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混凝土企业管理

高强混凝土超高层泵送应用技术

时间:2020/3/24 10:23:26 来源: 点击次数:1994

高强混凝土超高层泵送应用技术

陈军亮

(天津金隅混凝土有限公司 总工程师,金隅冀东(唐山)混凝土环保科技集团有限公司 技术创新中心副主任)

1 工程概况

周大福金融中心项目自地下4层至地上97层均设计了C60核心筒钢板剪力墙高性能混凝土,泵送最大垂直高度500米。工程采用预支钢板结构,采用顶升平台配合串筒进行施工,平台高度22.3米。混凝土浇筑垂直落差达二十米,墙体内预支钢板且钢筋密集,对混凝土整体性能要求极高。通过降低混凝土水化热、黏度、经时损失,提高混凝土和易性,使浇筑到墙体后表面浮浆量小于5毫米,具有不分层,不泌水,表面光洁、颜色均一等特点。

周大福金融中心主塔楼设置钢管柱40根,直径为1.2m、1.3m、1.8m、2.3m四个规格。钢管柱地下部分采用泵送高抛立式浇筑C80自密实混凝土,地上1-59层采用顶升方式浇筑C80混凝土,最大顶升垂直高度达300米,对混凝土综合性能要求高。

周大福核心筒内及与柱衔接板均采用C30混凝土,泵送最大垂直高度达470米。

高强混凝土超高层泵送应用技术

2 超高层泵送技术难点

2.1 泵送高度高、强度等级高

高强混凝土水胶比低,混凝土黏度大,不易于高层泵送。周大福金融中心C60混凝土最大泵送高度500米,C80混凝土顶升高度达300米。降低混凝土塑性黏度,提高其可泵性是首要难点。

2.2 结构钢筋密集,不易振捣

核心筒采用预制钢板混凝土结构,在钢板两侧分布密集钢筋,墙体平均高度4.75米,振捣棒无法插入。需提高混凝土的流动性,同时混凝土需具有免振捣的特性,自然填充,匀质性好。

高强混凝土超高层泵送应用技术

2.3 墙体厚、跨度大

墙体厚度达1.5米,平均高度4.75米,其最大跨度达14米,属于超厚组合结构墙体。在配合比设计上降低混凝土绝热温升、控制结构中心温度,避免混凝土产生温度收缩裂缝。

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2.4 串筒浇筑,垂直落差大

混凝土从布料机经串筒到作业面高度约23m。混凝土经大落差到达作业面后需保证混凝土的和易性,浆骨不得分离,且入模后石子在混凝土中均匀分布,不沉底。硬化体匀质性需得到保证。

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2.5 早期强度高,满足施工进度

顶升平台会随楼层高度增加一同升高,受工期限制平均每4天完成一层施工,最快时仅用2天。为保障平台整体顶升能顺利进行要求混凝土3天强度为35Mpa,达到设计强度的58%,但早期强度高易导致混凝土水化放热集聚,增加混凝土开裂的风险,权衡矛盾点,找到最优配合比也是工程的技术难点。

2.6 顶升工艺增加技术难度

外框钢管柱使用C80混凝土,其中钢管柱最大直径2.3米,单次顶升高度达30米,创国内大口径钢管混凝土最高顶升记录。3小时完成单根顶升方量125立方米。混凝土泵到作业面后还需经100米管道后到达顶升孔,对C80混凝土的和易性及凝结时间都提出严格要求。

高强混凝土超高层泵送应用技术

3 超高层泵送混凝土配制

3.1原材料选用

各原材入场控制指标如下表,胶凝材料颗粒级配如下图所示。砂采用两级配,组合细度模数控制在2.3-2.6,0.3mm累计筛余量75-80%。

高强混凝土超高层泵送应用技术

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3.2 超高层泵送混凝土设计思路

超高层泵送混凝土在设计上要综合考虑混凝土拌合物具有优异的流动性、黏聚性、匀质性和稳定性,在技术路线上要求高强降黏、低强增稠和良好的保水性。

3.3 配合比设计及工作性能检测

高强混凝土超高层泵送应用技术

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混凝土耐久性的测试主要包括对混凝土收缩、徐变、抗冻、抗碳化、抗氯离子渗透和抗冻融试验,均满足相应国家标准及设计要求。

3.4 钢管柱模拟浇筑

地下C80钢管混凝土柱外包C60方形柱,钢管柱高12米,最大直径2.3米,最小直径1.2米,一小时按浇筑35立方米计,随后开始浇筑C60方形柱。连续浇筑C60混凝土对C80混凝土起到了保温作用,避免热量通过钢管壁迅速散失到环境之中。

浇筑温度直接影响混凝土体内的温度场,是引起混凝土内部收缩裂缝的最主要原因。施工时先浇C80混凝土后浇C60混凝土,如下图所示C80钢管混凝土柱和C60方形柱温升曲线,在温升过程中,C80混凝土中心最高温度为62℃,且与C60混凝土温度始终保持25℃以内,温升差值趋于同步,避免了温度应力裂缝产生。

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3.5 模拟超长距离泵送盘管试验

试验使用中联超高压泵,等效长度2160米模拟盘管试验,其中直径125mm直管462根,长度1386米,弯头数目46根,固定方式采用混凝土地梁+预埋管道支架。

高强混凝土超高层泵送应用技术

模拟实验针对超高泵送泵距远、泵压高、高标号混凝土粘度高,流动性和包裹性要求高的特点调整混凝土拌合物工作性能,顶升过程中混凝土匀质性高,骨料不下沉,硬化柱表面光洁,无大气泡及有害裂缝。

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4 超高层泵送混凝土应用

4.1 超高层泵送混凝土技术控制思路

随着泵送高度的不断增加,泵车的泵送压力逐渐增大。需进一步降低混凝土的黏度,提高其可泵性。主要通过以下两种方式进行改善:

(1)引入混凝土降黏剂,大幅降低混凝土的塑性黏度,提高其可泵性。

(2)增大浆体体积,降低混凝土的塑性黏度,提高其可泵性。(充分考量混凝土体积稳定性)

4.2 超高层泵送混凝土泵送性能的解决方案

(1)解决混凝土大流动性问题

i 混凝土骨料合理的连续级配。

ii 外加剂中与水泥相适应的减水组分。

iii 优化粉体材料体系。

(2)解决混凝土降黏问题

i 混凝土骨料合理的连续级配。

ii 外加剂中与水泥相适应的降黏组分。降黏也可通过增加混凝土含气量来解决,但对混凝土强度有巨大影响。

iii 胶凝材料体系中降黏材料的合理运用。控制最低相对塑性粘度值要在3500以上。

iv 优化配合比设计,合理的浆体体积,浆体体积可控制在0.36-0.38。

(3)解决混凝土剪切稀化

混凝土经长距离泵送后,出泵混凝土出现浆骨分离的情况(右下图),混凝土塑形黏度降低,称之为“剪切稀化”。在盘管实验及实际应用中都有类似情况。

高强混凝土超高层泵送应用技术


经混凝土盘管试验及现场检测结果得知,混凝土经超高层泵送后混凝土含气量约增加一倍,同时通过保水效应的作用混凝土浇筑到部位后骨料不下沉,保障混凝土结构匀质性,不会对结构产生不利影响。且对同一部位不同高度进行回弹检测,检测结果基本一致。

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4.3 质量过程跟踪

成立技术服务专项小组,从原材选用,配比设计研发,生产过程控制,后期监测等全面跟踪周大福金融中心项目所需混凝土的质量情况。

5 管道布置

超高层泵送管道布置要点如下:

(1)高压管道需通过预埋件固定在底梁或混凝土墩上,墩需植筋与地面紧密贴合,保持管道在泵送过程中不发生移动。

(2)水平管道弯头处需植筋并增加预埋件固定。图为水平管道弯头固定。
(3)水平管道需保持水平直线。

(4)管道间通过法兰盘及胶圈密封,保持管道连接处气密性,连接螺栓需上紧,不得弯曲。

(5)水平管转垂直管处弯头非常重要,需将此弯头重点固定!建议将此弯头预埋在混凝土墩内,杜绝使用木方简单固定。

(6)在出泵第一个弯头前及平管与立管弯头处各加设截止阀(见图),起到控制反压及快速拆管进行应急处理的目的。

(7)出泵口应尽可能延长水平管道,避免出泵直接连接弯头。

小结

高强混凝土超高层泵送技术关键节点众多,细节把控尤为重要。高强混凝土超高层泵送技术关键节点众多,细节把控尤为重要。从泵送混凝土原材选择、配合比设计,模拟浇筑,超高泵送模拟盘管实验和泵管的布置各节点因地制宜,解决高强混凝土泵送过程主要技术难点,顺利完成浇筑。

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