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研发成果
C60高强混凝土的高程泵送

摘  要:以实现烟台世茂海湾1号塔楼C60高强混凝土的高程顺利泵送为目的,探讨预拌混凝土企业和施工单位在混凝土生产和施工过程中的注意事项。工程实践表明:预拌混凝土生产企业和施工单位必须各负其责、全面配合,才能确保混凝土的质量稳定性和高程泵送施工的顺利。采用性能优良的原材料,经过大量的混凝土配合比实验,不断优化混凝土的技术指标,是制备各项性能良好的C60高强混凝土的必要条件;制定合理的施工方案,选择性能优良的泵送设备,采取合理的泵送管路布局,是确保高强混凝土顺利泵送的必要条件。

关键词:高强混凝土;泵送;配合比,管路布设;施工

1  工程概况

烟台世茂海湾1T1综合塔楼为内筒外框筒结构,结构高度271.5m,属于典型超高层泵送混凝土施工工程。该塔楼目前为在建的山东省第一高楼,其中C60高标号混凝土泵送高度为276m,为省内最高,如图1所示。

该项目内筒外框施工分为Ⅰ段、Ⅱ段两个流水段组织施工,如图2所示。将内筒结构(包括剪力墙及内筒内的楼板)视为一般混凝土结构先行施工,内筒与外框楼板浇筑混凝土的施工高度可相差4~8层。


2 泵送设备的选择

2.1  混凝土输送泵的基本性能

混凝土输送泵的选择是超高层混凝土施工的重要保障,也是影响混凝土质量和施工工期的关键。结合该工程混凝土施工的特点和以往同类工程的施工经验,拟定在200m以下选用HBT80C混凝土输送泵,200m至顶层选用HBT90CH-2128D混凝土输送泵。高程输送泵的主要性能参数见表1

1  HBT90CH-2128D输送泵性能一览表

序号

项目

主要技术指标

1

混凝土输送量(低压/高压)(m3/h)

95/70

2

理论混凝土输出压力(低压/高压)(Mpa)

19/28

3

输送缸直径×行程 (mm)

φ200×2100

4

额定功率(kw)

186×2台

5

最大骨料尺寸(mm)

40

6

砼坍落度(mm)

100~230

7

料斗容积(m3)×上料高度(mm)

0.7×1420

8

外型尺寸(mm)

7350×2272×2750

9

整机质量(kg)

11500

10

最大输送距离(125mm管)(m)

水平1500、垂直430


2.2  泵管的基本性能与连接方式

表2  输送管的主要性能

序号

部位

技术指标

1

壁厚

高压管10mm(底部),普通管6mm(上部)

2

内径

125mm

3

硬度

HRC50

4

最大耐压

40Mpa

5

连接方式

法兰式(高压管);普通管(管卡式)


3管路布设

该工程主要管路布局为:混凝土输送泵的出口布置38m水平管,90°弯管1个、45°弯管1个、175°~125°变径管1个。在标高154m的35层,布置9m水平管作为缓冲段、每段设置90°弯管2个后继续设置至顶。施工外框时每套泵管分别配置90°弯管2个,45°弯管4个;施工内筒时每套泵管分别配置2个90°弯头并连接布料机,端部设软管一根。直管两端用架体固定牢靠。垂直管按276m计算,其余按常规配置。泵管布设竖向示意图如图3所示。

泵送混凝土至276m高度所需压力P包含三部分:混凝土在管道内流动的沿程压力损失P1、混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P3。按照规范公式计算得到:

          (式1)

混凝土的理论计算压力位17.8Mpa,低于HBT90CH-2128D输送泵的最大输出压力28.0MPa,可满足泵送需要。

4 混凝土工作性能的调控

选用P.I 52.5硅酸盐水泥配制C60、Ⅰ级粉煤灰、S95级粒化高炉矿渣粉;细度模数为2.6的硅质河砂、5~25mm连续级配石灰岩碎石(针片状含量小于5%),减水率为26%的聚羧酸高性能减水剂。所采用的C60混凝土配合比如表3所示。


                    表3  C60混凝土配合比                         kg/m3

强度等级

水泥

P.I52.5

矿粉

S95

粉煤灰

Ⅰ级

河砂

碎石5-25mm

减水剂

C60

400

60

60

665

1040

18.6

165


超高程高强泵送混凝土的水泥用量必须同时兼顾强度、耐久性与可泵性,水泥用量过少强度达不到要求,过大则会增大混凝土的黏性和收缩,降低混凝土耐久性,增加泵送难度。在适当降低水泥用量的同时,掺加适量优质粉煤灰与矿粉,可有效改善混凝土拌合物的工作性能。该配合比的设计过程及胶凝材料、水胶比均符合相关规范要求。

混凝土生产过程中保持原材料质量稳定,混凝土浇筑时的入模坍落度为230±30mm,扩展度为650±50mm,倒流时间为8~12s,未出现泌水、离析等现象。现场混凝土工作性能测试如图4所示。

经大量试块抗压强度数据和现场回弹数据,混凝土28d抗压强度为设计强度的116%~128%,符合混凝土力学性能的设计要求。

 5.结论

(1)预拌混凝土企业必须选择性能优良的原材料,经过大量的混凝土配合比实验,确定合适的混凝土配合比参数,不断优化混凝土的各项性能,才能制备出各项性能良好的C60高强混凝土;

(2)施工单位必须确定合理的施工方案合理,选择性能优良的泵送设备,采取合理的泵送管路布设,充分利用结构特点进行管道布设加固,必要时设置缓冲管路,才能确保高强混凝土的高程泵送。

(3)预拌混凝土生产企业和施工单位必须各负其责、全面配合,才能确保混凝土在入泵时具有良好的拌合物性能,并保证混凝土的质量稳定性和高程泵送施工的顺利。

参考文献

[1] 朱清江. 高强高性能混凝土的研制及应用[M]. 北京: 中国建材工业出版社,1999

[2] 张君. 建筑材料[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007

[3] 高超, 周振营. 高性能海工混凝土施工技术性能探讨[J]. 混凝土, 2007,(09):73-75

[4] 潘心成. 超高强高性能混凝土[M]. 重庆: 重庆大学出版社, 2004.

[5] 陈肇元. 高强混凝土应用的几个问题[A]. 1999

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