建筑業(yè)10項新技術(shù)（鋼筋與混凝土技術(shù)）6-超高泵送混凝土技術(shù)

建筑業(yè)10項新技術(shù)

（第2章鋼筋與混凝土技術(shù)

混凝土技術(shù)部分）王永海副研究員冷發(fā)光研究員中國建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所2018年3月23日22.1高耐久性混凝土技術(shù)2.3自密實混凝土技術(shù)2鋼筋與混凝土技術(shù)（混凝土部分）2.2高強高性能混凝土技術(shù)2.4再生骨料混凝土技術(shù)2.5混凝土裂縫控制技術(shù)

主要修訂變化2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6超高泵送混凝土技術(shù)超高層建筑數(shù)量越來越多，建筑高度不斷刷新紀錄中國的超高層建筑需要大量超高超遠程泵送高強混凝土超高層建筑高度列表2012年前已建成的400m以上高層建筑2020年前竣工的500m高層建筑排名建筑名稱高度排名建筑名稱高度1哈利法塔BurjKhalifa,Dubai8281沙特吉達王國大廈10002上海中心大廈6322蘇州中南中心7293麥加皇家鐘塔飯店6013深圳平安金融中心6604臺北101大廈5084首爾數(shù)碼媒體城DMC6405上海環(huán)球金融中心4925雅加達簽名塔Signature6386香港國際商務(wù)中心4846曼谷GrandRamaIX大樓6157吉隆坡雙子星塔4527武漢綠地中心6068南京紫峰大廈4508天津高銀金融117大廈5979芝加哥威利斯大廈4429首爾樂天世界大廈55510深圳京基大廈KK10044210多哈會議會議中心大廈55111廣州國際金融中心43911紐約新世界貿(mào)易中心54112芝加哥特朗普國際酒店大廈42312天津周大福濱海中心53013上海金茂大廈42113中國尊52814迪拜公主塔41314大連綠地中心51815科威特哈姆拉大廈41315深圳佳兆業(yè)環(huán)球金融中心518混凝土超高程泵送低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性三大技術(shù)關(guān)鍵點混凝土泵送成套設(shè)備高強混凝土的配制及泵送性能評價泵送施工過程管理低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性控制技術(shù)引自中建西部建設(shè)股份有限公司高育欣高工資料。勻質(zhì)性：指混凝土在大流態(tài)下的均勻性能（和易性、流動性、抗離析性），這是保證泵送的必要條件之一；粘度：混凝土的粘度是決定管道內(nèi)粘滯阻力的關(guān)鍵指標，合適的粘度既是保證勻質(zhì)性的關(guān)鍵，也是保證粘滯阻力合適的關(guān)鍵指標。穩(wěn)定性：泵送過程中材料質(zhì)量的穩(wěn)定性也是關(guān)鍵，若勻質(zhì)性與粘度出現(xiàn)較大波動，則堵泵、爆管等事故易發(fā)，超高泵送難以實現(xiàn)。6低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性混凝土關(guān)鍵指標

低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性控制技術(shù)混凝土配制技術(shù)高性能聚羧酸減水劑膠凝體系骨料1）合理砂率2）粗骨料粒形、粒徑及級配2）提高保水性1）膠材體系優(yōu)化，粘度適中2）調(diào)節(jié)粘度及混凝土勻質(zhì)性。1）保證混凝土坍落度損失7低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性混凝土關(guān)鍵技術(shù)措施目前泵送評價可泵性易泵性基礎(chǔ)性評價針對性評價（坍落度、擴展度、倒桶時間等）（壓力泌水、orimet儀、L型、U型儀實驗等）僅以混凝土自身的靜態(tài)物理性能優(yōu)劣判斷混凝土泵送性能規(guī)范法JGJT10-2011學(xué)術(shù)常用法經(jīng)驗法1常用評價方法具有一定適用性，但特指性較強，局限性明顯。檢測指標較宏觀、敏感度低檢測指標較宏觀、半定量評價實用性較強，但敏感性不佳規(guī)范的修正方法，仍采用坍落度參數(shù)進行評價低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性混凝土評價方法8

2綜合評價方法流動性黏聚性穩(wěn)定性混凝土泵送性能1.混凝土拌合物在泵腔內(nèi)易于流動，以充滿所有空間2.混凝土拌合物不分層、不離析、不泌水4.混凝土拌合物在壓力條件下仍能保持良好的工作性能3.混凝土拌合物與管壁之間以及混凝土內(nèi)摩擦阻力較小勻質(zhì)性9

3流變參數(shù)評價基于混凝土流變模型（賓漢姆），混凝土流變儀通過模擬砼泵管環(huán)境，采用圓環(huán)容器內(nèi)混凝土受變速電機帶動固定力臂的阻礙體在新拌混凝土中的圓周運動；該測試過程中檢測混凝土內(nèi)部的剪切運動的難易及和管壁的摩擦阻力，得到混凝土流變參數(shù)：屈服應(yīng)力、粘度。定量描述混凝土流動性及粘聚性。（a）測試主機

（b）測試容器（c）待機狀態(tài)（d）工作狀態(tài)10

3流變參數(shù)評價通過橫向比較混凝土工作性能檢測方法，流變儀對混凝土基本的靜態(tài)物理性能參數(shù)評價結(jié)果:T≥230-260mmK≥600-740mm進行試配600膠材可泵區(qū)間屈服應(yīng)力合理上限不超過1400Pa，粘度區(qū)間28-65Pa·s;500膠材的可泵區(qū)間屈服應(yīng)力合理上限不超過1200

Pa，粘度區(qū)間20-60

Pa·s;400膠材的可泵區(qū)間屈服應(yīng)力合理上限不超過800

Pa，粘度區(qū)間10-40

Pa·s;NO.WCSFFAKfSGPC擬合曲線T/K倒桶115540000081010251.9%Y=37.6x+466.71230/6102.9s2155376240083010152.2%Y=16.42x+705.95240/7004.7s3155368320083010152.3%Y=12.74x+679.73250/7106.2s4155360400083010152.5%Y=11.45x+437.46245/6304.4s離析155376240083010152.2%Y=78.48x+-18.45草帽—干155368320083010152.3%Y=-2.45x+1288.95200/5309s400膠材量配合比（Kg/m3）11

4水平盤管評價驗證對于實際超高層工程，未來垂直距離可達1000m以上，如泵送過程發(fā)生泵送不順或堵管，將會產(chǎn)生巨額的經(jīng)濟損失和工期延誤。所以不能僅依靠以上兩種實驗室參數(shù)，還需要進行實際管道泵送實驗進行宜泵性評價的修繕及驗證。水平盤管實驗（迪拜塔也進行過驗證）雖然投入較大，但實際驗證效果最為直觀可靠，同時能收集混凝土宜泵性數(shù)據(jù)、泵管布置和泵機型號對泵送壓力的影響，是混凝土泵送性能綜合評價不可或缺的一部分。12盤管實驗壓力損失檢測，采用專用的壓力傳感器進行數(shù)據(jù)采集。壓力傳感器選用wika壓力傳感器，型號：S-10+990.36，量程40MPa。預(yù)設(shè)4個管內(nèi)壓力監(jiān)控點，第一檢測點P0為出泵35米處，第二檢測點P1距P0后2個90°彎管處，用于檢測局部彎管管壓力損失；第三檢測點P2與P1直管距離52米處，用于檢測直管壓力損失；第4點檢測點位于出泵10米處，檢測總體壓力損失。

隨著凈漿、砂漿及混凝土的泵送，管內(nèi)壓力是逐漸增大的；當(dāng)全部管道充滿混凝土?xí)r，泵送全過程壓力穩(wěn)定在5-8MPa間。而不同泵機運行模式對混凝土泵送管內(nèi)壓力并無明顯影響。4水平盤管管內(nèi)壓力監(jiān)控分析1314

低粘度高勻質(zhì)性高穩(wěn)定性混凝土泵送關(guān)鍵技術(shù)通過對超高泵送高強混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計，采用不同的泵送性能評價方式檢測，表明粘度低、勻質(zhì)性高、在壓力下穩(wěn)定性好的大流態(tài)混凝土和自密實混凝土具有優(yōu)異的泵送性能。

超高泵送混凝土技術(shù)，一般是指泵送高度超過200m的現(xiàn)代混凝土泵送技術(shù)。近年來，隨著經(jīng)濟和社會發(fā)展，超高泵送混凝土的建筑工程越來越多，因而超高泵送混凝土技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一。超高泵送混凝土技術(shù)是一項綜合技術(shù)，包含混凝土制備技術(shù)、泵送參數(shù)計算、泵送設(shè)備選定與調(diào)試、泵管布設(shè)和泵送過程控制等內(nèi)容。2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6.1技術(shù)內(nèi)容

（1）原材料的選擇

水泥：宜選擇C2S含量高的水泥，對于提高混凝土的流動性和減少坍落度損失有顯著的效果；

粗骨料宜選用連續(xù)級配，應(yīng)控制針片狀含量，而且要考慮最大粒徑與泵送管徑之比，對于高強混凝土，應(yīng)控制最大粒徑范圍；

細骨料宜選用中砂，因為細砂會使混凝土變得粘稠，而粗砂容易使混凝土離析；

礦物摻合料：采用性能優(yōu)良的礦物摻合料，如礦粉、Ⅰ級粉煤灰、Ⅰ級復(fù)合摻合料或易流型復(fù)合摻合料、硅灰等，高強泵送混凝土宜優(yōu)先選用能降低混凝土粘性的礦物外加劑和化學(xué)外加劑，礦物外加劑可選用降粘增強劑等，

化學(xué)外加劑可選用降粘型減水劑，可使混凝土獲得良好的工作性；減水劑應(yīng)優(yōu)先選用減水率高、保塑時間長的聚羧酸系減水劑，必要時摻加引氣劑，減水劑應(yīng)與水泥和摻合料有良好的相容性。

（2）混凝土的制備通過原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化設(shè)計和工藝措施，使制備的混凝土具有較好的和易性，流動性高，雖粘度較小，但無離析泌水現(xiàn)象，因而有較小的流動阻力，易于泵送。2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6.1技術(shù)內(nèi)容

（3）泵送設(shè)備的選擇和泵管的布設(shè)泵送設(shè)備的選定應(yīng)參照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10中規(guī)定的技術(shù)要求，首先要進行泵送參數(shù)的驗算，包括混凝土輸送泵的型號和泵送能力，水平管壓力損失、垂直管壓力損失、特殊管的壓力損失和泵送效率等。對泵送設(shè)備與泵管的要求為:1）宜選用大功率、超高壓的S閥結(jié)構(gòu)混凝土泵，其混凝土出口壓力滿足超高層混凝土泵送阻力要求；2）應(yīng)選配耐高壓、高耐磨的混凝土輸送管道；3）應(yīng)選配耐高壓管卡及其密封件；4）應(yīng)采用高耐磨的S管閥與眼鏡板等配件；5）混凝土泵基礎(chǔ)必須澆筑堅固并固定牢固，以承受巨大的反作用力，混凝土出口布管應(yīng)有利于減輕泵頭承載；6）輸送泵管的地面水平管折算長度不宜小于垂直管長度的1/5，且不宜小于15m；7）輸送泵管應(yīng)采用承托支架固定，承托支架必須與結(jié)構(gòu)牢固連接，下部高壓區(qū)應(yīng)設(shè)置專門支架或混凝土結(jié)構(gòu)以承受管道重量及泵送時的沖擊力；8）在泵機出口附近設(shè)置耐高壓的液壓或電動截止閥。2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6.1技術(shù)內(nèi)容

（4）泵送施工的過程控制應(yīng)對到場的混凝土進行坍落度、擴展度和含氣量的檢測，根據(jù)需要對混凝土入泵溫度和環(huán)境溫度進行監(jiān)測，如出現(xiàn)不正常情況，及時采取應(yīng)對措施；泵送過程中，要實時檢查泵車的壓力變化、泵管有無滲水、漏漿情況以及各連接件的狀況等，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。泵送施工控制要求為：1）合理組織，連續(xù)施工，避免中斷；2）嚴格控制混凝土流動性及其經(jīng)時變化值；3）根據(jù)泵送高度適當(dāng)延長初凝時間；4）嚴格控制高壓條件下的混凝土泌水率；5）采取保溫或冷卻措施控制管道溫度，防止混凝土摩擦、日照等因素引起管道過熱；6）彎道等易磨損部位應(yīng)設(shè)置加強安全措施；7）泵管清洗時應(yīng)妥善回收管內(nèi)混凝土，避免污染或材料浪費。泵送和清洗過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土，應(yīng)按預(yù)先確定的處理方法和場所，及時進行妥善處理，并不得將其用于澆筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6.1技術(shù)內(nèi)容（1）混凝土拌合物的工作性良好，無離析泌水，坍落度宜大于180mm，混凝土坍落度損失不應(yīng)影響混凝土的正常施工，經(jīng)時損失不宜大于30mm/h，混凝土倒置坍落筒排空時間宜小于10s。泵送高度超過300m的，擴展度宜大于550mm；泵送高度超過400m的，擴展度宜大于600mm；泵送高度超過500m的，擴展度宜大于650mm；泵送高度超過600m的，擴展度宜大于700mm。（2）硬化混凝土物理力學(xué)性能符合設(shè)計要求。（3）混凝土的輸送排量、輸送壓力和泵管的布設(shè)要依據(jù)準確的計算，并制定詳細的實施方案，進行模擬高程泵送試驗。（4）其他技術(shù)指標應(yīng)符合《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10和《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666的規(guī)定。2.6超高泵送混凝土技術(shù)2.6.2技術(shù)指標2.6.3適用范圍

超高泵送混凝土技術(shù)適用于泵送高度大于200m的各種超高層建筑混凝土泵送作業(yè)，長距離混凝土泵送作業(yè)參照超高泵送混凝土技術(shù)。2.6.4工程案例

上海中心大廈，天津117大廈，廣州珠江新城西塔工程。工程項目

天津高銀117大廈最大泵送高度597m，武漢中心C60最大泵送高度400m。20引自中建西部建設(shè)股份有限公司高育欣高工資料。對于混凝土泵來說，兩個關(guān)健參數(shù)泵送出口壓力與整機功率，出口壓力是泵送高度的保證，而整機功率是輸送量的保證。泵送出口壓力模擬計算值一般在10～35MPa之間。西塔實測最高泵送出口壓力達到23.3MPa；中聯(lián)重科HBT90.48.572RS泵送壓力可達47.6MPa2×286KW(60.5)三一重工9050CH-5D泵送壓力可達50MPa功率2×273KW（50）

超高層泵送設(shè)備選擇21泵送管道的選擇：面臨著高壓、耐磨、密封、連接、截止回流的多重考驗；管道材質(zhì)經(jīng)過耐磨處理，厚度加厚，視壓力承受能力確定管徑；管道