第十章泵送劑

第十章泵送劑第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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劑一、泵送混凝土二、混凝土可泵性及影響因素三、泵送劑的特點(diǎn)四、泵送劑的組成與性能五、泵送劑對混凝土性能的影響六、泵送劑的工程應(yīng)用第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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土1、泵送混凝土概述2、泵送混凝土的優(yōu)點(diǎn)3、泵送混凝土的必備性能第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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概

述1、泵送混凝土是適應(yīng)于在混凝土泵的壓力推動下，混凝土沿水平或垂直管道被輸送到澆筑地點(diǎn)進(jìn)行澆筑的混凝土。2、泵送混凝土是有著特殊的施工方法要求的流態(tài)化混凝土。3、泵送混凝土伴隨著商品混凝土和高層超高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。4、泵送混凝土是現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵送混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）效率高：目前一般混凝土泵的每小時最大泵送量可達(dá)60m3，大功率的混凝土泵的每小時最大泵送量能達(dá)到100m3以上，其效率是任何一種施工方法所難以相比的；2）占地少：泵送施工特別適用于場地受到限制的施工現(xiàn)場?；炷帘每梢栽O(shè)在遠(yuǎn)離或靠近澆筑點(diǎn)的任何一個方便的位置，然后可以通過垂直或水平的管道輸送到澆筑地點(diǎn)。如能配以合適的布料桿，則在現(xiàn)場幾乎不用為混凝土的輸送和澆筑留置專門的通道；泵

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點(diǎn)第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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點(diǎn)3）施工方便：垂直與水平運(yùn)輸，甚至澆灌均可一次完成，從而減少混凝土的倒運(yùn)次數(shù)。輸送管道易于通過障礙及難以通過的地段，便于施工布置；4）現(xiàn)場整潔、文明：混凝土通過管道封閉運(yùn)輸，減少了混凝土運(yùn)輸過程中的泥水污染，有利于保持施工現(xiàn)場的文明整潔；5）受氣候的影響小：只要在混凝土接受和澆灌部位采取一定措施，在風(fēng)雨天氣可照常施工。第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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①流動性好一般坍落度在18~20cm，由于在混凝土的原材料中惟一可泵送的物質(zhì)是水，而在泵送壓力下的水分對泵送性能起著控制作用。由Abrams和Lyse等人提出的“水灰比原則”業(yè)已說明了這個道理。并且有試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了混凝土的流動阻力隨水灰比減小、和易性降低而增加。第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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1第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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由圖可以看出，在水灰比小于0.4時，整個流動阻力隨水灰比增加變化不大，而當(dāng)水灰比大于0.5后流動阻力變化也不大。在水灰比0.4~0.5時為加水量對流動性影響最敏感區(qū)域。為此水灰比應(yīng)當(dāng)取0.4~0.5范圍。但從混凝土的長期性能來看，水灰比大時強(qiáng)度就降低，水灰比應(yīng)當(dāng)盡量降低，這個矛盾可用摻減水劑來解決，在相同坍落度（混凝土流動阻力也大致相同）時可減少用水量10%~20%，因此減水劑將是泵送劑組成中最重要的成分。第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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②保水性好在泵送過程中主要靠水、水泥和細(xì)砂組成的潤滑層在混凝土體與管壁間起潤滑作用。當(dāng)泵送壓力超過管壁的摩擦阻力時，混凝土就沿輸送管向前移動。如果混凝土流動性好，保水性不好，輸送管內(nèi)會出現(xiàn)泌水分層現(xiàn)象。拌合水浮到表面、骨料沉積下來，以致造成水泥漿體先流動，管內(nèi)淤積大骨料，當(dāng)壓力增大時就會堵管或爆管，因此保水性是泵送混凝土可泵性的重要指標(biāo)。在泵送劑的指標(biāo)中是以壓力泌水率來表示的，水在壓力下的穩(wěn)定性決定可泵性的優(yōu)劣?；炷涟韬衔飸?yīng)在壓力作用下盡可能減少滲透泌水作用。壓力泌水儀就是測定混凝土在壓力作用下保水性能好壞的裝置。第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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壓力泌水率按下式計(jì)算：BP=V10/V140×100式中BP—壓力泌水率；

V10—加壓10s時的泌水量；

V140—加壓140s時的泌水量。一般混凝土加壓力下前10s泌水較快，而140s后就不再泌水了。所以兩者比值的大小可以表示出泌水的大小。BP值越大越容易泌水，BP值越小就越不泌水，也就是保水性能好。泵送混凝土必須要有比較好的保水性，才能順利地實(shí)現(xiàn)泵送。第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能③混凝土坍落度值要高，損失要小泵送混凝土一般需要較高的坍落度，大約在18~20cm，大坍落度混凝土必須借助于高效減水劑來實(shí)現(xiàn)。泵送混凝土在運(yùn)輸和泵送過程中還要求坍落度損失盡量小一些，便于泵送和澆筑施工。因此對泵送劑有一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為坍落度保留值，即經(jīng)過30min或1h后坍落度必須保持的最低值，國標(biāo)規(guī)定：30min合格品不得低于10cm，1h不得低于10cm。60min一等品不得低于12cm，1h不得低于10cm。實(shí)際上由于泵送技術(shù)的不斷提高，生產(chǎn)控制值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素1、混凝土的可泵性2、混凝土可泵性評價指標(biāo)3、混凝土可泵性影響因素第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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混凝土可泵性就是混凝土拌合物在壓力下在管道（包括彎管、接頭等局部阻力區(qū)）內(nèi)的流動能力?？梢哉f它是在特殊情況下混凝土拌合物的工作性，是一個綜合性指標(biāo)。在泵送過程中，拌合料與管壁產(chǎn)生摩擦，在拌合料經(jīng)過管道彎頭處遇到阻力，拌合料必須克服摩擦阻力和彎頭阻力方能順利地流動。因此，簡而言之可泵性實(shí)則就是拌合料在泵壓下在管道中移動摩擦阻力和彎頭阻力之和的倒數(shù)。阻力越小，則可泵性越好。

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指

標(biāo)最理想的測試方法是用一套包括泵和管道的小型模擬設(shè)備直接測量泵送壓力來評價可泵性的好壞。但顯然這種試驗(yàn)方法不適用于現(xiàn)場試驗(yàn)室。正由于此。即使在研究單位裝備了這一套設(shè)備，其研究結(jié)果也很難指導(dǎo)實(shí)際施工。也有學(xué)者試圖用流體力學(xué)的基本理論去分析計(jì)算拌合料在管道中流動的阻力。然而拌合料不是液體，而是多種組分組成的材料，在輸送過程中不可避免地要產(chǎn)生離析和泌水，所以在整個輸送過程中，材料組成是不均勻的。有鑒于此，黃士元等從考察實(shí)際泵送過程，總結(jié)工地泵送經(jīng)驗(yàn)，再在試驗(yàn)室作試驗(yàn)研究，采取了常用的簡便測試方法來評價可泵性。第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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標(biāo)黃士元觀察工地實(shí)際泵送過程中，發(fā)現(xiàn)了兩種堵泵情況。一種是由于配合比設(shè)計(jì)中的各種原因拌合料本身流動性偏小，坍落度偏小，造成阻力太大，泵壓不足推動拌合料前進(jìn)。這種堵泵現(xiàn)象是很容易理解的。另一種堵泵現(xiàn)象是經(jīng)常遇到的。拌合料中有足夠的用水量，由于摻加了高效減水劑，坍落度也很大，有的高達(dá)18~20cm，但也發(fā)生堵泵，這是什么原因呢？為了探究堵泵原因，黃士元等進(jìn)行了長時間的實(shí)際觀察和現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)堵泵的拌合料壓力泌水值都偏高。幾個典型的測試數(shù)據(jù)見下表，壓力泌水值是表征泵送拌合料粘聚性的一個指標(biāo)，第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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標(biāo)分析表中數(shù)據(jù)可知，拌合物在壓力下泌水太多，遇到障礙物（如彎頭）或在出口處，水脫離了拌合料，回流到后面的料中，壓力不能很好傳遞到固體顆粒，因此固體顆粒不能順利移動，造成堵泵。當(dāng)我們不能直接用泵壓或阻力來表征可泵性時，可泵性可理解為拌合料流變性和粘聚性的綜合反映，更實(shí)際地說，是拌合料流動性和壓力泌水值的綜合反映。這與普通混凝土拌合料的工作性概念是相似的，只是拌合料的粘聚性對泵送拌合料的可泵性影響更為敏感，泵送混凝土對粘聚性的要求更高。普通混凝土拌合料泌水率的測試方法對泵送混凝土顯得不夠敏感，不適用于泵送拌合料。第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素在拌合料的組成材料中，只有水是可泵的。泵送過程中壓力靠水傳遞到其他固體組成材料。這個壓力必須克服管道的所有阻力，才能推動拌合料移動。在管壁有一層具有一定厚度的水泥漿潤滑層，管壁的摩擦阻力決定于潤滑層水泥漿的流變性（屈服切應(yīng)力τ0和結(jié)構(gòu)粘度η）以及潤滑層厚度ε，水泥漿流動的速率V可用下式表示：V=τ-τ0/η×ε式中τ——泵壓施于水泥漿的切應(yīng)力。由此可見，如果這一潤滑層水泥漿流動性差（也即τ0和η太大），潤滑層薄，則水泥漿不易流動，或者說阻力太大。由此得到一個結(jié)論：為保證可泵性，拌合料必須有足夠量的水泥漿，且水泥漿必須有好的流動性，不能太粘。否則將產(chǎn)生過大的集料與管壁之間的摩擦。大大增加阻力。第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素為了保證泵送和澆灌后的混凝土質(zhì)量，對混凝土拌合物的技術(shù)要求主要有：1、滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性。2、混凝土初凝時間不得小于混凝土拌合物運(yùn)輸、泵送、直到澆灌完了的全過程所需要的時間。3、混凝土坍落度下限值為5cm。與此同時，要具有良好的內(nèi)聚性、不離析、少泌水。第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素對混凝土原材料的技術(shù)要求主要有：1、骨料骨料的粒徑、形狀、級配對混凝土拌合物有很大的影響。石子的大小、表面形狀會影響泵送的阻力，必須要盡量減小混凝土的內(nèi)摩擦力。因此規(guī)定石子必須符合自然連續(xù)級配，最大粒徑不能超過混凝土泵輸送管直徑的三分之一。如果垂直泵送高度超過100m時，粒徑直徑要進(jìn)一步減小。砂子對可泵性影響較石子更明顯。砂子在石子和水泥之間起填充和托浮作用，能使石子更好懸浮分散其間，使水泥漿體保持更好流動性。砂子級配要合理、砂率應(yīng)比普通混凝土大8%~10%，應(yīng)在38%~45%之間為宜。第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素2、水泥水泥應(yīng)采用保水性好不易泌水的水泥，如普通硅酸鹽水泥。水泥用量不宜過低，否則在流動性較大時容易使?jié){體變稀，混凝土保持不住一定的粘性。泵送過程中會產(chǎn)生稀漿被泵走，將骨料留在管中富集而產(chǎn)生堵管、堵泵。如果是標(biāo)號較低的混凝土可采用適量摻入粉煤灰來提高混凝土拌合物的保水性。一般以300Kg/m3以上水泥用量為宜。第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月混

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素3、摻用混凝土泵送外加劑。4、摻用活性摻和料，如粉煤灰、礦渣微粉等，可改善級配、防止泌水，還可以替代部分水泥以降低水化熱，推遲熱峰時間。第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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點(diǎn)1、減水率要高因?yàn)楸盟突炷亮鲃有院?，坍落度大?、坍落度損失小坍落度的經(jīng)時損失必須滿足商品混凝土與泵送混凝土的要求。為了盡可能減小水灰比，最好坍落度損失控制在1~2h之內(nèi)損失10%左右。3、不泌水、不離析、保水性好尤其是壓力泌水率要盡可能低，以保證泵送的順利進(jìn)行，不堵泵。4、有一定的緩凝作用一方面可保持坍落度損失小，同時可降低水化熱，推遲熱峰出現(xiàn)，以免產(chǎn)生溫度裂縫。5、混凝土內(nèi)摩擦小既不能泌水又要易于流動，因此泵送劑必須有一定的引氣性，以減小阻力，防止堵泵。第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能泵送劑常常是根據(jù)泵送混凝土的特點(diǎn)由不同作用的外加劑復(fù)合而成。具體的復(fù)配比例應(yīng)根據(jù)不同的使用目的、不同的使用溫度、不同的混凝土標(biāo)號、不同的泵送工藝來確定。主要由以下幾種組分組合而成：1、減水劑

1）普通減水劑有減水作用，可在保持泵送混凝土所需要的流動度條件下，降低水灰比，以提高后期強(qiáng)度。

木質(zhì)磺酸鈣與木質(zhì)磺酸鈉是最常用的減水劑。除了減水作用外，還有部分緩凝和引氣作用。當(dāng)泵送混凝土標(biāo)號較低，坍落度要求又不太高時只加木質(zhì)磺酸鹽類減水劑也能滿足要求。普通減水劑中的糖鈣類減水劑，則常常作為緩凝組分引入泵送劑中。第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2）高效減水劑在混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高、坍落度要求高的泵送混凝土中，如高性能混凝土用的泵送劑中必須使用高效減水劑，如萘系減水劑、三聚氰胺減水劑、脂肪酸系減水劑。這些減水劑減水率高，適于配制高標(biāo)號、大坍落度、自流平泵送混凝土。這類減水劑坍落度損失較大、需要復(fù)合緩凝劑。氨基磺酸鹽減水劑、聚羧酸鹽減水劑屬低坍落度損失減水劑，而且更適用于配制低水灰比（水膠比）的高性能混凝土。在水灰比0.3時，氨基磺酸鹽的減水率可高達(dá)30%。而在水灰比較大時使用，它們就很容易產(chǎn)生泌水。在泵送劑中往往使用兩種以上的減水劑來復(fù)合，常見的復(fù)合方式有：萘系+木質(zhì)素磺酸鹽系；三聚氰胺+木質(zhì)素磺酸鹽系；萘系+氨基磺酸鹽系等。復(fù)合使用往往比單獨(dú)使用摻量低、效果好。泵

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能第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能2、緩凝劑泵送混凝土多采用商品混凝土。要求坍落度損失小。尤其是對大體積混凝土或夏季高溫施工混凝土，必須添加緩凝組分。在普通減水劑不能滿足緩凝要求時，要選擇加入化學(xué)緩凝劑，如羧基羧酸鹽、糖類、多元醇等。使坍落度損失減小，也可以控制混凝土的水化放熱，避免溫度裂縫。第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能3、引氣劑適當(dāng)?shù)幕炷梁瑲饬靠梢詼p少泵送阻力，防止混凝土泌水、離析，又可以提高抗?jié)B、抗凍融性能。國外混凝土中幾乎都保持一定的含氣量。選用氣泡性能好的引氣劑是不會影響混凝土的強(qiáng)度的。如日本混凝土中幾乎都摻有AE劑。引氣組分可選用引氣劑及引氣減水劑。第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能4、保水組分保水劑亦稱增稠劑其作用是增加混凝土拌合物的粘度，使混凝土在大水灰比、大坍落度情況下不泌水、離析、有些保水劑還兼有減水、保持坍落度等性能。這些材料包括如下幾種：A、聚乙烯醇摻量在0.3%以下，具有緩凝和增稠作用。常用的聚乙烯醇有1799、0588等。B、甲基纖維素、羧甲基纖維素?fù)搅亢苄?，只占水泥用量?.02%~0.05%。C、羥丙基纖維減小坍落度損失，增加稠度，摻量為0.1%。其他尚有糊精、木糖醇母液、動物膠等。第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能5、礦物超細(xì)摻合料這類材料均具有一定的火山灰活性，或在堿性激發(fā)條件下具有水化活性。如硅粉、粉煤灰、礦渣粉、沸石粉、頁巖粉、膨潤土、石粉、硅藻土等，它們摻入后可改善級配，防止泌水離析，增加體積穩(wěn)定性，增加混凝土耐久性，防止堿—集料反應(yīng)。這些材料比表面均大于水泥，摻量較大，一般采用內(nèi)摻法，可取代等量水泥做膠結(jié)材用。其中以粉煤灰、礦渣粉、硅粉、沸石粉使用最普遍。硅粉摻量在5%~10%，其他幾種摻量在15%~30%不等。第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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能6、膨脹劑在大型基礎(chǔ)及大體積混凝土中為補(bǔ)償混凝土收縮常常要加入膨脹劑。泵送劑水灰比較大，坍落度也大，為保持體積穩(wěn)定性，特別是大體積混凝土的伸縮縫，后澆帶中都要使用膨脹劑。選用的膨脹劑中最好不要復(fù)合其他外加劑，而與泵送劑、摻合料共同使用。泵送劑一般在外加劑工廠復(fù)配成產(chǎn)品，但其中不包括摻合料與膨脹劑。

第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響●對新拌混凝土性能的影響●對硬化混凝土性能的影響第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響A、和易性

泵送劑能顯著地改善混凝土的和易性，尤其是對低水泥用量的混凝土，在不提高用水量的情況下大大提高拌合物流動性，使其滿足泵送的要求。泵送劑中最主要的成分就是減水劑，用以滿足大減水率的需要。一般的泵送混凝土坍落度值要在12~25cm，根據(jù)不同泵送工藝要求來決定。減水劑必須滿足以上的要求。第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月B、壓力泌水率

泌水率關(guān)系到泵送混凝土的勻質(zhì)性和可泵性。泵送劑是在一定的泵壓下由管道輸送到澆筑現(xiàn)場的。如果發(fā)生泌水，不但影響混凝土的質(zhì)量而且會堵塞管道，造成堵泵或爆管。因此對泵送劑不但有常壓泌水率的要求，而且有壓力作用下泌水率的要求。在常壓情況下泵送混凝土在坍落度（18±1）cm時的泌水率稱為常壓泌水率。壓力泌水時泵送劑的特定指標(biāo)，試驗(yàn)在壓力泌水儀中進(jìn)行。使混凝土在3.5MPa的工作壓力下測定其泌水率。泵

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響第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響泵送劑泌水率用摻泵送劑與不摻泵送劑的混凝土在相同條件下泌水率的比值來表示。

Rb=BPA/BPO×100%

式中Rb—壓力泌水率比，%；

BPA—基準(zhǔn)混凝土壓力泌水率，%；

BPO—摻泵送劑混凝土壓力泌水率，%。國際中規(guī)定Rb值，一等品不大于100%，合格品不大于120%。第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響C、含氣量

對泵送混凝土來講，可泵性的提高在一定程度上是借助于引氣劑來實(shí)現(xiàn)的。因此大部分泵送劑有一定的引氣量，就混凝土本身的性能來講，一定的引氣量對提高混凝土的耐久性也是有利的。所以泵送劑一般的含氣量都在4%左右，但不大于5%。第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響D、凝結(jié)時間

泵送劑有一定的緩凝作用，特別是對初凝時間有一定的延緩。這主要是由于泵送劑對坍落度的保留值有一定的要求。坍落度在30min及60min的損失不能太大。目前用于減小坍落度損失的外加劑主要還是各種緩凝劑，另外泵送劑中還往往加有保水劑（增稠劑）這類物質(zhì)也都有一些緩凝的作用。這些緩凝作用用以保持混凝土在泵送過程中有足夠的流動性。第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月泵

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響A、強(qiáng)度

泵送混凝土由于流動性好、坍落度大、又有較高的含氣量，因此與同配合比的基準(zhǔn)混凝土比，強(qiáng)度值略有下降。雖然減水劑有一定的增強(qiáng)作用，但對普通標(biāo)