论文部分内容阅读
摘要：随着建筑行业的快速发展，泵送混凝土逐渐普及推广和发展，超高层混凝土泵送技术的研究，对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当重要的经济意义。本文笔者分析了超高层混凝土泵送施工停泵原因以及超高层混凝土泵送施工技术。
关键词：超高层、混凝土、泵送施工
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着国民经济的高速发展，城市中涌现出越来越多的超高层建筑（40层以上或高度100米以上）。在超高层建筑工程的施工中，利用泵送混凝土的施工方式是进行超高层结构施工最常采用的一种混凝土浇筑方式，这种利用泵的动力运送混凝土的施工方式可以很好的满足混凝土结构施工中要求连续高效的进行浇筑的需求，因此在超高层建筑工程的施工中有着极为广泛的应用。
二、超高层混凝土泵送施工停泵原因分析
一般来讲，在高层建筑工程采用泵送混凝土进行混凝土浇筑施工的过程中，若出现停泵的现象，一般都由以下几方面因素引起的：
1.混凝土的配合比存在严重问题，在砂石的配制中，粗料与细料的比例存在极大误差，过多的粗料或粗料粒径过大会使得混凝土在运送的过程中发生离析、泌水、分层等问题，致使泵送输送管道堵塞而引起停泵现象。
2.在混凝土的泵送浇筑过程中，施工人员未能良好的控制混凝土的坍落度，忽大忽小的坍落度会影响到混凝土的正常输送，易引起停泵现象。
3.在泵送混凝土的施工中，要求混凝土的流动性必须特别良好，以避免混凝土出现离析等现象而影响泵送质量，但若混凝土的流动性没有达到技术要求，或流动性极为不稳定，都易导致停泵现象的发生。
4.施工现场的气候环境也会影响到混凝土的泵送质量。如在高层建筑工程施工中，气候过于炎热，温度较高，就易使混凝土的水分快速蒸发，易引起输送管道堵塞而停泵。
三、工程概况
南京德基广场二期工程是南京市重点工程之一，位于南京市中山路。本工程地下设置停车场、战时人防，地上汇集世界顶级一线品牌商业、智能化办公、万豪酒店等建筑功能。
本工程单体建筑面积249440m2；地下5层，占地面积16299m2；主楼基底标高-23.60m，基础最大埋深-29.25m；主楼地上62层，高332m；主楼为框架核心筒结构型式，外框平面尺寸为42.3×42.3m，核心筒平面尺寸为22.4×22.4m。
本工程结构形式为钢筋混凝土框架核心筒结构，外框为劲性混凝土柱、钢框梁+压型钢板组合体系，水平结构混凝土强度等级为C30，竖向结构强度等级为C60～40，混凝土结构最大高度为298.65m。
四、混凝土输送泵设备的选择
选择的设备必须具备确保能够混凝土能够顺利泵送的泵送能力，且成本费用小。如选择使用接力泵，需对楼层结构进行加固，在楼层外侧需设置接料平台，则使用两台泵产生的直接费用与直接使用一台高压泵费用相比，不合算，且在施工过程不方便设备检修。
根据本工程高度、高性能混凝土及相关费用比较，选择使用三一重工生产的HBT90CH-2135D超高压泵，虽然一次性投入较大，但其发生直接费用较低、施工方便，根据HBT90CH-2135D超高压泵的技术参数，使用该泵，其泵送能力有一定的储备，确保了输送顺利、避免了堵管。其双动力结构应用双泵合流技术，既可提高工作效率，也可单独作业，大大提高了施工过程的可靠性。
五、输送管布置
在泵管布置中，尽量减少弯管和软管，弯管尽量采用大弯管，最大限度的降低泵送管道阻力。根据现场的实际情况，在基础和主体施工阶段采用了不同的布置方式。输送管的铺设应保证安全施工便于清洗管道排除故障和装拆维修。在同一条管线中应采用相同管径的混凝土输送管，同时采用新旧管段时，应将新管布置在泵送压力较大处。管线宜布置得横平竖直。
基础阶段，管道布置中设置了混凝土下落阻滞，避免混凝土一次性下落高度过大产生离析。在主体阶段的布管中，随着高度的增加，混凝土的回流的趋势，为此在泵的垂直管路间铺设了一定长度的水平管道，以保证足够的阻力阻止混凝土的回流，其水平管的长度一般为高度的1/3左右，在实际施工中，将水平管铺设在高63m的20楼层，长度为30m。
泵送管直径越小，输送阻力越大，但过小的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝土的性能，宜选用直径为125mm的输送管。为了解决因泵送振动而引起的管道松动问题，无论是水平管还是垂直管，均需使用特殊固定装置的“U码”固定牢固。管道接头采用法兰盘连接。
六、配合比设计
相较于传统的设计方法，超高层泵送混凝土配合比设计有所不同，泵送混凝土是在混凝土泵的推动下沿输送管进行混凝土拌合物的运送因此，不仅要求混凝土要满足设计规定的强度、耐久性要求，还要满足管道输送对混凝土拌合物的要求。
1.混凝土材料选择
（1）水泥品种和胶结料用量
胶结料过少，混凝土和易性差，泵送阻力大，泵和输送管的磨损也加剧，容易产生阻塞水泥量过多，不但不经济，混凝土的粘性增高，也会增大泵送阻力，混凝土配合比总胶结料用量不宜少于350kg/m3。混凝土中掺入磨细矿渣粉和粉煤灰，不仅能改善硅的粘塑性和保水性，减少混凝土压力泌水，有利于高压力混凝土泵送。同时掺用活性掺合材料后，利用掺合料的活性性能，增加混凝土的后期强度，提高混凝土耐久性
（2）骨料级配
骨料的粒径和级配，对混凝土的泵送性能有很大影响，必须要严格控制控制骨料最大粒径，这是从三个石子在同一断面处相遇，最容易引起阻塞的原理推算出来的。在设计超高层泵送混凝土配比时，人工级配5mm-25mm和5mm-16mm两种石子，调整到理想曲线，分别计量混合使用。所采用的石子均为连续级配，针片状含量均小于5%
细骨料应符合JGJ52-2002标准，应采用中砂。粒径在0.315mm以下的细骨料所占的比例按标准要求不应少于巧%，使用时最好能达到20%，这对改善混凝土的泵送性能非常重要。
（3）外加剂
现阶段常用的外加剂为萘系高效减水剂，但因其在高塌落度和大流动性混凝土中，经常会出现混凝土离析、石子抓底分层等情况，尤其在高层建筑中因高强混凝土水胶比低，情况就更加明显为解决超高层混凝土工作性能问题，应使用目前性能最优良的聚羧酸高效减水剂，高性能聚羧酸减水剂，因其具有超过30%的减水性能，良好的塌落度经时损失和适宜的混凝土含气量改善了混凝土的合易性，在高层工程得到了很好的應用。
（4）矿物掺和料
粉煤灰是一种表面圆滑的微细颗粒，尤其高质量的粉煤灰需水比小，掺入混凝土拌和物后，使流动性显著增加，而且能减少混凝土拌和物的泌水和干缩当泵送混凝土中水泥量较少或细集料中粒径小于0.315mm含量少时，也可掺用粉煤灰进行弥补矿渣粉的活性极强，掺入矿渣粉后可等量替代水泥，减少了混凝土水化热，延长了混凝土凝结时间，提高了混凝土的耐久性。粉煤灰应选用一级或二级灰，粉煤灰的烧失量指标很重要，不能超过3%，矿粉活性不低于S95级。
2.配合比参数
（1）砂率
输送混凝土的输送管，除直管外还有锥形管、弯管和软管等当混凝土经过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的位置就会发生变化，此时如果砂浆量不足，容易产生堵塞为此，泵送混凝土与普通混凝土相比，要适当提高砂率。
（2）水胶比选择
混凝土中拌和水，除供给水泥水化需要外，还使混凝土拌和物获得必要的施工性能此外，水胶比还与泵送混凝土在输送管中的流动阻力有关，混凝土拌和物的流动阻力随着水胶比的减小而增大。建议利用优良的外加剂性能，采用低水胶比配比，通过试配和压力泌水试验，选择最佳配比。
（3）混凝土塌落度选择
普通方法施工的混凝土的塌落度，是根据振捣方式确定的，而超高层泵送混凝土除去考虑振捣方式外，还要考虑其可泵性。塌落度小的混凝土运行泵送的摩阻力大，要求有较高的泵送压力塌落度大，如果混凝土拌和物在管道中滞留时间长，则泌水机会就多，容易产生离析、骨料沉降而形成阻塞堵泵故选择适宜塌落度值，200m高度以内时混凝土塌落度为220mm;超过200m高度时，混凝土塌落度宜为220mm-240mm，对特殊部位，可选择更加适宜泵送的免振捣混凝土。
七、混凝土泵送施工
首次泵送时，用水湿润管道后，从管道的最低点将管道接头松开，将余水全部放掉，或者在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一个海绵球，将砂浆与水分开砂浆用量应按每200m管道约需0.5m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等约需0.2m3左右的砂浆因此泵送前一定要计算好砂浆的用量。砂浆太少易堵管，砂浆太多将影响混凝土的质量或造成不必要的浪费。高层泵送砂浆可选择与混凝土同比例砂浆或1:1水泥砂浆。
泵送时，操作人员须随时观察料斗中的余料，余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管停机时间超过5min时，应关闭截止阀，防止混凝土倒流，导致堵管并应每隔5min-lOmin开泵一次，以防堵管。
工作中应检查输送管路接头密封情况，发现管卡松动或密封圈损坏时应及时更换，避免漏浆、漏水漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。
混凝土塌落度的大小直接反映了混凝土流动性的好坏，塌落度过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管塌落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管故应随时对侮一车混凝土塌落度进行检查，禁止超标准塌落度混凝土泵送。
夏季气温较高，管道在强烈阳光照射下，混凝土易脱水，从而导致堵管，因此在管道上应加盖湿草袋或其他降温用品。冬季应采取保温措施，确保混凝土的温度。
八、結语
综上所述，在超高层建筑施工中运用超高压混凝土泵送技术，能够有效保证施工进度，提高经济效益和社会效益。在具体施工中,我们要重视混凝土质量的控制,对泵机操作人员及参与施工的人员进行技术培训和技术交底, 避免出错,保证泵送质量。
参考文献：
马雪英：《我国预拌混凝土技术发展概况》，《混凝土世界》， 2011年02期
刘裕：《泵送混凝土的材料要求和配合比设计》，《中国建设信息》， 2011年07期
江毅仲：《试议超高层混凝土泵送技术的应用》，《城市建设理论研究》， 2013年44期
朱小平：《超高层高性能混凝土泵送技术》，《城市建设理论研究》， 2013年02期
易小刚，易秀明，杨新华，戴献军：《超高层混凝土泵送技术研究与应用》
关键词：超高层、混凝土、泵送施工
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着国民经济的高速发展，城市中涌现出越来越多的超高层建筑（40层以上或高度100米以上）。在超高层建筑工程的施工中，利用泵送混凝土的施工方式是进行超高层结构施工最常采用的一种混凝土浇筑方式，这种利用泵的动力运送混凝土的施工方式可以很好的满足混凝土结构施工中要求连续高效的进行浇筑的需求，因此在超高层建筑工程的施工中有着极为广泛的应用。
二、超高层混凝土泵送施工停泵原因分析
一般来讲，在高层建筑工程采用泵送混凝土进行混凝土浇筑施工的过程中，若出现停泵的现象，一般都由以下几方面因素引起的：
1.混凝土的配合比存在严重问题，在砂石的配制中，粗料与细料的比例存在极大误差，过多的粗料或粗料粒径过大会使得混凝土在运送的过程中发生离析、泌水、分层等问题，致使泵送输送管道堵塞而引起停泵现象。
2.在混凝土的泵送浇筑过程中，施工人员未能良好的控制混凝土的坍落度，忽大忽小的坍落度会影响到混凝土的正常输送，易引起停泵现象。
3.在泵送混凝土的施工中，要求混凝土的流动性必须特别良好，以避免混凝土出现离析等现象而影响泵送质量，但若混凝土的流动性没有达到技术要求，或流动性极为不稳定，都易导致停泵现象的发生。
4.施工现场的气候环境也会影响到混凝土的泵送质量。如在高层建筑工程施工中，气候过于炎热，温度较高，就易使混凝土的水分快速蒸发，易引起输送管道堵塞而停泵。
三、工程概况
南京德基广场二期工程是南京市重点工程之一，位于南京市中山路。本工程地下设置停车场、战时人防，地上汇集世界顶级一线品牌商业、智能化办公、万豪酒店等建筑功能。
本工程单体建筑面积249440m2；地下5层，占地面积16299m2；主楼基底标高-23.60m，基础最大埋深-29.25m；主楼地上62层，高332m；主楼为框架核心筒结构型式，外框平面尺寸为42.3×42.3m，核心筒平面尺寸为22.4×22.4m。
本工程结构形式为钢筋混凝土框架核心筒结构，外框为劲性混凝土柱、钢框梁+压型钢板组合体系，水平结构混凝土强度等级为C30，竖向结构强度等级为C60～40，混凝土结构最大高度为298.65m。
四、混凝土输送泵设备的选择
选择的设备必须具备确保能够混凝土能够顺利泵送的泵送能力，且成本费用小。如选择使用接力泵，需对楼层结构进行加固，在楼层外侧需设置接料平台，则使用两台泵产生的直接费用与直接使用一台高压泵费用相比，不合算，且在施工过程不方便设备检修。
根据本工程高度、高性能混凝土及相关费用比较，选择使用三一重工生产的HBT90CH-2135D超高压泵，虽然一次性投入较大，但其发生直接费用较低、施工方便，根据HBT90CH-2135D超高压泵的技术参数，使用该泵，其泵送能力有一定的储备，确保了输送顺利、避免了堵管。其双动力结构应用双泵合流技术，既可提高工作效率，也可单独作业，大大提高了施工过程的可靠性。
五、输送管布置
在泵管布置中，尽量减少弯管和软管，弯管尽量采用大弯管，最大限度的降低泵送管道阻力。根据现场的实际情况，在基础和主体施工阶段采用了不同的布置方式。输送管的铺设应保证安全施工便于清洗管道排除故障和装拆维修。在同一条管线中应采用相同管径的混凝土输送管，同时采用新旧管段时，应将新管布置在泵送压力较大处。管线宜布置得横平竖直。
基础阶段，管道布置中设置了混凝土下落阻滞，避免混凝土一次性下落高度过大产生离析。在主体阶段的布管中，随着高度的增加，混凝土的回流的趋势，为此在泵的垂直管路间铺设了一定长度的水平管道，以保证足够的阻力阻止混凝土的回流，其水平管的长度一般为高度的1/3左右，在实际施工中，将水平管铺设在高63m的20楼层，长度为30m。
泵送管直径越小，输送阻力越大，但过小的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝土的性能，宜选用直径为125mm的输送管。为了解决因泵送振动而引起的管道松动问题，无论是水平管还是垂直管，均需使用特殊固定装置的“U码”固定牢固。管道接头采用法兰盘连接。
六、配合比设计
相较于传统的设计方法，超高层泵送混凝土配合比设计有所不同，泵送混凝土是在混凝土泵的推动下沿输送管进行混凝土拌合物的运送因此，不仅要求混凝土要满足设计规定的强度、耐久性要求，还要满足管道输送对混凝土拌合物的要求。
1.混凝土材料选择
（1）水泥品种和胶结料用量
胶结料过少，混凝土和易性差，泵送阻力大，泵和输送管的磨损也加剧，容易产生阻塞水泥量过多，不但不经济，混凝土的粘性增高，也会增大泵送阻力，混凝土配合比总胶结料用量不宜少于350kg/m3。混凝土中掺入磨细矿渣粉和粉煤灰，不仅能改善硅的粘塑性和保水性，减少混凝土压力泌水，有利于高压力混凝土泵送。同时掺用活性掺合材料后，利用掺合料的活性性能，增加混凝土的后期强度，提高混凝土耐久性
（2）骨料级配
骨料的粒径和级配，对混凝土的泵送性能有很大影响，必须要严格控制控制骨料最大粒径，这是从三个石子在同一断面处相遇，最容易引起阻塞的原理推算出来的。在设计超高层泵送混凝土配比时，人工级配5mm-25mm和5mm-16mm两种石子，调整到理想曲线，分别计量混合使用。所采用的石子均为连续级配，针片状含量均小于5%
细骨料应符合JGJ52-2002标准，应采用中砂。粒径在0.315mm以下的细骨料所占的比例按标准要求不应少于巧%，使用时最好能达到20%，这对改善混凝土的泵送性能非常重要。
（3）外加剂
现阶段常用的外加剂为萘系高效减水剂，但因其在高塌落度和大流动性混凝土中，经常会出现混凝土离析、石子抓底分层等情况，尤其在高层建筑中因高强混凝土水胶比低，情况就更加明显为解决超高层混凝土工作性能问题，应使用目前性能最优良的聚羧酸高效减水剂，高性能聚羧酸减水剂，因其具有超过30%的减水性能，良好的塌落度经时损失和适宜的混凝土含气量改善了混凝土的合易性，在高层工程得到了很好的應用。
（4）矿物掺和料
粉煤灰是一种表面圆滑的微细颗粒，尤其高质量的粉煤灰需水比小，掺入混凝土拌和物后，使流动性显著增加，而且能减少混凝土拌和物的泌水和干缩当泵送混凝土中水泥量较少或细集料中粒径小于0.315mm含量少时，也可掺用粉煤灰进行弥补矿渣粉的活性极强，掺入矿渣粉后可等量替代水泥，减少了混凝土水化热，延长了混凝土凝结时间，提高了混凝土的耐久性。粉煤灰应选用一级或二级灰，粉煤灰的烧失量指标很重要，不能超过3%，矿粉活性不低于S95级。
2.配合比参数
（1）砂率
输送混凝土的输送管，除直管外还有锥形管、弯管和软管等当混凝土经过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的位置就会发生变化，此时如果砂浆量不足，容易产生堵塞为此，泵送混凝土与普通混凝土相比，要适当提高砂率。
（2）水胶比选择
混凝土中拌和水，除供给水泥水化需要外，还使混凝土拌和物获得必要的施工性能此外，水胶比还与泵送混凝土在输送管中的流动阻力有关，混凝土拌和物的流动阻力随着水胶比的减小而增大。建议利用优良的外加剂性能，采用低水胶比配比，通过试配和压力泌水试验，选择最佳配比。
（3）混凝土塌落度选择
普通方法施工的混凝土的塌落度，是根据振捣方式确定的，而超高层泵送混凝土除去考虑振捣方式外，还要考虑其可泵性。塌落度小的混凝土运行泵送的摩阻力大，要求有较高的泵送压力塌落度大，如果混凝土拌和物在管道中滞留时间长，则泌水机会就多，容易产生离析、骨料沉降而形成阻塞堵泵故选择适宜塌落度值，200m高度以内时混凝土塌落度为220mm;超过200m高度时，混凝土塌落度宜为220mm-240mm，对特殊部位，可选择更加适宜泵送的免振捣混凝土。
七、混凝土泵送施工
首次泵送时，用水湿润管道后，从管道的最低点将管道接头松开，将余水全部放掉，或者在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一个海绵球，将砂浆与水分开砂浆用量应按每200m管道约需0.5m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等约需0.2m3左右的砂浆因此泵送前一定要计算好砂浆的用量。砂浆太少易堵管，砂浆太多将影响混凝土的质量或造成不必要的浪费。高层泵送砂浆可选择与混凝土同比例砂浆或1:1水泥砂浆。
泵送时，操作人员须随时观察料斗中的余料，余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管停机时间超过5min时，应关闭截止阀，防止混凝土倒流，导致堵管并应每隔5min-lOmin开泵一次，以防堵管。
工作中应检查输送管路接头密封情况，发现管卡松动或密封圈损坏时应及时更换，避免漏浆、漏水漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管。
混凝土塌落度的大小直接反映了混凝土流动性的好坏，塌落度过小，会增大输送压力，加剧设备磨损，并导致堵管塌落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管故应随时对侮一车混凝土塌落度进行检查，禁止超标准塌落度混凝土泵送。
夏季气温较高，管道在强烈阳光照射下，混凝土易脱水，从而导致堵管，因此在管道上应加盖湿草袋或其他降温用品。冬季应采取保温措施，确保混凝土的温度。
八、結语
综上所述，在超高层建筑施工中运用超高压混凝土泵送技术，能够有效保证施工进度，提高经济效益和社会效益。在具体施工中,我们要重视混凝土质量的控制,对泵机操作人员及参与施工的人员进行技术培训和技术交底, 避免出错,保证泵送质量。
参考文献：
马雪英：《我国预拌混凝土技术发展概况》，《混凝土世界》， 2011年02期
刘裕：《泵送混凝土的材料要求和配合比设计》，《中国建设信息》， 2011年07期
江毅仲：《试议超高层混凝土泵送技术的应用》，《城市建设理论研究》， 2013年44期
朱小平：《超高层高性能混凝土泵送技术》，《城市建设理论研究》， 2013年02期
易小刚，易秀明，杨新华，戴献军：《超高层混凝土泵送技术研究与应用》