息,然后与储存卡的信息进行比较分析后,向信号放大器发动微弱的控制信号,转变成可驱动混凝土泵控制阀Y492的脉冲电流,然后电磁阀动作改变主油泵伺服活塞的角度和方向,从而改变混凝土输送油缸的供油方向,使两支混凝土输送油缸的运动方向改变,当另一只油缸向前移动,活塞感应到接近开关B641时,重复以上控制方式,使输送油缸的运动方向改变。这样经过两支油缸的往复直线运动,反复感应装在油缸上的接近开关,使两油缸不间断地伸出和缩回,打料缸不间断地从料斗中吸入混凝土和排除混凝土,从而达到泵送混凝土的目的。
在混凝土输送油缸做往复直线运动的同时,S摆管必须同步运动切换混凝土泵的运动方向,使S摆管始终对准混凝土打料缸的输出端。通过麦斯特湿喷台车混凝土泵工作的原理图可以看出,通过两个传感器(液压缸的前段)的接近开关脉冲可偏转S形摆管4/2路电磁阀,这时“闪电速度”蓄能器通过该方式排气(如柱塞气缸的快速向前冲程发生时会造成S摆管的快速切换),位于混凝土泵液压缸前段的两个接近开关的脉冲信号可使S形摆管的4/2电磁阀动作,使蓄能器泄压,切换S形摆管动作。
通过对混凝土泵送单元液压系统和电路系统的分析,我们了解到混凝土泵送单元在工作过程中,当切换S形摆管时,输送管内会出现物料间隙,因此会发生脉冲现象。因为麦斯特混凝土泵装有电子控制的液压补偿系统,即当两个打料缸切换时,使泵的配油盘偏转,增加主泵流量,因此可将在切换过程中的泵送短缺降至最低,该过程是PLC程序控制中的自动调节。由于泵送系统的材料流动的脉冲被降至最低,因此在喷嘴处几乎感觉不到喷射的间断性。
在混凝土泵送单元工作过程中由于混凝土制作过程中的配比变化、水分和水泥减少、骨料增多,导致混凝土的流动性下降,在泵送过程中会出现堵管等现象,当压力达到245bar时,就会接通混凝土泵上压力开关B632,此时混凝土泵反抽控制程序启动,混凝土泵开始反抽输料管内的混凝土,从而减少混凝土熟料管的压力,反抽进行一个循环之后会自动停止混凝土泵送单元的运行,待混凝土输送管路清理完堵塞后,重启混凝土泵。
4 麦斯特湿喷台车混凝土泵送单元故障分析
在实际生产过程中,由于其复杂的工作环境、超负荷运转,再加上维修操作管理不够规范,使得设备故障频发,维修成本增加和生产进度耽搁。及时分析设备故障原因并排除故障,保证设备的完好率是设备技术人员的本质工作,然而作为技术人员了解设备的基本结构和工作原理只是排除设备故障的基础,只有对设备的结构和工作原理有充分的认识,再加上平时工作经验的积累和总结,才能称职地做好此项工作,保证设备的完好率。
4.1 麦斯特湿喷台车在混凝土泵送单元所出现的常见
故障
(1)在泵送过程中,电机主油泵在换向过程中出现异响,S摆管压力下降,控制S摆管摆动的油缸密封的使用寿命严重缩短;(2)在泵送过程中,混凝土输送液压油缸经常会出现活塞杆完全推出而无法缩回的现象,从而使主油泵不能换向而产生异响的声音;(3)在施工过程中,经常会出现S摆管和混凝土输送缸无法换向,使主油泵压力瞬间骤增而产生异响;(4)在施工过程中,打料缸油缸腔有混凝土,混凝土输送量下降;(5)打料缸静止,无动作,但显示屏“运行”,主油泵没有出现异响等压力过高现象;(6)打料缸顺序不正确或行程不够;(7)在施工过程中主泵压力达不到系统设定的压力,因伺服阀无法正常动作而产生憋泵现象。
4.2 麦斯特湿喷台车在混凝土泵送单元所出现的常见故障的分析
(1)在设备运转过程中,由于混凝土输送油缸的供油泵不能及时换向导致的压力升高而产生的异响,除了供给主泵伺服机构的40bar减压阀的压力调整不当之外,最常见的原因就是S摆管供油泵磨损内泄无法建立油压,从而使40bar压力阀压力无法调整到最佳位置,在泵送过程中也因为S摆管供油泵的内卸,使S摆管压力下降,动作缓慢而产生主油泵不能及时换向。作为控制油泵换向的接近开关B641或B642只有损坏才会导致主油泵不换向,如果接近开关接近距离调整不当未导致主泵动作缓慢或者接近开关的损坏。(2)泵送油缸活塞杆推出去无法缩回而不能进行吸料,一般是输送到有杆腔压力油100bar损坏或卡死而无法建立油压,电磁阀Y466损坏而无法打开,输送缸缸筒有划痕或者是活塞头密封老化等原因导致有杆腔无法建立油压。(3)S摆管和打料缸无法换向通常是控制主油泵换向的接近开关B641或B642损坏所导致。(4)打料缸活塞老化磨损或者是S摆管耐磨板和切割环磨损超限,无法密封所致。(5)检查主油泵伺服压力,一般是40bar减压阀阀芯卡死而导致压力无法建立,从而使主油泵和S摆管无法换向所致。(6)混凝土输送油缸活塞杆腔内的油流失所致。(7)主油泵内泄无法建立起油压所致,这样还会出现S摆管和主油泵不能换向,主油泵的憋泵压力很低通常在160bar以下,这样就需要更换主油泵。设备出现故障是检验维修人员排除故障和解决问题的能力,作为维修人员能否尽快排除故障现象跟平时积累的理论知识和实践经验密不可分。麦斯特湿喷台车的电路控制系统和液压系统在整台设备的工作过程中是紧密相连的,维修人员如果单纯地了解液压系统或者是电路系统是无法及时排除故障,甚至找不到故障的根源所在,综合了解设备的工作原理和操作原理是排除设备故障的基础。
5 结语
由于施工设备在工地上工作条件恶劣、操作和维护人员责任心不强、违章作业、违反操作规程等现象,造成设备频繁地出现故障。在更换液压油管、添加液压油时不按规定进行操作而导致灰尘和杂质进入系统;操作人员的野蛮操作等导致设备损坏的现象在工地经常发生。要保证施工设备安全可靠地运转,要加强操作人员对设备的日常检查和维护,发现故障要及时处理和排除,避免出现大的故障或者是事故;定期对设备进行保养和检修;加强操作和维修人员的综合素质,做好设备运行和保养记录,才能使设备的性能得到充分地发挥,保证生产的持续进行。
参考文献