超高层建筑混凝土泵送施工工艺探讨.pdf

第 4 7卷第 4期 2 0 1 6年 4月 Vo 1 4 7 No 4 Ap r 2 0 1 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 3 3 5 超高层建筑混凝土泵送施工工艺探讨 李路 明，陈喜 旺，张 莉，李立辉 ( 北京建工新型建材有限责任公司，1 0 0 0 2 1 ，北京 ) 摘要：结合北京 “ 中国尊”项目和水平 1 5 9 0 m盘管试验 ， 探讨混凝土可泵性评价，根据可泵性评价 ， 选型泵管，就管道布管确定基准点原则、等高等 5 大原则，设计合理有效的泵送工艺和洗泵方法，对提高超 高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。 关键词：超高层泵送 ；混凝土泵送；可泵性；布管原则；泵送工艺；洗泵方法 中图分类号 ：T U 5 2 8 2 3 文献标志码 ：B 文章编号：1 0 0 0 - 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 4 - 0 3 3 5 - 0 4 DI S CUS S I ON 0N CONCRETE PUM P I NG CONS TRUCTI oN P RoCES S oF S UPER- HI GH BUI LDI NG L I L u mi n g ， CHE N Xi wa n g ， ZH ANG L i ， L I L i - h u i ( BC E G Ad v a n c e d C o n s t r u c t i o n Ma t e r i a l s C o ， L t d ， 1 0 0 0 2 1 ， Be ij i n g ， C h i n a ) A b s t r a c t ：、 v i t h i n t r o d u c t i o n o f t h e C h i n a Z U N p r o j e c t a n d 1 5 9 0 m h o ri z o n t a l c o i l p i p e e x p e ri me n t t h i s pa p e r d i s c u s s e d t he a s s e s s me n t of c o nc r e t e pu mp a bi l i t y ,ba s e d o n wh i c h t h e t y pe o f p u mpi ng pi p e wa s s e l e c t e dRe a s o n a b l e a n d e ffe c t i v e p u mp i n g p r o c e s s a n d p u mp wa s h i n g me t h o d we r e d e s i g n e d a c c o r d i n g t o five p rin c i p l e s ，s u c h a s be n c h ma r k p r i n c i pl e a n d i d e n t i c a l he i g h t pr i n c i p l e ，e t c P r a c t i c a l an d e c o n o mi c s i g n i fi c a n c e we r e r e a l i z e d f o r i mp r o v e me nt o f c o n s t r u c t i o n q u a l i t y a nd e f fic i e n c y o f s u p e r - hi g h b u i l d i n g Ke y wo r d s ： s u pe r hi gh p u mpi ng ； c o n c r e t e p u mpi n g ； p umpa bi l i t y ； p i pe l a y i ng p r i n c i pl e ； p u mp i ng p r o c e s s ；p u mp wa s h i n g me t h o d 超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过 2 0 0 r n的现代混凝土泵送技术，因其所需混凝土强 度等级高、粘度大 ，泵送阻力大 ，泵送压力高，泵 送施工工艺困难，因此不断研究高强度等级混凝土 超高泵送技术 ，对于提高超高层建筑施工质量及施 工效率具有相当的实用价值和经济意义 1】 。 此外，布管原则、泵送施工工艺和洗泵方法对 高层建筑泵送施工是否顺利也至关重要，尤其随着 管道长度的增加 ，布管线路复杂 ，弯头数量增多， 大幅增加了混凝土在管道流动的阻力，泵送压力不 断增高，与此同时，拌合物随着长距离泵送其可泵 性能下降，出现爆管、堵泵、漏气等风险增大 ，影 响工程施工进度，因此如何布管和清洗管道对于提 高超高层建筑施工效率具有相当重要的意义。 1 混凝土性能研究 1 1 可泵性评价 混凝土可泵性是指新拌混凝土在泵压下沿输送 管道流动的难易程度以及稳定程度的特性 ，其主要 表现为流动性和内聚眭川。 收稿 日期 ：2 0 1 6 0 1 1 0 作者简介：李路明 ( 1 9 6 l 一 )，女，北京市人，高级工程师，总工程 师，e m a i l ：1 8 3 7 5 4 3 2 3 9 q q t o m 流动性是指拌合物在重力或外加屈服应力作用 下产生流变特性的能力，流动性越好越有利于混 凝土泵送 ；内聚性是指拌合物抵抗分层离析的能 力 ，即混凝土拌合物在压力作用下或振动状态下 不容易发生浆体与骨料分层现象， 较好的可泵性 ， 保证混凝土在泵送过程中具有良好的流动性 、阻 力小、不离析 、不易泌水 、不堵塞管道等性质。 评价混凝土的可泵性，主要衡量流动性和内聚 性的影响因素。其中影响混凝土流动性的主要常规 评判指标为含气量、坍落扩展度、 。 。 、倒置时间、 V形漏斗时间，而影响内聚性的主要指标为塑性粘 度和压力泌水率。实际工程高层混凝土泵送技术要 求见表 1 。根据工程经验及试验总结，高层泵送混 凝士眭能指标参考范围见表 2 。 1 2 原材料要求 根据大量试验及工程应用总结 ，笔者认为制备 高强度低粘度高流态自密实混凝土所用原材料以满 足表 3 要求为宜。 2 泵送施工工艺 2 1 泵的选型 超高层建筑混凝土泵送过程中，混凝土在管道 3 3 6 建筑技术 第 4 7 卷第 4期 表 1 实际工程可泵性评判指标 工程项目 强度等级 含气量 扩展度 m m 0 o s 倒置 s v形漏斗时间 s 塑性粘度 P a S 压力泌水 损失 m m 绿地中心 ( 2 6 2 m) C 6 O 2 O 2 5 6 8 O 7 3 O 5 5 l 2 2 O _ 3 h4 0 中国尊 ( 在施 )( 2 1 0 m) C 7 0 1 0 2 0 7 0 0 7 5 0 5 4 1 0 2 0 5 0 - 8 0 O 3 h3 O 国贸三期 ( 3 3 0 m) C 6 0 2 0 2 5 6 8 O 7 8 O 5 3 7 2 0 3 h 1 0 天津 1 1 7( 5 9 6 m) C 6 0 1 0 - 2 5 7 5 0 8 0 0 4 3 6 l 5 0 3 h 0 盘管 ( 1 5 9 0 m) C 7 0 1 0 2 0 7 5 0 7 8 O 4 3 6 1 O 2 0 6 O O 3 h0 表 2 不同高度可泵性评判指标 泵送 流动生 内聚性 经时损失 m m 高度 m 含气量 扩展度 mm o o s 倒置 s v形漏斗时间 s 塑性粘度 P a S 压力泌水 2 0 0 2 3 6 6 0 - 7 0 0 6 5 2 O 4 0 -1 0 0 1 O 3 h 3 0 2 0 0 3 0 O 1 5 2 5 7 0 0 -7 5 0 5 4 1 6 2 0 8 O 3 0 0 l 2 7 O 0 7 5 0 4 3 9 5 ， 需水量比 8 8 徽珠粉 为宜 S i O ： 含量不宜低于 9 0 ，活性 1 1 0 为宜，比表面 硅灰 积大于 1 5 0 0 0 含泥量不大于 3 ，细度模数 2 5 2 8 ，O 3 m m以下累 中砂 计筛余量不宜小于 3 0 碎石 最大粒径不大于 2 0 m m，含泥量不大于 0 5 减水剂 与水泥适应性良好 ， 保证 3 h 不损失 中的流动需克服管道阻力与混凝土自重，故泵管入 口压力关系式如下。 P=f+ G= +p g H 式中：A P为管每 m压力损失 ( MP a m)；L为 管道水平长度加上垂直高度 ( m) ； P为混凝土密度 ( k g m ) ；g为重 力加速度 9 8 ( m s ) ；H为建筑垂直 高度 ( m) 。 2 1 1 普通混凝土 P推算方法 s Mo r i n a g a ， 经验公式如下。 ， 厂 ， ， 、 A P = 兰 l K 1 + I 1 + I I口 2 ，一 L z 】 J 式中：A P为单位长度的沿程压力损失 ( P a m ) ； r 为混 凝土输 送管半 径 ( m) ； K 为粘着 系数，取 K 1 = 3 0 0 - S ；K 2 为速度系数，取 K 2 = 4 0 0 - S ；S为混凝 土坍落度 ( m m) ；t 2 t 为混凝土泵分配阀切换时间与 活塞推压混凝土时间之比，当设备性能未知时 ，可 取 O 3 ； 为混凝土在管道内的平均流速 ( m s ) ； 为径向压力与轴向压力之比，其值约为 0 9 。 2 1 2 高强高性 能混凝土 P推算方法 S Mo r i n a g a 经验公式中粘着系数 、速度系数 的计算方法已不适合高强度等级自密实混凝土 口 】 ， 由于混凝土为 B i n g h a m流体，所以确定混凝土的流 变方程后，可以基于流变学研究混凝土在输送管内 的流动状态。 流体在管道中有两种流动状态：“ 层流” 和 “ 紊流”。 浙江大学刘丰 H 研究认为：由 B i n g h a m模型可 知，当剪切应力 时才开始产生流动。由层流的 管内剪切应力分布规律可知，管壁处的剪切应力 f 最大。因而 ，在混凝土泵的推动下，只要在管壁处 的剪切应力 ， 混凝土拌合物就在管中开始流动， 而在某一半径处的 Z T 0 ，混凝土之间就不产生相对 流动，所以该半径以内的混凝土以等速，以柱塞式 向前运动 ，等速的部分混凝土无相对运动 ， P l 是屈 服应力、塑性粘度和流速的函数。 = + 4v ( 一4V ，2R R R R + R R 、 = 卢 + 1 + 卢 ， I 卢= ( 2 4 2 ) ) 式中： 尸为单位长度的沿程压力损失 ( P a m) ； JR 为混凝土输送管半径 ( m)；v 为混凝土在管道内 的平均流速 ( m s )；r o 为混凝土屈服应力 ( P a )； x 为塑性粘度 ( P a s )。 根据理论计算公式和水平盘管试验压力数据对 比见表 4 和图 1 所示。 从表4 和图 1 发现 ， 入泵口每 m压差大于出泵口， 理论计算公式值与实际监测值相比偏大，同时理论 计算公式有待于进一步试验优化。