《超高層砼泵送》word版

1、高層混凝土泵送為發(fā)展和提高高層建筑現(xiàn)澆混凝土結構施工機械化水平，廣東省廣東國際大廈工程(主樓63層、高200.18m)，東莞華僑大廈、廣州冷凍庫、廣東糖煙酒大樓、中山銀行大廈、惠州等工程中采用了一級泵送到位的施工方法，一級泵送到位的最大高度201.5m，取得了優(yōu)質快速的效果。該成果經(jīng)專家評議“達到了國際先進水平”。1990年“廣東國際大廈主樓(63層)結構施工技術”獲省科技進步一等獎，“泵送混凝土技術”是該項技術的重要組成部分，是混凝土施工技術進步的重要標志。一、特點(1)泵送混凝土具有施工快捷、操作簡便、質量好、占地少適合使用商品混凝土，故特別適用于高層建筑、大體積混凝土工程、地下工程等超高

2、、量大的混凝土結構。(2)機械化程度高、節(jié)省勞動力、減輕勞動強度，縮短工期。(3)混凝土輸送與澆筑連續(xù)同步進行，并可一泵到位，不僅緩解了垂直運輸?shù)膲毫?，且減少混凝土輸送環(huán)節(jié)，簡化了施工。(4)由于泵送混凝土坍落度大，屬于緩凝型流態(tài)混凝土，故相應地對模板工程的標準要求較高。(5)泵送混凝土工藝要求對混凝土質量控制嚴格，故性能穩(wěn)定，質量較好。二、適用范圍本工法適用于高度230m以內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土結構工程。三、工藝原理泵送混凝土在泵壓力的推動下輸送要滿足兩個條件。即：混凝土在壓力作用下，混凝土中的一部分水與水泥漿混合物在管內(nèi)壁移動，形成潤滑層?；炷猎谶\動中的剪切應力，大于潤滑層的剪切應力才能運動，但

3、又必須小于混凝土芯柱的剪切應力。這樣，混凝土拌合物方可形成在同一斷面各質點等速的“柱塞”流。這就要求配制的混凝土要有一定的壓力泌水形成潤滑層和有一定的內(nèi)聚性，以“握裹”粗細骨料建立等速的“柱塞”流。為此要求有合適的骨料級配、水泥用量及適宜的外加劑、外摻料來改善混凝土的保水性、泌水性、穩(wěn)定性和粘聚性，以達到泵送混凝土的工作性能要求。四、作業(yè)條件1.材料(1)粗骨料應根據(jù)泵送高度、泵管直徑、選用不同的粒徑級配，如可采用5200mm、525mm、530mm粒徑的碎石或卵石。粒徑宜小于管徑的1/3。但應符合普通混凝土碎石或卵石質量標準及檢驗方法(JGJ53-79)的規(guī)定。(2)細骨料宜采用中砂。顆粒級

4、配應符合普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法(JGJ52-79)的規(guī)定(3)水泥品種應根據(jù)結構設計強度、澆筑塊體尺寸的需要采用相應的水泥品種。但應符合硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(GB175-85)、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥(GBB44-85)的規(guī)定。(4)外摻料的品質及摻量可根據(jù)不同水泥品種、對混凝土水化熱的控制要求及泵送高度經(jīng)試驗后選用。如摻用粉煤灰宜優(yōu)先選用微珠含量較高的一級粉煤灰，并應符合粉煤灰在混凝土和砂漿中應用技術規(guī)程(JGJ28-86)和粉煤灰混凝土應用技術規(guī)范(GBJ146-90)的要求。(5)外加劑種類和摻量可根據(jù)不同水泥品種、外摻料、工藝要求經(jīng)試驗后選用

5、。2.泵送混凝土配合比設計各級泵送混凝土配合比設計，應綜合當?shù)夭馁|、泵送水平距離、高度、氣溫等因素，選擇合理的可泵性混凝土性能參數(shù)，以能滿足緩凝高減水、微引氣、增大混凝土流動性，以達到滿足保水、粘聚和塑化等性能的可泵性混凝土。(1) 坍落度的選擇 入泵機料斗的坍落度與泵送高度的關系可參照表1。(2)混凝土運輸中的坍落度損失 混凝土運輸中的坍落度損失與運距和氣溫有關。因此選擇高緩凝性的減水劑極為重要。一般可選用減水增塑型外加劑。當氣溫在30左右采用混凝土攪拌車時，運輸時間在1小時內(nèi)坍落損失約24cm。(3)泵送混凝土水灰比 水灰比的選擇與強度、外加劑、外摻料有密切關系。試驗表明水灰比一般宜0.4

6、50.5，對強度及保水性均較好。(4)水泥品種及用量 水泥一般宜采用硅酸鹽水泥，大體積混凝土宜采用摻粉煤灰礦渣水泥，以提高其保水性及降低壓力泌水。水泥用量除滿足強度要求外，必須滿足可泵性要求。用量視混凝土強度等級、水泥標號而定，一般水泥用量不少于300kg/m3，最多不宜多于550kg/m3。(5)碎石粒徑 最大粒徑不大于管徑的1/3，但高層泵送：當150m高度以下，宜選用0.53.0cm；當150200m高度時宜選用0.52.5cm；當200230m高度時宜選用0.52.0cm。(6)砂率及膠結料含量 計算砂率應考慮實際大于5mm粒徑的砂及小于5mm的碎石含量，并換算成每m3骨料篩分曲線，按

7、此曲線砂率控制在(40±2)%。砂的細度模量在2.02.5。膠結料含量是指每m3混凝土中小于0.3mm的水泥、外摻料、細骨料的總含量。它是能“握裹”粗、細骨料，提高保水性、改善粘聚性，達到混凝土在壓力作用下管內(nèi)產(chǎn)生等速“柱塞”流的必要條件。其含量與強度等級、水泥標號、泵送高度有關，一般每m3混凝土控制在450600kg。(7)含氣量及壓力泌水 一般含氣量控制在3.0%以下，一般在10秒鐘前的泌水量小，相對泌水量S140-10(%)值就大，混凝土的保水性就好。一般S140-10(%)控制在80%左右，S10(%)在20%左右。五、泵送工藝流程工藝流程依次為：(1)泵送前應對泵機進行試運

8、轉，達到泵機技術說明書中可工作狀態(tài)的性能；(2)原材料及配合比檢查、審核、確認；(3)輸送清水(水量以能達到全管路潤滑)；(4)輸送潤滑砂漿(12水泥砂漿，0.5水灰比)；(5)泵機受料前應檢查混凝土的坍落度是否符合要求以及隨機抽取有關各項規(guī)定的試件。(6)泵送初始時應慢速輸送直到工作面出料；(7)泵送過程應經(jīng)常檢查管路的對接頭、支承點的固接是否有松動、漏漿等情況；(8)混凝土布料應依序分層澆筑，防止堆積離析，振搗要適宜；(9)泵及輸送管的清洗要求應符合泵機的說明要求；(10)澆筑面的臨時管清洗后應即時拆除歸堆。六、輸送管的布置及布料(1)輸送管的平面布置應能覆蓋輸送的工作面。(2)水平管，根

9、據(jù)其支承面情況采用相應固定支承墩及相應的卡具卡緊，每根管13m長)應不少于兩處。澆筑面水平管應用支架支承在樓面模板上，且高出樓面面筋。(3)垂直管位置需與建筑物樓面或墻面固定牢固。如穿過樓面可留洞用木楔塞緊墻面則需預埋鐵件用卡具卡緊。(4)在平面上或垂直處交接90°彎管處其沖擊力最大，應特別加強固定措施。(5)應優(yōu)先選用布料桿布料，當采用鋪管布料時，宜采用澆搗方向與泵送方向相反的方式。(6)為防止泵送中斷而引起反向壓力，應在泵機出口的水平管上安裝一逆止閥。七、機具配備及勞動力組織1.機具現(xiàn)場可根據(jù)管路布置換算為水平距離或所需泵壓能量來選擇泵機型號。各種型號泵機都有其相應的水平距離及泵

10、缸的壓力參數(shù)以供參考。例如63層主樓選用了西德“普茨瑪”(BSA2100-HD)泵，其最大折算水平距離為1000m，高度300m，泵缸壓力為115×105Pa。當采用商品混凝土時，根據(jù)運距和供料量，配備足夠的攪拌車?，F(xiàn)場配備高壓水泵，空氣壓縮機12臺、振動設備及無線電通訊設備多套。2.勞動力組織合理的勞動組織及科學的組織供料(指混凝土)是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。一般勞動組織安排如表2。八、質量控制泵送混凝土的質量控制，實質上是可泵性及強度的控制。也就是從原材料的材質，配合比設計、泵送工藝到成型后強度的系統(tǒng)管理。(1)原材料材質必須實行按批檢測。(2)混凝土設計及施泵中必須對其拌合物

11、的壓力泌水、含氣量、凝結時間、坍落度、早期推定強度預測等進行檢測養(yǎng)護。(3)混凝土強度試件及構件(部位)同條件試件的預留。(4)上述檢測資料匯總作為改進配合比設計的主要依據(jù)。(5)泵送操作工藝的改進是可泵性的一個重要環(huán)節(jié)。(6)建立混凝土早期推定及28天強度管理圖及早對強度增減提供改進配合比信息，降低強度均方差。九、安全措施施工現(xiàn)場安全設施及施工人員的安全技術培訓，應遵照國家頒發(fā)的建筑安裝工程安全技術規(guī)程的規(guī)定，根據(jù)泵送工藝的特點尚應注意如下幾個問題：(1)必須經(jīng)常檢查管線的皈承固定是否牢固，并即時更換已磨損的高壓管(一般輸送4.0萬m3混凝土的管應更換新管)。(2)當采用垂直管自流排空清管方

12、案時應在垂直管與水平管交接處增設閘閥。(3)為防止泵送的突然中斷而產(chǎn)生的混凝土反向沖擊，宜在水平管線近泵機位置增設逆止閥。(4)當采用布料桿布料時，布料桿移位吊裝應特別注意吊具的平衡，以防平衡臂籠中壓重塊墜落傷人。十、效益分析泵送混凝土由于要滿足高壓下管道輸送的特殊工藝要求，故單方水泥用量要高出普通混凝土10kg/m3左右，機械設備費用要高出普通混凝土1520元/m3。但施工速度可比塔吊快23倍，單方用工可節(jié)約510倍。同時由于可泵性的要求，混凝土質量控制嚴格，質量穩(wěn)定、強度保證率高。因此，在高層建筑及大體積混凝土工程中具有較好的綜合效益。十一、工程實例(1)廣東國際大廈工程(其中主樓63層，

13、200.18m高)混凝土共約10萬m3，均采用了泵送混凝土。頂層標高200.18m的直升飛機停機坪泵送C60級混凝土成功。由于采用了泵送混凝土及相配套的SP-70高效模板等新技術、新工藝，從而創(chuàng)造了持續(xù)平均六天一層樓的施工速度，并實現(xiàn)了主樓提前封頂?shù)念A定計劃。(2) 中山市銀通大廈工程，主樓高38層，高126m，混凝土共約1.5萬m3，均采用了泵送混凝土。本工程墻柱模板也采用了SP-70高效模板。在各方面的密切配合下，僅用10個月(日歷天)就完成了38層的結構施工任務。十二、香港國際金融中心泵送砼以及設備香港國際金融中心主樓88層、高420m，是世界第五、亞洲第二高樓。其砼泵送最大高度408m

14、，對施工安全、可靠性、環(huán)境保護和自動化程度要求都高，為保證工程質量和結構強度主樓全部采用C60砼，這些對砼輸送設備提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。為此在砼配方上也采取了一些有利于泵送的措施，并將攪拌站建在工地內(nèi)、距砼泵約300m，保證砼在20min內(nèi)到達澆筑面，減小坍落度損失。 此工程每層砼用量約240m3，分兩次施工，采用兩臺三一重工的HBT90CH-2122D超高壓砼輸送泵，同時布置了兩套同樣管道，兩臺泵可同時泵送。在400m高度的泵送過程中砼泵液壓系統(tǒng)的工作壓力為2425MPa，砼出口壓力16MPa，每分鐘換向1011次，輸送量約40m3/h。2設備狀況：2.1HBT90CH砼泵：2.1.1

15、技術特點 1)雙動力結構 為確保施工過程的可靠性，整機動力采用兩臺柴油機分別驅動兩套泵組。應用雙動力功率合流技術，平時兩套泵組同時工作，當一組出故障時可切斷該組，另一組仍維持50%的排量繼續(xù)工作，避免施工過程中斷造成損失。 2)全自動高低壓切換     液壓系統(tǒng)高低壓泵送模式切換過程全部由計算機控制，只需按1個按鈕就在瞬間完成切換，不需停機，沒有污染。 3)高壓砼活塞     由于泵送最大高度達408m，管道內(nèi)的砼對砼活塞反壓極大，針對這一關鍵工況特點，采

16、用增強聚氨脂材料開發(fā)了適應超高層泵送結構的高壓砼活塞。4)眼鏡板、切割環(huán)     液壓系統(tǒng)高低壓泵眼鏡板的反推力，導致密封失效，而這一對耦合件間的密封性是保證超高層泵送的關鍵。HBT90CH砼泵通過優(yōu)化S管的流線減小反推力，同時采用高預緊力技術使切割環(huán)與眼鏡板緊密，保證可靠密封。 5)水洗     在408m超高層泵送中HBT90CH砼泵仍然沿用泵送多高、水洗多高這一具有傳奇色彩且創(chuàng)造了水洗最高世界紀錄的技術，砼的浪費減至最低程度，整個工程可節(jié)省砼2640m3，折合港幣190萬。此外由

17、于沒剩余砼，減輕了渣土處理及管理的負擔，降低了施工過程的工作量和成本。 2輔助設備 配合工程要求配套設計了布料半徑為32。5m的無尾拖自動爬升布料桿，其主要參數(shù) ，布料半徑(m)32.5，塔身高度(m)31 ，爬升方式自動連續(xù)爬升，爬升速度(m/s)0.5 ，整機功率(kW)30 ，整機質量(t)24     布料桿用4個液壓馬達減速機組驅動，通過齒輪齒條帶動布料桿及支撐框交互上升而實現(xiàn)整機自動連續(xù)爬升，整個爬升過程可由1人操作完成。由于建筑結構的限制，布料桿的支撐跨距最大達10m，最

18、小只有3.5m，三一重工為此專門設計了大跨度變幅橫梁。 2.3輸送管     在泵出口布置了100m水平管、90°彎管4個、45°彎管1個、15°彎管2個；在高140m的32樓層，布置了30m水平管、90°彎管3個；在高200m的45層布置90°彎管2個；在高240m的55層布置90°彎管2個；然后一直往上，整套管道包括布料機塔身外露10m、臂長32m、彎管折算44m，全長622m。直管兩端都用剛性支撐固定牢靠。 3泵送施工技術關鍵 超高層建筑砼泵送施工存

19、在諸多技術問題，應從以下幾個方面采取措施。 3.1設備的泵送能力     設備最大泵送能力應有一定的儲備，以保證輸送順利、避免堵管。在本次408m高度的泵送過程中，砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力為2425MPa，砼出口壓力16MPa，而HBT90CH超高壓砼泵的液壓系統(tǒng)工作壓力可達35MPa，砼出口最高壓力可達22MPa，這也是HBT90CH順利完成400m超高層泵送的至關因素。 3.2設備配置的可靠性     設備的配置應以可靠性為首要原則，超高層砼輸送合理的布置管道至關重要，一旦

20、因設備故障而中止泵送2h以上時，砼在輸送管內(nèi)會出現(xiàn)泌水、離析，將使整個管道系統(tǒng)內(nèi)砼報廢而嚴重影響施工質量。三一HBT90CH泵采用兩臺發(fā)動機，既可同時工作以提高工作效率，也可單獨作業(yè)，即使1臺發(fā)生故障仍有備用發(fā)動機繼續(xù)工作，大大提高了施工過程的可靠性。此外，兩套獨立的泵和管道系統(tǒng)也是順利施工強有力的保障。 3.3耐超高壓的管道系統(tǒng)     在進行超高壓泵送時，管道內(nèi)壓力最大可達到22MPa，縱向將產(chǎn)生27t的拉力，必須采用耐超高壓的管道系統(tǒng)。此外常規(guī)的連接與密封方式也不能滿足要求，需采取下述解決方案。 1）采用壁厚為9.5m

21、m以上的超高壓管道，保障管道的抗爆能力。 2）管道間的連接用螺桿強度級別保證，縱向拉力由螺桿承受，使接頭處得到可靠保障。 3）帶骨架的超高壓砼密封圈能防止砼在22MPa的高壓下從管夾間隙中擠出，確保密封長久可靠。 4)輸送管管徑越小則輸送阻力越大，但過大的輸送管抗爆能力差，而且砼在管道內(nèi)流速慢、停留時間長，影響砼的性能，最好選用直徑為125mm的輸送管。 3.4合理布管     布管應根據(jù)砼的澆注方案設置并少用彎管和軟管，盡可能縮短管線長度。本工程管道沿樓地面或墻面鋪設，在砼地面或墻面上用膨脹螺栓安裝一系

22、列支座，每根管道均由兩個支座固定。為了減少管道內(nèi)砼反壓力在泵的出口布置了100m的水平管及若干彎管，取得了較好的效果。 3.5合理適用的砼配合比     配合比設計的原則是既滿足強度、耐久性要求，又要經(jīng)濟合理、具有良好的可泵性，因此除通常須考慮的因素外必須處理好如下幾個方面。 1)水泥用量     適用于超高層泵送砼的水泥用量必須同時考慮強度與可泵性，水泥用量少強度達不到要求，過大則砼的粘性大、泵送阻力增大則增加泵送難度，而且降低吸入效率。本例中水泥用量為375kg/m+3，在施工中取得了很好的效果。 2)粗骨料     常規(guī)的泵送作業(yè)要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于13；在超高層泵送中因管道內(nèi)壓力大易出現(xiàn)離析，此比例宜小于15，而其中尖銳扁平的石子要少，以免增加水泥用量。