摘要：現(xiàn)工程中用混凝土一般都是泵送混凝土，混凝土泵車是混凝土施工中必不可少的施工工具。本文介紹了混凝土泵車總體結構和技術參數(shù)，并闡述了泵車施工對泵送混凝土的要求。最后對混凝土泵車的發(fā)展和研究技術進行了展望。

關鍵詞：混凝土泵車；結構；泵送混凝土；技術展望

1 引言

　　混凝土泵車在建筑施工作業(yè)中，與混凝土輸送車相互配合，完成混凝土輸送和澆注任務?；炷帘密囀菍⒒炷帘冒惭b在汽車底盤上或專用車輛上，把混凝土的輸送和澆灌工序綜合在一起，節(jié)省了時間和勞動力，減輕勞動強度，保證了施工質量，減少成品混凝土的消耗。因此，混凝土泵送技術廣泛應用于交通運輸、能源工業(yè)、原材料工業(yè)、市政建設、農林水利、國防等基本建設工程中。

　　混凝土泵是本世紀的產物，德國于1907 年第一次提出了混凝土泵的專利。美國于1920 年制造出世界上第一臺機械式混凝土泵，第二次世界大戰(zhàn)期間出現(xiàn)了液壓混凝土泵。從60 年代起，液壓混凝土泵迅速發(fā)展和普及，泵車技術也隨之有了很大的發(fā)展，美國、德國、意大利、日本先后成為重要的混凝土泵的生產國。我國50 年代生產機械式混凝土泵，60 年代開始研制液壓泵。批量生產液壓泵是從70 年代中期開始的。1980 年以前，只有小型活塞式和擠壓式混凝土泵。進入90 年代，得到了更大的發(fā)展和普及，涌現(xiàn)出一大批混凝土泵制造廠，產品品種繁多，主要有S 管閥、閘板閥及蝶閥三大系列，最大排量已經(jīng)超過120m3/h，最大輸送壓力已經(jīng)達到26MPa。

2 混凝土泵車的總體結構

　　混凝土泵車主要由載重汽車底盤①、臂架回轉裝置②、臂架布料管③、混凝土泵④、支腿⑤等部分組成，如圖1 所示?；炷帘密噷儆谄嚫难b設備。根據(jù)其作業(yè)能力選擇載重汽車底盤類型，然后安裝布料結構和泵等混凝土輸送設備，但總體布置必須滿足整機的穩(wěn)定性要求。

　　混凝土泵車按照泵送裝置形式的不同分為兩類：擠壓式混凝土泵車和活塞式混凝土泵車。擠壓式混凝土泵車安裝有擠壓式混凝土泵。一般通過驅動軸帶動滾輪架和三個滾輪旋轉，不斷的擠壓以后的橡膠軟管立即回彈復原，管內出現(xiàn)局部真空，以便從后段管中又將混凝土吸入。各滾輪周而復始的旋轉、擠壓，以達到不斷輸送混凝土的目的?；钊交炷帘密嚢惭b有活塞式混凝土泵。活塞式混凝土泵構造先進、性能優(yōu)良，混凝土分配閥類型繁多，并在工程中得到了廣泛的應用。

3 混凝土泵車的施工應用

3.1 泵送混凝土的要求

3.1.1 水泥對泵送混凝土的影響

　　混凝土在泵送過程中，泵送壓力是靠其中的液相物質傳遞的，液相物質攜帶著固相物質一起運動，才能泵送。水泥在其中起到膠結和潤滑作用，缺少水泥或在泵送中漏漿，就會發(fā)生堵塞或根本不能泵送。普通硅酸鹽水泥、火山灰水泥的吸水性強，保水性好，拌合的泵送混凝土可泵送性好；礦渣水泥保水性差，拌制泵送混凝土時要加大水泥用量，適當增大砂率或添加一部分粉煤灰，并應采用較低的坍落度；采用粉煤灰水泥時，因其密度較小，同樣水泥用量的水泥漿體積較大，所以混凝土的流動性較好，但它早期沖水性較大，宜用坍落度較低的混凝土，并盡可能的連續(xù)泵送。

　　水泥用量要適當，若水泥用量不足，水泥漿不能包容混凝土骨料的全部表面，混凝土在泵送時會產生很大的阻力。這種混凝土的保水性很差，容易泌水和離析，在泵送時易發(fā)生堵塞。如果水泥用量過大，會使混凝土增大粘性，也會增加輸送阻力，而且對于混凝土的質量也有影響。在某種試驗條件下，水泥用量與混凝土輸送阻力及混凝土泵的容積效率之間的關系見圖2。

　　水泥用量也與骨料的品種和參數(shù)有關。同樣粒徑的卵石與碎石比較，卵石表面光滑平整，而碎石外表粗糙不規(guī)則，碎石比卵石表面積大些，混凝土的水泥用量也相應較大。同樣，細骨料中的人工砂要比天然砂多用水泥。骨料的級配適當，最大骨料粒徑越大，骨料間的空隙越小，水泥用量越小，但骨料最大粒徑不能超過40mm，否則破壞了混凝土的連續(xù)性。細骨料的平均粒徑要適宜，而且小于0.2mm 的含量也要有一定的比例，否則水泥用量也會增加。

　　此外，輸送管道越長，管徑越小，混凝土與管壁的摩擦阻力也越大。適當增加水泥用量可以增加混凝土與管壁的潤滑，減少泵送阻力。

3.1.2 骨料對泵送混凝土的影響

　　細骨料與水、水泥攪拌成砂漿，用來填充粗骨料之間的空隙，包裹粗骨料，使粗骨料在輸送管中呈懸浮狀態(tài)運動，同時使粗骨料與輸送管之間及粗骨料與粗骨料之間不直接摩擦。一般而言，天然砂可泵性好過人工砂，利用人工砂時要加入部分天然砂來改變其配比特性。用中砂配制混凝土可泵性好，其平均粒徑為0.25 ～0.3mm。推薦級配如圖3。細骨料用量同粗骨料的空隙率有很大的關系，使水泥砂漿能充分充滿粗骨料空隙為宜。

　　應用于泵送混凝土的粗骨料對泵送混凝土的性能有很大的影響。卵石骨料混凝土可泵性最好，混合骨料次之，碎石骨料最差，最大粒徑受混凝土泵結構及輸送管路最小口徑的限制。泵送混凝土要求粗骨料空隙率盡量的小，級配應連續(xù)而均勻，如果缺少某一組分，就可能會產生泵送堵塞事故。

　　好的骨料級配能夠獲得混凝土可泵性的改善，泵送混凝土成本的降低以及混凝土質量的提高這三方面的在綜合效益。采用卵石骨料可參照德國的泵送混凝土骨料級配曲線規(guī)范，見圖4，采用碎石骨料時，可參照日本三菱公司提供的泵送混凝土骨料級配曲線圖，見圖5。

3.1.3 水灰比對泵送混凝土的影響

　　水灰比是根據(jù)混凝土強度和必要的工作性能二者設計的混凝土的重要參數(shù)，水灰比的選擇既要滿足工作性能同時又要滿足強度性能。水灰比對泵送壓力的影響如圖6。泵送混凝土的水灰比選擇要根據(jù)不同的水泥品種、細度、骨灰比、骨料品種與級配及使用的外加劑及運輸時間來綜合考慮，當泵送混凝土的水灰比超過了強度

　　要求的水灰比最大限度時，就應通過采取提高水泥標號外加劑摻量等措施來調整。

3.2 混凝土泵車的泵送關鍵技術

　　泵送混凝土前，先把儲料斗內清水從管道泵出，達到濕潤和清潔管道的目的，然后向料斗內加入與混凝土配比相同的水泥砂漿（ 或1∶2 水泥砂漿），潤滑管道后即可開始泵送混凝土。開始泵送時，泵送速度宜放慢，油壓變化應在允許范圍內，待泵送順利時，才用正常速度進行泵送。泵送期間，料斗內的混凝土量應保持不低于缸筒口上10mm 到料斗口下150mm 之間為宜。避免吸入效率低，容易吸入空氣而造成塞管，太多則反抽時會溢出并加大攪拌軸負荷?；炷帘盟鸵诉B續(xù)作業(yè)，當混凝土供應不及時，需降低泵送速度，泵送暫時中斷時，攪拌不應停止。當葉片被卡死時，需反轉排除，再正轉、反轉一定時間，待正轉順利后方可繼續(xù)泵送。泵送中途若停歇時間超過20min、管道又較長時，應每隔5min 開泵一次，泵送小量混凝土，管道較短時，可采用每隔5min 正反轉2～3 個行程，使管內混凝土蠕動，防止泌水離析，長時間停泵（ 超過45min）氣溫高、混凝土坍落度小時可能造成塞管，宜將混凝土從泵和輸送管中清除。泵送先遠后近，在澆筑中逐漸拆管。在高溫季節(jié)泵送，宜用溫草袋覆蓋管道進行降溫，以降低入模溫度。泵送管道的水平換算距離總和應小于設備的最大泵送距離。

4 混凝土泵車的研究方法及其新技術

4.1 混凝土泵車布料機構計算機仿真

　　動畫仿真是近年來發(fā)展起來的一種計算機輔助設計方法。它通過簡化的模型的運動，來模擬機械部件的動作，能直觀的顯示出機構運動是否發(fā)生干涉，結構尺寸是否合理?；炷帘密嚨臐沧Ⅻc是在有限的三維空間，這個特定的有限三維空間就是混凝土泵車的包絡圖。它反應了混凝土泵車的總體工藝性能。通過布料機構的包絡圖來直觀的表示布料機構的作業(yè)范圍，評價泵車的性能，不斷的調整布料機構的設計，達到混凝土泵車性能的最優(yōu)化。

4.2 混凝土泵車設計新方法

　　由于混凝土泵車生產的高附加值和較大的國內市場需求，國內對混凝土泵車的結構設計與優(yōu)化進行了很多卓有成效的研究，由于結構設計非線性的復雜性和優(yōu)化目標函數(shù)的多樣性，對臂架主要外形尺寸和厚度的改變與應力、變形關系的數(shù)學模型很難建立起來，所以利用良好的非線性映射能力的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡進行臂架結構的設計建模，利用遺傳算法進行設計變量的優(yōu)化設計，算法用VC 實現(xiàn)的整體設計混凝土泵車的思路和方法可以實現(xiàn)高性能化混凝土泵車的設計和生產。

4.3 現(xiàn)代混凝土泵車新技術

　　現(xiàn)代混凝土泵車新技術主要集中在混凝土泵車的智能化研究上。智能化又主要體現(xiàn)在布料機構自主規(guī)劃控制及泵車澆注自動化等方面上?；炷恋闹悄芑褪菍C器人技術引入泵車臂桿自動控制中，使其具有機器人的功能，降低了工人的勞動強度，提高了生產率，同時也保證了澆注質量?！?/P>

【參考文獻】

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