泵送混凝土摩擦因数测量方法的研究与应用

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发布时间：2021-09-06

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泵送混凝土摩擦因数测量方法的研究与应用
黄玉林戴献军冯东亮。许永和
1．上海建工集团股份有限公司上海200080；2．三一汽车制造有限公司长沙410100
摘要：泵送混凝土在施工时，所受的摩擦阻力主要由摩擦因数决定。摩擦因数反映了泵送过程中的一种黏性，泵送压
力直接取决于摩擦因数。混凝土的可泵性由基于摩擦因数的计算值来评判，混凝土的摩擦因数与其原材料特性和配比
密切相关。通过理论分析并结合工程实际，提出混凝土摩擦因数的计算公式，并开发出一种便捷高效的浆体流变仪。
实验证明，根据测量数据调整混凝土的配比，可有效降低其摩擦阻力，改善可泵性，满足施工需求。
关键词：泵送混凝土；摩擦因数；配比；浆体流变仪
中图分类号：TU64 6 文献标志码：B DOI：10．14144／j．cnki．jzsg．2016．01．027
Research and Application of Measuring Method for Pumping
Concrete Friction Coefficient
HUANG Yulin’ DAI Xianjun FENG Dongliang XU Yonghe’
1．Shanghai Construction Group Co．，Ltd． Shanghai 200080；2．Sany Automobile Manufacturing Co．，Ltd． Changsha 410100
1 研究背景
泵送混凝土是指在混凝土泵的压力推动下沿输送管
道进行运输并在管道出口处直接浇筑的预拌混凝土。混凝
土的泵送施工不仅可以改善混凝土的施工性能，提高混凝
土质量，而且还可以改善劳动条件、降低施工成本和减轻
环境污染。因此，泵送混凝土在国民经济中的应用日益广
泛，占预拌混凝土的比例已超过90％。
泵送混凝土除了需要满足混凝土设计规定的强度、耐
久性等理化性能指标外，还必须满足管道输送对混凝土的
要求，也就是可泵性要好。
可泵性是泵送混凝土工作性能的体现，是一个综合
性的指标，但其最主要的特征是要求混凝土沿管道输送时
摩擦阻力要小。混凝土的摩擦阻力越小，所需泵送压力越
低，对混凝土泵和输送管道的损耗也越小，施工难度和成
本也越低。
随着预拌混凝土技术的发展，以高性能混凝土、防水
混凝土、轻骨料混凝土等为代表的新型混凝土已经普遍应
用于各种现代建筑结构。
新型混凝土的原材料特性和配比与传统混凝土相比差
异较大，泵送难度非常大，传统的计算混凝土摩擦阻力的
方法已不适用于新型混凝土的泵送施工，因此需要研究一
种适用于新型混凝土的摩擦阻力计算方法。
2 S．Morinaga经验公式
在20世纪90年代，泵送混凝土及施工技术的快速发
展，推动了各国工程技术人员对混凝土流动规律的深入研
究。通过理论分析并结合大量工程数据，国内外工程师提
出了若干计算混凝土在泵送施工中流动阻力(即摩擦因
数)的经验公式。其中最著名的是S．Mofinaga经验公式。
2．1 S．Morinaga公式的表达式
S．Momaga公式如式(1)所示。
= +乜( + ) k ㈩
式中：△P_— 送时的压力损失；
输送管内径；
— — 摩擦因数；
— — 速度系数；
tl／t ——分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之
比：
v— —混凝土平均流速；
Ot— —混凝土径向压力与轴向压力之比。
Ap~[J可表征混凝土输送时摩擦阻力的大小。△P越
大，混凝土的可泵性就越差，施工难度也越大。根据大量
工程实践， △P≤0．O15 MPa／m时，混凝土的可泵性较好，
施工难度较低。
该公式自提出后，便收录在我国相关行业标准中，在
建筑施工领域获得广泛应用。
2．2 S．Morinaga公式的局限性
虽然S．Morinaga公式具备一定的指导意义，但是该公
式属于业界早期的研究成果，是基于分析传统混凝土的施
工数据的基础而得到的。该公式中，与混凝土有关的参