C60超高泵送混凝土配合比设计研究

1、C60超高泵送混凝土配合比设计研究建筑高度超过100m的建筑称为超高层建筑，强度等级不小于 C60的混凝土称为高强混凝土。与普通强度等级混凝土相比高强混凝 土具有可减少结构断面、减少钢筋用量、增加房屋使用面积和有效空 间、减轻地基负载等优点，其抗渗性、抗冻性、抗碳化性、抗腐蚀性 和抗冲击性等诸方面性能也均优于普通强度等级混凝土。另一方面高强混凝土也具有胶凝材料多、水胶比小、扩展度大、倒桶时间长等特 点，所以在泵送高强混凝土时存在黏度大导致泵送时压力高，增加泵施施工难度的问题，特别是对于超高层泵送高强混凝土问题更明显。 一般来说建筑物随着建筑高度的增加，相应需要的混凝土设计强度等 级也在降低，普

2、通强度等级混凝土的超高层泵送问题业界研究的比较 多也得到比较好的解决。目前国内对于普通强度等级混凝土超高层泵 送研究比较多，而对于一次性泵送高度超过200m的C60混凝土研究 较少。本文将结合日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔项 目实例，为广州地区高强混凝土超高层泵送的顺利施工提供经验和依 据。2工程概况与技术难点日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔项目位于广东省 广州市番禺区大石街石北工业区内， 为广州市重点建设工程项目。该 工程地下3层，地上39层，总建筑面积：17813.8m2,该工程首层层 高7.5m,标准层层高7m,结构封顶总高度273.5m,结构封顶后将是 亚洲目前最

3、高的工业建筑，主要用于快速电梯的试验。该工程使用钢 爬模施工工艺，钢爬模厚度 2m,长度和高度超过1m, 一次性C60 混凝土浇筑量为370m3,属于大体积混凝土浇筑范畴。 该项目从地下 室负三层墙柱开始一直到39层墙柱，墙柱混凝土设计强度等级均为 C60。一次性将C60混凝土泵送至200m以上的高度，在广州市的实际 工程应用案例不多，如何在保证泵送后 C60混凝土施工性能和强度 等级的前提下一次性将 C60混凝土泵送至垂直高度270m,需要解决 下面三个问题。混凝土倒桶时间与施工性能的问题：由于高强混凝土胶凝材料 多，单位用水量低，水胶比低，混凝土倒桶时间普遍在 1012秒之 间，与低强度普

4、通混凝土相比倒桶时间长，加上一次性泵送垂直高度高造成混凝土在泵管中的输送阻力特别大， 通常情况下泵送混凝土的 泵压在20MPa以下，如果泵送压力超过20MPa时还强行泵送，将会 出现泵车活塞损坏或者泵管爆裂等现象。 所以高强超高层泵送混凝土 的施工难点就在这里，既要保证高强混凝土设计强度要求， 又要符合 施工要求的合适的坍落度、扩展度和倒桶时间。本工程中施工单位选 用了中联公司的ZL5280HBT105.28.286RS高压泵作为输送设备，一 次性可以将混凝土泵送至垂直高度 400m以上，可以满足本工程泵送 设备的要求。对于高强混凝土施工性能的调整，将通过玻化微珠粉的 加入来增加混凝土的流动性

5、、抗离析性和降低混凝土的倒桶时间。经过一次性长距离泵送后高强混凝土施工性能的保证，混凝土经过长距离泵送后，混凝土坍落度、扩展度会因为混凝土泵送时受压 变小，影响混凝土的施工性能。通过使用聚竣酸系高性能外加剂来保 证经过长距离泵送后的混凝土施工性能满足施工要求，混凝土外加剂 厂家通过外加剂减水组分、保坍组分和引气组分的调整来提高混凝土 的流动性、黏聚性和保水性，保证入泵口的混凝土扩展度在 650d50mm,经过长距离泵送后扩展度保持在 6000mm。经过一次性长距离泵送后，如何保证高强混凝土的强度满足设 计要求，混凝土经过长距离泵送后混凝土施工性能会有变化，在坍落度和扩展度变小的情况下强度能否保

6、证。 在配合比设计中通过玻化微 珠粉和粒化高炉矿渣粉与粉煤灰的双掺使用不仅对混凝土施工性能 改善有很大提升，关键是能保证混凝土后期强度增长，特别是对28d后的混凝土强度增长有利，同时加上现场的科学管理和混凝土的规范 施工和养护可以保证经过长距离泵送后高强混凝土强度满足设计要 求。3原材料的选择与配合比设计混凝土原材料质量与混凝土质量息息相关， 符合国家标准要求的 原材料才能生产出符合质量要求的混凝土。 与普通强度等级超高层泵 送混凝土相比，本工程中使用的混凝土不仅是高强混凝土， 而且一次 性泵送高度高，所以对施工性能要求很高，除了达到设计强度和耐久 性要求外，在设计配合比时要重点考虑混凝土泵送

7、施工性能的调整。为了设计出最优化的 C60高强超高层泵送混凝土配合比，在本工程前期使用的C60泵送混凝土基础上，通过查阅文献以及结合其他相关工程实践应用数据的总结，配置 C60高强超高层泵送混凝土所用原材料除了符合国家和行业相关标准要求外还应以满足下列要求为宜，详细原材料技术参数见表1。班骨科粗骨帝口值选用普通在酸盐水泥、e疣蜘s 口冰泥赣粒挺于【遇矿粉掺合枷泥,不宜选用树原强翅水泥、的蘸威盐水泥和火山荻质哇酸盐水泥:42.帝Sr篇,亘选用细度的T 2. 53.口之闾的天桃忒洗中科：松麟劈？所反例(憾择空隙率小、表面粗糙后地鹫圆针片状色妙、吸玳率小的碎石.雄积空度,L500%/哂此礴择的辟石粒

8、径应为520所连续坦配褥石士海大鄙t粒建马普露期小存；门酒用唠艮组称气蠲能够水剂：蹴不利的常祥武幽觊富睇性2%-S.瓠则_试麻加科苣覆牺L减水率高、有一定引气作用丹落度保持让基本不报也表2华涧P.I42.5R级水泥的各项性能指标匍朝J同fllin)小小件抗度(MPa)抗折强EJFa)比表面积3Q,Loss初西堤廉Td2BdTd38d门峋叼亚话154L76合格35.362.36.79.93612.261： 36外加剂按照表1所述要求结合目前生产所用原材料，本工程中使用的水泥为华润水泥(平南)有限公司生产的 PF 42.5R水泥，水泥各项性能指标见表2;粉煤灰选用福建大唐宁德火电厂II级粉煤灰；粒

9、化高炉矿渣粉选用广西源盛矿渣综合利用有限公司生产的S95级矿粉；碎 石选用惠州博罗生产的520mm的连续级配花岗岩碎石，压碎指标小于12%、针片状含量小于5%、含泥量小于0.5%;细骨料选用西江II区中砂，级配良好、含泥量小于 2%;外加剂选用广东柯杰科技实业有限公司生产的 KJ-JS聚竣酸系高性能缓凝型减水剂，减水率为30%;生产拌合用水为自来水，符合标准要求；玻化微珠粉选用河南 三门峡市所产玻化微珠粉，符合国家标准要求。4配合比设计原材料确定后就需要对配合比进行设计以及试配。混凝土水胶比对混凝土的性能影响最大，混凝土原材料一定的条件下，水胶比越大 混凝土强度等级越低，反之水胶比越小混凝土强

10、度等级越高，但是过 低的水胶比容易造成混凝土倒桶时间长而难以泵送施工。本工程中泵送高度200m以内的C60混凝土未使用粒化高炉矿渣粉和玻化微珠， 外加剂使用的为聚竣酸系高效减水剂，碎石粒径为525mm,砂为H区中砂。通过文献资料查询参考以及所选用原材料的特点，加之我公司已经为该工程成功供应了两万余 m3质量合格的C60高强泵送混 凝土，C60混凝土水胶比宜控制在0.260.31的范围内。我公司为该 工程供应的一次性泵送高度 200m以内的C60混凝土，水胶比为0.3, 施工性能和强度均满足要求，所以水胶比0.3是能满足C60泵送混凝 土强度设计要求。本次试验水胶比也选择为0.3,通过粒化高炉矿

11、渣粉和粉煤灰的双掺，一方面可以利用粉煤灰和矿粉取代部分水泥来改 善混凝土的施工性能，另一方面可以降低混凝土水化热， 保证大体积 混凝土施工的同时也具有一定经济效益， 最后粒化高炉矿渣粉和粉煤 灰的加入对混凝土后期强度的增长非常有利，能保证混凝土施工性能 的条件下增加混凝土后期强度的增长。同时通过添加不同比例的玻化 微珠取代等量粉煤灰和使用聚竣酸系高性能减水剂，以及使用小粒径 粗骨料来实现在低水胶比时保证混凝土具有大流动性和较低的倒桶 时间。玻化微珠每立方米混凝土使用量分别为20kg、30kg、40kg、50kg,柯杰聚竣酸系高性能减水剂的掺量分别为 1.2%、1.3%、1.4%。具体配合比用量

12、见表3,试配结果见表4,图1和图2分别为试配混凝土 2h后的倒桶时间和2h后的坍落度和扩展度的直观对比图。编水泥矿粉柳煤灰徽珠水砂石外加剂A13956073201607429856.40A23906063301607429856.40A33306053401607429856.40A43306043501607429856.40A53356073201607429856.93A63336063301607429856.93A73936053401607429856.93A83936043501607429856.93A939)6073201607429857.46A1038)606330160

13、7429857.46All3806053401607429857.46A123956043501607429857.46表4试配结果汇总编号坍落度 (nun)扩展度 (non)初始倒桶时间混凝出呈度(S)(MPa)初始2h初始2h初始2h7d28dA12332106005508.99.660.172.5A22402156355908.08.561.275.2A32902456806356.57.360.878.9A42302256205705.06.563.279.2A52402406806707.88.260.473.5A620)2606907005.86.061.475.5A7265260

14、7007005.55.662.576.8A82632606806505.05.261.179.5A92402557207208.58.060.073.9A102302507107208.27.661.374.4All2452557107207.16.560.675.3A122402407307406.86.063.478.8图1 2h后倒桶时间图2 2h后混凝土坍落度和扩展度由表4和图1、图2可知所有混凝土配合比试配强度均满足设计 要求，随着柯杰聚竣酸系高性能外加剂掺量的增加，混凝土流动性增加，掺量1.2%时混凝土 2h后坍落度和扩展度均出现变小的现象，说 明柯杰聚竣酸系高性能外加剂掺量在1.

15、2%时不能满足施工要求。掺量在1.3%和1.4%时均能基本保证2h坍落度和扩展度不变化，当掺 量为1.4%时混凝土出现外加剂轻微超掺现象，扩展度大而坍落度比 外加剂掺1.3%时候小，混凝土黏聚性下降所以倒桶时间增加，这种 混凝土容易发生离析，泵送时容易发生堵管。另一方面随着玻化微珠 粉用量的增加，混凝土倒桶时间下降，更适合泵送施工，所以玻化微 珠粉的加入有利于超高层混凝土的泵送。通过试验试配数据以及现场施工经验，在满足施工和易性要求、 设计强度和耐久性能的前提下，结合经济性能的综合考虑，确定配合 比A7为生产配合比并在工程中实际使用。2019年4月30日日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验

16、 塔工程项目结构封顶需要将 C60混凝土一次性泵送至270米高度。 当天我们按照A7配合比生产C60混凝土，混凝土出厂检测坍落度（mm） /扩展度（mm）为：270/700,倒桶日t间：5.2s; 1h后到达施 工现场取样检测坍落度（mm） /扩展度（mm）为：265/710,倒桶时 间：5.0s,满足泵送施工要求，现场成型试件检测强度。经过长距离 泵送后出料口混凝土取样检测坍落度（mm） /扩展度（mm）为：220/580,符合施工性能要求，并成型试件检测强度。现场成型混凝 土试件经过28天标准养护后经第三方检测机构试验试压泵送前混凝土强度代表值分别为：69.5MPa、72.1MPa、70.2MPa,泵送后出料口 取样成型试件试压强度代表值分别为：74.2MPa、68.7MPa、71.3MPa 强度均满足设计要求，后期将跟踪混凝土 60d及90d强度的增长做好 技术资料记录。5结论日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔工程项目目前已 经主体结构顺利封顶，使用A7配合比生产的C60混凝土一次性顺利 泵送高度278m,未出现离析堵管、坍落度/扩展度过小的现象，保证 了施工方的进度和质量，在实际应用中取得了较好的应用效果。 总结