超高泵送混凝土技術一般是在建築施工時將混凝土用泵送方式高度超過200m 的現代混凝土泵送技術。
超高泵送混凝土技術已成為超高層建築施工技術不可缺少的一個方面，並且已成為一種發展趨勢而受到各國工程界的重視。
超高泵送混凝土技術難點
對於高度大於200m的高標號混凝土超高層泵送來說，混凝土強度高、黏度大，因此泵送壓力較高，泵送施工尤其困難，給整個施工澆築過程帶來一系列有待探討的技術難題。
性質較好的可泵性：這種高強度混凝土的超高壓泵送因混凝土壓力過高，容易產生洩漏導致混凝土離析、堵管等諸多問題，一直是混凝土施工的一大難題，要解決此難題，必須解決設備的高可靠性和超強的泵送能力，超高壓混凝土的密封、超高壓管道、超高壓混凝土泵送施工工藝及管道內剩餘混凝土的水洗等方面的技術問題。
從混凝土泵的選型、混凝土配合比及混凝土拌制、運輸、泵送的整個過程中，任意一個環節出現偏差，都可能造成泵送失敗。
➤ 設備要求：泵的輸送能力，和其他輔助設備要符合施工要求。
➤ 混凝土要求：混凝土在泵送過程中具有良好的流動性、阻力小、不離析、不易泌水、不堵塞管道等泵送過程中混凝土質量不發生變化。
➤ 配合比設計的原則是既滿足強度、耐久性要求，又要經濟合理、具有良好的可泵性。
由於超高層泵送混凝土是一項系統工程，從混凝土泵的選型、混凝土配合比以及混凝土拌制、運輸、泵送的整個過程中，任意一個環節出現偏差，都可能造成泵送失敗。
面對超高泵送混凝土諸多難點
借鑑重大工程的成功經驗顯得十分重要
中國超高層建築結構第一高樓
——天津高銀117大廈為例
介紹其成功泵送混凝土的奧秘
以供大家學習！！
天津高銀 117 大廈主體結構
採用巨型框架 + 鋼筋混凝土核心筒結構體系
混凝土工程總方量約18 萬m3
一泵到頂最大高度 596. 5m
混凝土實際泵送高度可達到621m
具體工程技術措施如下
工程技術措施
一、編制專項施工組織方案
結合天津高銀 117 大廈混凝土施工中面臨的質量控制、生產組織、物質保障、施工工藝、施工週期等諸多難題，針對性地編制一系列專項技術及施工方案。如《117 大廈混凝土施工方案》、《117 大廈主塔樓超高泵送混凝土技術支撐方案》、《117 大廈混凝土水平泵送試驗方案》、《117 大廈混凝土冬期施工方案》及《117 大廈混凝土生產組織專項作業指導書》、《117 大廈混凝土生產專項應急預案》等，混凝土生產施工過程中嚴格執行實施，保障混凝土施工過程中的穩定性。
二、施工物料供應
1）根據混凝土配合比及項目部提供的每月預計混凝土生產量計算出理論物資需求量，同時也結合攪拌站物質儲存能力及時進行原材料進廠，充分保障生產需求。
2）在混凝土正式生產前，及時對骨料、粉料及外加劑等進行庫存盤點，確保生產過程中物質供應的連續性，此外，應充分考慮突發事件的產生，對所有原材料採取盈餘庫存。
3）攪拌站還應充分了解各原材料供應商的庫存情況、供應路線、運輸時間及車輛安排等相關信息，以應對車輛故障、交通擁堵等緊急情況的發生。
三、保證原材料質量
1）水泥。選用冀東 P·O42. 5 普通硅酸鹽水泥，應具有較低的需水性，與外加劑適應性良好，其他指標須符合 GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》。
2）礦物摻和料。選用優質礦物摻和料改善混凝土工作性能、力學性能及耐久性能。S95 礦粉主要控制其需水量比及活性指數指標;選用優質 I 級粉煤灰，主要控制其燒失量、細度及需水量比指標;硅灰主要控制 SiO2含量、需水量比及燒失量指標。摻和料種類及用量根據混凝土強度等級、混凝土施工高度及施工要求選擇。
3）骨料。超高泵送混凝土所用骨料應具有連續級配，粒形圓潤飽滿，針片狀及含泥量少。不得采用活性骨料或在骨料中混有此類物質的材料。細骨料選用天然 II 區河砂，含泥量 ≤1% ，泥塊含量≤0. 5% ，細度模數應控制在 2.4~ 2.8，其他技術指標符合 GB / T14684—2011《建設用砂》;粗骨料採用 2 種粒徑石子，其中大石為 5~25mm 連續級配碎石，最大粒徑≤25mm，小石為 5 ～ 16mm 連續級配碎石，最大粒徑≤16mm，2 種石子含泥量均 ≤0. 5% ，針片狀含量 ≤5% ;其他技術指標應符合 GB / T14685—2011《建設用碎石、卵石》。
4）外加劑。使用聚羧酸高性能減水劑，外加劑的性能要求為: 具有良好的水泥適應性，使得混凝土具有優質的工作性，可合理調整混凝土黏度，具有良好的混凝土坍落度保持能力，能夠調整混凝土凝結時間及含氣量至適宜範圍，降低混凝土壓力泌水率，對鋼筋無腐蝕作用，其他技術指標應滿足GB8076—2008《混凝土外加劑》要求。
5)拌合用水。 使用自來水，應滿足 JGJ63—2006《混凝土用水標準》要求。
四、優化混凝土配合比
天津高銀 117 大廈超高泵送混凝土採用混凝土擴展度(K)、倒坍流空時間(D)、含氣量、壓力泌水率及擴展度經時損失表徵混凝土泵送性能。天津高銀 117 大廈超高泵送混凝土性能要求如表所示。
天津高銀117大廈超高泵送混凝土性能指標
2）結合混凝土賓漢姆模型，採用自主研製混凝土流變儀檢測混凝土流變性能(黏度 τ 及屈服應力 η)，通過配合比及外加劑調整改善混凝土流變性從而優化其施工性能。採用德國普茨邁斯特公司發明的滑管式流變儀模擬真實泵送的狀態測得混凝土的壓力與流速，評價並優化混凝土泵送性能。
3）建造混凝土千米級水平盤管試驗基地，管道總長1 000m，90°彎頭 40 餘處，如圖1所示。通過混凝土泵送模擬驗證低溫條件下混凝土泵送施工性能，為實 際 施 工 提 供 依 據，試 驗 採 用 三 一 HBT90CH2150D 型高壓泵，泵管為直徑 150mm 高壓泵管。千米級盤管試驗混凝土數據如表所示。
圖1 混凝土千米級盤管水平模擬泵送試驗
千米級盤管試驗混凝土數據檢測情況
五、控制混凝土生產質量
1）生產天津高銀 117 大廈混凝土所用骨料、特殊粉料及外加劑等原材料均採用專門料倉、罐體等儲存，防止與普通混凝土原材料混淆。
2）開盤前 1h，客服專員通知調度室進行天津高117 大廈混凝土專用骨料換倉，將倉內剩餘骨料全部清除，防止非天津高銀 117 大廈混凝土專用骨料用於混凝土的生產中;改換天津高銀 117 大廈混凝土專用外加劑輸送管道，將管道內殘留外加劑抽出;選用天津高銀 117 大廈專用混凝土配合比。
3)技術人員根據每週原材料及氣候變化，並結合當週天津高銀 117 大廈混凝土施工情況，有針對性地進行混凝土試配驗證，動態調整混凝土配合比及外加劑，保持混凝土和易性能穩定(見圖 2)，做好試配記錄。
圖 2混凝土施工性能調整
4）混凝土開盤前，攪拌站質檢員應進行砂含水檢測並做記錄，給剷車司機骨料分佈圖，防止上錯材料。攪拌站技術科提供根據試配驗證後的最新生產配合比，試驗員提供最新原材料檢測數據，質檢員根據最新生產配合比、原材料質量情況及砂含水數據進行混凝土開盤，開盤後取樣並進行混凝土性能檢測，調整混凝土至施工性能達到出廠控制標準方可出廠，並留置混凝土試塊。
5）混凝土生產過程中，攪拌站質檢員每隔 1h 進行骨料料倉巡視，並做好記錄;每隔 1h 檢測砂含水並取樣觀察混凝土狀態，且根據砂含水變化及混凝土狀態及時調整，保障混凝土施工性能。
六、控制混凝土運輸及澆築質量
1）應選擇運距較短、路況較順暢的混凝土運輸路線，儘量減小混凝土運輸時間。
2）現場等待車輛不宜超過 3 輛，儘量縮短混凝土出機至泵送時間，保障混凝土性能。
3）現場等待時間＞ 2h 或混凝土擴展度損失＞50mm，倒坍流空時間＞ 5s 時，混凝土應進行退貨，如果現場混凝土性能損失可用外加劑調整的，現場可使用與生產相同外加劑調整 1 次，此外現場嚴禁加水調整混凝土。
4）現場質檢員應做到每車混凝土性能檢測，檢測合格後，混凝土才可泵送澆築。樓頂質檢員應對每次施工混凝土出泵進行性能檢測，檢測結果及時反饋至樓下質檢員或站內質檢員，及時調整混凝土施工性能，保持混凝土性能穩定。
5)現場客服人員、質檢員應等交接班人員到位後才能離開，避免現場出現人員“真空”情況。
七、合理進行泵送設備選型與定位
1、泵送設備選型
天津高銀 117 大廈混凝土泵送結構高度596.5m，現場佈置 3 臺超高壓混凝土輸送泵，泵車型號為三一重工生產的 HBT9050CH-5D，編號為 1，2，3 號泵。泵車主要技術參數如表所示。核心筒混凝土利用佈置在頂模平臺上的 2 臺 HGY28 布料機進行澆築。
泵送設備技術參數
2、泵送設備定位
1)場地硬化。混凝土泵設置處場地應平整、堅實，周邊道路具有重車行走條件。
2)臨路佈置。根據天津高銀 117 大廈項目總平面佈置情況，為方便混凝土澆築、設備保養及維修，儘可能將泵機佈置在場區道路旁。
3)互不干擾。兩泵機佈置間距不宜過小，泵機佈置處要有足夠的場地，保證混凝土攪拌輸送車供料和調車方便。
4)阻滯原則。根據泵管佈置阻滯原則，水平泵管的折算長度要達到豎向泵管折算長度的 1 /4 ～ 1 /5。根據現場場地情況，在不影響現場總平面佈置的情況下進行排管，確定泵機位置。
5)二級沉澱池佈置。沉澱池應臨近泵機佈置，確保現場排水便利;考慮豎向泵管總長 600m，水平管道總長 150m，泵管清洗總排水量約為 14m3。沉澱池尺寸設計為 8m × 4m × 0. 6m;沉澱池佈置時需考慮與泵機高低差佈置，確保廢水靠重力排出。廢水經二級沉澱池沉澱處理後可循環利用。
八、 合理進行泵管選型與佈置
1、泵管選型
1，2，3 號泵的首層水平管、轉換層水平管及首層到轉換層的豎向管採用單層耐磨材料、壁厚為12mm、通徑為 150mm 的超高壓泵管（見圖3，4）。3 號泵轉換層以上附著在巨型柱上的泵管採用 150mm 普通高壓泵管，用於巨型柱和樓面澆築，方便運輸、安裝、拆卸，每套泵管長 200m，壁厚 5mm。
圖 3 泵機及首層泵管佈置
圖 4 混凝土泵管固定
2、泵管佈置
1)彎頭設置。管路佈置首先應遵循“距離最短、彎頭最少”的原則;在泵機出口處為避免 3 種異形管連接形成管道壓力梯度，需連接 1 段≥3m 長的水平管道後再設置 1 道水平彎頭;水平管道與豎向管道連接處設置1道 90° 彎頭，彎頭前後為方便泵管拆卸需連接短管。巨柱變截面處宜使用小度數彎頭，現場需配置備用管。
2)截止閥設置。水平泵送管道設置 2 道截止閥，第 1 道截止閥佈置在泵機出口第 1 道彎頭後，主要用於混凝土泵送結束後管道清洗;第 2 道截止閥佈置在水平管道與豎向管道連接處的 90° 彎頭前，主要用於堵泵時混凝土的排出，即當混凝土澆築過程中發生堵泵現象時，關閉本道截止閥，拆卸泵管，使豎向泵管內混凝土排出。
3)支座設置。天津高銀 117 大廈 1，2，3 號泵首層水平管、轉換層水平管及首層到轉換層的豎向管支座固定形式採用抱箍形式，以確保支座固定牢固可靠，泵管常拆卸部位採用 U 形卡固定; 3 號泵轉換層以上附著在巨型柱上的泵管由於巨型柱截面內收，支座埋件平整度不宜控制，抱箍支座採用 U 形卡固定。支座按照 3m / 道佈置，局部轉彎處在彎頭兩端加密。
4)水平轉換設置。天津高銀 117 大廈巨型柱截面經過 8 次內收並整體以 0. 88° 向上傾斜，豎向普通泵管佈置需設置多處彎頭，且普通泵管最大理論計算泵送高度只有200m，如果通長佈置極易出現爆管、堵泵危險，因此必須設置水平轉換層，以減少巨型柱普通豎向泵管佈置長度。天津高銀 117 大廈每 20 層設置 1 道轉換層，間隔高度約 100m，轉換層以下豎向泵管採用超高壓耐磨泵管，轉換層設置多個轉接口，可實現與 1，2，3 號豎向泵管間連接轉換。通過設置轉換層，保證了混凝土泵送順利進行，同時大大減小了豎向泵管用量(約 2 000m)，節約成本。
九、清洗混凝土管道
天津高銀 117 大廈 300m 以上混凝土施工時，採用氣洗方式對混凝土管道進行清洗，混凝土氣洗原理及總佈置如圖 5所示。
混凝土泵管氣洗流程為: 關閉截止閥，更改管道至回收管，回收罐車停靠到位→拆布料機軟管，連接氣洗接頭 →連接空壓機並開始打壓 →打壓 10min 後，打開樓下截止閥，混凝土流出→海綿球從回收管噴出，氣洗結束。
圖 5 天津高銀117 大廈泵管氣洗與總佈置
優選混凝土原材料及配合比，加強混凝土生產、運輸及施工過程中的質量控制，多環節監控混凝土性能，動態調整配合比及外加劑保障混凝土施工性能; 合理選擇泵送設備、正確進行管道佈置及固定，根據實際施工狀況選擇洗泵方式，提高了施工效率，降低了堵管等工程施工的風險。
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