超高压-低阻力管道在高强高性能混凝土超高泵送中的应用.pdf

2 0 1 1年 第 2 期 (总 第 2 5 6 期 ) Nu mb e r 2i n 2 0l 1 ( To t a l No．25 6) 混 凝 土 Co n c r e t e 工艺与设备 T E CH NI CS A N D E Q UI P ME NT d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 8 ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 2 ． 0 4 3 超高压一 低阻力管道在高强高性能混凝土 超高泵送中的应用 刘光 荣，陈涛 ，刘 昆吾 ( 中国建筑第四工程局有限公 司，广东 深圳 5 1 8 0 0 0 ) 摘要 ： 随着 现代建筑业 的迅速发展 ， 高强高性能混凝土技术的应用 日益广泛 ， 但 高强高性能混凝土 的黏度大 、 泵送阻力 高 、 泵送 效率 低 ， 使其泵送难度极大 ， 因此 ， 选 择合适 的高强 、 耐磨混凝 土输送管也至关重要。 在深圳蔡屋围京基金融 中心工程高强高性能混凝土的超高 泵送施工经验的基础上 ， 针对低阻力混凝土输送管选材 、 不同位置输送管接头连接形式 的选 型和现场超高压一 低阻力管道的布置要求等多 方面进行 阐述。 关键词： 超高压一 低阻力管道；高强高性能混凝土；超高泵送 中图分类号 ： T U5 2 8 ．0 6 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 2 — 0 1 4 2 — 0 3 Appl i c a t i on o f ul t r a- - hi gh pr e s s ur e a nd l ow- r es i s t a nc e pi pel i ne i n u l t r a - - hi gh pu m p i ng f or hi gh— - s t r eng t h an d h i g h-pe r f or m a nc e c onc r e t e L／ U Gu a n g- r o n g， C HEN T a o， L I UKu n - wn ( C h i n a C o n s t r u c t i o n F o u rt h E n g i n e e r i n g Di v i s i o n C o ． ， L t d ． ， S h e n z h e n 5 1 8 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e a p pl i c a t i o n o fh i g h —- s t r e n g t h a n d h i g h --pe r f o r ma n c e c o n c r e t e t e c h no l o g y i s mo r e a n d mo r e wi d e s p r e a d wi t h t he f a s t d e v e l o p i n g o f m o d e m a r c h i t e c t u r e ．Ho we v e r ， theg r e a t v i s c o s i t y， h i g hp u mp i n gr e s i s t a nc e ， l o w p u mp i n g e ffi c i e n c y o f h i g h - s t r e n g th a n dh i g h - p e rfo r m a n c e c o nc r e t e m a k e s i t d i ffi c u l t t O b e p u m p e d， S O i t i s i mp o r t a n t t o s e l e c t fig h t h i g h — s t r e n g t h a n d we a r — r e s i s t a nt c o n c r e t e c o n v e y i n g p i p e s ． Ba s e s o n t he c o n s t r u c t i o n e x p e r i e n c e o f u l t r a — h i p u mp i n g o f h i 曲- p e rf o r ma n c e c o n c r e t e i n S h e n z h e n K i n g k e y F i n a n c e C e n t e r p e c t ． T h e s e l e c t i o n o f t h e ma t e r i a l ， the c o n — n e c t i n g f o r ms o f j o i n t s i nd i ff e r e n t p o s i t i o n s ， a n d r e q u i r e da r r a n g e me n t o f u l t r a — h i g h p r e s s u r e a n dl o w— r e s i s t a n c e p i p e l i n e ， w e r e e x p o u n d e d ． Ke ywo r d s ： u l t r a — h i 曲 p r e s s u r e andl o w - r e s i s t a n c e p i p e l i n e ； h i g h — s t r e n g t h a n dh i 一 p e r f o rm a n c e c o n c r e t e ； u l t r a - h i g h p u mp i n g 0 1 1 言 土输 送管道及相关布置 方案。 高强高性能混凝土是一种新型高技术混凝土， 它兼有强度 高 、 流动性好 、 耐久性好等特点 。 随着现代建 筑业 的迅速发展 ， 全国各大中城市出现越来越多的高层及超高层建筑， 从而高强 高性能混凝 土的应用也 日益广泛 】 。 作为深圳市未来的新地标——深圳京基国际金融中心工 程中大量应用了 C 6 0 ～ C1 2 0等级的高强高性能混凝土。 随着混 凝土强度的增加 ， 混凝土 的黏度越大 ， 泵送阻力也越高 ， 在泵 送 过程中极易发生堵管、 爆管等诸多问题。 同时， 超高泵送具有泵 送线路 长 、 泵送压力大 、 输送泵连续 运作时间长等特点 。因此 ， 低阻力混凝土输送管道的优化设计及应用对高强高性能混凝 土的超高泵送起着至关重要的作用， 其连接形式 、 寿命、 可靠性 等都影响着设备的使用效果 。 中联重科作为该项 目的设备提供商， 针对该项 目中高强高 性能混凝土的超高泵送难题 ， 专 门研制开发 了一整套超高压一 低 阻力混凝土输送管道， 同时针对施工现场复杂的空间及环境， 专门设计了一套整体管道布置方案 ， 成功的将 C 6 0 - - C1 2 0高强 高性能混凝土泵送至 4 1 9 ． 8 m的高度， 创造了高强高性能混凝土 的超高泵送世界纪录。 本文将详细介绍该套超高压一 低阻力混凝 收稿 日期 ：2 0 1 0 - 0 9 — 2 8 1 42 1 混凝土输送管的优化设计 超高压一 低阻力混凝 土输送管 的优化设计主要是考虑混凝 土输送管的选材 、 制 造工艺 、 尺寸及连接形式的优化 。 1 ． 1 选 材及 工 艺 由于超高层建筑高强高性能混凝土的用量较大， 致使整条 管路内部的压力都较高， 这就要求所使用的混凝土输送管 自身 强度要够 ， 所 以选 用了特制 的 4 5 Mn 2系优质合金钢材质 ， 管材 选用 1 2 、 1 0 、 7 m i n 3种 厚度 规格 ， 分别 用于 5 层 以下 、 5 ～ 7 3层 、 7 3层以上三个不同的管路阶段。 为提高管道的耐磨性， 保证管道在超高压下长时间、 长距 离泵送 的可靠性 ， 在生 产过程 中对直 管先采用整体凋质处 理 ， 再对内壁进行高频淬火处理， 淬硬层硬度达 5 2 ～ 5 5 H R C， 对弯管 则进行整体淬火处理 ， 硬 度达 4 0 ~ 4 5 H R C， 整体管路的寿命可提 高 3 ～ 5 倍 。 1 ． 2 直管优 化设 计 根据 J G J ／ T l O 一9 5 《 混凝土泵送施工技术规程》 ， 普通混凝 土输送管道中的每个管卡的压力损失为 0 ． 1 MP a t ， 而且管道对 接处很容易磨损， 造成管道之间的密封性能差， 很容易漏浆， 从 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 而造成堵管现象 的发生 ， 如图 1 所示 。针对这 种情况 ， 优化设计 了混凝土输送直管之问的连接和密封方式 ， 采用带螺栓加端 面 密封的法 兰连接形式 ， 减小 管道 阻力 ， 并且 在管 道接 口处加 装 耐磨环 ， 以便增加管道 的耐磨性能 。 如图 2所示 。 1 2 5 B型管卡 图 1 普通管道 连接及 密封方式 图 2 高压直管连接及密封方式 1 ． 3弯管优化 设计 根据 J GJ ／ T l O 一9 5 《 混凝 土泵送施 工技术规 程》 ， 曲率半径 为 5 0 0 mm 的 9 O 。 弯管 的压力损 失相 当于 1 2 m长 的水平 直管 的压力损失， 曲率半径为 1 0 0 0mm的 9 0 7 弯管相当于 9m长的 水平直管的压力损失 ． 可见， 弯管的曲率半径越小 ， 其阻力越 大， 因此在管道的布置过程中应尽量采用大曲率半径的弯管 ， 尽 量避免采用小 曲率半径 的管道。 此外 ， 弯管端部采用法兰和端面 密封 的连接方式 ， 以减小 整体 管道的振动同时提高密封 的可靠 性 ， 如图 3所示 。 混凝土 流动 方向 图 3 高压弯管连接及密封方式 改进后 的连接及密封 方式有效 解决 了混凝 土输送 管道之 间的渗漏情况 ， 并且降低了管道接合处的压力损失， 提高了混 凝土输送管道的使用寿命。通过在深圳京基的实际泵送 ， 在整 个建筑封顶之前都没有更换管道 ， 也没有出现过渗漏情况 ， 泵 送量达到 5 0 0 0 0 m3 以上 。 2 混凝土输送 管道 的优化布 置 2 ． 1 优 化布 置原 则 混凝 土输送 管路应根据建筑结构 的平面布 置形 式 、 施 T组 织 设计有 关标准层单 位时 间内需浇筑 的混凝土方 量等进行 综 合考虑。 此外， 为了不影响超高层混凝土浇筑的连续供应， 超高压一 低 阻力输送管道的布置一般应至少布置两路 ， 输送泵 3台 ， 其中 1 台 备 用。 具体优化布置原则如下： ( 1 ) 输送 管道 应尽量避 开人流量较 大的通道 处 ， 以方便拆 装 ， 保证安全。 ( 2 ) 第一道水平弯管距离输送泵最短距离应不小于 3 m， 以 减小 出 口处管道阻力 。 ( 3 ) 距离输送泵 1 0 m左右应设置一个水平截 止阀 ， 以方 便 停机检修及清洗管道。 ( 4 ) 竖 向管道应在 第一 次穿越楼层处设 置一个 截止 阀 ， 以 防止堵管时混凝土 回流。 ( 5 ) 水平管的长度应不低于泵送高度的 1 ／ 4 ， 包括弯管折算 长度( 每米半径的弯管可换算成 1 2 m的水平直管) 。 ( 6 ) 在整个泵送的最大高度中部应增设一段竖向弯管 ， 以 减小竖 向管道混凝土 自重产生的竖 向压 力。 ( 7 ) 水平管 两边应设 置安全防护装置。 2 ． 2 优 化 布置 方案 根据以上原则， 优化布置了深圳京基项 目的水平及竖直方 向的混凝土输送管道， 水平地面的两条管路布置如图4所示。 卜 _ _ ) _ 3 - { r 一 ] I广 厂 — n 、 j ～ J．广 ⋯ 1 ． 白 I l l『 l lL T ／ 撮 上 』>(1／ 1 ， ／ 蔫 L l 圈r ] ／ i 荭 ／ ／ ， ： + 高 — ／ + + } + + + + l l i | l ，⋯ l 』 卜 —— —— ／ 墨 i 嚣 叠 l d再硇 ～ — — — — I{ J ＼ 嗵J叫出0 图 4 混凝土输送管道水平布置图 其中单条管路的水平管总长度为 1 5 0 m， 加上弯管折算的长 度之后已经远大于泵送高度的 l ／ 4 ， 符合优化布置原则。 竖直方 向的管路布置则如图 5所示。 其中在第 4 2层、 第 4 5 层 、 第 7 7层都增设了一段竖向弯管， 以避免管内的混凝土竖向的压力过大。 3结 束 语 通过超高压一 低阻力管道在深圳京基项目上的实际应用情 况可知 ： ( 1 ) 针对超 高层建筑 的混凝 土泵送 施工 ， 根据 实际 1 _ ． 况合 理且有针对性的设计超高压一 低阻力管道， 可顺利实现高强高性 能混凝土的超高层泵送。 1 43 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 5混凝土输送管道竖直布置图 上接 第 1 4 1页 通过深入研究泡沫混凝土的亚微观结构及其分布状况 、 探索复合 泡沫混凝土吸声机理 ， 再针对性地采取措施去改善低频吸声性能。 3 ． 4泡沫混凝 土与加 气混凝土 的性 能 比较 泡沫混凝土与加气混凝土这两类优质的新型墙体材料， 均 具有无数 细小 、 独立 、 分布均匀 的气孑 L 结构 ， 硬化混凝土性能对 比如表 3所示， 既相似， 也有所差异 。与加气混凝土相比， 泡 沫混凝土的强度离散性较小、 弹性模量较小、 塑性较好。 3 ． 5展 望 泡沫混凝土的抗压强度 主要取决于干密度 。湿密度不 同的 泡沫混凝土 ， 抗压强 度与水灰 比无 关 ； 湿 密度相 同的泡 沫混凝 土 ， 抗压强度 随水灰 比的提高而降低 。 我 国泡沫混凝土生产 的核心技术发泡剂与发泡机产 品， 目 前还没有国家标准或建材行业标准， 只有差异性较大的企业标 准， 从而导致产品质量参差不齐。此外， 有效控制泡沫混凝土成 本、 建立稳定的生产工艺， 以及兼顾降低密度与提高强度等， 是 提高我国泡沫混凝土制品综合竞争力的关键。 4结 语 掺加合适的纤维及高效减水剂、 调整含气量与水灰比， 可有 效平衡 泡沫混凝土 的工 作性 能 、 密度 、 强度 、 耐久性及成本等之 间的关系 。 泡沫混凝土拌制浆体 中泡沫的稳定性尤为重要 ， 其影 响硬化泡沫混凝土微孔结构， 包括微孔大小与分布、 连通孔与总 孔隙的比率等， 进而影响泡沫混凝土抗冻融性、 耐火性 、 吸水性 和导热性 等。此外 ， 配制泡沫混凝土还须重点考察发泡剂 、 化学 外加剂、 轻质填料及增强纤维等组分材料之间的适应性。 当今我国的泡沫} 昆 凝土制品和国外相比， 整体规模偏小、 技 术水平不高， 以及缺少大宗应用的主导产品。 坚信随着我国发 泡剂 与发泡机的产 品技 术进步 ， 国家或建 材行业标准 的建立 ， 以及施工技术的改进与完善 ， 加之泡沫混凝土材料本身具有 的 众多功能优势与低碳经济的国际发展趋势， 我国的泡沫混凝土 市场前景将更加广阔。 此外， 用泡沫混凝土取代 目前使用的泡 沫塑料作为防火保温材料 ， 是其一个新的市场增长点。 参考文献 ： ⋯ 1 李楠．防水隔热泡沫混凝土的研究与应用[ J J ． 国外建材科技， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 4 ) ： 9 - 1 3 ． [ 2 】周明杰， 王娜娜， 赵晓艳．泡沫混凝土的研究和应用最新进展『 J ] ． 混凝 土 。 2 0 0 9 ( 4 ) ： 1 0 5 — 1 0 7 ． 1 4 4 ( 2 ) 通过优化设计后的超高压一 低阻力混凝土输送管道， 可 以提高高强高性能混凝土的泵送效率， 延长混凝土泵送设备易 损件的使用寿命以及降低输送管道的沿程压力损失， 降低高强 高性能混凝土泵送过程中堵 管 、 爆管现象 的发生 。 参考文献 ： [ 1 ] 冯乃谦j 昆 凝土技术新进展【J 1． 建筑机械 ， 1 9 9 9 ( 3 ) ： 3 7 — 4 0 ． [ 2 ] 冯乃谦． 高性能混凝土的发展与应用[ J ] -施工技术， 2 0 0 3 ， 3 2 ( 4 ) ： 1 - 6 ． [ 3 j 马宝国， 彭观良， 胡曙光， 等． 泵送混凝土可泵性的评价方法浅探【J J 山东建材， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 1 — 4 ． [ 4 】 J G J ／ T 1 O 一9 5 ， 混凝土泵送施工技术规程【 s 1 ． 作者简介： 刘光荣( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 从事工业与民用建筑研究。 单位地址： 广州市天河区科韵路 1 6 号广州信息港 B 座 5 楼( 5 1 0 6 6 5 ) 联 系电话 ： 0 2 0 — 3 8 3 3 9 7 0 8 [ 3 ] 王伟， 熊传胜．泡沫混凝土的研究现状 科技信息， 2 0 0 9 ( 2 5 ) ： 7 - 8 ． [ 4 J RA MA Mu R T HY K， K U N HA N A ND A N N AMB I A R E K， I N D U S I V A R A N J A N 1 G ．A c l a s s i f i c a t i o n o f s t u d i e s o n p r o p e r t i e s o f f o a m c o n c r e t e I J J． C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 9 ( 3 1 ) ： 3 8 8 — 3 9 6 ． [ 5 ]J U S T A， MI D D E N D O RF B ． Mi c r o s t r u c t u r e o f h i g h - s t r e n g t h f o a m e o n e r — e t e ：I J j ． Ma t e r i a l s C h a r a c t e r i z a t i o n ， 2 0 0 9 ( 6 0 ) ： 7 4 1 — 7 4 8 ． [ 6 ]MO U N AN G A P ， G B O N GB ON W， P O U L L A I N P ．P r o p o r - t i o n i n g a n d c h — a r a c t e r i z a t i o n o f l i g h t we i g h t c o n c r e t e mi x t u r e s ma d e wi t h r i g i d p o l y— u r e t h a n e foa m w a s t e s [ J ] ． C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 o 8 ( 3 0 )： 8 0 6 — 81 4 ． [ 7 】K U N HA N AN D A N N AMB I AR E K ， R A MAMU R T HY K ．A i r - v o i d e h a r a e — t e r i s a t i o n o f f o a m c o n c r e t e 『 J 1 ．C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 7 ( 3 7 ) ： 2 2 l 一 2 3 0 ． [ 8 ]K U NH A NA N D AN N A MB I A R E K， R AMA MU R T H Y K ．S o r p t i o n c h a r - a c t e r i s t i c s o f f o a m c o n c r e t e [J ] ．C m n e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 7 ( 3 7 ) ： 1 3 4l ～1 3 4 7 ． [ 9 ]K U N HA N A ND A N NA MB I AR E K， R AMA MU R T HY K． I n fl u e n c e o f f i l l e r t y p e o n t h e p r o p e r ti e s o f foa m c o n c r e t e [ J ] ．C e m e n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 4 7 5 — 4 8 0 ． [ I O ] T A M C T， L I M T Y， L E E S L ． R e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t r e n g t h a n d v o l u me t r i c c o m p o s i t i o n o f mo i s t — c u r e d c e l l u l a r c o n c r e t e [ J ] ． Ma g a z i n e o f C o n c r e t e R e s e a r c h ． 1 9 8 7 ( 3 9 ) ： 1 2 — 1 8 ． [ 1 1 1 闫振甲．泡沫混凝土发展状况与发展趋势f J 1 ． 混凝土世界， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 4 8 —5 1 ． [ 1 2 ] K u NH A N AN D A N N AMB I AR E K， R A MA MU R T H Y K ． Mo d e l s r e l a t i n g mi x t u r e c o mp o s i t i o n t o t h e d e n s i t y a nd s t r e n g t h o f foa m c o n c r e t e u s i n g r e s p o n s e s u r f a c e me t h o d o l o g y 『J J ． C e m e n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 6 ( 2 8 ) ： 7 5 2 — 7 6 0 ． f 1 3 1 KUNHANANDAN NAMBI AR E K， RAMAM URT HY K． Mo d e l s f o r s t r - e n g t h p r e d i c t i o n o f f o a m c o n c r e t e [ J ] ．Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 2 0 0 8 ( 4 1 ) ： 2 4 7 -2 5 4． [ 1 4 ] L AU K A I T I S A F ． A c o u s t i c a l p r o p e r t i e s o f a e r a t e d a u t o c l a v e d e o n e r e t e [ ~ ． A p p l i e d A c o u s t i c s ， 2 0 0 6 ( 6 7 ) ： 2 8 4 — 2 9 6 ． [ 1 5 1 颜~) Jl lq ， 姚谦峰． 泡沫混凝土力学性能试验研究[ J ] ． 工业建筑， 2 0 0 7 ( 3 7 ) ： 9 6 2 — 9 6 ． 作者简介 单位地址 联 系电话 任先艳( 1 9 8 2 一 ) ， 女 ， 助教， 主要研究方向为高性能混凝土 外加剂。 四川省绵阳市西南科技大学材料科学与工程学院( 6 2 1 0 1 0 ) l 3 7 9 5 7 6 4 9 81 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m