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高层混凝土泵送堵管原因分析及综合应对措施!
 
摘要:本文结合某高层建筑堵管异常现象,论述了混凝土泵送原理,分析了堵管主次要原因,并提出了针对性综合措施,重点分析了混凝土堵管容易被忽略的管道优化设计和布置,最后进行实践经验总结,希望对同行有所帮助。
关键词:泵送;堵管;应对措施
 
1 工程情况
某高层建筑工程共20层,层高5.2米,7月底施工屋面梁板柱C30混凝土,总管线长约240米,其中垂直高度100米,下面水平输送管长15米,顶楼梁板水平管线约125米,泵送时连续几次堵管,甚至连砂浆都全线堵管,泵送不成功,给施工工作造成阻碍。根据施工现场堵管情况,首先排除了混凝土方面原因,因此开展了其他方面原因大量的调查排除工作,为最终解决问题提供了依据。在分析堵管原因之前,首先来了解一下混凝土泵送原理和堵管现象及判断。
 
2 混凝土泵送原理
主要由水泥、砂、石、外加剂、水组成的混凝土,形成了无数大小不一、形状各异的颗粒。经过搅拌之后,由水与混凝土的主要介质将无数颗粒包裹,并以小颗粒包大颗粒的形式连接起来,使水泥砂浆均匀包在粗骨料表面,并携带粗骨料在输送管中以悬浮状态运动,在这种状态之下才能形成流动的混凝土,这就是可泵性混凝土的形成。泵送过程中由于压力作用,一部分水泥砂浆被挤向泵管外层,在粗骨料与管壁之间形成一个润滑层,经过变径管后很快形成混凝土的各层次分布状态,从而使粗骨料顺利通过泵管。混凝土只有保持这种状态,泵送才能顺利进行(见图1[2])。
 
3 堵管现象及判断
当润滑层被破坏,如遇混凝土在输送管内的局部甚至大部分范围的摩擦阻力(混凝土内部摩擦力和混凝土对管壁的摩擦力)过大时,破坏了混凝土原来在管内层次分布状态,从序流变成了紊流状态,就容易产生堵管现象(见图2[2])。
堵管一般有比较明显的征兆,从泵送油压看,如果每个泵送冲程的压力峰值随冲程的交替而迅速上升,并很快达到设定压力值,正常的泵送循环自动停止,主油路溢流阀发出溢流响声,这时可以基本断定发生了堵管故障;另外可观察输送管道状况,正常泵送时管道和泵机只产生轻微的后座震动,如果突然产生剧烈震动,尽管泵送操作仍在进行,但管口不见混凝土流出,也表明发生了堵管。
 
4 堵管原因分析及应对措施
该工程堵管发生后,通过多次调查施工现场的实际情况,分析出堵管的主要原因,并由此制定了有针对性的应对措施,最终解决了问题,取得了良好的泵送效果。
 
4.1 人为主观方面原因及应对措施
4.1.1管道的连接、布置不合理
(1)由于施工现场场地狭小,水平管线长度没有达到JGJ/T10-2011《混凝土泵送技术规程》规定的垂直管路长度至少的1/3;
(2)更为严重的是垂直管道由于施工单位在施工每层夹层梁混凝土施工时都来回拆接过,密封性不好,存在普遍漏浆现象,有的接头处漏浆严重;
(3)未按要求加装截止阀,混凝土中途停止泵送时,垂直管道中的混凝土因重力作用形成倒流,直接导致再次泵送时锥形管或者弯管处堵塞;
(4)使用了小弯头。
这四个方面都是造成此次堵管的主要原因之一,也是日常最容易忽略的管道布置问题,这个经验教训值得今后重点借鉴。
采取的应对措施:由于场地狭小无法增加水平管线和安装截止阀,所以采取的措施主要是对新连接的全管线接口处全部拧紧,避免漏浆;不用小弯头,尽量都用大弯头,并尽可能地减少弯头的数量,并采取了后面将要讲到的其他综合措施配合实施予以完善。
 
4.1.2管道内壁未清洗干净
由于施工方在上次输送管用完后,未及时彻底清洗管道,造成了剩余混凝土结壳聚积也是造成堵管主要原因之一。
采取的应对措施:彻底清洗输送管内壁,或者换用干净光滑的输送管。
 
4.1.3泵送前润滑不到位
泵送前先用一定量水润湿管道内壁,再泵送适量砂浆润滑,管道的水没有完全放掉,稀释了砂浆,造成砂浆离析也是堵管原因之一。
采取的应对措施:泵送砂浆前一定要将管道内的水全部放掉,否则在泵送砂浆时会使砂浆离析而堵管。
 
4.1.4堵管后处置不当
开始泵送时,应处于慢速,泵送正常时转入正常速度,不能一味图快,发生堵管后盲目增加泵送压力而造成堵泵或堵管,严重的会发生全线堵管。包括设备供应商的售后人员在内的操作人员在堵管后未及时查找堵管原因,就盲目连续多次高压正、反泵,本来只有一处或几处堵管,反而导致全线堵管,这也是这次重要的经验教训之一,值得深思与借鉴。
采取的应对措施:操作人员要随时注意泵送压力、油温、输送管的情况,出现异常立即停止泵送,查明原因,得当处置,避免堵泵或堵管。
 
4.2 设备方面的原因及应对措施
4.2.1 切割环与眼睛板磨损严重
混凝土输送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,且停机时混凝土易倒流堵塞锥形管,这样易造成堵管。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。
采取的应对措施:调节S阀与眼睛板之间的间隙至符合要求。
 
4.2.2输送管尺寸不当
我们通常采用的输送管内径为125mm,但在施工现场检查发现所使用的输送管是由两个厂家生产的,另外有少量的旧输送管内壁磨损较为严重,出现了较多小凹坑。其中,红色输送管内径基本为125mm,符合要求,但蓝色输送管的内径有124mm、125mm,最大的达到了128mm,而且蓝色输送管内接口部位都有一圈凸出的焊圈。通过分析后认为,输送管存在两个问题,其中磨损产生的小凹坑和蓝色输送管接口处的凸出焊圈都有可能破坏润滑膜,是堵管的原因之一;蓝色输送管内径不一致就会导致混凝土由大内径向小内径输送过程中,混凝土势必产生挤压,造成局部较大摩擦阻力,也是导致堵管主要原因之一。这个也是平时最容易忽视的堵管环节。
采取的应对措施:所有输送管全部更换为同一厂家管径基本一致的红色泵管,保证管道内壁光滑。
 
4.3 材料方面的原因及应对措施
4.3.1润管砂浆使用不当
由于当时管线很长,而采用的润管砂浆还是常规砂浆,导致润管砂浆在输送管内壁形成的润滑膜不够,也是导致堵管的次要原因之一。
采取的应对措施:在用水冲洗混凝土泵和输送管,并将水全部放干净后,采用1:2水泥砂浆润管。
 
4.3.2混凝土用砂方面原因
经调查发现,其中一次堵管的时候砂的粒径不合理。因为通过0.315mm筛孔的细砂在混凝土中起一种类似滚珠的作用,应使通过0.315细筛孔的砂不少于总砂量的15%,能减少混凝土与输送管壁的摩擦,增大粘聚力和保水性。当时该批次砂该含量少,粒径也不合理,也有可能造成堵管,这是造成其中一次堵管的原因之一。
采取的应对措施:精选砂等原材料,控制砂的颗粒级配,保证混凝土的和易性和可泵性。
 
4.4 施工环境温度原因
时值7月份施工环境温度较高,因太阳光直射,输送管管壁温度最高可达70℃以上,使管道中的混凝土极易出现水分蒸发,特别是管壁的润滑膜,托浮力逐渐下降,造成堵管。
采取的应对措施:协调施工单位应用草袋、布袋等吸水后将输送管覆盖起来,并及时浇水降温,保持泵送的连续性,停歇时间不得超出30min。
 
5 经验总结
经过采取了上述多种综合应对措施,很好地解决了混凝土堵管问题,最终泵送顺利。我们也通过对此次混凝土堵管事件的处理,发现平常造成堵管原因大部分都是混凝土本身,但这次却主要是容易被我们忽略的管道设备方面的问题。因此也要引起我们足够的重视,从此次事件中得出以下八点高层混凝土泵送重要实践经验,希望对同行有所帮助:
 
(1)根据各工地实际情况,每次泵送施工前应合理设计和布局管线。尽量少用弯头,特别是小弯头;水平管道长度不低于高度的1/3,必要时还要设置截止阀。这一点在泵送高层混凝土或向下泵送混凝土时尤其重要。
 
(2)泵送混凝土时,应采用同一厂家和同一内径的内壁光滑的输送管道;每处管道接头必须拧紧保障紧密封;遇到高温施工时还应对泵送管道采取合理的降温措施。
 
(3)每次用完的混凝土输送管必须清洗干净,防止剩余混凝土结壳聚积造成下次使用时堵管。
 
(4)泵送前,要用水冲洗管道,然后将水全部放掉,再泵送1:2甚至更好的水泥砂浆进行润管。
 
(5)控制混凝土原材料,根据实际情况科学进行配合比设计,加强混凝土出厂质量监控和泵送混凝土入泵前检查,一旦发生异常,必须按照应急预案采取应对措施。
 
(6)针对高层泵送混凝土时,头几车采用高一个强度等级的混凝土首先打通管道,随后恢复正常强度等级混凝土泵送,这也是重要经验之一。
 
(7)如果混凝土堵管,一定要先查明原因并对症处理,避免错误操作导致更严重的堵管。
 
(8)在泵送高层混凝土时,垂直管道不要反复拆接,可有效防止因管道漏浆堵管。
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