混凝土泵堵管故障分析及预防措施

摘要: 泵送混凝土因作业速度快、生产效率高、劳动强度低而被施工单位广泛使用, 但泵送过程中的堵管是经常出现的难以处理的问题。文章对泵送混凝土堵管的原因进行了分析, 提出了解决办法和预防措施。

关键词: 混凝土泵; 堵管; 分析; 措施

中图分类号: TU646 文献标识码: A 文章编号: 1006- 8937( 2007) 12- 0021- 03

The analysis and pr ecautionary measur es of jamming pipe trouble of concr ete pump

DENG Man- lin

（No.1 Engineering Co.,Ltd., China Railway 5 Bureau Group,Changsha,Hunan 410117,China）

 

Abstr act:Sending concrete by pump is used extensively by the construction unit because of the fast workspeed,high production efficiency, lowlabour intensity. But jamming pipe in the pump sending course is a unwieldy problem that often appears. The article analyzed the reason of jamming pipe,and proposed the solution and precautionary measures.

Keywords: concrete pump; jamming pipe; analysis; measure

　　混凝土输送泵的工作原理是将混凝土吸入输送缸再由高压油推动活塞使混凝土通过S 阀或闸阀送到管道, 再由管道输送到目的地。活塞的推力用来克服管道中的阻力, 当活塞的推力不足以克服管道中的阻力时, 混凝土无法泵送, 称之为堵管。因此, 堵管的原因就是混凝土在管道中产生阻力并增大, 处理办法就是想方设法减小阻力, 预防措施就是防止输送中增大阻力。

1 堵管原因分析

1.1 混凝土不符合要求

　　混凝土由水、水泥、砂、骨料组成。前三者形成水泥砂浆, 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。泵送过程中由于压力作用, 一部分水泥砂浆被挤向外层, 在粗骨料与管壁之间形成一个润滑层。混凝土只有保持这种状态,泵送才能顺利进行。相反, 如果混凝土达不到要求,在粗骨料与管壁之间无法形成一个润滑层必将造成堵管。

1.1.1 配合比不良

　　配合比不良的混凝土拌合物在压力梯度较大处, 水分会通过骨料间隙渗透, 使骨料聚结引起堵管, 多发生在管道弯曲、变径和管路中间布置软管处; 另外, 砼水灰比过大时易离析, 造成砂浆与骨料分离而堵管, 多见于长距离水平泵送时的“偏析”堵管和竖直下行布管的下端离析堵管。水泥用量过少和砂率过低时, 砼和易性差, 变形困难, 在管道中摩擦阻力增大, 极易堵管。砼坍落度过低( 80 mm 以下) 时, 泵送阻力明显增大, 使泵送无法进行。

1.1.2 砂的粒径不合理

　　当通过0.315 mm 筛孔的细砂含量少时, 即使砼其它技术指标都符合要求也会堵管。因为这些细砂在砼中起一种类似滚珠的作用, 能减少管壁与砼的摩擦, 提高砼流动性, 增大砼的粘聚力和保水性,对砼的可泵性影响很大。因此在JGJ/T10- 95《混凝土泵送施工技术规程》中规定通过0.315 mm 筛孔的砂不应少于15%。

1.1.3 骨料过粗

　　理论上讲, 堵管最易发生在3 个大石子在同一截面相遇卡紧时, 这时截面大部分被石子占据, 可流通面积很小。通常规定石子最大粒径与管内径d/D<1/3( 注: 此项在《规程》中有详细规定, 根据输送高度和石子种类, 为2/5～1/5) , 并在泵机料斗上设方格网, 防止超径石子混入。

1.1.4 添加剂的选用不合理

　　添加剂的种类很多, 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。

1.2 操作不当

　　输送泵有着严格的操作规程, 操作人员必须严格遵守执行才能保证泵送顺利, 但实际施工中, 80%以上的堵管都是人为因素造成的。人为因素主要有两方面, 一是个人工作不负责, 二是个人业务水平有限。

1.2.1 操作人员工作不负责

　　①管道不及时清洗或是未清洗干净。泵送完毕, 管道不及时清洗或是未清洗干净, 混凝土凝固在管道内壁, 造成管径减小、摩擦增大, 下一次泵送时必将堵管。

　　②长时间停机不采取措施。停机时间过长混凝土会产生离析, 停机期间, 应每隔5～10 min( 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。

　　③盲目操作, 且不及时了解工况。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。若已经进行了正反泵几个操作循环, 仍未排除堵管, 应及时拆管清洗, 否则将使堵管更加严重。

1.2.2 个人业务水平有限

　　操作人员没有真正掌握输送泵的工作原理和操作规程, 在施工中操作不正确或是处理不当造成堵管。

　　①泵送速度选择不当。泵送时, 速度的选择很关键, 操作人员不能图快, 应根据不同情况选用不同的泵送速度。刚开始泵送时, 由于管道阻力较大, 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。

　　②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。

　　③混凝土质量变化时处理不当。在实际施工中受各种因素的影响, 很难保证每车的混凝土质量都一样, 若不及时关注质量变化并采取有效措施必将造成堵管。混凝土质量变化主要有混凝土离析、塌落度变小、混凝土结块、偶尔出现大骨料等。当发现有一斗混凝土的塌落度很小, 混凝土结块或大骨料无法泵送时, 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。

1.3 管道原因

1.3.1 管道接法错误

　　管道接法错误会引起输送阻力增大导致堵管。接管时应按最短距离、最少弯头和最大弯头来布管,尽量减小输送阻力, 这样也就减少了堵管的可能性。

1.3.2 管道接头密封不严

　　若输送管道接头密封不严, 管卡松动或密封圈损坏则泵送混凝土时必将造成漏浆。漏浆后, 将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力损失, 从而导致堵管。

1.4 机械磨损

1.4.1 压力减少

　　主泵、阀的机械磨损以及油缸内泄等均会造成油路压力下降。油路压力下降到无法克服混凝土的阻力时, 必然会导致管路堵塞。

1.4.2 局部漏浆造成的堵管

　　眼镜板和切割环之间的间隙过大、混凝土活塞磨损严重、输送缸严重磨损等都会引起漏浆, 漏浆后, 将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失, 从而导致堵管。

1.5 气温变化

　　夏季气温较高, 管道在强烈阳光照射下, 混凝土易脱水, 从而导致堵管, 因此在管道上应加盖湿草袋或其他降温用品。冬季应采取保温措施, 确保混凝土的温度。

2 堵管故障处理

2.1 堵管位置判断

　　堵管常见的位置有进料口、分配阀出料口处、S管阀处、弯管、锥管等位置。前三者混凝土并未泵送到输送管路, 故有的称之为堵泵。判断堵塞具体位置主要根据3 种表现: 一是泵送动作及液压系统均正常, 没有异常声音, 泵和管路均无振动。此表现说明泵和管路中均无混凝土流动, 堵塞位置肯定在进料口。此时检查进料口, 料斗内有较大骨料或结块,在进料口处卡住或拱起而堵塞。二是泵送系统动作突然中断, 并且有异常声响, 泵有较强振动而管道内无相应振动。此表现说明泵中有混凝土流动而管路中没有混凝土流动, 堵塞位置肯定在分配阀出料口处或S 管阀处。三是泵送压力逐渐增高, 而料斗料位不下降, 管道出口不出料, 泵发生振动, 管路也伴有强烈的振动和位移。此表现说明泵和管路中均有混凝土流动。堵塞位置肯定在管路, 位置一般发生在弯管、锥管, 以及有振动的地段, 用小锤沿管路敲打, 声音沉闷处为堵塞处。

2.2 堵管处理办法

　　堵塞位置不同处理办法也不同。对进料口、分配阀出料口处、S 管阀处堵塞, 主要是清除大块骨料或结块, 往料斗内倒入少量水泥浆, 反复正、反向启动泵, 迫使通路打开。如果此法无效, 也只能人工排除。弯管、锥管等位置堵塞处理较简单, 找到堵管部位后拆下这段管道, 清除堵塞的混凝土, 经试泵无阻挡再接管, 继续进行泵送。

　　在施工中, 要根据堵塞的情况, 结合上面谈到的堵管因素, 分析堵管的真正原因, 及时排除故障因素, 防止发生再次堵管。

3 堵管预防措施

　　要预防堵管发生, 应根据堵管的主要原因采取相应的措施。

　　①选择合格的原材料和配合比。严格按泵送混凝土规定设计配合比, 选用的骨料粒径一定要符合要求, 严格控制塌落度。

　　②加强操作人员培训, 提高其责任心和业务水平。堵管一般有明显征兆, 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, 正常的泵送循环自动停止, 主油路溢流阀发出溢流响声, 就表明已经堵管。另一方面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, 但管口不见砼流出, 也表明发生了堵管。操作人员必须及时了解尽可能连续泵送,不得已停顿时料斗中要保留足够的料, 每隔5 min 作正反操作各两个冲程防止离析, 停泵超过30～45 min时要清除泵和管中的料, 对坍落度较小的料要更加注意。

　　③合理布置管路, 尽量少用弯管、锥管, 不宜在管路中间布置软管。管段接头要严密, 防止漏浆引起水泥量减少, 管路要与临近建筑物牢固固定, 防止因振动使管路接头松动。

　　④开泵前认真润滑管路, 经常检查液压系统的工作情况, 发现过度磨损部件, 要及时修理或更换。泵送中注意检查管路是否漏浆, 发现漏浆及时处理。

　　⑤注意环境温度变化。在炎热的夏天, 应采用湿草袋覆盖管道, 防止在泵送过程中, 混凝土塌落过快而产生堵管, 冬季应采取保温措施, 确保混凝土的温度。

4 结语

　　在实际生产过程中, 由于外界条件的变化, 造成堵管的原因往往不仅这些, 处理的办法也很多, 但只要我们严格按照操作规程操作, 做到防微杜渐, 不断地从每一次堵管中总结经验和教训, 就一定能将堵管的可能性降到最低。

参考文献:

[1] J118- 2001, 铁路混凝土与砌体工程施工规范[S] .

[2] 北京建筑设计院.建筑设备专业技术措施[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2006.

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