基于高溫的超高層泵送工程外加劑的研發應用

王克瓊，沈劍鋒，陳建大

（1.上海麥斯特建工高科技建筑化工有限公司，上海 200245；2.上海建工材料工程有限公司，上海 200086）

基于高溫的超高層泵送工程外加劑的研發應用

王克瓊1，沈劍鋒1，陳建大2

（1.上海麥斯特建工高科技建筑化工有限公司，上海 200245；2.上海建工材料工程有限公司，上海 200086）

基于快速分散、粘度保持、高溫長程保坍與緩凝等綜合技術的高層泵送聚羧酸減水劑 Master Glenium Sky 8325 的開發，以及在上海中心 480m 以上夏季高溫高層泵送混凝土中進行產品選型試驗與施工現場監測跟蹤，為解決極端氣候條件下遠程運輸和高層泵送混凝土關鍵技術提供案例參考。

聚羧酸高性能外加劑；高層泵送；混凝土工作性能

0 引言

聚羧酸高性能外加劑已經大量應用于超高層建筑施工中。超高層建筑施工中所使用的泵送混凝土要求混凝土外加劑在達到大流態工作性能的基礎上，同時需具備保坍能力超長、工作性能釋放平穩、有一定的緩凝時間且不影響強度發展等多方面性能要求。

本文的研究是以上海中心大廈為工程背景，該工程為上海市計劃中的綜合物業發展計劃。該項目位于小陸家嘴核心區 Z3 地塊。上海中心總高為 632m，其主體建筑核心筒混凝土結構高度為 580m，總建筑面積 57.6 萬平方米，建成后將成為上海最高的摩天大樓。

2013 年 7 月開始，上海中心大廈進入 480m 以上主體結構澆筑工作。2013 年上海遭遇酷暑氣候，日平均環境溫度 35℃，極端氣溫達到 40℃ 以上，導致混凝土出料溫度達到39℃，入模混凝土溫度 43℃。由于攪拌站遠離市區，單程運距需要 1.5h，混凝土從底層入泵到頂層出泵需要 0.5h。所以對混凝土的性能保持要求 4 小時以上且不得有離析泌水現象。

從 480m 開始，上海中心主體結構分為核心筒 C60、 巨柱 C50 和樓板 C35，由于儲藏運輸和計量限制，混凝土外加劑必須滿足 C35、C50、C60 三種混凝土性能，同時達到高溫條件下高層泵送、遠途運輸、安全入模要求而且中間不得出現工作性能異常變化以及混凝土離析現象，以免產生堵泵或泵壓過大。

經過前期縝密的試驗和試生產，外加劑通過調整滿足了混凝土超高泵送的性能要求，使上海中心混凝土工程在高溫下能夠以平穩、優質的狀態順利完成任務。

1 試驗

1.1 關鍵設計參數

1.1.1 外加劑設計關鍵技術要求

C35 設計關鍵點： C35 混凝土應用于樓板混凝土工程，高層施工環境下，樓板作業面積超大，中間支撐柱較多，混凝土泵出后只有人工摟爬作業，無振搗輔助工具，造成混凝土施工過程中中間階段性暫停次數多而長。因此，要求混凝土有大的流動性、長時間的擴展度保持性同時不可太過粘稠，以適應人工鋪平作業。

C60/C50 設計關鍵點：C60/C50 應用于墻體與巨型柱，需考慮混凝土高拋澆筑作業和實體密實度，需要混凝土有大的流動性且有一定的粘聚性。

1.1.2 高性能外加劑關鍵組分

P3——巴斯夫保坍母液，源自巴斯夫 SureTEC 技術，是經過特別設計的聚合物，可用來提供超長時間的擴展度而不損失凝結時間也不影響強度發展。在初始一小時內對混凝土工作性能沒有增強的效果，可以更加自由搭配減水組分。

F1——巴斯夫粘度調節劑，源自巴斯夫 RheoMATRIX 技術[1]，通過使混凝土內水分子形成立體網狀結構控制混凝土狀態，能夠有效改善混凝土的流變性能，即提高混凝土的整體包裹性，適當增加塑性粘度，但不顯著影響混凝土流動性（低屈服值）。

1.2 原材料

C60、C50 配合比試驗所用水泥為 P·II52.5 水泥，礦渣粉為 S95；粉煤灰為 Ⅱ 級；試驗所用砂為中區天然砂，細度模數 2.5～2.8。試驗用石為最大粒徑 20mm 的連續級配精品碎石。

C35 配合比試驗所用水泥為 P·O42.5 水泥，礦渣粉為S95；粉煤灰為 Ⅱ 級；試驗所用砂為中區天然砂，細度模數2.3～2.5。試驗用石為最大粒徑 20mm 的連續級配精品碎石。

高性能聚羧酸減水劑：固含量 25%，內含三類聚羧酸母液進行疊加組合， 另外含有適量調凝組分和巴斯夫專利混凝土粘度調節劑輔助控制混凝土工作性能。

拌合水為自來水。

1.3 試驗方法

試驗方法主要依據：GB8076—2008《混凝土外加劑》；GB50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》；GB50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》；JGJ/T283—2012《自密實混凝土應用技術規程》。

1.4 試驗選型過程

1.4.1 混凝土配合比

混凝土配合比見表1。保持每組混凝土配合比不變，分別研究外加劑對拌合物工作性能控制能力和力學性能表現。

表1 混凝土配合比

1.4.2 混凝土性能要求

新拌拌合物性能要求

C60/C50：3s＜T60＜8s，4h 區間內流動度 650～750m。4小時區間內混凝土無泌水、工作性能不可以有大的波動

C35：4h 區間內流動度 600～750mm，且混凝土無泌水、低粘度，工作性能不可以有大的波動。

混凝土力學性能要求：

C60/C50 混凝土 28d 平均強度達到120%； C35 混凝土28d 平均強度達到 115%

1.4.3 高性能外加劑選型試驗

試驗溫度：38℃，濕度：55%。選配巴斯夫母液分為減水、均衡和保坍型三種，編號成三種型號 PCE 母料和兩種BASF 專利輔料以備測試。

P1 —— 主控外加劑減水率和 1.5h 內混凝土工作性能。

P2 —— 輔助外加劑減水率和 3h 內混凝土工作性能。

P3 —— 初始基本無減水率，控制 2～6h 混凝土工作性能。

F1 —— 控制混凝土稠度、流動速度、防止離析、泌水情況出現。

F2 —— 控制混凝土凝結時間且保證不影響混凝土和易性和力學性能。

（1）選型第一步

分析客戶混凝土要求，研發重點在低膠材配合比 C35 的適用配方，首先依據 C35 配合比要求配制適宜的配方，以確定保坍和緩凝皆合理的外加劑組分并驗證強度富余值，之后微調至適用多配合比的配方。

通過前期試驗摸索，得出以下配方可以滿足 C35 配合比要求，配合比見表2。并驗證 C35/C60 配合比混凝土 4h 內工作性能，工作性能試驗結果見圖1。

表2 高性能外加劑的各組分比例

發現表2 的配方針對 C35 配合比完全滿足要求；針對C60 配合比有滯后離析現象，外加劑降摻 10% ，但之后初始工作性能不足。

圖1 聚羧酸 M1 樣品對應的混凝土經時變化曲線

（2）選型第二步

根據第一步選型試驗結果，抓住調整重點，通過設計P1（上調波動 10%）、 P3（下調波動 10%）母料組分以擴展范圍，推測出合理滿足多配合比要求的配方，并驗證個配合比4h 內工作性能，詳見表3、圖2。

表3 高性能外加劑的各組分比例

圖2 M1 ～M4 樣品配制的混凝土性能

由上述四組的試驗對比可見，聚羧酸外加劑 M4 配方可同時滿足混凝土多配合比工作性能要求。

1.4.4 配方復核試驗

（1）高性能混凝土的拌合物性能

針對聚羧酸外加劑 M4 配方分別配制對 C60、C50 和 C35進行模擬高溫下新拌性能驗證和力學性能驗證，試驗結果見圖3。C60 混凝土的工作狀態見圖4。

圖３ 混凝土的可泵性性能復驗變化

圖4 C60 混凝土的工作性狀態

聚羧酸外加劑 M4 配方配制的混凝土新拌漿體均達到飽滿程度，和易性與粘聚性性能良好，4h 內無任何泌水或離析的現象。摻用此外加劑的前提為保障三個不同強度等級的混凝土配合比可同時在高溫下達到高層泵送和性能保持的目的。經過拌站生產試泵后，通過泵壓監控和現場取樣測試，其完全滿足高層泵送要求。

（2）高性能混凝土的力學性能

對不同強度等級的混凝土的抗壓強蘇進項試驗，實驗結果見圖8。

（2）高性能混凝土的力學性能

圖5 不同強度等級的混凝土抗壓強度變化曲線

從后期的抗壓強度的監控數據來看，不同等級的混凝土強度滿足率 R28d（C60 為 121%，C50 為 124%，C35 為156%）均完全滿足設計要求。

2 現場生產監控

針對上海中心大廈工程的混凝土，在施工現場進行生產監控，分別進行了同日多車、同車多次等不同情況下的工作性跟蹤，于 2013 年 08 月 26 日 19∶00～23∶35，環境溫度為39～35℃，對應的混凝土工作性情況見圖6～8。

圖6 單日多車監控的混凝土工作性

圖7 不同測試點的單車跟蹤的混凝土工作性

圖8 在施工作業面上的混凝土工作性示意圖

上海麥斯特建工根據長久在大項目工程上的經驗，對本公司高性能外加劑進行大量試驗與合理搭配，研發出了Master Glenium Sky 8325 產品完全滿足了上海中心工程在特殊條件下對混凝土性能的要求。

在實際工程的混凝土生產、運輸、泵送、澆筑以及力學性能跟蹤上，也驗證了 Master Glenium Sky 8325 產品的優異性能。

3 結論與展望

（1）由于 RheoMATRIX 產品在混凝土拌合物的游離水有良好穩定作用，降低不同配合比下用水量的敏感性，同時由于對拌合水有效控制，側面降低了選配混凝土外加劑的難度。

（2）驗證了 SureTEC 產品的優異性能，通過保坍組份的經時緩緩釋放，保障了在高溫下長距離運輸混凝土的和易性平穩發展。

（3）本次項目展現了上海麥斯特建工在高層泵送混凝土上的技術研發能力，能夠按照客戶要求提供相適應的產品，并在混凝土施工過程中提供周到的售后服務，保障工程的順利完成。

（4）在國內愈來愈多的高層建筑的外加劑選配中，需要更多有效組份經過試驗進行疊加使用。沒有萬能的產品只有更合適的產品。在施工前綜合考慮實際混凝土生產中要使用的原材料和碰到的技術和工程難點，抓住重點，通過大量的試驗和選配分析逐步推進，才能夠獲得最合適的產品。

[1] 楊健英，吳慧華，Bruce Christensen，等．智能動力混凝土——低標號普通混凝土高性能化的探索與實踐(一) [J]．混凝土，2009(10)∶47-49．

［通訊地址］上海市閔行區臨滄路 80 號 上海麥斯特建工高科技建筑化工有限公司（200245）

Development of concrete admixtures for high temperature and high rise concrete pumping application

Wang Keqiong1, Shen Jianfeng1, Chen Jianda2
( 1. Shanghai MBT & SCG High-Tech Construction Chemical Co.,Ltd, Shanghai 200245; 2. Shanghai Construction Engineering Materials Co., Ltd, Shanghai 200245)

Development of polycarboxylate based admixture – Master Glenium SKY 8325 are based on the requirements for rapid water dispersion during concrete production, appropriate viscosity retention, high temperature & high rise pumping and the ability to retain slump/workability over long period. Not forgetting the concrete must be able to pump the concrete up the Shanghai Centre to 480 metres under the hot summer weather condition which is part of the selection criteria for the right concrete admixture. It also covers monitoring of concrete performance at the construction site. This serves as a technological reference for high rise & long distance concrete pumping at extreme hot weather conditions.

polycarboxylateadmixture; high rise pumping; concrete workability

王克瓊（1977—），男，技術部經理，工程師。