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关键字:混凝土泵车;液压系统;故障分析
引言
混凝土泵车在建筑工程中的广泛使用,使得工程施工速度加快,并保证了我国建筑工程的质量。但是在对混凝土的具体施工中,泵车的泵送部分会与混凝土直接接触,泵送部分中的液压系统工作量大、负荷太重、工况又比较恶劣导致系统内部元件损伤较大,在设备工作之后若不对设备进行保养和维护,设备就容易有故障产生。
1.液压系统的基本结构及其工作原理
1.1液压系统的基本结构
主安全阀:保证系统的安全。若系统压力超标,安全阀就会自动打开,以减轻其压力,使系统不会因压力而导致故事发生。
减压阀:将进口压力调整为所要求的出口压力,并保持出口压力的稳定。
顺充阀:利用回路的压力控制元件的运转顺序。
溢流阀:压力控制阀。主要用于溢流的定压及保护。
先导阀:辅助控制其他元件及其他阀。
1.2液压系统的工作原理
液压系统的工作主要是通过泵送系统液压回路、密封回路以及自动回路三个液压回路实现的。
1.2.1泵送系统液压回路
泵送系统液压回路包括主安全阀、减压阀、蓄能器、顺序阀、电磁阀、主油缸及滑阀缸等。其工作原理主要是:从主油泵出来的液压油通过减压阀的某一路进入蓄能器当中,另外还通过滑阀换向阀进入到滑阀油缸当中,以让滑阀缸能够工作。
1.2.2密封回路
密封回路主要由活塞引拨阀、溢流阀、主油缸活塞杆侧边的连通管及运程调整阀组成。其工作原理主要是:当泵车将混凝土送出,封闭状态的活塞杆两侧的液压油就会将另一个油缸的活塞杆推回去,从而实现混凝土的吸入,这样泵送的工作就会持续不断。
1.2.3自动换向回路
自动换向回路包括主换向阀、先导阀、逆转阀、滑阀换向手动运转阀及升压阀等。其工作原理主要是:位于主油缸内的活塞一旦运行到终点就会撞到先导阀的阀芯,使得先导阀实现换向。利用手动运转阀、先导阀及逆转阀使得升压阀得以换向;此时,主油缸中的另一个活塞也会运行到终点接到其他的先导阀阀芯,使得先导阀又实现一次换向,而让主油缸和滑阀油缸的换向再次实现,这样就会形成一个循环的工作状态。
2.液压系统故障诊断方法
对于液压系统出现故障的诊断方面通常有两种:一种是简易诊断法;另一种是精密诊断法。简易诊断法又被称为主观诊断法。它主要是有关工作人员凭借自己的五官感觉(如听觉、视觉、嗅觉等)和其工作经验进行故障的判断。这类诊断法只需要用到简单的仪器就可对液压系统出现故障的位置及原因进行判断。精密诊断法是指通过简单判断法之后,液压系统还是出现异常状况,此时就需要用到一些现代化的精密仪器或是计算机技术等来对其进行定量的分析,以此来判断故障出现的位置及其原因。现这类诊断法所用到的具体方法有用仪表进行诊断、通过分析油液进行诊断、利用超声波进行检测、通过专业的计算机软件系统进行诊断等。
3.液压系统常见故障及其解决方法
液压系统发生故障时,首先应采用简易诊断法,若故障难以被查出就可结合精密诊断法,在进行诊断时,应将3个液压回路区分开来,对每个回路系统进行逐个分析,最后将故障出现的位置及其原因做出判断,并提出解决措施将问题解决。下面就来分析液压系统常见的故障及其解决方法。
3.1滑阀失灵,系统混乱
液压系统的滑阀若失灵,就会导致出现系统动作紊乱,不按操作系统的固定动作进行工作。当出现这种情况时,可先考虑使用简易诊断法,先将机械部分出现故障的原因进行排除。看其滑杆、滑板是否有磨损,用于密封阀油缸或者主油缸活塞的元件是否有损伤,是否有泥浆等杂物附着在滑杆运动部件的空隙处,滑杆的密封装置是否完整,还有就是看滑阀上各个点的供脂是否正常。若判断为机械部分出了问题,就要根据具体情况对元件进行清洗或更换。如果不是机械部分的问题,则要对回路系统进行检查:
(1)对主安全阀的调定压力进行检查。在泵送部分的液压系统回路中,为使液压系统内部的液压油元件得到保护,也为维持滑阀油缸的稳定性,主安全阀将系统的最高压力控制在28MPa之内。压力的调节可使用泵车操纵杆来实现,将泵车操纵杆调到最大值的地方,然后让其进行空运转。此时,将手动运转阀关闭,压力表上所显示的数值28MPa就是主安全阀给液压系统的额定压力。
(2)对蓄能器的充气压力进行检查。若压力值过小,就需要充气。充气进行后可用以下方法来判断其压力值是否足够:首先将泵送开关关闭,利用升压阀来实现手动换向,若换向次数超过两次,则表明蓄能器的充气压力已足够,若次数不足两次,则表明充气压力还是不够,要继续进行充气。
(3)对减压阀的调定压力进行检查。通常情况下,泵车在出厂之前都会对其减压阀的调定压力进行调整。但对减压阀的压力测量需要用到专业的检测工具,因此,若无专业的检测工具不能随便将减压阀进行拆开或检查。
3.2主油缸活塞杆运程缩短
若主油缸活寒杆出现运程越来越短的现象,首先也应该排除机械部分的问题,要对油缸活塞杆的表面进行检查,看其是否有磨损过度或存在伤痕,同时还要检查用于密封主油缸活塞的元件是否有损伤等。若不是机械部分的问题,则要考虑对主油缸活寒杆所在的密封回路进行分析,并且将故障排除。通常情况下,主油缸运程缩短的原因主要是密封回路中的油液量不够才会出现这种故障。油液量不够的原因主要有以下几种:用于调整运程的阀门没有关闭或是关闭不严密;溢流的压力不符合所需要压力或是用于调整溢流的控制阀的阀芯没有被卡住。
3.3自动换向系统故障
一般来说,在自动换向系统中,比较容易出现故障的是先导阀和电磁阀,而处于自动换向回路当中的主换向阀和滑阀换向阀,其故障出现的概率比较小[3]。在自动换向系统中,若先导阀失灵或者是发生故障,那么整个自动换向系统将会瘫痪。因此,如果是自动换向系统出现故障,首先应该检查先导阀,将先导阀盖上的四个短螺栓拧下来,把阀盖打开,检查先导阀的运转是否灵活,其阀杆下端的磨损是否过度。然后再根据具体情况对其进行清洗或直接更换。
3.4溢流阀运转不灵活
在实际的工作当中,泵车开始工作了就需要其运转很长一段时间,加上系统运转时其内部温度达到了80℃,这样就会使得溢流阀的运转会不灵活,甚至还会出现溢流阀卡死的情况,这样就会导致整个液压系统不能工作。经过长期实践的经验积累可知道,溢流阀运转不灵活通常是由于制作溢流阀的阀芯及阀体的材料问题而导致。制作溢流阀的阀芯及阀体所用到的材料都是不一样的,导致两者在工作时的热膨胀程度不一样,长期以往就会使得两者的配合间隙发生改变,导致最后的运转不流畅。针对这种情况,在制造液压系统时可选择安装原装进口的溢流阀。
结语
混凝土泵车是施工过程当中非常重要的硬件设备,由于机械互相磨损,导致液压系统经常会出现故障,为保证施工的正常进行,保证施工工程的质量,我们就必须将液压系统出现故障的原因进行分析并提出解决措施,同时也对泵车的养护管理及后期的维修进行加强。
参考文献
[1]杨忠敏.混凝土泵车常见故障实例[J].设备管理与维修,2011(09)
关键词:转台 结构 因素 优化
中图分类号:TU646 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(c)-0010-04
混凝土泵车转台是由高强度钢板焊接而成的结构件。作为臂架的基座,转台上部用臂架连接套与臂架铰接,下部用高强度螺栓与回转支承相连。转台工作时主要承受臂架载荷,同时可随臂架一起在水平面内旋转。因此转台不仅结构复杂,而且工况繁多,如果转台结构设计不合理,不仅会出现开裂等故障,还会导致与回转支承连接的螺栓故障。
通过有限元分析,该文对目前主流生产的单立板结构转台进行了系统的研究,找出了影响转台结构应力分布的规律,同时对某车型转台进行了改进优化以降低重量,满足企业生产需要。
1 转台结构各因素有限元分析
1.1 有限元计算模型
由于混凝土泵车工作时工况繁多,如果分析所有泵车运行工况,不仅不经济,而且也没有必要。因此本文只取转台工作最恶劣工况,即臂架全部水平展开状态,考虑臂架振动系数1.3。根据力学知识及分析经验,整个分析模型中固定转塔、回转支承取简易模型,臂架载荷用远程质量载荷代替,螺栓用虚拟螺栓连接。转台为焊接件,考虑到焊材与母材力学性能相近且焊透,故焊缝均不特别建模,整个分析采用实体高阶单元进行。
1.2 载荷及边界条件
为了保证结果的可比较性,在所有分析中确定:臂架载荷保证一致,10×14=140t・m;螺栓大小一致,M27螺栓;螺栓预紧力矩一致,1000N・m;转台与臂架、回转支承接口尺寸保持一致;单元网格尺寸保持一致(图1)。
1.3 分析工况说明
为了深入研究转台各因素对结构应力分布的影响,需要较详细的讨论各相关因素。本文分析中保持转台各接口尺寸不变,依次改变表1中各参数。
2 转台各工况应力结果
工况一、改变前、后仰角(α)结果分析
由于目前转台有偏心与不偏心结构,为了探讨偏心结构对转台应力的影响,本文首先按表1中各角度进行了分析,得到5种不同角度下转台应力及螺栓轴心力最大值,见表2。
转台拉、压应力分布示意图见下图3(后同)。通过分析可以发现,在此5种不同角度中,转台后封板焊缝上最大拉应力以垂直(90°)为好(应力分布云图见图4),而后仰(大偏心)结构为最差,且随仰角(偏心量)增大,受力也随之更恶劣,但螺栓力以前倾结构为最好。为了避免转台后封板处开裂,因此在设计时应尽量避免将转台设计为此类大偏心结构。本文后续分析中采用90 °结构进行。
由于整个转台是以底板为基座焊接而成的盒状结构,且回转支承安装对转台底板也有一定的刚度要求,因此本文工况二探讨了底板不同厚度对起结构受力的影响。分析按照表1中5种不同厚度进行,得到各应力最大值见表3。
由分析结果可见:当底板厚度(δ)增大时,转台各应力整体随底板厚度的增加呈下降趋势,即理论上转台底板越厚越好。但底板厚度增加,转台重量随之增加,不利于制造成本控制,因此底板厚度可根据实际需要取一合适值即可,故本文后续分析中采用30 mm底板结构(应力分布云图见图5),此外还可以只对底板部分区域进行加厚。
工况三、改立板厚度(t1)结果分析
因混凝土泵车臂架通过轴套与转台立板铰接,臂架的倾覆力矩等载荷通过立板传递至底板上,因此本工况研究了不同立板厚度下转台结构的应力分布。分析按照表1中5种不同厚度进行,得到各应力最大值见表4。
由分析结果可以发现:随着此结构转台立板厚度(t1)的增加,转台各应力大体上呈下降趋势,尤其是油缸座附近的压应力下降较明显,但对于改善后封板焊缝上的拉应力效果却不是很明显,因此本文后续分析采用15mm厚立板(应力云图见图6)进行。此结果表明:通过增厚立板来改善转台拉应力是不可取的,但可在油缸座局部增厚来降低压应力。
工况四、改后封板厚度(t2)结果分析
目前转台后封板主流结构为大圆弧,从左、右两边向前延伸以改善转台后部拉应力。在此,本文研究了不同板厚情况下转台结构的应力分布。分析按照表1中5种不同板厚进行,得到转台各最大应力值见表5。
计算发现当后封板厚度增加时,转台拉应力及螺栓轴心力随之改善,但压应力有可能反而增大,这是因为后封板厚度增加到一定时,转台后部刚性相对增强,前部刚性相对减弱所致。通过对比分析可知:板厚由6 mm增厚到15 mm,增加150%,而拉应力只改善29%,故后封板增加到一定程度即可,否则导致重量、成本增加太多。因此本文后续分析采用8 mm厚后封板(应力云图见图7)进行工况五、改左、右封板高度(h1)结果分析作为转台的辅助结构,左、右封板主要用来支撑立板,避免立板侧向刚度不足。但有时候如果此类封板布置过高,当臂架收拢后有可能会发生干涉现象,因此本文研究了不同封板高度下转台结构的受力状态。分析按照表1中5种不同高度进行,得到转台各最大应力值见表6。
通过对比发现:当转台左、右封板高度由300 mm增加至500 mm时,转台各最大应力、螺栓最大轴心力等等变化很小。可见转台左、右封板结构的主要作用并不是用于改善转台的应力,而是用来提高转台的刚度。因此本文后续分析采用350 mm高度左、右封板(应力云图见图8)进行工况六、改左、右封板厚度(t3)结果分析由工况5的分析结果可知左、右封板结构主要用于改善转台刚度,故出于可靠性考虑一般情况下还是要保留此结构,同时为了减重需要,板厚需要控制的在一定厚度。因此本工况主要探讨了一下不同厚度下转台应力分布情况。分析按照表1中的5种情况进行,得到转台各最大应力值如表7。
对不同厚度下的结果分析可见:随转台左、右封板厚度增加,转台结构应力改善非常小,即同工况5结果类似。如此,可以取较薄板结构(如6 mm厚板,应力云图见图9)以降低转台重量。
4 转台分析结果应用
利用前面分析得到的结果,该文就某款具体车型转台进行了结构优化。具体优化参数见表8,结构图见图10。
根据表8及图10对该转台进行结构优化后,两种方案都可以减重约130 kg左右。更改前、后转台应力对比见图11。
通过应力对比发现该转台减重130 kg以后,转台最大拉应力及螺栓力反而均得到改善,油缸座附近压应力也可以得到改善,说明效果还是非常理想。
5 结语
利用有限元分析手段,对目前主流生产的单立板结构转台进行详细分析,可以节省实际试验资源与时间,通过对各相关因素进行研究后可以得到如下结论。
(1)改善转台受力最有效的方法是增厚转台底板,但需要考虑生产成本。
(2)后封板厚度的增加,在一定程度上能改善转台应力。
(3)转台立板厚度增加,对拉应力改善效果不大。
(4)转台左、右封板高度和厚度增加,对转台应力改善不大,但可改善刚度。
(5)仰角及后封板厚度对螺栓轴心力影响较大。仰角越小,后封板越厚,则螺栓受力越好。
参考文献
[1] 唐方台,何玉东.37m混凝土泵车泵送承力结构的有限元分析探讨[J].建设机械技术与管理,2003(8).
【关键词】施工现场;提斗式桥墩台;工作原理;成本分析
1基本结构及工作原理
该上料机主要由料斗,折叠式滑到,卷扬机,支撑油缸等组成,施工时将上料机牵引至墩台附近适当位置,用枕木垫好,调整上料机的螺旋支腿,使上料机保持水平和稳固;启动液压系统,将折叠式滑到打开,并支撑滑到至适当角度;调整料斗及牵引钢丝绳,使之与卷扬机协调动作;将料斗下降至最低位置,混凝土搅拌输送车吐料至料斗;启动卷扬机,提升混凝土料斗;当料斗提升到模板上方时,料斗弧形门自动开启装置自动将弧形门打开,混凝土浇筑到模板当中;卷扬机反转,将料斗拉回,自动开启装置将弧形门自动关闭,降落至最低点,循环往复。
2 成本比较分析
2.1 制造与购置成本及使用成本比较分析
该上料机由于设计简单,没有复杂的机构及配件,均采用通用零部件,其他部件设计也非常简单,没有复杂的加工,因此制造成本比较低。其制造成本如下表:
部件名称 规格型号 单位 数量 成本(元)
机架 5900×1500 吨 0.93 6300
折叠滑道 15000×1100 吨 0.65 4400
卷扬系统 20kN,11kW 套 1 21000
液压系统 2CY-2.5,DG100 组 1 19400
牵引及走行 轮胎33*10.75-20/7.5 组 1 24300
电器及其他 1700
合计 77100
从以上所列数据看,上料机制造成本要比购置汽车起重机和混凝土泵车的成本低很多。根据目前的市场价格,制造上料机的成本仅为购置混凝土泵车的0.025%,为汽车起重机10%左右。
设备的使用成本一般由设备折旧和设备使用时各种消耗所构成,而设备原值直接关系到设备折旧的大小。如果租赁混凝土泵车和汽车起重机进行使用,那么使用成本即为租赁费与设备使用时各种消耗所构成,设备原值高,租赁价格也高。因此,上料机使用成本大大低于使用汽车起重机和混凝土泵车是不言而喻的。使用成本大小的计算,这里不再熬述。
2.2 混凝土浇筑形式比较及浇筑速度分析
很显然,使用三种不同设备,其浇筑混凝土的形式明显不同,对于环境的适应也有很大差异,但从使用成本的角度,三种设备均具有优点和不足,使用过程中应根据侧重点不同,和施工环境不同,来侧重考虑使用那种设备。
首先分析混凝土泵车,它的优点是使用环境适用性很好,而且输送距离比较远,目前应用比较多的是45m~55m臂架的泵车,根据墩台高度的不同,泵送距离一般在40m~25m。这里顺便说一下混凝土输送泵,由于混凝土输送泵在使用时需进行泵管铺设,在泵送期间由于泵管震动对模板影响很大,一般较少采用这种方式进行墩台混凝土浇筑――在比较复杂的环境中,均可进行施工,并且速度快70~90m3/h左右;它的缺点是使用成本高,每立方米在30元左右。
其次是使用起重机吊混凝土料斗,将混凝土吊运到模板当中进行混凝土浇筑,它的优点是送距离比较远,使用环境适用性也比较好,目前应用比较多的是12t~25t的汽车起重机,输送距离一般在10m~30m的距离。相对比较,使用吊车的输送速度要比泵车慢许多,15~25m3/h左右;使用成本平均每立方米在10元左右。
第三种就是笔者在此重点阐述的方法,提斗式墩台混凝土浇注机;笔者在设计时考虑的是桥墩台混凝土施工的专业性,因此它只是用于桥墩台混凝土浇筑。前面已经阐述设备的制造成本为77000元,使用成本为平均每立方米在3元左右,所以使用成本低是肯定的。由于该设备需要在比较平坦地面和距离桥墩台5~10m的距离进行工作,因此对环境要求比较高,是该设备的缺点;但是目前一般的施工现场都有挖掘机、装载机等设备,在使用浇注机时,先对地面进行一次平整是完全可以的。如果墩台周围有水或淤泥等,处理起来比较麻烦,浇注机就不能适应。
浇筑速度的计算:浇注机的料斗为0.7m3,采用牵引力为20kN的快动卷扬机,其牵引速度为22m/min,折叠式滑到的长度为15m,往返一次所需要的时间为1.36min。混凝土搅拌输送车吐料及上料斗卸料的时间为40s,即0.67min,所以每浇筑1斗混凝土所需要的时间约为2.0min。那么每小时的浇筑量为21m3,即浇筑速度为21m3/h。与使用起重机进行混凝土浇筑的速度相当。
3 综述
经过上述分析,采用提斗式桥墩台混凝土上料机进行混凝土浇筑,最主要的优点是成本低,而且能够确保其浇筑速度等同于使用汽车起重机的浇筑速度。然而,从这两个角度讲,浇注机与混凝土泵车恐怕不存在着可比性,也就是说,如果追求速度,就需要花费高的成本;如果要求高的速度,使用低成本的机械也不是不明智之举。
参考文献:
关键词:高层筏板基础、 大体积混凝土、施工温度控制、
中图分类号:TU375 文献标识码:A 文章编号:
大体积混凝土工规范(GB50496-2009)规定:大体积混凝土是指混凝土结构实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土的施工中,由于水泥水化热引起混凝土浇筑体内部温度和温度应力剧烈变化,而导致混凝土发生有害裂缝的现象并不罕见,为了控制混凝土浇筑体的内部温度需要采取技术措施和占用一定的绝对时间,因此应科学合理的确定施工工期,精心组织施工,以确保大体积混凝土的质量。下面就筏板基础大体积混凝土浇筑谈如何施工。
1 工程概况
某高层建筑住宅,建筑地基基础设计等级为甲级,结构设计使用年限为50年;建筑抗震设防类别为标准设防类建筑,抗震设防烈度为8度,结构形式为现浇钢筋混凝土剪力墙结构,采用筏板基础,筏板基础底板1.2m厚,混凝土强度等级C35,抗渗等级P6。
2 施工部署
(1)现场平面布置
根据现场环境,为保证混凝土连续浇筑,在底板混凝土施工阶段布置1台混凝土输送泵车。
(2)劳动力、施工机械设备的组织
由于混凝土一次浇筑量大且必须连续浇捣,因此须充分考虑劳动力和施工机械设备的投入。砼浇筑时机械设备一次投入到位。
(3)底板砼浇筑时的组织
筏板基础混凝土采用推移式连续浇筑施工,筏板基础混凝土终凝后在筏板表面进行蓄水养护。
3混凝土材料及配合比要求
筏板基础砼体积大,应控制水泥水化热影响,防止混凝土产生裂缝。因此,要求搅拌站给予配合。砼配合比设计必须满足以下条件:
(1)水泥:因水泥在水化过程中产生大量的水化热,水泥用量的多少直接影响混凝土内的温度变化。应优先选用较低水化热的水泥品种(如火山灰水泥、矿渣水泥、),大体积混凝土施工所用水泥其3d天的水化热不宜大于240kJ/kg,7d天的水化热不宜大于270kJ/kg。所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm。
(2)细骨料宜采用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不大于3%;
(3)粗骨料宜选用粒径5~31.5mm,并连续级配,含泥量不大于1%;
(4)为推迟水化热的峰值期、减低水化热及延长凝结时间,适于泵送混凝土要求掺缓凝外加剂和高效减水剂。为减少水泥量,可掺加适量的粉煤灰。
(5)掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
混凝土应事先会同搅拌站进行试配,在相关性能参数满足要求时方可。另在施工过程中应根据现场实际情况作必要的调整。
4 混凝土初凝时间及混凝土运输车的要求
为保证混凝土连续浇筑,根据混凝土浇筑需用量、混凝土输送泵实际输送能力、砼搅拌站距离、砼搅拌运输车的平均车速等参数,通过计算,对混凝土初凝时间及混凝土运输车数量提出要求。
(1)混凝土初凝时间要求
底板混凝土浇筑分层厚度为0.5m,混凝土自然流淌角度为20°,斜面长度为2/sin20°=5.85m,以本工程底板为例,底板宽度按后浇带一分为三,宽度为40m左右,则每层浇筑所需混凝土方量为0.5×5.85×40=117m3。按常规一台每小时砼浇筑量为30m3,则每层混凝土浇筑完所需时间为117/(30×3)=1.31h。为确保底板混凝土浇筑时不出现施工缝,考虑混凝土的运输时间,要求商品混凝土初凝时间为2.0h以上。
(2)混凝土运输车数量计算
底板按后浇带进行分区施工,其中最大区混凝土的浇筑量约为750m3,每辆搅拌车往返一次按60分钟考虑,砼车按10m3计,砼输送泵车每小时砼浇筑量为45m3,一次底板混凝土浇筑,现场设置1台砼输送泵车,按如下公式进行计算:
混凝土泵的实际平均输出量,可根据混凝土泵的最大输出量、配管情况和作业效率,按下式计算:
(A.0.1)
Q1 —— 每台混凝土泵的实际平均输出量(m3/h);
Qmax—— 每台混凝土泵的最大输出量(m3/h),取80m3/h
α —— 配管条件系数,可取0.8~0.9;取0.85
η—— 作业效率,根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间断时间、拆装混凝土输出管和布料停歇等情况,可取0.5~0.7。取0.6
则Q1= 80*0.85*0.6=40.8 m3/h
当混凝土泵连续作业时,每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车台数,可按下式计算:
式中: N —— 混凝土搅拌运输车台数(台);
Q1 —— 每台混凝土泵的实际平均输出量(m3/h);
V—— 每台混凝土搅拌运输车的容量(m3);取6m3
S—— 混凝土搅拌运输车平均行车速度(km/h);25km/h
L—— 混凝土搅拌运输车往返距离(km);20km
Tt—— 每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间(h)。0.5h
则 :N =40.8/6*(20/25+0.5)=9辆
(3)商品砼供应合同的签订
底板混凝土浇筑前与砼供应单位签订供应合同,在合同中明确所需砼的强度等级、性能、材质要求、供应量、供应时间和供应方式等。
5 筏板基础大体积混凝土施工
5.1基础施工段的划分及浇筑顺序
筏板基础大体积混凝土的施工可采用推移式连续浇筑。因为有上翻梁,所以每一小跨为一个自然施工段。混凝土的浇筑顺序由A至E轴方向从1到7轴向后浇灌。
5.2筏板基础大体积混凝土浇筑
本工程地下室底板混凝土抗渗等级分别为P6,为保证结构自防水质量,对商品混凝土搅拌站要求,从原材料选择、试验、配合比设计和混凝土施工控制着手,优选出满足设计强度等级、抗渗等级和耐久性,且具有水化热相对较低、收缩小、泌水少、施工性能良好的防水混凝土,严格控制混凝土的搅拌、运输、浇筑及养护,保证结构具有良好的自防水功能。
(1)组织好施工程序,严格控制防水混凝土运输及停放时间。
(2)混凝土的浇筑采用推移式连续浇筑施工法,振捣时一定要将振捣棒伸至下一层50mm左右。当浇筑柱梁及基础梁交叉处的混凝土时,一般钢筋较密集,特别是上部负钢筋又粗又多,因此,即要防止混凝土下料困难,又要注意钢筋挡住石子下不去。必要时这一部分可改用细石混凝土进行浇筑。
关键词:泵送混凝土 施工质量 原材料 配合比 坍落度
随着城市建设的日益发展,高层建筑不断涌现,大体积混凝土的构件被大量采用,为了能保证混凝土质量,降低能耗,减少施工占地,减少噪音,满足施工需要,多采用泵送混凝土施工工艺。泵送混凝土不但要满足设计规定的强度和耐久性要求,还要求混凝土具有能顺利通过管道、摩擦力小、不离析、不阻塞和粘塑性良好等性能,也就是要求混凝土有良好的可泵性。下面,笔者分析探讨泵送混凝土在实际施工中的质量控制。
1、泵送混凝土质量控制
1.1原材料控制
1)水泥应具有良好的保水性,使混凝土在泵送过程中不易泌水。普通硅酸盐水泥、火山灰水泥的保水性较好,泵送过程中不易离析。用粉煤灰水泥,混凝土的流动性较好,但早期泌水性较大。矿渣水泥由于其保水性差,泌水性大,一般不适合用于泵送混凝土,如果一定要使用,则应采取相应的措施,在一定范围内降低坍落度,掺入适量粉煤灰,适当提高砂率,以提高其保水性。
2)细骨料宜采用中砂,通过0.315mm筛孔的不应小于15%,相对而言,河砂可泵性最好。尽量避免使用机制砂,如受条件限制必须使用时,需增加水泥用量或加入外加剂,以提高混凝土的可泵性。
3)泵送混凝土宜掺入适量粉煤灰,以改善混凝土的可泵性。实践证明,在泵送混凝土中加入外加剂(如减水剂、加气剂等)或掺入适量粉煤灰,将使混凝土的流动性显著增加,对混凝土的泵送十分有利(减水剂的有效时间约为0.5h)。另外,可改善混凝土可泵性的外加剂还有超塑化剂、缓凝剂及泵送剂等。
1.2配合比控制
1)合适的混凝土配合比,是使泵送作业顺利、经济可行的决定因素。为保证其准确性,一般采用自动计量仪来控制(一般强制式搅拌机均配有自动计量仪)。
2)泵送混凝土配合比必须满足混凝土设计强度以及耐久性和可泵性要求。
3)配合比还应根据混凝土的原材料、混凝土泵送距离、混凝土泵压力与混凝土输送管径、混凝土输送距离、气温等具体施工条件综合考虑,必要时,应通过试泵来确定混凝土的配合比。
3)混凝土的可泵性,可用压力泌水试验结合施工经验进行控制,一般10s的相对压力泌水率S10不宜超过10%。
4)泵送混凝土拌和的坍落度,要根据不同的泵送高度,选择入泵混凝土坍落度。泵送高度为30m以下,30m~60m,60m~100m, 100m以上时,坍落度分别为80~140mm,140~160mm,160~180mm,180~200mm。
5)混凝土拌和完成后,经过一定运输或待机时间,必然会降低其坍落度,为此,在生产过程中应根据实际情况予以调整。混凝土经时坍落度损失值如下:天气温度为10~20℃,20~30℃,30~35℃时混凝土经时坍落度损失值(掺粉煤灰和木钙,经过1h)分别为5~25mm,25~35mm,35~50mm。
2、混凝土坍落度保证措施
1)采用符合国家标准的水泥。
2)严格控制混凝土的配合比。
3)保证混凝土的拌合时间。
4)尽量缩短混凝土在泵送前的运输时间。
5)水灰比的大小将直接影响到混凝土的坍落度,因此对混凝土的可泵性产生很大的影响。确定水灰比时,既要保证其坍落度,又要保证其浇筑过程不产生离析。综合各种因素,泵送混凝土的水灰比宜控制在0.4~0.6之间。
6)砂率的大小将对混凝土的和易性产生直接影响,从而影响混凝土的可泵性。为保证泵送的顺利进行,泵送混凝土的砂率要比普通混凝土的砂率高2%~5%。泵送混凝土的砂率宜在38%~45%。另外,细砂的含量与坍落度、骨料级配、水泥用量有关,当混凝土易产生离析时,也可适当增加细砂的含量。
7)泵送混凝土的水泥用量是根据混凝土的强度和水灰比来确定的,但它还必须满足管道输送的要求,即在泵送过程中必须加入足够的水泥浆来管道,以克服泵送时的管道摩擦力。一般而言,泵送混凝土的最小水泥用量宜为300kg/m3(加粉煤灰时可适当低于此值)。当混凝土发生离析时,还应适当增加水泥用量。
8)掺用引气型外加剂的泵送混凝土,其含气量不宜大于4%。
3、泵送混凝土的搅拌与喂料
1)泵送混凝土宜采用预拌混凝土,若现场条件允许,也可采用现场设搅拌站生产混凝土。混凝土的供应应根据施工进度需要,预先计划泵送混凝土的需求量,加强协调调度,确保连续均匀供料。
2)混凝土生产投料过程中,粉煤灰应与水泥同步,外加剂的添加应符合配合比要求,且滞后于水和水泥。
3)泵送混凝土搅拌的最短时间不应小于90s(对强制式搅拌机而言)。当泵送混凝土运距大于500m时,宜采用搅拌运输车运送。混凝土搅拌运输车装料前,必须将拌筒内积水倒净。运输途中,当坍落度损失过大,可在符合混凝土设计配合比要求的条件下适量加水,除此之外,严禁往已拌好的混凝土中加水。
4)混凝土搅拌运输车往混凝土输送泵喂料时,应符合下列要求:
a.喂料前,中高速旋转拌筒,使混凝土搅拌均匀。
b.喂料时,反转卸料应配合泵送均匀进行,且应保证集料斗内混凝土不中断。
c.中断喂料时,应使拌料筒低转速搅拌混凝土。
d.输送泵进料斗上应安置筛网并设专人监视喂料,以防粒径大的骨料或异物入泵造成堵塞。
e.严禁将质量不符合泵送要求的混凝土入泵。
f.混凝土搅拌运输车喂料完毕后,应及时清洗拌筒并排尽积水。
4、泵送混凝土的泵送与浇筑
1)混凝土泵启动后,应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗,活塞及输送管道的内壁等直接与混凝土接触的部位。
2)经泵送水检查确保正常后,采用下列方法之一混凝土泵和输送管内壁:a.泵送水泥浆;b.泵送1:2水泥砂浆;c.泵送与混凝土内除粗骨料外的其他成分相同配合比的水泥砂浆。
3)用的水泥浆或水泥砂浆应分散布料,不得集中浇筑在同一处。若输送混凝土中途需接长输送管道,也须将接长的输送管用水和水泥砂浆内壁,以免混凝土脱水造成堵管。
4)混凝土泵送应连续进行,如必须中断时,其中断时间不得超过混凝土从搅拌至浇筑完毕所允许的延续时间,停泵期间应不间断正反泵(一般中断时间不宜超过1h,超过2h后,必须将管内混凝土清除)混凝土的浇筑顺序,应符合下列要求:当不允许留施工缝时,区域之间、上下层之间的混凝土浇筑间歇时间,不得超过混凝土的初凝时间。
5)振捣泵送混凝土时,振动棒离模板间距控制在10mm~20mm间。移动间距宜为40cm左右,振动时间宜为15s~30s且隔20min~30 min后,进行第二次复振(在施工过程中,应根据混凝土的坍落度作相应调整,但应避免漏振和过振现象)。
5、结束语
泵送混凝土的含水量比普通混凝土要大,因此混凝土运输过程中容易离析,拆模后容易出现气泡。因此,一般对泵送混凝土要求用混凝土罐车运送,特别对运输距离在500m以上者,必须采用,否则混凝土在运输过程中容易离析而导致堵管。另一方面,应严格控制配合比,不能一味追求可泵性而无限提高用水量。这样不但会降低混凝土的强度,还会增加混凝土的气泡,影响其外观质量。
泵送混凝土的流动性较大,因此浇筑大体积混凝土时,对模板的加固要求更严格,特别是隧道衬砌施工对混凝土外观要求较严格的地方,宜采用内拉外撑,否则容易出现变形或跑模。同时,保证模板接缝密合,防止混凝土施工过程中漏浆,致使混凝土出现麻面。因为混凝土的和易性对输送效果影响很大,在施工过程中应注意配料准确,搅拌适度,运输浇筑不造成离析等。
参考文献:
关键词:故障;分析;诊断;系统;方法
目前国内外很多工程机械传动以及执行机构都普遍应用了液压控制技术,这些工程机械常见故障问题主要与液压系统有关,所以液压系统的故障诊断越来越重要。由于这些液压设备端部会直接接触到混凝土,容易磨损,负荷也是很大,如果维护不善,很容易出现一些故障,影响着混凝土的浇筑,给工程带来了一些麻烦。本文针对目前常用的混凝土泵送液压系统所发生的故障进行了分析,提出了适应于本地和远程后台的泵车液压系统故障诊断方法。
1 混凝土泵送部分液压系统常见故障分析
如果混凝土泵送装置的液压系统出现问题,那么首先应该区分三个液压回路是否有问题,这样才能做到有目的、有反向的确定故障出处。
1.1 混凝土泵送液压
当技术人员发现液压装置的滑阀动作不流畅,不连贯的时候,就应该先要检查液压的机械部分是否出现了问题。如果滑杆已经发生了打滑现象,那说明这个位置磨损已经比较严重了,可以进一步通过检查滑杆运动位置是否有遗漏的混凝土浆以及其他杂物,这时候技术维护人员可以及时扫除杂物,涂上适当的油,减小连接处的磨损,可有效减少液压系统发生故障的可能。经过以上维护过程,如果还有问题,那么就应该检查回路了。
1.1.1 当检查时发现,在温度为50摄氏度时,蓄能充气压力低于55MPa时,应该及时充气。
1.1.2 核定减压阀的调定压力是否在可控范围之内。有些泵车在出厂前已经设定好压力值,所在施工人员不能随便打开减压阀自行调整压力值。
1.1.3 对于顺序阀的调定压力进行调整。把泵送装置的操控杆I档位调到刻度5上面,然后把操纵杆Ⅱ放于刻度1,再空转。在油温控制在50摄氏度,额定压力控制在7MPa时,根据压力表可以反映出压力波形,进而可以知道顺序阀的调定压力值以及蓄能器的气体压力值大小。如果压力值大小没有在可控范围之内,那么就需要及时调整压力值大小,以保证系统正常运转以及安全。为判断蓄能器压力值是否满足要求,我们可以通过如下方法进行检测:关掉泵送开关,手动换向可以通过升压阀控制,当滑阀换向次数达到2次及以上时说明在可控范围之内,如果小于2次,那就需要及时调整升压阀。当发现主油缸以及滑阀油缸动作迟缓时,可以通过检查滑阀油缸以及主油缸活塞的方法减少损失。
1.2 自动换向系统
自动换向系统主要是由换向阀、滑阀换向阀、先导阀、升压阀、逆转阀以及手动逆转阀组成。主油缸中的活塞运动到最高位时,先导阀阀芯将会被活塞撞击,改变先导阀的运转反向。油泵中出来的压力油通过手动运转阀、先导阀、逆转阀使升压阀改变方向。另外,在另一个油缸改变方向后,向前运行到活塞终点撞击另一个先导阀阀芯时,升压阀可以再次改变方向,这样滑阀油缸以及主油缸可以第二次换向,这就是一个完整的运行流程。
鉴于此种系统的构造,很难发生故障,但是故障一般会发生在先导阀以及电磁阀上面。先导阀故障会使整个换向系统产生问题,严重到系统不能使用。主安全阀以及顺序阀一般会配有电磁阀,如果电磁阀发生故障会使主系统无法建立起压力或者泵送系统关闭罢工,严重时会使顺序阀阀芯动作不连贯。
1.3 密封回路
密封回路不同于上述两个液压回路,其是独立存在的。其中一个活塞运动时,混凝土被泵送出去,此时液压油会把另外一个油缸的活塞杆推回原位,混凝土被吸进去,这样就完成了一个泵送混凝土的过程。伴随着活塞阀开启,压力油流入密封回路使活塞行程加大了,此时活塞可以被系统清理。打开行程调整阀可以起到减少油量作用,可以适当减少行程。为保护液压系统的零件,可以通过溢流阀控制压力值。密封回路发生故障一般会出现形成越来越短现象。密封回路油液变少会使主油缸行程变短。油液变少的常见原因主要有行程调整阀是否损坏,溢流阀阀芯是否卡住了及溢阀,主油缸密封配件是否密封效果良好,油缸活塞杆是否损坏。
2 泵车液压系统故障诊断方法
2.1 利用参数的故障诊断法
混凝土泵车液压系统在工作的时候,要去其参数应该控制在合理范围内,如果这些参数偏离了给定范围,那么系统就容易出现一些问题,为避免此种现象的发生,结合逻辑运算方法,可以直接找到故障出处。通过此种方法可以测得压力、温度以及加速度等信息。比如拿主溢流阀来说,当插装阀被卡住时,其系统压力趋近为0,其他故障无法使系统压力降为0。所以可以通过如下逻辑公式判断:
If换向压力>7MPaand泵送系统压力
根据主溢流阀故障下的压力对分析,就可以判断主溢流阀故障与正常情况。
2.2 利用信号分析的故障诊断方法
液压系统的多数故障检测比较困难,不能通过一些数据和步骤而达成目标。为了查出故障出处,就要及时对信号进行处理分析。针对于摆缸内泄为例,不同的压力会改变泄露程度。随着系统压力降低,摆缸系统压力也会增大内泄量,比如齿轮泵的故障。利用本法可以提取左右摆缸的应用系数以及映射关系。
2.3 智能诊断方法
鉴于应用一些方法分析液压系统的不方便性,我们可以参考用智能诊断方法,此方法不同于传统的神经网络方法。当未训练的故障出现时,则需重新训练网络模型(该网络模型见图1),这样既浪费时间又没有保存以前学习的知识。对此,提出采用基于FAM(FuzzyARTMAP)的神经网络模型进行故障诊断。该模型由两个FuzzyART子模块(ARTa和ARTb)及连接这两个块的映射场(MapField)组成,其中模块ARTa实现模输入样本的模式聚类,ARTb模块实现输出的模式聚类,且每一个模块均由正则化层F0、输入层F1和分类层F2组成,而映射场实现输入聚类与输出聚类间的映射关系,模型图见图2。其中的训练样本包括信号主要是振动信号和压力信号,而进行信号处理的方法主要是时间序列模型方法、小波分析方法、时域和频域分析方法等。
图1 Fuzzy ARTMAP网络结构
图2 智能诊断流程图
对于时域信号进行FFT运算之后可以得到频域内的各个参数,直接建立AR模型可以得到时序模型参数,经过我们的统计计算之后可以得到时域内的均值方差等参数,这些特征量对于FAM神经网络不一定都是敏感的,可能有个别的特征值会产生干扰作用,这就需要对这些特征进行筛选,方法是基于距离区分技术的特征评估和选择。利用所研究的样本计算第m个特征参数的标准方差值以及均值数值,另外根据属于第j类的样本数计算第m个特征参数的标准方差值以及均值数值。利用下式计算第m个特征的距离区分因子。
通过这样的推导过程可以设定其中的一个阈值,这个阈值取值范围取为0到j之间,如果距离区分因子大于阈值,那么可以知道相对应的特征参数值。我们可以总结出:随着阈值不断增大,据此进行特征值参数个数的筛选,筛选后的特征参数输入到后续的分类器中进行训练和测试,如果特征参数分类准确率在设定的阈值范围之内,那么现在可以停止继续对特征参数的选择,经过经验分析,通常对于分类准确率设定为85%。此时可以假定右主液压缸内泄为例,通过上面的分析方法,在不同泄露量的情况下,不能有效鉴别时域数值,所以技术人员此时应该把几种工况整合在一起并加以诊断,这时可以借用小波灰度矩、频域以及小型包能量谱等参数进行研判。针对于以上几种参数值可以应该建立AR模型,利用AIC准则计算最佳模型阶数,这样可以算出模型阶数一般位于80左右波动。在此基础之上,对于以上函数进行敏感性的评判。当阈值大于0.75时,认为对此类故障敏感的特征参数是可变化的。当机械处于不同状态时,也会面临着不同的工况,对FuzzyARTMAP的神经网络进行训练,定义在不同工况下正常样本映射情况为1,中等泄露样本映射结果是2,严重泄露样本映射结果是3,可以发现在一些测试样本中,有可能有些数据发了分歧,可以定性为中性泄露,这样的泄露事件发生率将会降低。
我国混凝土泵车的经过了几十年的发展,已经建立起了较为完善的设计和生产的产业链。相关人士认为,我国混凝土泵车发展速度将会越来越快,其后续前景也是越来越广阔,相信随着国家资金以及技术的投入,混凝土泵车一定会在机械制造领域成为一颗闪亮之星,同时技术的发展也会促进国家经济的发展。
参考文献
[1] 刘会勇.基于滑动平均的混凝土泵压力滤波方法研究[J].工程机械,2008(07).
混凝土泵送技术广泛应用于各种混凝土浇筑量大的工程中。混凝土泵的各种优越性逐渐被广大工程技术人员所认识。但是,有些人对其工作原理、技术性能等不甚了解,在混凝土泵的选型方面较为盲目,作者就此问题进行分析,以供参考,在泵送施工中,经常会由于各处原因造成混凝土堵泵或堵管,通过分析三大方面的原因进行了剖析和预防措施。
1、操作不当容易造成堵管
1.1 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。
1.2 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 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。
1.4 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。
1.5 停机时间过长
停机期间,应每隔5-10min(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。
1.6 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。
2、混凝土泵方面原因
2.1 混凝土缸与活塞磨损严重随着设备工作时间的加长,活塞的唇边逐渐磨损,当达到一定程度时,部分砂浆会渗漏在混凝土缸壁上,与水箱中水接触后,水在短期内迅速变浑,应更换活塞,否则漏浆严重会造成堵管;混凝土缸出口部位磨损较快,水箱中水也会因漏浆立即变浑,应更换输送缸。
2.2 切割环与眼睛板磨损严重(仅适用于s阀泵)切割环和眼睛板磨损严重时,使s阀与眼睛板间隙过大,漏浆严重,泵送压力损失而减少,易造成堵泵或堵管。间隙过大应调节摆臂上的调节螺母,使橡胶弹簧保持一定的预紧力,磨损严重时应更换切割环和眼睛板。
2.3 阀窗未关紧、漏气(仅适用于蝶阀泵)阀窗未关紧、阎窗的密封圈损坏,输送泵在吸料时吸入空气,导致气阻、吸入效率急剧下降,造成堵泵或堵管,应定时检查阀窗的情况,关紧阀窗及更换密封圈。
2.4 阈箱盖与阀箱体问、料斗与阀箱体间的石棉垫破损(仅适用于蝶阀泵)上面两个部位间的石棉垫破垫破损的话,会导致漏气,泵送压力下降,造成堵管,应时常检查,及时更换石棉垫。更换石棉垫时,要用白铅油加以密封,增强密封度。
2.5 蓄能器内压力不足
作为迅速补充换向压力和能量的蓄能器,要保证内部氮气的充足(弹簧式蓄能器已不多见),特别在泵送高强度渥凝土及高层时更应注意,预充压力达不到一定压力,在混凝土泵压力不足时难以补充,可能造成堵泵或堵管。
3、混凝土方面原因
用于泵送的混凝土必须符合泵送混凝土的要求,并不是所有的混凝土都可以拿来泵送,非合格的泵送混凝土将加剧泵机的磨损,并经常出现堵管、爆管等现象。
3.1 混凝土塌落度过大或过小
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8~18cm范围内,对于长距离和大高度的泵送一般需严格控制在15cm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
3.2 含砂率过小、粗骨料级配不合理
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。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。
粗骨料按形状可分为:卵石、碎石。卵石的可泵性好于碎石。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,含砂率不宜太低,应大于40%,大粒径粗骨料的含量不宜过高。合理地选择含砂率和确定骨料级配,对提高混凝土的泵送性能和预防堵管至关重要。
3.3 水泥用量过少或过多
水泥在泵送混凝土中,起胶结作用和作用,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。因此,合理地确定水泥的用量,对提高混凝土的可泵性,预防堵管也很重要。
3.4 外加剂的选用不合理
外加剂的种类很多,如:加气剂、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。
3.5、砂浆量太少或配合比不合格导致的堵管
3.5.1 砂浆用量太少
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,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。
3.5.2 砂浆配合比不合格
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。
关键词:泵送混凝土技术;商品混凝土;高层建筑
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)23-0003-02
随着现代高层建筑的发展,泵送混凝土施工技术因其施工速度快、劳动强度低、生产效率高等优点而被广泛应用。泵送混凝土技术的出现,大大地提高了高层建筑混凝土工程的生产效率。本文就相关工程实例,对泵送混凝土施工技术要点进行简述,以供混凝土结构工程施工参考。
1 工程概况
本工程总建筑面积约4.68万 m2,地上23层,建筑面积约3.05万 m2,地下3层,建筑面积约1.63万 m2。建筑物最大高度为88.20 m,结构体系为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
本工程全部采用商品混凝土,施工时采用1台混凝土泵对各施工区段混凝土进行泵送施工。
2 混凝土材料要求
2.1 混凝土原材料要求
本工程泵送混凝土采用商品混凝土,混凝土原材料应符合以下标准。
2.1.1 水 泥
所用的水泥采用强度为42.5 MPa的普通硅酸盐水泥或粉煤灰水泥。
2.1.2 石
石应采用具有良好级配的碎石或卵石,其粒径不超过管径的1/3,一般为5~30 mm,最大粒径不应超过40 mm,石的含泥量应小于1%。
2.1.3 砂
砂宜采用通过0.135 mm筛孔占15%~30%的中砂,砂率一般要求宜控制在40%~50%,且砂的含泥量应小于5%。
2.1.4 外加剂
泵送混凝土所用的外加剂应采用木钙或UNF、NNO型减水剂,本工程使用FS―3A高效外加剂。
2.1.5 粉煤灰
为满足泵送混凝土和易性要求,在拌制混凝土时宜掺入适量粉煤灰,对粉煤灰细度的要求为:以过0.080 mm方孔筛余量不超过8%为控制标准。
2.2 混凝土的可泵性要求
为使混凝土有较强的可泵性。拌制混凝土时,在保证混凝土强度的前提下应严格控制混凝土的水灰比和坍落度。水灰比过大,混凝土容易发生离析而堵塞输送管道;而水灰比过小,则混凝土的流动性能差而不易泵送施工。因此要严格控制混凝土的水灰比,一般泵送混凝土的水灰比应控制在0.4~0.6之间,不得低于0.4,且最小水泥用量不宜低于300 kg/m3。
为保证混凝土有较好的流动性能,应注意控制好混凝土的坍落度。本工程混凝土的泵送高度约为88 m,混凝土的坍落度控制在120~160 mm之间。
3 泵送混凝土施工操作要点
3.1 泵送设备选型
根据本工程为一栋单塔楼工程,且单层建筑面积较小特点,施工时选用1台PTF-75BZ型混凝土输送泵进行泵送混凝土施工。
3.2 混凝土输送管道布置
混凝土输送管道的布置应遵循以下原则:
①保证施工安全和便于施工。
②输送管道线路应为最短路径,配管时尽量采用直管而少用弯管和软管,同时应尽量避免使用过大弯度的弯头。
③方便混凝土运输车辆行走及布料,易于管道清洗、排除故障和装拆维修。
④采用的螺栓式管道接头必须连接牢靠,必须保持管路密封良好。避免由于管路密封不良造成水泥浆泄漏而引起的管道堵塞。
⑤弯管与锥形管要匹配。弯管的直径及壁厚必须与直管的直径及壁厚相对应。
⑥混凝土泵出口处应有一定长度的水平管,然后再接90 ?弯头,转向配置垂直管道,且水平管段长度不宜小于15 m。
⑦不得将混凝土输送管道直接支承在钢筋、模板及预埋件上,应用预制好的脚架或台垫支承并固定牢靠。
3.3 泵送混凝土
①在混凝土泵与输送管道连接好之后,泵送混凝土之前应对泵机进行全面检查,进行试运行及泵送系统的调试,以保证泵送混凝土的正常施工。
②在混凝土搅拌车投料前,应先向混凝土泵的料斗注入适量清水进行泵送,以湿润混凝土泵的料斗、活塞以及输送管道的内壁。经检查确认混凝土泵和输送管道中无异物后,还应采用下列方法混凝土泵和输送管道内壁:
泵送水泥浆,泵送1?2水泥砂浆,泵送与混凝土内除粗骨料外的其他成份相同配合比的水泥砂浆。
按上述方法泵送的水泥浆或水泥砂浆不得集中浇注在同一位置,应分散浇筑。
③混凝土泵送时,应将混凝土泵控制在低速、均匀速度运转并随时可进行反泵的状态。混凝土的泵送速度控制应先慢后快,逐步加速。同时,应仔细观察混凝土泵的泵送压力和各泵送系统的工作情况,待确认各系统运行顺利后,才能以正常速度进行混凝土的泵送作业。
④泵送混凝土作业应连续浇筑,如遇混凝土供应不上必须暂时中断泵送时,应每隔10 min进行反泵一次,使输送管道中的混凝土保持良好的可泵性,避免混凝土发生沉淀而堵塞管道。其中断时间不得超过混凝土的终凝时间。
⑤泵送混凝土作业时,应保持活塞在最大行程运转。在混凝土泵送过程中,如发现输送管道内吸入了空气,应立即进行反泵吸出混凝土至料斗内重新搅拌,待将管道内的空气排出后再进行混凝土泵送作业。
⑥在混凝土泵送过程中,若需接长3 m以上的输送管道时,应对接长的管道进行湿润和管道内壁后才能连接。
⑦在混凝土泵送过程中,当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管道明显振动等现象而泵送困难时,不得继续强行泵送,并应立即查明原因,排除故障后方可继续泵送。故障原因排查时,可先用木锤敲击输送管弯管、锥形管等部位进行排查,并进行慢速泵送或反泵,防止管道堵塞。
⑧泵送混凝土浇筑时,应遵循由远而近的顺序进行浇筑,在同一区域的混凝土,应按先竖向结构后水平结构的顺序,分层连续浇筑。
3.4 混凝土泵及输送管道的清洗
在泵送混凝土施工过程中,清洗是泵送后一个必不可少的重要步骤。良好的清洗方法既可清洗干净输送管道,又可将管道中的混凝土全部输送到浇注地点。不仅不浪费混凝土,而且经济环保。料斗内的混凝土全部泵送完毕以后,就应马上进行收尾工作。
3.4.1 输送管道的清洗
管道清洗有两种方法:气洗和水洗。气洗即用压缩空气吹吸;水洗是用高压水清洗。采用S阀式的混凝土泵可泵送水“自洗”,其他阀型的泵要另配高压水泵或专用的清洗泵附件。
管道清洗时,应在管端设置安全挡板,并严禁在前方站人,以防混凝土喷射伤人。
3.4.2 混凝土输送泵的清洗
混凝土泵每次泵送作业完成后,机器表面和输送管道都应进行及时清洗。如混凝土输送泵几天内不再使用,或在寒冷季节停放,则应将活塞拆下,把供水系统里的水放完。
4 泵送混凝土施工过程中常见的问题及防治措施
4.1 输送管道堵塞
泵送混凝土施工过程中,经常会发生输送管道堵塞事故。总结分析,发生上述事故的主要原因有:
①混凝土骨料级配不合理,粗骨料中混有超大粒径的石子,砂用量过少。
②混凝土配合比设计不合理,水灰比过大,水泥用量过多,或者混凝土坍落度过小。
③混凝土输送管道布置不合理,管道弯头太多,水平管道过短、超长或固定不牢固。
④混凝土泵送停歇间隔时间过长,输送管道中混凝土发生离析。
防治混凝土输送管道堵塞的措施有:
①选用可泵性较好的材料及级配,严格控制混凝土的水灰比及坍落度,严禁在混凝土的泵送过程中向料斗内加水,保证混凝土的坍落度在泵送过程中不发生较大的变化。
②在混凝土泵的料斗上加装滤网,杜绝过大料径的石子或异物进入料斗内,泵送混凝土前,先将输送管道充分。
③泵送混凝土过程中,如发现压力升高,输送管道明显抖动等现象,应用木槌对管道中的弯管、锥形管等易堵塞部位进行敲击,放慢泵送速度,或进行反泵将混凝土吸回料斗中重新搅拌后再进行泵送。如多次反泵无效,应停止泵送,拆下堵塞管道排除故障后再进行泵送。
④合理组织商品混凝土的供应,尽量减少混凝土泵送停歇间隔时间。当混凝土供应不及时,需降低泵送速度。泵送暂时中断供料时,应每隔10 min反泵一次,使管中混凝土形成前后往复运动,保持良好的可泵性,以免混凝土发生沉淀,堵塞管道。泵送混凝土中途停歇时间一般不应大于60 min。
4.2 输送管道爆裂
在混凝土泵送过程中,有时会出现输送管道爆裂现象,其防治措施为:
①控制好混凝土的坍落度,应符合泵送混凝土坍落度的要求。
②避免使用有裂缝或有损伤的管道,加强管道的维护及保养,定期更换有缺陷的管道。
5 结 语
高层建筑混凝土泵送是一个系统工程,要有严密的施工组织体系,从混凝土泵的选型及管道布置、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,这不仅影响工程的施工进度,而且影响工程质量,所以高层建筑混凝土泵送的全过程都要全方位严格控制,严格执行规范、规程要求,以保证施工顺利完成。不断研究泵送混凝土施工技术,对于提高高层建筑施工质量及施工效率均具有重要意义。
参考文献:
[1] JGJ/T 10-2011,混凝土泵送施工技术规程[S].
[2] 彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.