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【摘 要】泵送混凝土具有输送效率高，既能水平输送又能垂直输送机动性高的优点，并且还不受施工场地的限制。因此，从施工技术及其效率来分析，泵送混凝土技术适应性强，优先于其他施工方法。本文介绍了在高层建筑混凝土泵送时原材料各项要求并总结了建筑混凝土泵送的注意要点，找出混凝土泵送施工技术要点。
【关键词】建筑；混凝土；泵送
0.引言
超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过200m的现代混凝土泵送技术。近年来，随着经济和社会发展，泵送高度超过300m的建筑工程越来越多，因而超高泵送混凝土技术己成为超高层建筑施工的关键技术之一。
超高泵送混凝土技术是一项综合技术，包含混凝土原材料技术指标要求、混凝土制备技术、泵送参数计算、泵送机械选定与调试、泵管布设和过程控制等内容。
1.原材料技术指标要求
1.1水泥
（1）要求：C2S含量高提高混凝土的流动性和减少坍落度损失。
（2）技术指标：质量稳定、含碱量低、C3A含量少、强度富余系数大、活性好、标准稠度用水量小，水泥与外加剂之间的适应性良好，强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥。
1.2碎石
（1）要求：粗骨料宜采用连续级配，应控制针片状含量，而目要考虑最大粒径与泵送管管径之比。
（2）技术指标：5～20mm连续级配的碎石，产地、规格必须一致，含泥量要小于1%，大于5mm的纯泥含量要小于0.5%，针片状颗粒含量不大于10%，不得有风化颗粒，骨料不带杂物，碎石粒形好、表面粗糙可以增强骨料颗粒与水泥石之间的粘结力。骨料的空隙率控制在40%以内。母岩立方体强度不低于100MPa。
1.3砂
（1）要求：细骨料选用中砂，细砂会使混凝土变得干涩，而粗砂容易使混凝土离析。
（2）技术指标：选用中粗河砂，要求细度模数在2.6～2.9之间，颜色一致，其含泥量要控制在1%以内，大于5mm的纯泥含量要小于0.5%，有害物质按重量计≤1.0%。选择细骨料时其碱活性含量必须符合要求。
1.4矿物掺合料
（1）要求：采用性能优良的矿物掺合料，如矿粉、硅灰和一级粉煤灰等，可使混凝土获得良好的工作性。
（2）技术指标：粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰，需水量比小于95%，细度筛余量8%～12%、烧失量小于2.5%。
矿粉：活性指数7d大于80%，28d大于100%，流动度比大于100%，其它指标符合国标要求。
1.5外加剂
（1）要求：外加剂应优先选用减水率高、包塑时间长的聚狡酸型泵送剂，泵送剂应与水泥和掺合料有良好的相溶性。
（2）技术指标：减水率20%～25%，氯离了含量小于0.03%，碱含量小干0.6%，压力泌7K比小干50%。
2.混凝土制备与性能要求
2.1混凝土的制备要求
通过优化设计和工艺措施，使制备的混凝土具有较好的和易性，流动性高，虽薪度较小，但无离析泌水现象，因而有较小的流动阻力，易于泵送。
混凝土拌合物的工作性良好，無离析泌水，坍落度一般在190～-200mm，泵送高度超过300m的，坍落度宜>240mm，扩展度宜>600mm，倒锥法混凝土下落时﹤15s。
2.2混凝土的技术指标
（1）坍落度及坍落度经时损失：坍落度不小于200mm。坍落度经时损失1h小于l0mm，2h小于20mm。
（2）扩展度：扩展度在500～650mm之间。
（3）U型仪试验：U型仪试验4m1n过流高度差小于l0mm。
（4）倒锥试验：倒锥试验流出时间在8～15s之间。
（5）压力泌水比：压力泌水比小于35%。
（6）凝结时间：混凝土初凝时间不小于8h，终凝时间不大于12h。
2.3混凝土配合比设计
（1）根据硬化混凝土物理力学性能符合设计要求。
（2）根据超高泵送混凝土的技术指标要求及所选定的原材料进行试配，通过砂浆、水灰比、外加剂掺量、粉煤灰，以及其它掺合料取代量之间的变化对混凝土各项性能指标进行对比分析，确定最优配合比，并以此来指导混凝土搅拌站的商品混凝土生产。
2.4混凝土拌制要求
（1）原材料质量要求。严格控制原材料质量，对原材料供应源必须进行现场调查和预先进行抽样检测，原材料进场后要严格按规定要求进行抽样检查，经试验合格的原材料才能用于商品混凝土的生产。
（2）原材料称量要求。严格按配合比重量计量，允许偏差严于普通混凝土施工规范：水泥和掺合料±1%，粗、细骨料±2%，水和外加剂±1%。要求搅拌站加强对称量系统的定期检查和检测，确保称量系统的称量精度和称量结果。
（3）搅拌站设备。应有精确的原材料自动称量系统和计算机自动控制系统，并能对原材料品质均匀性、配合比参数的变化等通过人机对话进行监控、数据采集与分析；禁止使用自落式搅拌机，需用拌合性能好的强制式搅拌机。
2.5实验室实验
针对各强度等级的超高泵送混凝土，除要做按规范要求的各项检验外，还拟做混凝土早期自由收缩实验、平板开裂实验、氯离了渗透实验、混凝土碳化实验、碱活性反应实验，进一步检验混凝土的的各项性能，确保混凝土的耐久性等指标达到设计要求。
3.泵送参数计算
混凝土的输送排量、输送压力和泵管的布设要依据准确的计算，并制定详细的实施方案，并进行模拟高程泵送试验，对于混凝土泵来说，体现其泵送能力的两个关键参数为输送压力与输出功率，输送压力是泵送高度的保证，而输出功率是输送量的保证。在此，我们从理论计算与工程实践两个方面对输送压力与输出功率进行验证。 输送总压力计算：
混凝土泵送所需压力包含三部分：
P=P1+P2+P3
P1混凝土在管道内流动的沿程压力损失；
P2混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失；
P3混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力。
P=△P·1=
K
+K
（1+
）Va·1
式中：
△p1—单位长度的沿程压力损失；
1—管道总长度，垂直高度加上水平管道部分等于总长；
k1—粘着系数，取k1= （3.00-0.1·s）×l02Pa，S为坍落度；
d—混凝土输送管直径；
k2—速度系数，取k2=（4.00-0.1·s）×l02Pa/m/s；
t2/t1—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间比，其值約0.2～0.3；
V2混凝土在管道内的流速，当排量达40m3/h时，流速约0.91m/h；
α2—径向压力与轴向压力之比，其值约0.9m/h
P2= n×△P1+△P2
n—弯管、锥管个数；
△P1—弯管、锥管压力损失，一般取值为0.1MPa；
△P2—分配阀压力损失，一般取值为0.2MPa0
P3=pgH
式中：
p—混凝土密度；
g—重力加速度；
H—泵送高度。
4.泵送设备的选择和布料机的布设
泵送设备的选定应参照《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10中规定的技术条件来进行，首先要进行泵送参数验算，包括混凝土输送泵的型号和泵送能力，水平管压力损失、垂直管压力损失、特殊管的压力损失和泵送效率等。
4.1发动机功率计算
主系统油压为P最o柴油机额定转速。
主油泵功率W1= P1×Q1/60，主油泵最高工作压力P1，总排量为Q1。
恒压泵的功率W2P2×Q2/60，恒压泵最高工作压力P2，总排量为Q2。
辅助泵的功率W3P3×Q3/60，齿轮泵最高工作压力P3，总排量为Q3。
发动机功率：W= （W1+W2+W3）η。η为机械效率，取0. 88。
排量单位为ml/r，最高工作压力单位为MPa。
4.2最大混凝土出口压力及功率的确定
确定的最大混凝土出口压力P最，在一般的泵送施工经验中，混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高15%～20%，多出的压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。由于超高项目泵送高度超过200m，A混凝土方量较大，因此需要更高的可靠性、更多的压力储备。所以根据上面的计算结果，将泵的最大出口压力设计为P最，一方面有近40%的压力储备，另一方面，在正常的工作状况下，液压系统工作压力不超过P，工作的可靠性更高。
确定的功率W最，功率的不确定因素较少，而目设计的泵送量为Q最，按80%的容积效率计算，实际泵送量Q实，W1=W最
因此功率无需再增加储备，不低于计算的较大值选取就可以满足要求。
4.3布料机的布设
布料机有21m，24m，28m，32m，38m，44m，48m，52m等多种规格。国际国内市场具有相当成熟的布料杆研制、生产经验。
根据核心筒和钢框架施工工艺以及本工程的特点，现以选三一重工生产的HG32布料杆两台为例。HG32布料机的技术参数见表1。
HG32布料杆布料半径32m，臂架回转角度365°，整机功率30KW，总高32m。布料杆采用无尾拖4节液压卷折式，立柱采用箱形结构。具有大风报警装置，回转限位装置，支腿误操作保护装置等其它安全保护措施，油漆质量达到硷泵优等品要求。HG32布料杆布料半径大，臂架刚性好，强度强，安全可靠；回转机构采用国外名牌劳力士大直径轴承以及意大利回转达马达，抗倾翻能力大，回转平稳；白动化程度高，采用国外优质名牌进口遥控装置，能实行近控和远控操作。整机结构紧凑，采用劳力士大直径轴承，抗倾翻能力大；不带配重，有利于周围设施布置；整机重量轻，对压力小，可以节约吨位量而用于有效荷载量的增加。HG32型布料机的优势可以有效地提高混凝土的浇注效率和质量，为节省工期创造有利条件。
5.结束语
混凝土的性能是能否顺利泵送的第一关，应对到场的混凝土进行坍落度、扩展度和含气量的检测，如出现不正常的情况，及时采取应对措施；泵送过程中，要实时检查泵车的压力变化、泵管有无漏水、漏浆情况，连接件的状况等，发现间题及时处理。
当用接力泵泵送时，接力泵设置位置应使上、下泵的输送能力匹配，设置接力泵的楼面应验算其结构所能承受的荷载，必要时需加固。
混凝土操作人员必须经过专门培训合格。混凝土泵启动后，先泵送适量水进行湿润，再泵送水泥浆或1：2水泥砂浆进行润滑。泵送速度应先慢后快，逐步加速，宜使活塞以最大行程进行泵送。当泵送压力升高目_不稳定、油温升高、输送管振动明显时，应查明原因，不得强行泵送。泵送完毕，应及时清洗混凝土泵和输送管。
【关键词】建筑；混凝土；泵送
0.引言
超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过200m的现代混凝土泵送技术。近年来，随着经济和社会发展，泵送高度超过300m的建筑工程越来越多，因而超高泵送混凝土技术己成为超高层建筑施工的关键技术之一。
超高泵送混凝土技术是一项综合技术，包含混凝土原材料技术指标要求、混凝土制备技术、泵送参数计算、泵送机械选定与调试、泵管布设和过程控制等内容。
1.原材料技术指标要求
1.1水泥
（1）要求：C2S含量高提高混凝土的流动性和减少坍落度损失。
（2）技术指标：质量稳定、含碱量低、C3A含量少、强度富余系数大、活性好、标准稠度用水量小，水泥与外加剂之间的适应性良好，强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥。
1.2碎石
（1）要求：粗骨料宜采用连续级配，应控制针片状含量，而目要考虑最大粒径与泵送管管径之比。
（2）技术指标：5～20mm连续级配的碎石，产地、规格必须一致，含泥量要小于1%，大于5mm的纯泥含量要小于0.5%，针片状颗粒含量不大于10%，不得有风化颗粒，骨料不带杂物，碎石粒形好、表面粗糙可以增强骨料颗粒与水泥石之间的粘结力。骨料的空隙率控制在40%以内。母岩立方体强度不低于100MPa。
1.3砂
（1）要求：细骨料选用中砂，细砂会使混凝土变得干涩，而粗砂容易使混凝土离析。
（2）技术指标：选用中粗河砂，要求细度模数在2.6～2.9之间，颜色一致，其含泥量要控制在1%以内，大于5mm的纯泥含量要小于0.5%，有害物质按重量计≤1.0%。选择细骨料时其碱活性含量必须符合要求。
1.4矿物掺合料
（1）要求：采用性能优良的矿物掺合料，如矿粉、硅灰和一级粉煤灰等，可使混凝土获得良好的工作性。
（2）技术指标：粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰，需水量比小于95%，细度筛余量8%～12%、烧失量小于2.5%。
矿粉：活性指数7d大于80%，28d大于100%，流动度比大于100%，其它指标符合国标要求。
1.5外加剂
（1）要求：外加剂应优先选用减水率高、包塑时间长的聚狡酸型泵送剂，泵送剂应与水泥和掺合料有良好的相溶性。
（2）技术指标：减水率20%～25%，氯离了含量小于0.03%，碱含量小干0.6%，压力泌7K比小干50%。
2.混凝土制备与性能要求
2.1混凝土的制备要求
通过优化设计和工艺措施，使制备的混凝土具有较好的和易性，流动性高，虽薪度较小，但无离析泌水现象，因而有较小的流动阻力，易于泵送。
混凝土拌合物的工作性良好，無离析泌水，坍落度一般在190～-200mm，泵送高度超过300m的，坍落度宜>240mm，扩展度宜>600mm，倒锥法混凝土下落时﹤15s。
2.2混凝土的技术指标
（1）坍落度及坍落度经时损失：坍落度不小于200mm。坍落度经时损失1h小于l0mm，2h小于20mm。
（2）扩展度：扩展度在500～650mm之间。
（3）U型仪试验：U型仪试验4m1n过流高度差小于l0mm。
（4）倒锥试验：倒锥试验流出时间在8～15s之间。
（5）压力泌水比：压力泌水比小于35%。
（6）凝结时间：混凝土初凝时间不小于8h，终凝时间不大于12h。
2.3混凝土配合比设计
（1）根据硬化混凝土物理力学性能符合设计要求。
（2）根据超高泵送混凝土的技术指标要求及所选定的原材料进行试配，通过砂浆、水灰比、外加剂掺量、粉煤灰，以及其它掺合料取代量之间的变化对混凝土各项性能指标进行对比分析，确定最优配合比，并以此来指导混凝土搅拌站的商品混凝土生产。
2.4混凝土拌制要求
（1）原材料质量要求。严格控制原材料质量，对原材料供应源必须进行现场调查和预先进行抽样检测，原材料进场后要严格按规定要求进行抽样检查，经试验合格的原材料才能用于商品混凝土的生产。
（2）原材料称量要求。严格按配合比重量计量，允许偏差严于普通混凝土施工规范：水泥和掺合料±1%，粗、细骨料±2%，水和外加剂±1%。要求搅拌站加强对称量系统的定期检查和检测，确保称量系统的称量精度和称量结果。
（3）搅拌站设备。应有精确的原材料自动称量系统和计算机自动控制系统，并能对原材料品质均匀性、配合比参数的变化等通过人机对话进行监控、数据采集与分析；禁止使用自落式搅拌机，需用拌合性能好的强制式搅拌机。
2.5实验室实验
针对各强度等级的超高泵送混凝土，除要做按规范要求的各项检验外，还拟做混凝土早期自由收缩实验、平板开裂实验、氯离了渗透实验、混凝土碳化实验、碱活性反应实验，进一步检验混凝土的的各项性能，确保混凝土的耐久性等指标达到设计要求。
3.泵送参数计算
混凝土的输送排量、输送压力和泵管的布设要依据准确的计算，并制定详细的实施方案，并进行模拟高程泵送试验，对于混凝土泵来说，体现其泵送能力的两个关键参数为输送压力与输出功率，输送压力是泵送高度的保证，而输出功率是输送量的保证。在此，我们从理论计算与工程实践两个方面对输送压力与输出功率进行验证。 输送总压力计算：
混凝土泵送所需压力包含三部分：
P=P1+P2+P3
P1混凝土在管道内流动的沿程压力损失；
P2混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失；
P3混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力。
P=△P·1=
K
+K
（1+
）Va·1
式中：
△p1—单位长度的沿程压力损失；
1—管道总长度，垂直高度加上水平管道部分等于总长；
k1—粘着系数，取k1= （3.00-0.1·s）×l02Pa，S为坍落度；
d—混凝土输送管直径；
k2—速度系数，取k2=（4.00-0.1·s）×l02Pa/m/s；
t2/t1—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间比，其值約0.2～0.3；
V2混凝土在管道内的流速，当排量达40m3/h时，流速约0.91m/h；
α2—径向压力与轴向压力之比，其值约0.9m/h
P2= n×△P1+△P2
n—弯管、锥管个数；
△P1—弯管、锥管压力损失，一般取值为0.1MPa；
△P2—分配阀压力损失，一般取值为0.2MPa0
P3=pgH
式中：
p—混凝土密度；
g—重力加速度；
H—泵送高度。
4.泵送设备的选择和布料机的布设
泵送设备的选定应参照《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10中规定的技术条件来进行，首先要进行泵送参数验算，包括混凝土输送泵的型号和泵送能力，水平管压力损失、垂直管压力损失、特殊管的压力损失和泵送效率等。
4.1发动机功率计算
主系统油压为P最o柴油机额定转速。
主油泵功率W1= P1×Q1/60，主油泵最高工作压力P1，总排量为Q1。
恒压泵的功率W2P2×Q2/60，恒压泵最高工作压力P2，总排量为Q2。
辅助泵的功率W3P3×Q3/60，齿轮泵最高工作压力P3，总排量为Q3。
发动机功率：W= （W1+W2+W3）η。η为机械效率，取0. 88。
排量单位为ml/r，最高工作压力单位为MPa。
4.2最大混凝土出口压力及功率的确定
确定的最大混凝土出口压力P最，在一般的泵送施工经验中，混凝土泵的最大出口压力应比实际所需压力高15%～20%，多出的压力储备用来应付混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。由于超高项目泵送高度超过200m，A混凝土方量较大，因此需要更高的可靠性、更多的压力储备。所以根据上面的计算结果，将泵的最大出口压力设计为P最，一方面有近40%的压力储备，另一方面，在正常的工作状况下，液压系统工作压力不超过P，工作的可靠性更高。
确定的功率W最，功率的不确定因素较少，而目设计的泵送量为Q最，按80%的容积效率计算，实际泵送量Q实，W1=W最
因此功率无需再增加储备，不低于计算的较大值选取就可以满足要求。
4.3布料机的布设
布料机有21m，24m，28m，32m，38m，44m，48m，52m等多种规格。国际国内市场具有相当成熟的布料杆研制、生产经验。
根据核心筒和钢框架施工工艺以及本工程的特点，现以选三一重工生产的HG32布料杆两台为例。HG32布料机的技术参数见表1。
HG32布料杆布料半径32m，臂架回转角度365°，整机功率30KW，总高32m。布料杆采用无尾拖4节液压卷折式，立柱采用箱形结构。具有大风报警装置，回转限位装置，支腿误操作保护装置等其它安全保护措施，油漆质量达到硷泵优等品要求。HG32布料杆布料半径大，臂架刚性好，强度强，安全可靠；回转机构采用国外名牌劳力士大直径轴承以及意大利回转达马达，抗倾翻能力大，回转平稳；白动化程度高，采用国外优质名牌进口遥控装置，能实行近控和远控操作。整机结构紧凑，采用劳力士大直径轴承，抗倾翻能力大；不带配重，有利于周围设施布置；整机重量轻，对压力小，可以节约吨位量而用于有效荷载量的增加。HG32型布料机的优势可以有效地提高混凝土的浇注效率和质量，为节省工期创造有利条件。
5.结束语
混凝土的性能是能否顺利泵送的第一关，应对到场的混凝土进行坍落度、扩展度和含气量的检测，如出现不正常的情况，及时采取应对措施；泵送过程中，要实时检查泵车的压力变化、泵管有无漏水、漏浆情况，连接件的状况等，发现间题及时处理。
当用接力泵泵送时，接力泵设置位置应使上、下泵的输送能力匹配，设置接力泵的楼面应验算其结构所能承受的荷载，必要时需加固。
混凝土操作人员必须经过专门培训合格。混凝土泵启动后，先泵送适量水进行湿润，再泵送水泥浆或1：2水泥砂浆进行润滑。泵送速度应先慢后快，逐步加速，宜使活塞以最大行程进行泵送。当泵送压力升高目_不稳定、油温升高、输送管振动明显时，应查明原因，不得强行泵送。泵送完毕，应及时清洗混凝土泵和输送管。