《超高层砼泵送》word版

1、高层混凝土泵送为发展和提高高层建筑现浇混凝土结构施工机械化水平，广东省广东国际大厦工程(主楼63层、高200.18m)，东莞华侨大厦、广州冷冻库、广东糖烟酒大楼、中山银行大厦、惠州等工程中采用了一级泵送到位的施工方法，一级泵送到位的最大高度201.5m，取得了优质快速的效果。该成果经专家评议“达到了国际先进水平”。1990年“广东国际大厦主楼(63层)结构施工技术”获省科技进步一等奖，“泵送混凝土技术”是该项技术的重要组成部分，是混凝土施工技术进步的重要标志。一、特点(1)泵送混凝土具有施工快捷、操作简便、质量好、占地少适合使用商品混凝土，故特别适用于高层建筑、大体积混凝土工程、地下工程等超高

2、、量大的混凝土结构。(2)机械化程度高、节省劳动力、减轻劳动强度，缩短工期。(3)混凝土输送与浇筑连续同步进行，并可一泵到位，不仅缓解了垂直运输的压力，且减少混凝土输送环节，简化了施工。(4)由于泵送混凝土坍落度大，属于缓凝型流态混凝土，故相应地对模板工程的标准要求较高。(5)泵送混凝土工艺要求对混凝土质量控制严格，故性能稳定，质量较好。二、适用范围本工法适用于高度230m以内的现浇混凝土结构工程。三、工艺原理泵送混凝土在泵压力的推动下输送要满足两个条件。即：混凝土在压力作用下，混凝土中的一部分水与水泥浆混合物在管内壁移动，形成润滑层。混凝土在运动中的剪切应力，大于润滑层的剪切应力才能运动，但

3、又必须小于混凝土芯柱的剪切应力。这样，混凝土拌合物方可形成在同一断面各质点等速的“柱塞”流。这就要求配制的混凝土要有一定的压力泌水形成润滑层和有一定的内聚性，以“握裹”粗细骨料建立等速的“柱塞”流。为此要求有合适的骨料级配、水泥用量及适宜的外加剂、外掺料来改善混凝土的保水性、泌水性、稳定性和粘聚性，以达到泵送混凝土的工作性能要求。四、作业条件1.材料(1)粗骨料应根据泵送高度、泵管直径、选用不同的粒径级配，如可采用5200mm、525mm、530mm粒径的碎石或卵石。粒径宜小于管径的1/3。但应符合普通混凝土碎石或卵石质量标准及检验方法(JGJ53-79)的规定。(2)细骨料宜采用中砂。颗粒级

4、配应符合普通混凝土用砂质量标准及检验方法(JGJ52-79)的规定(3)水泥品种应根据结构设计强度、浇筑块体尺寸的需要采用相应的水泥品种。但应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-85)、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥(GBB44-85)的规定。(4)外掺料的品质及掺量可根据不同水泥品种、对混凝土水化热的控制要求及泵送高度经试验后选用。如掺用粉煤灰宜优先选用微珠含量较高的一级粉煤灰，并应符合粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程(JGJ28-86)和粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ146-90)的要求。(5)外加剂种类和掺量可根据不同水泥品种、外掺料、工艺要求经试验后选用

5、。2.泵送混凝土配合比设计各级泵送混凝土配合比设计，应综合当地材质、泵送水平距离、高度、气温等因素，选择合理的可泵性混凝土性能参数，以能满足缓凝高减水、微引气、增大混凝土流动性，以达到满足保水、粘聚和塑化等性能的可泵性混凝土。(1) 坍落度的选择 入泵机料斗的坍落度与泵送高度的关系可参照表1。(2)混凝土运输中的坍落度损失 混凝土运输中的坍落度损失与运距和气温有关。因此选择高缓凝性的减水剂极为重要。一般可选用减水增塑型外加剂。当气温在30左右采用混凝土搅拌车时，运输时间在1小时内坍落损失约24cm。(3)泵送混凝土水灰比 水灰比的选择与强度、外加剂、外掺料有密切关系。试验表明水灰比一般宜0.4

6、50.5，对强度及保水性均较好。(4)水泥品种及用量 水泥一般宜采用硅酸盐水泥，大体积混凝土宜采用掺粉煤灰矿渣水泥，以提高其保水性及降低压力泌水。水泥用量除满足强度要求外，必须满足可泵性要求。用量视混凝土强度等级、水泥标号而定，一般水泥用量不少于300kg/m3，最多不宜多于550kg/m3。(5)碎石粒径 最大粒径不大于管径的1/3，但高层泵送：当150m高度以下，宜选用0.53.0cm；当150200m高度时宜选用0.52.5cm；当200230m高度时宜选用0.52.0cm。(6)砂率及胶结料含量 计算砂率应考虑实际大于5mm粒径的砂及小于5mm的碎石含量，并换算成每m3骨料筛分曲线，按

7、此曲线砂率控制在(40±2)%。砂的细度模量在2.02.5。胶结料含量是指每m3混凝土中小于0.3mm的水泥、外掺料、细骨料的总含量。它是能“握裹”粗、细骨料，提高保水性、改善粘聚性，达到混凝土在压力作用下管内产生等速“柱塞”流的必要条件。其含量与强度等级、水泥标号、泵送高度有关，一般每m3混凝土控制在450600kg。(7)含气量及压力泌水 一般含气量控制在3.0%以下，一般在10秒钟前的泌水量小，相对泌水量S140-10(%)值就大，混凝土的保水性就好。一般S140-10(%)控制在80%左右，S10(%)在20%左右。五、泵送工艺流程工艺流程依次为：(1)泵送前应对泵机进行试运

8、转，达到泵机技术说明书中可工作状态的性能；(2)原材料及配合比检查、审核、确认；(3)输送清水(水量以能达到全管路润滑)；(4)输送润滑砂浆(12水泥砂浆，0.5水灰比)；(5)泵机受料前应检查混凝土的坍落度是否符合要求以及随机抽取有关各项规定的试件。(6)泵送初始时应慢速输送直到工作面出料；(7)泵送过程应经常检查管路的对接头、支承点的固接是否有松动、漏浆等情况；(8)混凝土布料应依序分层浇筑，防止堆积离析，振捣要适宜；(9)泵及输送管的清洗要求应符合泵机的说明要求；(10)浇筑面的临时管清洗后应即时拆除归堆。六、输送管的布置及布料(1)输送管的平面布置应能覆盖输送的工作面。(2)水平管，根

9、据其支承面情况采用相应固定支承墩及相应的卡具卡紧，每根管13m长)应不少于两处。浇筑面水平管应用支架支承在楼面模板上，且高出楼面面筋。(3)垂直管位置需与建筑物楼面或墙面固定牢固。如穿过楼面可留洞用木楔塞紧墙面则需预埋铁件用卡具卡紧。(4)在平面上或垂直处交接90°弯管处其冲击力最大，应特别加强固定措施。(5)应优先选用布料杆布料，当采用铺管布料时，宜采用浇捣方向与泵送方向相反的方式。(6)为防止泵送中断而引起反向压力，应在泵机出口的水平管上安装一逆止阀。七、机具配备及劳动力组织1.机具现场可根据管路布置换算为水平距离或所需泵压能量来选择泵机型号。各种型号泵机都有其相应的水平距离及泵

10、缸的压力参数以供参考。例如63层主楼选用了西德“普茨玛”(BSA2100-HD)泵，其最大折算水平距离为1000m，高度300m，泵缸压力为115×105Pa。当采用商品混凝土时，根据运距和供料量，配备足够的搅拌车。现场配备高压水泵，空气压缩机12台、振动设备及无线电通讯设备多套。2.劳动力组织合理的劳动组织及科学的组织供料(指混凝土)是提高劳动生产率的重要途径。一般劳动组织安排如表2。八、质量控制泵送混凝土的质量控制，实质上是可泵性及强度的控制。也就是从原材料的材质，配合比设计、泵送工艺到成型后强度的系统管理。(1)原材料材质必须实行按批检测。(2)混凝土设计及施泵中必须对其拌合物

11、的压力泌水、含气量、凝结时间、坍落度、早期推定强度预测等进行检测养护。(3)混凝土强度试件及构件(部位)同条件试件的预留。(4)上述检测资料汇总作为改进配合比设计的主要依据。(5)泵送操作工艺的改进是可泵性的一个重要环节。(6)建立混凝土早期推定及28天强度管理图及早对强度增减提供改进配合比信息，降低强度均方差。九、安全措施施工现场安全设施及施工人员的安全技术培训，应遵照国家颁发的建筑安装工程安全技术规程的规定，根据泵送工艺的特点尚应注意如下几个问题：(1)必须经常检查管线的皈承固定是否牢固，并即时更换已磨损的高压管(一般输送4.0万m3混凝土的管应更换新管)。(2)当采用垂直管自流排空清管方

12、案时应在垂直管与水平管交接处增设闸阀。(3)为防止泵送的突然中断而产生的混凝土反向冲击，宜在水平管线近泵机位置增设逆止阀。(4)当采用布料杆布料时，布料杆移位吊装应特别注意吊具的平衡，以防平衡臂笼中压重块坠落伤人。十、效益分析泵送混凝土由于要满足高压下管道输送的特殊工艺要求，故单方水泥用量要高出普通混凝土10kg/m3左右，机械设备费用要高出普通混凝土1520元/m3。但施工速度可比塔吊快23倍，单方用工可节约510倍。同时由于可泵性的要求，混凝土质量控制严格，质量稳定、强度保证率高。因此，在高层建筑及大体积混凝土工程中具有较好的综合效益。十一、工程实例(1)广东国际大厦工程(其中主楼63层，

13、200.18m高)混凝土共约10万m3，均采用了泵送混凝土。顶层标高200.18m的直升飞机停机坪泵送C60级混凝土成功。由于采用了泵送混凝土及相配套的SP-70高效模板等新技术、新工艺，从而创造了持续平均六天一层楼的施工速度，并实现了主楼提前封顶的预定计划。(2) 中山市银通大厦工程，主楼高38层，高126m，混凝土共约1.5万m3，均采用了泵送混凝土。本工程墙柱模板也采用了SP-70高效模板。在各方面的密切配合下，仅用10个月(日历天)就完成了38层的结构施工任务。十二、香港国际金融中心泵送砼以及设备香港国际金融中心主楼88层、高420m，是世界第五、亚洲第二高楼。其砼泵送最大高度408m

14、，对施工安全、可靠性、环境保护和自动化程度要求都高，为保证工程质量和结构强度主楼全部采用C60砼，这些对砼输送设备提出了严峻的挑战。为此在砼配方上也采取了一些有利于泵送的措施，并将搅拌站建在工地内、距砼泵约300m，保证砼在20min内到达浇筑面，减小坍落度损失。 此工程每层砼用量约240m3，分两次施工，采用两台三一重工的HBT90CH-2122D超高压砼输送泵，同时布置了两套同样管道，两台泵可同时泵送。在400m高度的泵送过程中砼泵液压系统的工作压力为2425MPa，砼出口压力16MPa，每分钟换向1011次，输送量约40m3/h。2设备状况：2.1HBT90CH砼泵：2.1.1

15、技术特点 1)双动力结构 为确保施工过程的可靠性，整机动力采用两台柴油机分别驱动两套泵组。应用双动力功率合流技术，平时两套泵组同时工作，当一组出故障时可切断该组，另一组仍维持50%的排量继续工作，避免施工过程中断造成损失。 2)全自动高低压切换     液压系统高低压泵送模式切换过程全部由计算机控制，只需按1个按钮就在瞬间完成切换，不需停机，没有污染。 3)高压砼活塞     由于泵送最大高度达408m，管道内的砼对砼活塞反压极大，针对这一关键工况特点，采

16、用增强聚氨脂材料开发了适应超高层泵送结构的高压砼活塞。4)眼镜板、切割环     液压系统高低压泵眼镜板的反推力，导致密封失效，而这一对耦合件间的密封性是保证超高层泵送的关键。HBT90CH砼泵通过优化S管的流线减小反推力，同时采用高预紧力技术使切割环与眼镜板紧密，保证可靠密封。 5)水洗     在408m超高层泵送中HBT90CH砼泵仍然沿用泵送多高、水洗多高这一具有传奇色彩且创造了水洗最高世界纪录的技术，砼的浪费减至最低程度，整个工程可节省砼2640m3，折合港币190万。此外由

17、于没剩余砼，减轻了渣土处理及管理的负担，降低了施工过程的工作量和成本。 2辅助设备 配合工程要求配套设计了布料半径为32。5m的无尾拖自动爬升布料杆，其主要参数 ，布料半径(m)32.5，塔身高度(m)31 ，爬升方式自动连续爬升，爬升速度(m/s)0.5 ，整机功率(kW)30 ，整机质量(t)24     布料杆用4个液压马达减速机组驱动，通过齿轮齿条带动布料杆及支撑框交互上升而实现整机自动连续爬升，整个爬升过程可由1人操作完成。由于建筑结构的限制，布料杆的支撑跨距最大达10m，最

18、小只有3.5m，三一重工为此专门设计了大跨度变幅横梁。 2.3输送管     在泵出口布置了100m水平管、90°弯管4个、45°弯管1个、15°弯管2个；在高140m的32楼层，布置了30m水平管、90°弯管3个；在高200m的45层布置90°弯管2个；在高240m的55层布置90°弯管2个；然后一直往上，整套管道包括布料机塔身外露10m、臂长32m、弯管折算44m，全长622m。直管两端都用刚性支撑固定牢靠。 3泵送施工技术关键 超高层建筑砼泵送施工存

19、在诸多技术问题，应从以下几个方面采取措施。 3.1设备的泵送能力     设备最大泵送能力应有一定的储备，以保证输送顺利、避免堵管。在本次408m高度的泵送过程中，砼泵的液压系统工作压力为2425MPa，砼出口压力16MPa，而HBT90CH超高压砼泵的液压系统工作压力可达35MPa，砼出口最高压力可达22MPa，这也是HBT90CH顺利完成400m超高层泵送的至关因素。 3.2设备配置的可靠性     设备的配置应以可靠性为首要原则，超高层砼输送合理的布置管道至关重要，一旦

20、因设备故障而中止泵送2h以上时，砼在输送管内会出现泌水、离析，将使整个管道系统内砼报废而严重影响施工质量。三一HBT90CH泵采用两台发动机，既可同时工作以提高工作效率，也可单独作业，即使1台发生故障仍有备用发动机继续工作，大大提高了施工过程的可靠性。此外，两套独立的泵和管道系统也是顺利施工强有力的保障。 3.3耐超高压的管道系统     在进行超高压泵送时，管道内压力最大可达到22MPa，纵向将产生27t的拉力，必须采用耐超高压的管道系统。此外常规的连接与密封方式也不能满足要求，需采取下述解决方案。 1）采用壁厚为9.5m

21、m以上的超高压管道，保障管道的抗爆能力。 2）管道间的连接用螺杆强度级别保证，纵向拉力由螺杆承受，使接头处得到可靠保障。 3）带骨架的超高压砼密封圈能防止砼在22MPa的高压下从管夹间隙中挤出，确保密封长久可靠。 4)输送管管径越小则输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且砼在管道内流速慢、停留时间长，影响砼的性能，最好选用直径为125mm的输送管。 3.4合理布管     布管应根据砼的浇注方案设置并少用弯管和软管，尽可能缩短管线长度。本工程管道沿楼地面或墙面铺设，在砼地面或墙面上用膨胀螺栓安装一系

22、列支座，每根管道均由两个支座固定。为了减少管道内砼反压力在泵的出口布置了100m的水平管及若干弯管，取得了较好的效果。 3.5合理适用的砼配合比     配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理、具有良好的可泵性，因此除通常须考虑的因素外必须处理好如下几个方面。 1)水泥用量     适用于超高层泵送砼的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量少强度达不到要求，过大则砼的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。本例中水泥用量为375kg/m+3，在施工中取得了很好的效果。 2)粗骨料     常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于13；在超高层泵送中因管道内压力大易出现离析，此比例宜小于15，而其中尖锐扁平的石子要少，以免增加水泥用量。