孟令敏
(深圳市東大洋混凝土有限公司,廣東 深圳 518114)
許多建筑項目的建設(shè)是以混凝土材料為主,而相關(guān)項目的順利實施又離不開泵送技術(shù)的支持。由于高層建筑物高度較高,使得泵送技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用顯得更加重要。該技術(shù)多用于高層建筑(200m 以上)施工,因此,泛指豎向長度200m 以上的混凝土泵送項目。但是,在高層建筑混凝土泵送過程中,C35 以下中低強度等級混凝土極易堵塞輸送管,嚴重時還會影響工程進度。目前,我國關(guān)于這一技術(shù)的研發(fā)已是如火如荼,但相關(guān)的技術(shù)和制度還不夠完善。例如,在混凝土配合比方面,多數(shù)都是依靠工人經(jīng)驗,參考其他項目進行配制,然后應(yīng)用于實際建設(shè),尚未形成完整的體系標準,導致在實際建設(shè)過程中仍會出現(xiàn)堵管等問題。對于上面提到的問題,本文首先對混凝土的配合比進行設(shè)計,然后選取混凝土輸送管,最后,從前期布置與檢查工作、中期泵送開始與泵送過程和后期管路清洗3 個階段對具體的泵送混凝土施工技術(shù)進行分析。
本工程為深圳市城建大廈超高層建筑工程項目,1 棟塔樓和大底盤4 層地下室,共占地234 113.7m2,其中地面占地183 143.2m2、地下占地50 970.5m2,總建筑面積約300 000m2,建筑總高度358m。從樁基礎(chǔ)到封頂,僅用時24 個月,要求施工進度較快,故采用泵送技術(shù)進行混凝土輸送和澆筑。
在應(yīng)用泵送技術(shù)過程中,原料的選用及配合比例是必須面對和處理的問題,它將直接影響最終的傳送質(zhì)量。在實際施工過程中,要求混凝土具有一定的和易性和黏稠度。為了滿足以上條件,必須進行配合比試驗。采用優(yōu)良級配粗細骨料、高標號普通硅酸鹽水泥+高活性摻合料和高保坍性能減水劑制備高強度泵送性能的混凝土,達到設(shè)計目的,保證混凝土的泵送及泵送損失性能。
本工程采用的水泥為華潤平南公司研制的P·O42.5R 水泥,其主要技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 水泥各項性能指標
摻合料:磨細礦渣粉為S95 級,比表面積420m2/kg,7d 活 性指 數(shù)83%、28d 活 性 指 數(shù)105%。粉煤灰為電廠產(chǎn)II 級灰,需水量比95%,燒失量2%。外加劑為聚羧酸高效減水劑。原材料確定好后進行配合比合理設(shè)計。超高層泵送項目中低強度等級混凝土既要保證泵送性能,又要控制膠凝材料總量。以C30 為例,膠凝材料總量控制在350kg/m3以內(nèi),在水泥原料是膠凝材料的情況下,水膠比越大,混凝土強度越低、混凝土流動性越大;相反,水膠比越小,其強度越高、黏性越大。但如果水膠比太低,就會導致混凝土在桶中流動的時間比較長,使泵送施工進度變慢。充分考慮高水膠比超高層泵送壓力泌水、低水膠比泵送損失大等因素,最終確定水膠比為0.45、坍落度180~220mm,輔以擴展度500±50mm,1h內(nèi)無流動性損失,以本文方法檢測混凝土坍落度性能,該值可同時滿足混凝土強度和泵送施工進度需求。
混凝土輸送管是混凝土的運輸工具,在整個運輸過程中發(fā)揮了橋梁功能。在選取輸送管時,應(yīng)充分考慮場地條件、工期、建筑特點等因素,一般以平直方式設(shè)置泵管,盡量降低管道彎頭的使用率。
目前常用的輸送管類型較多,在建筑行業(yè)中,電焊鋼管和高壓無縫鋼管應(yīng)用較多?;炷凛斔凸艿倪x用除了要考慮混凝土輸送管的輸出量和輸送距離,還要根據(jù)《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)輸送管的要求進行選用,具體見表2。
表2 混凝土輸送管相關(guān)標準
參考表2 中的相關(guān)標準,同時考慮到本工程為高層建筑施工項目,因此,選取內(nèi)徑為125mm的高壓無縫鋼管作為泵送混凝土輸送管。
確定輸送管類型后,還要對輸送管的選用進行論證和計算。首先,計算輸送管的管壁厚度,具體公式為:
其中,μ表示輸送管壁厚、L表示輸送管內(nèi)徑。
然后,計算輸送管的最小壁厚μmin,具體公式為:
其中,Pmax為×L輸送泵的最大輸出壓力、2μ k為輸送管壁硬度。
最后,計算輸送管的爆破壓力Pk,具體公式為:
如果上述公式均滿足條件,則說明混凝土輸送管的選取是符合標準的,可確保在泵送混凝土時充分發(fā)揮其防爆和耐磨作用,從而保證輸送管的使用壽命和使用效果。
以混凝土原料選擇結(jié)果和輸送管選型結(jié)果為基礎(chǔ),對泵送混凝土的施工工藝進行探討。按照目前的施工進度可分為3 個階段:初期布置和檢查工作、中期泵送開始與泵送過程和后期管路清洗工作,具體泵送施工技術(shù)要點如下:
2.4.1 布置混凝土輸送管道與管路檢查
布置混凝土輸送管時要考慮施工的安全性且便于施工。輸送地點要有一定的空曠度,以便運送水泥的車輛運行和材料鋪設(shè),對管道進行清理、拆除和維護。布置管道時應(yīng)確保管道的構(gòu)造穩(wěn)固和密封性。為避免因管道封閉不當而造成管道堵塞,布置輸送管時要確保錐形管與彎管之間緊密連接,且直管與彎管的壁厚和口徑要匹配。同時,要在混凝土泵出口安置一個水平管,其長度不能小于15m。另外,輸送管不能直接置于預(yù)埋件和鋼筋上面,而是要通過腳手架支撐輸送管,防止預(yù)埋件和鋼筋的壓力過大而導致塌陷。輸送管布置完成后,要檢查管線和泵送設(shè)備,確保管線之間緊密連接、泵送設(shè)備運行狀態(tài)良好,以保證后續(xù)泵送施工順利進行。
2.4.2 泵送開始與泵送過程
在進行泵送作業(yè)之前,必須做好每一道工序,以減少事故發(fā)生的可能性。泵送作業(yè)的主要步驟:
①泵送潤滑用水。向泵機的料斗中泵送150kg 水,在大約9 個行程后停止泵送,開啟卸料口,將S 管放在中央,排出潤滑用水,然后將卸料口關(guān)閉。②泵送純水泥稀漿。向泵機料斗中添加一層砂漿,一直延伸到吸料口下沿,再將S管放在右邊(混凝土活塞后),完成上述操作后,將純水泥稀漿灌入泵管,上述操作共需3 個行程。③泵送砂漿。按照一定比例配置砂漿,將配置好的砂漿灌入漏斗,再進行泵送。④泵送混凝土。持續(xù)操作步驟③,保持20~50 個行程后,進行泵送混凝土施工,直至混凝土全部穿過輸送管。結(jié)束后,輸送管和料斗中會存有少許砂漿,準備一個4m3以上的料斗盛放剩余砂漿和污水。⑤完成上述操作后,即可實現(xiàn)混凝土泵送,接下來進行后續(xù)收尾工作。為了避免輸送管堵塞影響后續(xù)使用,要將輸送管中殘余的混凝土沖刷干凈。
2.4.3 后期管路清洗工作
為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展與綠色施工號召,在泵送混凝土工程完成后,經(jīng)過水洗或氣洗后的混凝土仍可使用。在此過程中,必須遵循工藝流程,保證整體的清潔品質(zhì),為下一次施工做好充分準備。
通過以上分析,最終實現(xiàn)了對泵送混凝土施工技術(shù)的設(shè)計,為檢驗此技術(shù)的使用效果,將本工程項目作為實例,對其進行測試和分析。以文獻[2]提出的超高泵送混凝土技術(shù)作為對比方法,與本文方法進行比較和分析,具體試驗指標為混凝土坍落度和輸送量。
用新方法測試坍落度時,以模擬振動為主,挑選一塊平整的空間放置坍落度桶,然后注入混凝土,每注入10cm,振搗1 次,分3 次注入。注入完成后,用搗錘由外向里旋轉(zhuǎn)捶打桶側(cè)壁,平均敲打25 下,然后拔起桶,將坍落度桶放到一旁,讓混凝土自行坍落,將一把尺子放在圓桶上測量圓桶到混凝土的距離就是坍落度。同時,檢測擴展度,結(jié)合實踐經(jīng)驗判斷混凝土黏聚性黏度、保水性、骨料包漿掛漿效果是否符合高壓超高層泵送,泵送出口基本無流動性損失方可合格,才能保證其質(zhì)量和效率。圖1 為混凝土坍落度現(xiàn)場測試圖、圖2 為擴展度現(xiàn)場測試圖、圖3 為泵送出口圖。
圖1 混凝土坍落度現(xiàn)場測試
圖2 擴展度現(xiàn)場測試
圖3 泵送出口
根據(jù)上述步驟,測試得出文獻[2]方法和本文方法的混凝土坍落度,對比結(jié)果見表3。
表3 混凝土坍落度對比結(jié)果
通常情況下,當泵送高度為200m 以上時,坍落度應(yīng)處于180~220mm 之間。由表3 中的數(shù)據(jù)可知,在5 次測試中,本文方法測得的混凝土坍落度均處于180~220mm,而文獻[2]方法在第1次測試和第3 次測試中未達到上述標準,均低于坍落度合理區(qū)間。由此可知,應(yīng)用本文方法進行混凝土泵送時,不易產(chǎn)生拌和物離析。
進一步將混凝土輸送量作為測試指標,測試兩種方法的應(yīng)用效果,結(jié)果如圖4 所示。
圖4 混凝土輸送量對比結(jié)果
由圖4 可知,本文方法測得的混凝土輸送量明顯高于文獻[2]方法的輸送量,其最高輸送量接近55m3/h,而文獻[2]方法測得的最高輸送量僅為40m3/h 左右,由此可以證明,運用本文方法可增加單位時間內(nèi)混凝土輸送量,加快施工進度,滿足工程施工需求。
為了提高高層建筑的施工質(zhì)量,本文提出了一種泵送混凝土施工技術(shù),由測試結(jié)果可知,該技術(shù)不僅可以滿足混凝土坍落度標準,而且混凝土輸送量明顯大于現(xiàn)有技術(shù),這說明該技術(shù)可以滿足高層建筑施工進度需要,有利于提高施工效率。雖然本文研究取得了一定進展,但未將泵機故障等因素考慮在內(nèi),接下來將充分考慮泵送混凝土施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題,以進一步優(yōu)化該技術(shù)的應(yīng)用效果。