超高泵送混凝土材料性能关键技术研究

超高泵送混凝土材料性能关键技术研究

曹全明

潍坊市磊鑫混凝土有限公司山东潍坊261207

【摘要】随着我国经济的高速发展，城市人口高度集中，土地资源越来越缺乏，为了提高资源利用率，高度超过200m的超高层建筑越来越多。随着超高层建筑的快速发展，超高混凝土泵送技术应用也越来越广泛，泵送混凝土技术通过机械化施工降低劳动强度，实现绿色节能施工，是现代混凝土施工技术的重大进步，已成为超高层建筑施工中的关键技术之一。超高泵送混凝土技术是一项综合技术，包含混凝土配制、泵送设备选型、泵送管道布置、施工过程控制及意外情况处理等各个环节，其中任何一个环节出现问题，都会对整个泵送施工产生不利影响。

【关键词】超高泵送；混凝土；材料性能；关键技术

1超高泵送混凝土材料性能配合比设计原则

（1）200~400m调高度整配合比，主要调整粗集料中5~10mm与10~20mm的比例，掺合料比例进行适当的调整，同时调整外加剂配方，使之适应于超高层的夏季施工。

（2）400~600m调整配合比，进一步提高5~20mm集料中5~10mm比例，调整混凝土的胶凝材料总量和掺合料比例，同时再调整外加剂配方，使之适应于超高层的冬季施工。

（3）600m及以上高度调整配合比，主要调整5~20mm集料为5~16mm，调整混凝土的胶凝材料总量和掺合料品种与比例，同时调整外加剂配方，使之适应于超高层的春夏季施工。

2工程概况

某工程混凝土浇筑沿立面标高分成四个层次，核心筒墙体（第一作业层）→核心筒水平楼盖（第二作业层）→外筒型钢混凝土柱（第三作业层）→外筒水平楼盖（第四作业层），混凝土强度等级及泵送高度状况见表1。核心筒剪力墙、外围型钢混凝土柱等构件采用C60-C80的高性能混凝土，浇筑量将近10万方，最高泵送高度为420米，属于高性能混凝土超高泵送施工。高性能混凝土超高泵送一般采用“一泵到顶”的施工方式，由于高性能混凝土粘性大，泵送过程中阻力大，对超高泵送压力、泵送管道密封性要求极高，将极难泵送的高性能混凝土一次性超高泵送至指定高度，对混凝土泵送施工设备提出了极大考验。

3关键技术

3.1外加剂设计关键技术要求

中低强度等级混凝土（C30~C40）应用于楼板混凝土工程。高层施工环境下，楼板作业面积超大，中间支撑柱较多，混凝土泵出后只有人工搂爬作业，无振捣辅助工具，造成混凝土施工过程中中间阶段性暂停次数多而长。因此，要求混凝土有大的流动性、长时间的扩展度保持性同时不可太过黏稠，以适应人工铺平作业。高强混凝土（C50~C70）应用于墙体与巨型柱，需考虑混凝土高抛浇筑作业和实体密实度，需要混凝土有大的流动性且有一定的黏聚性。

3.2高性能外加剂关键组分

减水/保坍母液，是经过特别设计的聚合物，可用来提供超长时间的扩展度保持而不损失凝结时间和不影响强度发展。

黏度调节剂，通过对混凝土内水分子形成立体网状结构控制混凝土状态,能够有效改善混凝土的流变性能，即提高混凝土的整体包裹性，适当增加塑性黏度，但不显著影响混凝土流动性（低屈服值）。

3.3混凝土泵送设备选择

混凝土泵送设备的选型与混凝土的浇筑量、浇筑进度、泵送高度、强度等级及坍落度等密切相关。一般先估算泵送管道的阻力，按计算的压力值初选混凝泵型号；再根据施工实际情况，对泵送压力、输送量等进行核验确认；若满足型号，则型号确定，否则需重新选择，直至满足要求为止。

3.4泵送系统布置

（1）输送泵布置

混凝土输送泵的布置考虑众多因素，如现场平面布置情况、混凝土运输车行车路线、泵机与管道清洗衣水源压力、水平管道长度、泵机同时工作时干扰度、备用泵机启用转换便捷性等，结合本工程实际情况，3台泵机布置在现场西南侧。

（2）泵管布置

在超高层混凝土泵送施工中，为了减少管道内混凝土对泵的反冲击力，在水平泵管的设计上，要求水平管长度≧垂直高度/4，通过水平管来缓冲压力，对本工程水平管道长度至少达到105m以上，受场地所限，地面水平管铺设长度58m，无法满足要求，为此项目部采用增设弯管和空中楼层水平移位的方式补充水平管长度，1套泵送系统90°弯管10个左右，折算水平管长度90m，则水平管总长超过150m，满足要求。地面水平泵管布置时，其中心标高应与混凝土输送泵的出口部位保持一致。每套泵送系统配备2个截止阀，1个安装在泵出口10米处，在泵机出现故障、零配件磨损维修保养、管路清洗拆卸时对管路系统进行控制，另外1个安装在管道水平转至垂直处，以减少停机时垂直混凝土回流对水平管的冲击。

垂直泵管的布置即要考虑混凝土施工便利，同时对后续施工影响尽可能少，所以一般选择楼板结构简单靠近剪力墙的部位，本工程综合各方面因素，最后选择在核心筒电线井内沿着墙体向上敷设。为减小对底层垂直泵管底弯管的压力，分别在39层、40层、76层、77层设置缓冲段，缓冲段由10个90°弯管组成，有效地减少了底部弯管的压力。

（3）管道固定

混凝土超高泵送施工时泵机出口压力对管道附加冲击力很大，为保证混凝土输送过程安全可靠，管道布置必须稳固牢靠，特别是首层水平管、90°弯管、垂直管道等的固定。本工程水平泵管固定采用U型卡箍，对标高较低部位，预浇筑混凝土底座。对90°弯管采用U型卡箍、混凝土底座或现场配搭脚手架的方式固定，垂直管采用钢架固定。

4超高泵送混凝土施工过程控制要点

4.1混凝土质量稳定性的控制

超高泵送施工要求混凝土具有更高的质量稳定性。因此，当班质检员需在生产过程中每生产100m3混凝土检测一次砂含水并及时调整生产配合比。每车混凝土均需经过检测合格后方可出站。所有运输车辆在装料前需经过清洗且中途不允许更换车辆。

4.2超高泵送混凝土配合比调整权限

（1）基准配合比

基准配合比由每周三试配验证后确定，依据前一周的取样胶凝材料和料场砂石进行试配，试配结束后形成下周生产配合比确认单，参与人员签字确定并交由领导审批。配合比确认单除有试配记录外，需要附带最近原材料的检测数据。

（2）调整权限

①水量调整：基准用水量不允许超过170kg/m3，超过后需请示站总工；

②外加剂掺量调整：质检员±0.4kg/m3，实验室主任调整±0.8kg/m3，超过后报站总工；

③胶凝材料的调整需得到站总工的批准；

④砂率的调整：质检员可以进行±2%的调整。

4.3超高泵送过程信息采集

站内质检员详细记录每车混凝土的出站时间和检测数据。现场质检员除做好现场混凝土质量把关外，还需做好数据采集工作，重点关注泵送过程中每车混凝土的性能变化情况以及泵压，并做好相关记录。剪力墙每层拆模后需派人到现场了解混凝土表观质量及裂缝情况的收集、整理和分析，做好气候条件的收集，并与外加剂厂沟通外加剂配方的调整工作。

4.4突发状况的处理

通常会遇到的突发状况有以下几种：站内关键设备故障，导致生产中断；现场堵管；管道漏浆、加固不稳；运输车辆途中故障；施工现场特殊情况导致泵送中断。

所有突发状况的处理原则为“3小时制度”，即无论发生任何突发情况，坚持第一时间采取应急处理办法，且确保现场混凝土在距离出站3小时内入泵，如混凝土3小时仍未入泵需做退货处理，入泵时间超过3小时仍无法继续施工的需进行洗泵处理，待恢复生产后重新组织开盘生产。

总之，超高泵送混凝土施工难点主要有技术难点、施工难点、材料难点，各方面又有较多关键因素影响混凝土质量，只有从生产浇筑全过程各个环节着手抓起，控制影响混凝土质量的各个要点，确保超高泵送混凝土质量稳定、施工浇筑连续，才能使超高层建筑工程质量得到保证。

参考文献：

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[2]邓伟华,武超.武汉中心混凝土超高泵送关键施工技术[J].施工技术,2015,23:23-26.

[3]徐立斌,叶浩文,高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用简介[J].混凝土,2012,08:100-103+106.