浅谈超高层结构泵送混凝土的技术性能.pdf

第4 期 2 帅 6 年4 月 广东土 木与 建筑 GU AN GDONG AR CHI T E C TUR E C I VI L E NGI NE ER I NG N o 4 A P R 2 0 0 6 浅谈超高层结构泵送混凝土的技术性能 谢 永超 ( 广州市第二建筑工程有限公司 广州 5 1 0 0 4 5 ) 摘要 ： 在维 多利广场超 高层塔楼结构施工 中， 采 用超 高泵送混凝土技术 ， 实现 了混凝土一次泵送到顶 ， 通过施 工实践 总结 了超 高层泵送 混凝 土的性能要求。 关键词 ： 混凝土配合 比；坍 落度 ；骨料级配；超 高泵送 ；坍落度 沿程损失 1 工 程概 况 维多利广场地处广州市天河路与体育西路交汇 处， 其 6层裙楼已建成并投入使用 。 其上由 2座超高 层塔楼组成， 其中 A栋为 5 2层， 建筑面积约 6万 m 2 。 标准层高 3 7 m， 总高度 2 2 2 2 m； B栋 为 3 6层 。 建筑 面积约 3万 m ， 标准层高 3 6 m， 总高度 1 4 5 6 m。 塔楼 结构施工工期为 l 2个月 。混凝土强度等级为 C 6 0 C 3 0 ， 全部采用泵送施工。 2 泵送混凝土的技术要求 混凝土的质量和配合 比直接影响输送泵的工作 效率和性能， 以及工程施工质量和投资成本 。 故混凝 土泵使用时必须了解其技术要求 。 包括对混凝土组 成材料的品质 、 配合比及制备质量的要求等。泵送 混凝土可参照J G J T 1 0 - 9 5 混凝土泵送施工技术规 程 和J G J 5 5 2 0 0 0 普通混凝土配合比 设计规程 进行 ， 同时在实践中根据实际情况作出调整 。 2 1 泵送混凝土的基本要求 合适的混凝土配合比是保证泵送施工顺利和获 得 良好经济性的决定因素 。 它包括混凝土稠度 、 骨料 级配 、 水泥含量等三大要素的相互作用。如细骨料或 水泥含量较小而无法泵送时 ，可取用较理想的骨料 级配 、 提高含砂量、 增加用水量等方法来提高可泵性： 而当骨料级配不当、 含砂量过低或片状碎石过多时 可增加 5 - 2 5卵石改变粗骨料级配 。 也可增加用 水量或水泥来局部改善其可泵性 2 2 混凝土坍落度 混凝土坍落度受许多因素的影响 。 如混凝土水 灰比、 骨料级配及性质 、 时间、 温度、 水泥特性以及外 4 0 加剂等 。 其中主要影响因素是混凝土水灰比。泵送 混凝土的稠度一般采用量测混凝土坍落度来确定 ， 它直接反映水灰 比和混凝土的泵送性能 ， 坍落度 l 6 2 2 c m的流态混凝土在倾卸到料斗时 。 表面顺滑边缘 无断裂 ， 浆液丰富 ， 粗骨料不外露 ， 是适合泵送的理 想状态。 ( 1 )坍落度与泵送压力的关系 混凝土坍落度反映其流动性能的好坏 ， 因此混 凝土的输送阻力随着坍落度增大而减小 ， 换言之 ， 坍 落度越小则泵送压力越大 ， 尤其是坍落度在 1 5 c m以 下时 ， 此变化更为明显 。本工程在泵送标高+ 1 9 9 1 m 的第 5 l 层柱 C 3 5混凝土时 。 曾做过对 比试验 ， 发现 地面位置入泵时测定坍落度为 1 4 c m的混凝土泵送 压力为 1 2 5 MP a ， 泵机 、 泵管震动噪声非常大 ； 入泵 坍落度为 1 8 c m的混凝土泵送压力为 9 MP a ， 泵机 、 泵 管震动噪声立即明显减小。 ( 2 )泵送混凝土坍落度及对泵送容积效率的影响 泵送混凝土的坍落度范围为 6 2 3 c m， 但实际应 用中一般控制在 8 1 8 c m。 C 5 0以上混凝土进行超高 泵送时可放宽至 2 0 c m。 该范 围内可泵性最好 ， 其吸 入效果也最佳。 其原因在于： 当坍落度过小时， 会 增大泵送压力并造成泵机的加剧磨损 。 并引起堵管； 当坍落度过大时， 在大压力的作用下混凝土较易 离析而造成堵管 。 还会影响泵机的吸人性能， 使混凝 土在吸入过程中就产生离析而难 以泵送 ， 同时由于 分配阀密封不严而很易漏浆。在进行超高泵送时更 加明显 因楼层高的地方混凝土强度等级会有所降 低 。 水泥等胶体材料用量减少 ， 若强行拌制大坍落度 混凝土 则在强大泵送压力下 ， 必然容易泌水离析 ， 这在停泵 间隙更为明显 。 只要停泵间隙时间稍长 ， 重 新开泵就极易发生堵泵事故。 维普资讯 http:/ 2 o 6 ,4 月 第4 期 谢永 超： 浅谈超高 层结 构泵 送混凝 土的技术 性能 A J R 2 帅 6 N o 4 ( 3 )混凝土坍落度的保证措施 严格控制混凝土配合比； 尽量缩短混凝土 泵送前的运输时间； 保证混凝土的均匀性； 采用 符合国家标准的水泥 2 _ 3 骨料级配 ( 1 )细骨料 ： 中砂可泵性最好 使用细砂则需增 加混凝土中水泥和用水量 ， 会加速泵机磨损 ； 使用粗 砂则易产生离析而导致管道堵塞。本工程使用北江 河的中砂 ， 细度模数 = 2 5 。 泵送混凝土中细骨料用量与粗骨料的空隙率有 很大关系 ， 水泥砂浆必须充满粗骨料 的间隙以防止 出现离析现象。 如含砂率偏低则空隙要由水泥填充 导致水泥用量增大 混凝土易出现泌水 、 离析 若含 砂率过大则水泥砂浆的流动性大幅降低 ， 泵送阻力 显著增大 ， 如粗骨料级配合理则其最大粒径越大 ， 最 佳含砂率就越低。本工程 由于泵送高度较大 为提 高混凝土流动性 ， 采用砂率为 3 4 8 4 3 。 ( 2 )粗骨料 卵石骨料混凝土的可泵性最好 ， 混合骨料次之 碎石稍差， 碎石 中针片状骨料含量过大会影响泵送 性能 ， 一般应控制在 1 0 以内， 另外孔 隙率较大的 碎石( 如火山石 、 多孔骨料 ) 泵送性也差 ， 施工中易出 现严重泌水和堵管现象。粗骨料是引起堵泵的主要 原因， 其最大粒径受输送管道最小口径的限制 一般 要求卵石 、 碎石的最大粒径分,N J , 于 口径的寺和 但允许混入少量的超径骨料。 泵送混凝 土粗骨料级配以最小空隙为原则 ， 以 获得 良好 的可泵性 ， 混凝土的可泵性对于粗骨料级 配间断或不均匀 的反映十分敏感 特别是在大高度 长距离泵送时， 粗骨料的级配至关重要 。当骨料粒 径出现间断级配时， 可采用 5 1 0或 2 0 3 0骨 料替代， 同时适 当增大含砂率 可提高混凝土强度和 获得更好的泵送性能。粗骨料的用量对混凝土泵的 可泵性有很大影响 ， 主要表现在泵送压力和混凝土 表 1 泵送混凝土配合 比 容积效率 的变化 ， 但在实际应用中只要控制好含砂 率 ， 粗骨料用量就可得到控制 ， 可按 普通混凝土配 合 比设计规程 的规定执行。 2 4水 泥 水泥应具有 良好 的保水性能 使混凝土在泵送 过程中不易泌水 普通硅酸盐水泥保水性较好 使用 粉煤灰水泥虽混凝土流动性好 但早期泌水性较大。 本工程采用珠江水泥厂 4 2 5 R普通硅酸盐水泥 ， 考 虑到混凝土强度高、 泵送高度大 为了提高混凝土的 流动性 ， 考虑经济性而采用超量取代技术掺加二级 粉煤灰 ，实际泵送时控制混凝 土坍落度小于 1 8 c m 以防止混凝土出现离析和泌水现象。 若水泥用量不足， 将严重影响泵的吸入性能 同 时使泵送阻力明显增大 ， 且混凝土保水性差， 很易出 现泌水 、 离析或堵管； 若用量过大则会使混凝土粘性 过大而增大泵送阻力。 若骨料为 同样级配的卵石和碎石 ， 则后者水泥 用量较大： 若为人工破碎砂和天然砂， 则前者水泥用 量大 ， 骨料粒径越小则水泥用量相应增加 ， 但当骨料 在 4 0以上时 ，超轻骨料会破坏混凝土的连续性 水泥浆也难以将骨料包容， 故水泥用量不应过少 。 当输送距离较长或输送管 口径较小时 对混凝 土的流动性 、 润滑性和保水性要求越高， 故应增大水 泥用量， 参照J G J T 1 0 9 5 混凝土泵送施工技术规 程 和 J G J 5 5 2 0 0 0 ( 普通混凝土配合比设计规程 的 要求， 水泥和矿物掺合料总量不宜少于 3 0 0 k g , m 。 2 5 外加剂 混凝土配合比是影 响泵送性能 的关键 因素 严 格的骨料级配和较多的水泥用量意味着泵送混凝土 成本的提高， 但提高水灰 比和含砂率又会影响混凝 土的强度 ，较经济有效的方法是采用外加剂来改善 混凝土的可泵性。 本工程掺用 F D N - 5 R高效减水剂 ， 掺量为 1 7 一 2 7 ， 减水率 1 2 ， 可有效降低水灰 比， 从而提高混凝土强度和改善水密性 、 耐久性等， 41 维普资讯 http:/ 2 0 0 6 年4 月 第4 期 广东 土木与 建筑 A P R 2 0 0 6 N o 4 但 主要是改变水泥浆的凝聚结构 在不太长的时间 内使之成为分散性结构 ， 有效提高混凝土的流动性 ， 改善泵送性能， 通过粉煤灰+ 高效减水剂双掺可改善 超高泵送混凝土流动性与保水性 本工程混凝土配 合比见表 1 。 3施工 经验 小结 3 1 最佳坍落度的确定 施工实践证明 ， 当 C 5 0 C 6 0混凝土坍落度控制 在 2 0 _ 2 c m， C 3 0 C 4 5混凝土坍落度控制在 1 6 1 8 c m 时， 最适合进行泵送施工。 经实际观察， 当坍落度大于 2 0 c m时反而不利于泵送 ， 因垂直泵送高度超过 2 0 0 m 时泵送压力相当大 ，停泵时混凝土本身 向下倒灌的 压力巨大 故水泥浆在强大压力下从混凝土泵换 向 阀的间隙中流 出， 使得锥形管处的混凝土出现贫浆 现象 最终导致堵管的发生。本工程在泵送 2 0 0 m以 上的混凝土时， 坍落度仍控制在 1 6 1 8 c m， 顺利实现 了一次泵送到顶 ， 可见在超高层建筑结构施工中， 混 凝土坍落度并非随高度增大而增大 ， 而是相对稳定 在一定范围内。 3 2 混凝土强度等级与泵送压力的关系 参照 J G J T 1 0 9 5 混凝土泵送施工技术规程 的泵送压力计算公式 ， 混凝 土的强度等级与泵送压 力是无关的， 但在实际施工中发现强度等级高 的混 凝土泵送压力更大。 以 C 6 0和 C 3 0混凝土作为对比， 泵送高度3 5 3 m、 坍落度 2 0 c m 的 C 6 0混凝土泵送压 力为 6 MP a ， 比计算值要高很多 ： 泵送高度 2 1 2 5 m、 坍落度 1 8 c m的 C 3 0混凝土泵送压力为 9 MP a ， 比计 算值要低得多 ， 因此超高泵送的压力增长是 比较平 缓的。 3 3 泵送混凝土的坍落度沿程损失 泵送混凝土经过管道输送到 目的地时 ， 其坍落 度 比起入泵时会有一定损失 ， 我们通过检测混凝土 入泵时和出口时的坍落度 ， 发现高强度混凝土的坍 落度沿程损失比低强度混凝土要大得多。泵送高度 3 5 3 m 的 C 6 0混凝土入泵坍落度为 2 0 c m， 出口处为 1 3 1 6 c m： 泵送高度 2 1 2 5 m的 C 3 0混凝土人泵坍落 度为 1 8 c m， 出口处为 1 6 1 7 c m， 两者相差较多 ， 因此 超高泵送 的坍落度沿程损失并非随楼层增 高而增 大， 而随混凝土强度降低而减小。在超高泵送 C 3 0混 凝土时， 我们观察到当入泵坍落度为 1 4 c m时 ， 出口 处为 8 1 0 c m： 入泵坍落度为 1 8 c m时， 出口处为 1 6 1 7 c m 可见混凝土沿程坍落度损失与入泵坍落度也 有着密切关系， 入泵坍落度越小， 沿程坍落度损失就 越大 参考文献 1 J G J T 1 0 9 5 混凝土泵送施工技术规程 s 2 J G J 5 5 2 0 0 0 普通混凝土配合比设计规程 S ! 绵 ! 坏 ! 尔 坏 坏 幼 乖 乖 场 ( 上接第 3 5页) 3 施工体会 3 1 无粘结预应力施工专业性较强 ， 应 由有专项施 工资质的专业 队伍承接施工 ， 且先确定合理 的设计 和施工方案 ， 编制施工组织设计 ， 做好技术交底 ， 严 格执行质量检查与验收制度 。 3 2 在预应力工程普遍施工前 ， 应先进行实际张拉 测试 ， 实测数据正常后方能进入全面施工。 3 3 由于无粘结预应力筋用的钢绞线 和碳素钢丝 强度较高 ， 故混凝土强度等级不得低于 C 3 0 。 4 2 3 4 无粘结预应力工程采用的每根钢丝均应为通 长设置， 严禁存在接头 。 3 5 无粘结预应力筋外包层材料应采用高密度聚 乙烯或聚丙烯 ， 沿无粘结预应力筋全长及与锚具等 连接处连续封闭 ， 严防水泥浆 、 水或潮湿空气进入 ， 锚杯内填充油脂后应加盖帽封严； 3 6 保证锚固区后浇混凝土的浇筑质量和新 、 老混 凝土的结合， 避免出现收缩裂缝 。 维普资讯 http:/