永利國際高層建筑商品混凝土泵送技術(shù)

陸總兵，陸健

（南通新華建筑集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226000）

永利國際高層建筑商品混凝土泵送技術(shù)

陸總兵，陸健

（南通新華建筑集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226000）

本文結(jié)合某永利國際工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了高層結(jié)構(gòu)商品混凝土的泵送要求，通過采取混凝土配合比設(shè)計(jì)、粗細(xì)骨料級(jí)配與外加劑的選用、混凝土輸送泵與泵管的選型、布置等措施，有效地解決了高層建筑的混凝土泵送技術(shù)問題，取得了良好的工程效果。

高層建筑；商品混凝土；泵送技術(shù)

0 工程概況

永利國際工程集商業(yè)、辦公、住宅為一體的綜合性大樓,總建筑面積約 188500m2。地下四層，地上三十二層，建筑總高度 99.90m，鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)。

1 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

主樓部分設(shè)計(jì)有型鋼混凝土柱組合結(jié)構(gòu)，框架柱、剪力墻與部分梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C45、C50，屬于高強(qiáng)混凝土，水泥用量多、混凝土黏度大、泵送阻力大，對(duì)泵送要求較高。同時(shí)，由于型鋼柱較普通鋼筋混凝土柱構(gòu)造復(fù)雜，鋼柱外包混凝土且梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密集，混凝土澆筑作業(yè)困難；另外，由于主樓建筑總高度高達(dá) 99.90m，混凝土需要泵送高度超過 100m，屬于超高層泵送施工，又增加了施工難度。

為了滿足結(jié)構(gòu)的混凝土泵送要求，并保證混凝土的泵送質(zhì)量，必須從混凝土配合比的設(shè)計(jì)、粗細(xì)骨料與外加劑的試配選定、混凝土輸送泵與泵管的選用等方面進(jìn)行研究確定。

2 混凝土配合比的設(shè)計(jì)

2.1 配合比設(shè)計(jì)

合適的混凝土配合比，是使泵送作業(yè)順利進(jìn)行而又經(jīng)濟(jì)的決定性因素?；炷僚浜媳劝ü橇霞?jí)配、水泥含量、混凝土的稠度三大要素，這三大要素相互交叉發(fā)揮作用，比如：當(dāng)細(xì)骨料或水泥含量小而無法泵送時(shí)，可取用較理想的骨料級(jí)配，提高含砂量，多加水等方法來提高可泵性；當(dāng)骨料級(jí)配不當(dāng)、含砂量過低、或片狀碎石過多，可增加些10～25mm 卵石，改變粗骨料級(jí)配，也可適當(dāng)?shù)囟嗉铀嗷蛩?，能部分地改善其可泵性?/p>

3.2 合理適用的配合比

（1）水泥用量。超高層泵送混凝土的水泥用量必須同時(shí)考慮強(qiáng)度與可泵性，水泥用量過少強(qiáng)度達(dá)不到要求；過大則混凝土的黏性大、泵送阻力增大，增加泵送難度，而且降低吸入效率。因此，盡量使用保水性好、泌水小的普通硅酸鹽水泥，其易于泵送。

（2）細(xì)骨料。為確?；炷恋牧鲃?dòng)性滿足要求，骨料應(yīng)有良好的級(jí)配，為了防止混凝土離析，粒徑在 0.315mm 以下的細(xì)骨料的比例應(yīng)適當(dāng)加大，通過 0.315mm 篩孔的砂，宜不少于 15%，而且優(yōu)先選用中砂，其可泵性好。

（3）粗骨料。在泵送混凝土中，粗骨料粒徑越大,越容易堵管，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1:3。在高層泵送中，因管道內(nèi)壓力大,易出現(xiàn)離析，最大骨料粒徑與管徑之比宜小于 1∶5，若其中針狀、扁平的石子含量過大，泵送性能差，含量應(yīng)控制在 5% 以內(nèi)，為了防止混凝土泵送時(shí)堵塞，粗骨料還應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配。

(4)砂率。砂率太大，管內(nèi)的摩阻力大；砂率太小，混凝土容易產(chǎn)生離析。泵送混凝土的砂率宜控制在 40%～45%，高強(qiáng)泵送混凝土砂率選用 28%～35% 比較合適。

（5）坍落度。普通泵送混凝土的坍落度在 160mm 左右最利于泵送，坍落度偏高易離析，偏低則流動(dòng)性差。在高層泵送中為減小泵送阻力，坍落度宜控制在180～200mm。

（6）水灰比。水灰比小于 0.45 時(shí)，混凝土的流動(dòng)阻力很大，可泵性差；水灰比太大，阻力減少，但混凝土又容易離析，因此水灰比宜選用 0.50～0.60。而高層建筑的混凝土強(qiáng)度通常較高，為了配制高強(qiáng)度混凝土，一般采用較小的水灰比，控制在 0.30～0.38 之間。為了解決因水灰比太小而引起的混凝土流動(dòng)阻力太大的矛盾，可在高強(qiáng)泵送混凝土中加入適量的泵送劑，以增加混凝土的流動(dòng)性。

3 混凝土的泵送技術(shù)

3.1 混凝土輸送泵與泵管的選擇

（1）混凝土輸送泵的選擇與計(jì)算

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及多項(xiàng)參數(shù)對(duì)比，經(jīng)多種產(chǎn)品對(duì)比及理論計(jì)算校核后，選用 HBT80 混凝土輸送泵，性能如下：

① 最大理論混凝土輸出量（低壓/高壓）為81m3/h/40m3/h；

② 最大理論泵送混凝土壓力（高壓/低壓）為16MPa/9MPa；

③ 最大理論輸送距離（垂直/水平）350m/1200m；

④ 柴油機(jī)功率 110kW；

⑤ 外形尺寸 6000mm@2100mm@2260mm；

⑥ 整機(jī)質(zhì)量 6000kg。

依據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程對(duì)泵送混凝土至 100m 高度所需壓力驗(yàn)算：

L=P/△Ph （1）

式中：

L——混凝土泵的最大水平輸送距離，m；

P——泵出口處的計(jì)算壓力，Pa；

△Ph——為每米水平管的壓力損失 Pa/m，取經(jīng)驗(yàn)值0.012。

根據(jù) JGJ/T10—2010 《混凝土泵送技術(shù)規(guī)程》將實(shí)際輸送泵管折算為水平管長度。

C50 混凝土壓力表讀數(shù)取最小值 P=18MPa，則由公式 1得：L=18/0.012=1500m＞實(shí)際輸送泵管水平管長度，滿足要求。

（2）混凝土輸送泵管的選用

泵送高度在 100m 以下時(shí)，混凝土輸送泵管采用普通泵管，管壁厚 2.5mm、管徑125mm，泵送效果較好；當(dāng)泵送高度大于 100m 后，隨著泵送高度的增加，泵送壓力隨之增大，泵管采用高壓泵管，管壁厚度加厚至 4.5mm，連接法蘭更換為高壓法蘭（法蘭厚度由 10mm 加厚為 15mm），管徑不變，泵送效果較理想。

3.2 泵送的技術(shù)要求與控制措施

（1）輸送管路的布置

① 泵出口管路布置形式。泵出口管路布置形式有三種：直接聯(lián)接、U 形聯(lián)接、L 形聯(lián)接。不同的聯(lián)接方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：直接聯(lián)接，泵送阻力小，但泵送高度較大時(shí)，混凝土容易倒流，適合于水平或水平以下輸送混凝土；U 形聯(lián)接，泵送阻力較大，但泵送高度較高時(shí)，混凝土不容易倒流，適合大高度泵送；L 形聯(lián)接，泵送阻力介于上述兩種情況之間，但橫向反作用力大。因此，錐管處應(yīng)有牢固的固定。根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)施工條件采用L形聯(lián)接方式，即泵出口與錐管聯(lián)接后，并接 3m 直管，接一個(gè)水平 90 度彎管。

② 垂直向上的管路布置，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在大樓東側(cè)放置混凝土輸送泵，泵出口管路采用 L 形聯(lián)接方式，并澆筑混凝土墩將之固定，以吸收泵送混凝土?xí)r的反作用力，使泵機(jī)平穩(wěn)、減少輸送管路的震動(dòng)。泵管在接近主樓中部位置進(jìn)入樓內(nèi)，靠近核心筒的樓板上預(yù)留洞口作為泵管垂直向上的管路通道，并附墻固定。

1）高度超過 100m 時(shí)，彎管與直管均使用厚壁管，且要易于拆卸。垂直管路不能使用彎管做支撐，每根管都應(yīng)設(shè)1～2 個(gè)支撐點(diǎn)支撐。

2）垂直管路隨著高度的增加，被輸送的混凝土有回流的趨勢(shì)，對(duì)錐管產(chǎn)生沖擊，為減弱這種沖擊力，在泵機(jī)和垂直管路間鋪一定長度的水平管路，以保證有足夠的阻力阻止混凝土回流。水平路的長度不小于垂直管道長度的 15%，并在泵機(jī)水平管路中設(shè)置管路截止閥。

（2）混凝土的坍落度

混凝土稠度受許多因素的影響：混凝土的水灰比、骨料級(jí)配及性質(zhì)、時(shí)間、溫度、水泥特性以及外加劑等，但主要的影響因素是混凝土的水灰比。坍落度直接反應(yīng)水灰比的大小及混凝土的泵送性能。

① 坍落度與泵送壓力的關(guān)系?；炷恋奶涠却笮》从称淞鲃?dòng)性能的好壞，因此混凝土的輸送阻力隨著坍落度的增加而減少，坍落度越小，泵送壓力越大。

② 泵送混凝土的坍落度范圍及對(duì)泵送容積效率的影響。普通高層建筑泵送混凝土的坍落度控制在 60～180mm 范圍內(nèi)，而高層建筑混凝土坍落度控制在 180～200mm，這個(gè)范圍內(nèi)混凝土可泵送性最好，其吸入效果也最佳，其原因在于：1）坍落度過小，會(huì)增大泵送壓力并造成泵機(jī)的加劇磨損，易引起堵管。2）坍落度過大時(shí)，一方面在大壓力的作用下混凝土容易離析，造成堵管；另一方面，也影響泵機(jī)的吸入能力，使得混凝土在吸入過程中就產(chǎn)生離析，難以泵送，同時(shí)由于分配閥密封不嚴(yán)很容易漏漿。

③ 混凝土坍落度的保證措施。嚴(yán)格控制混凝土的配合比；選用合適的外加劑；盡量縮短混凝土在泵送前的運(yùn)輸時(shí)間；保證混凝土的勻質(zhì)性。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過永利國際工程實(shí)踐，對(duì)高層建筑的混凝土泵送技術(shù)與施工積累了新的認(rèn)識(shí)，特別是高強(qiáng)度混凝土的泵送技術(shù)。對(duì)影響混凝土配合比主要因素的分析，確定配合比設(shè)計(jì)原則，對(duì)粗細(xì)骨料與外加劑的試配選定，同時(shí)選用合適的混凝土輸送泵與泵管，并采取合理的布置，達(dá)到高層建筑的泵送要求，工程實(shí)施效果較好。

[1] 王鐵夢(mèng)．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法[J]．施工技術(shù)，2012(5): 30．

［通訊地址］北京市朝陽區(qū)高碑店華膳園北側(cè) （100022

陸總兵（1962—），男，江蘇南通人，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)主要從事建筑工程技術(shù)與項(xiàng)目管理研究。