超高層建筑混凝土泵送施工工藝分析

李 樂(lè)

（甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730070）

近幾年，隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，新工藝和新技術(shù)的涌現(xiàn)，使施工質(zhì)量得到了很大的提高。

同時(shí)，超高層建筑對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求也越來(lái)越高，其粘性也越來(lái)越大。泵送壓力較大，給混凝土泵送帶來(lái)了一定的困難。所以，對(duì)超高層建筑中的混凝土泵送技術(shù)進(jìn)行深入探討，將會(huì)對(duì)我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。筆者根據(jù)自身多年的建筑施工經(jīng)驗(yàn)，主要分析混凝土泵送施工工藝。

1 混凝土泵送施工概述

泵送混凝土是一種以輸送混凝土至已澆筑部分為主要目的的施工技術(shù)?；炷帘盟偷南葲Q條件是混凝土具有流動(dòng)性、粘性、能承受外力的特性?；炷帘盟偷墓に囀抢没炷帘?、泵車所產(chǎn)生的泵動(dòng)力，通過(guò)泵的壓力將混凝土泵入到混凝土澆筑區(qū)域。在鋼管內(nèi)部進(jìn)行流動(dòng)時(shí)，由于混凝土中的水泥砂漿位于鋼管的外部，而不是鋼管的中央，從而導(dǎo)致鋼管的內(nèi)壁產(chǎn)生一層水泥砂漿。它具有相對(duì)低的屈服剪應(yīng)力，既保證了混凝土的流動(dòng)，又具有潤(rùn)滑作用。減小管壁與混凝土之間的摩擦力，增加混凝土輸送速率。

2 混凝土性能

2.1 可泵性

在混凝土的可泵性方面，其主要特點(diǎn)是流動(dòng)性和內(nèi)聚性。另外，攪拌材料的抗分層離析能力是一個(gè)基本的概念，它是指在振動(dòng)和壓力的作用下的混凝土拌合物，實(shí)現(xiàn)梁體和骨料之間的分層。同時(shí)，提高混凝土的可泵性，可以提高其在管內(nèi)的流量，減少其阻力。防止離析，減少由于滲漏引起的管路堵塞。流動(dòng)性是指混凝土在受到重力和屈服應(yīng)力影響時(shí)的流變性，提高流動(dòng)性可以減少泵送的困難。因此，流動(dòng)性和內(nèi)聚性是衡量混凝土可泵性的重要指標(biāo)。

2.2 原材料

通過(guò)對(duì)超高層建筑的實(shí)踐，可以看出，原材料的品質(zhì)和混凝土的性能息息相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，各原材料的有關(guān)參數(shù)必須符合有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，才能提高混凝土的強(qiáng)度和泵性能。具體控制方法如下：①保證混凝土的相關(guān)特性能夠明顯提高超高層結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。選用性能穩(wěn)定，水化熱低，凝結(jié)時(shí)間利于施工的42.5 R級(jí)普通硅酸鹽水泥。②礦粉，通常使用粉煤灰、石灰石粉、礦渣等，粉煤灰，不能低于Ⅱ級(jí)，既能提高混凝土的粘性，又能減少水泥的使用量。減少水化放熱量，減少操作損耗；采用石灰石粉，以其微粒的充填作用，提高混凝土的抗離析能力，使其具有較好的過(guò)濾細(xì)度。降低混凝土的壓力滲出；礦渣粉末，等級(jí)不能低于S95，具有較高的活性。在提高混凝土顯微組織的同時(shí)，減小了水泥的摻入量，降低了水化熱。增強(qiáng)了水泥砂漿與骨料之間的結(jié)合強(qiáng)度，增強(qiáng)了水泥的抗離析能力。③集料，合理控制離析問(wèn)題，通過(guò)減小大顆粒粒度、改進(jìn)顆粒類型、減小泵送摩擦阻力的措施，提升混凝土的穩(wěn)定性，粗集料選擇5～10mm、10～16 mm級(jí)配的碎石，細(xì)粒度為2.5～2.8。④超高層混凝土中摻入的外摻劑是非常重要的，應(yīng)針對(duì)具體的施工特性進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在大流量、高壓力泵入的情況下，應(yīng)充分考慮混凝土的抗離析性能、高保坍性、低泵損性，并對(duì)其工作性能進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2.3 配合比目標(biāo)設(shè)計(jì)

在超高層建筑建設(shè)中，使用混凝土泵送技術(shù)，關(guān)鍵在于減小泵送阻力和損耗，特別是混凝土必須具有流動(dòng)性大、抗離析能力強(qiáng)、粘度低、保坍能力強(qiáng)、泵損低等特點(diǎn)。配合比的設(shè)計(jì)是以改善混凝土的可泵性為中心進(jìn)行的，而可泵性是指在泵壓力作用下，新拌混凝土沿著輸油管道的流速和穩(wěn)定性，其特點(diǎn)是流動(dòng)性和內(nèi)聚性（抗離析）。其主要方法是：在不改變水凝膠比例的前提下，使用較大的礦物摻入劑，適當(dāng)增加水泥的用量。合理提高砂率、增加水泥灰漿用量、改善混凝土的流動(dòng)性、減小泵送摩擦阻力；同時(shí)，為了降低集料的沉降，可以選用顆粒尺寸相對(duì)較小的粗集料。選用高保坍、高抗離析、低泵損的特殊添加劑，提高了抗離析能力。

3 超高層建筑混凝土泵送施工流程

3.1 凈漿

在泵入混凝之前，必須先將一定數(shù)量的凈漿泵入，然后再將清洗球塞入，從而清除管內(nèi)和泵管內(nèi)的污物。其中，洗滌球的形狀會(huì)影響清潔效果，因此可以用浸泡過(guò)的牛皮紙塞將水與灰泥隔開(kāi)。減少水泵發(fā)生阻塞的可能性。另外，由于很多原因?qū)е铝斯芫€的阻塞，比如由于壓力過(guò)大，大量的砂石會(huì)在管線中央堆積。當(dāng)泵入一定數(shù)量的砂漿時(shí)，砂粒就會(huì)徹底地在泥沙中被沖刷，在泵管中逐漸形成水與沙的混合物，防止彎頭部位發(fā)生阻塞問(wèn)題。

3.2 砂漿

在泵入灰泥時(shí)，必須精確測(cè)量泵送高度，從而提高砂漿的抽吸效果。另外，為了減少抽水費(fèi)用，所需的泥漿數(shù)量不得少于管路長(zhǎng)度的50%。

3.3 混凝土

一般情況下，混凝土攪拌站的輸送容量應(yīng)該超過(guò)混凝土泵20%的工作能力，這樣可以保證混凝土連續(xù)工作，而且澆注速度必須與泵的輸送能力相匹配。在管路布置時(shí)，應(yīng)避免增加彎頭數(shù)目，避免管路發(fā)生阻塞，從而減少管路的壓力損失和泵送阻力。在有傾角的管路上，要注意采取措施，以避免空氣的侵入。

當(dāng)泵入管道時(shí)，在管道的內(nèi)壁上涂上水泥砂漿或水泥漿。如果長(zhǎng)的管道在泵送的時(shí)候必須進(jìn)行連接，那么長(zhǎng)的管道也要用水泥砂漿或水泥漿進(jìn)行潤(rùn)滑，并以3 m的分界線將其連接起來(lái)。若管道斷面狀況良好，不超過(guò)3 m，無(wú)需潤(rùn)滑。在泵送時(shí)，要把泵的轉(zhuǎn)速控制在低速范圍內(nèi)，以便觀測(cè)泵的壓力和其他參數(shù)。當(dāng)泵入的時(shí)間越長(zhǎng)，工作人員就能提高泵的轉(zhuǎn)速，保證泵的工作能正常進(jìn)行。

在進(jìn)入常規(guī)泵送階段后，活塞工作由大沖程控制。另外，在不發(fā)生抽水中斷的情況下，建筑單位必須保證混凝土的輸送能力比混凝土的輸送能力強(qiáng)。在此過(guò)程中，為防止空氣進(jìn)入造成堵塞，必須保證混凝土泵的儲(chǔ)料斗中的混凝土處于充填狀態(tài)。防止殘留的混凝土下降到200 mm以下。若有氣體進(jìn)入，混凝土泵必須倒置，這樣才能使料斗能把混凝土抽回來(lái)。當(dāng)氣體全部排出后，才能進(jìn)行抽水工作。

4 超高層建筑泵送混凝土施工技術(shù)

4.1 泵管安裝、固定和設(shè)備選型

①泵管安裝與固定。在超高層泵送管線中，應(yīng)選用高壓泵管。在泵送時(shí)，可以減少爆炸的危險(xiǎn)。在各樓層的預(yù)留孔口，豎直管必須進(jìn)行固定，并對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。水平和垂直管道之間的彎曲管道由水泥墩支承，并通過(guò)混凝土管件緊固，在3 m以上的樓層高度。應(yīng)使用 U型特殊的緊固設(shè)備將垂直管道緊固。當(dāng)水平管采用水泥墩支承時(shí)，其水平管的高度應(yīng)該與泵機(jī)的出料口高度相適應(yīng)，并且每隔4～5 m的距離，在水平管上要預(yù)先埋設(shè)緊固螺釘以保證水平管的安全。在水泵出口10 m處設(shè)有斷流閥，斷流閥與專門(mén)的配電盒相配套，并由泵操作人員進(jìn)行操作。②本松裝置的選擇。泵機(jī)出口壓力和機(jī)組功率是選定超高層混凝土泵送設(shè)備的重要參數(shù)，泵送高度由出口壓力決定，機(jī)組功率是保證泵送質(zhì)量的重要因素。為了確保泵送工作的穩(wěn)定性和效率，一般都會(huì)按實(shí)際情況預(yù)留一定的壓力裕度。泵的最大輸出壓力應(yīng)該高于理論上的20%～30%，多余的壓力儲(chǔ)備是為了應(yīng)對(duì)泵送過(guò)程中的壓力損耗和由于混凝土攪拌材料的特性改變而產(chǎn)生的異常，從而防止出現(xiàn)堵塞。從實(shí)際情況看，在200～300 m的超高層混凝土中，通常選用26～28 MPa的高壓泵。

4.2 混凝土配比

混凝土的配比設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程來(lái)進(jìn)行，如果不符合設(shè)計(jì)要求，在混凝土的施工和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，裂縫是非常常見(jiàn)的，但通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)，可以有效保證混凝土的性能與質(zhì)量。在混凝土結(jié)構(gòu)中，不同的材料之間有著緊密的聯(lián)系，混凝土的主要功能就是確保其強(qiáng)度。但若摻入過(guò)量的水泥，很可能會(huì)造成大量的水化熱，造成混凝土結(jié)構(gòu)的溫度開(kāi)裂。為了降低水化熱，可以采用粉煤灰的方法來(lái)降低水泥的用量。在進(jìn)行混凝土施工時(shí)，技術(shù)人員要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件和工程對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的性能要求，進(jìn)行最優(yōu)的配比調(diào)整，保證建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量。

4.3 混凝土運(yùn)輸

在混凝土輸送過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制混凝土的品質(zhì)及進(jìn)出水溫度。為了減少回料的數(shù)量和縮短的運(yùn)輸時(shí)間，由混凝土攪拌站運(yùn)送到工地和工地內(nèi)部的運(yùn)輸路徑應(yīng)該盡可能地平整和暢通。降低在輸送過(guò)程中搖擺和振動(dòng)，防止混凝土的分層分離。同時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)要保證車輛的暢通，盡量將車輛與車輛分開(kāi)，在施工高峰期有專人指揮車輛，避免車輛相互擁擠堵塞道路。在進(jìn)行澆注的過(guò)程中，如果需要間歇的話，間歇期應(yīng)該縮短。并在前一層混凝土凝固前澆注第二層混凝土?；炷恋倪\(yùn)輸、澆筑和間歇施工的整個(gè)工期不能超出設(shè)計(jì)的規(guī)定。

4.4 泵送施工

在泵送混凝土之前，要嚴(yán)格檢查泵送設(shè)備和管道的質(zhì)量，以保證泵和其他設(shè)備的工作性能，保證管道的暢通?？茖W(xué)養(yǎng)護(hù)和定期清洗可保證泵送混凝土工作的正常進(jìn)行。在泵送工作啟動(dòng)后，要合理地加入混凝土、水泥砂漿和水，并科學(xué)地控制泵壓，以保證工作的流暢。在泵送完畢后，必須保證混凝土的連續(xù)輸送，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)清潔。給水泵的料頭注入水分，保證了清潔的效果。在進(jìn)行抽運(yùn)混凝土?xí)r，在泵送混凝土之前，必須采用砂漿進(jìn)行潤(rùn)滑和壓力輸送。為了防止變形，還應(yīng)在支架上安裝支架。在混凝土泵送時(shí)，要合理控制泵車的轉(zhuǎn)速，并與泵的壓力相結(jié)合。泵車的轉(zhuǎn)速逐漸增加。同時(shí)，在運(yùn)行緩慢的情況下，要進(jìn)行持續(xù)的抽水操作。必須保證泵入時(shí)間不大于90 min。在進(jìn)行混凝土泵送時(shí)，必須采用較長(zhǎng)的管道。如果管道長(zhǎng)達(dá)3 m以上，應(yīng)先用泥漿、水等進(jìn)行潤(rùn)滑，以保證泵的大沖程，并保證在60 min內(nèi)不間斷，防止混凝土產(chǎn)生堵塞、離析等問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在目前的建設(shè)過(guò)程中，高層建筑的泵送施工技術(shù)起著舉足輕重的作用，而泵送技術(shù)的好壞將直接關(guān)系到其施工的效果和使用效果。為此，有關(guān)方面必須積極開(kāi)展超高層混凝土泵送技術(shù)的研究，以達(dá)到相應(yīng)的泵送效果。