永利國際高層建筑商品混凝土泵送技術

陸總兵，陸健

（南通新華建筑集團有限公司，江蘇 南通 226000）

永利國際高層建筑商品混凝土泵送技術

陸總兵，陸健

（南通新華建筑集團有限公司，江蘇 南通 226000）

本文結合某永利國際工程實例，詳細介紹了高層結構商品混凝土的泵送要求，通過采取混凝土配合比設計、粗細骨料級配與外加劑的選用、混凝土輸送泵與泵管的選型、布置等措施，有效地解決了高層建筑的混凝土泵送技術問題，取得了良好的工程效果。

高層建筑；商品混凝土；泵送技術

0 工程概況

永利國際工程集商業、辦公、住宅為一體的綜合性大樓,總建筑面積約 188500m2。地下四層，地上三十二層，建筑總高度 99.90m，鋼筋混凝土框剪結構。

1 工程特點及難點分析

主樓部分設計有型鋼混凝土柱組合結構，框架柱、剪力墻與部分梁板混凝土強度等級為 C45、C50，屬于高強混凝土，水泥用量多、混凝土黏度大、泵送阻力大，對泵送要求較高。同時，由于型鋼柱較普通鋼筋混凝土柱構造復雜，鋼柱外包混凝土且梁柱節點區鋼筋密集，混凝土澆筑作業困難；另外，由于主樓建筑總高度高達 99.90m，混凝土需要泵送高度超過 100m，屬于超高層泵送施工，又增加了施工難度。

為了滿足結構的混凝土泵送要求，并保證混凝土的泵送質量，必須從混凝土配合比的設計、粗細骨料與外加劑的試配選定、混凝土輸送泵與泵管的選用等方面進行研究確定。

2 混凝土配合比的設計

2.1 配合比設計

合適的混凝土配合比，是使泵送作業順利進行而又經濟的決定性因素。混凝土配合比包括骨料級配、水泥含量、混凝土的稠度三大要素，這三大要素相互交叉發揮作用，比如：當細骨料或水泥含量小而無法泵送時，可取用較理想的骨料級配，提高含砂量，多加水等方法來提高可泵性；當骨料級配不當、含砂量過低、或片狀碎石過多，可增加些10～25mm 卵石，改變粗骨料級配，也可適當地多加水泥或水，能部分地改善其可泵性。

3.2 合理適用的配合比

（1）水泥用量。超高層泵送混凝土的水泥用量必須同時考慮強度與可泵性，水泥用量過少強度達不到要求；過大則混凝土的黏性大、泵送阻力增大，增加泵送難度，而且降低吸入效率。因此，盡量使用保水性好、泌水小的普通硅酸鹽水泥，其易于泵送。

（2）細骨料。為確保混凝土的流動性滿足要求，骨料應有良好的級配，為了防止混凝土離析，粒徑在 0.315mm 以下的細骨料的比例應適當加大，通過 0.315mm 篩孔的砂，宜不少于 15%，而且優先選用中砂，其可泵性好。

（3）粗骨料。在泵送混凝土中，粗骨料粒徑越大,越容易堵管，常規的泵送作業要求最大骨料粒徑與管徑之比不大于1:3。在高層泵送中，因管道內壓力大,易出現離析，最大骨料粒徑與管徑之比宜小于 1∶5，若其中針狀、扁平的石子含量過大，泵送性能差，含量應控制在 5% 以內，為了防止混凝土泵送時堵塞，粗骨料還應采用連續級配。

(4)砂率。砂率太大，管內的摩阻力大；砂率太小，混凝土容易產生離析。泵送混凝土的砂率宜控制在 40%～45%，高強泵送混凝土砂率選用 28%～35% 比較合適。

（5）坍落度。普通泵送混凝土的坍落度在 160mm 左右最利于泵送，坍落度偏高易離析，偏低則流動性差。在高層泵送中為減小泵送阻力，坍落度宜控制在180～200mm。

（6）水灰比。水灰比小于 0.45 時，混凝土的流動阻力很大，可泵性差；水灰比太大，阻力減少，但混凝土又容易離析，因此水灰比宜選用 0.50～0.60。而高層建筑的混凝土強度通常較高，為了配制高強度混凝土，一般采用較小的水灰比，控制在 0.30～0.38 之間。為了解決因水灰比太小而引起的混凝土流動阻力太大的矛盾，可在高強泵送混凝土中加入適量的泵送劑，以增加混凝土的流動性。

3 混凝土的泵送技術

3.1 混凝土輸送泵與泵管的選擇

（1）混凝土輸送泵的選擇與計算

根據施工經驗及多項參數對比，經多種產品對比及理論計算校核后，選用 HBT80 混凝土輸送泵，性能如下：

① 最大理論混凝土輸出量（低壓/高壓）為81m3/h/40m3/h；

② 最大理論泵送混凝土壓力（高壓/低壓）為16MPa/9MPa；

③ 最大理論輸送距離（垂直/水平）350m/1200m；

④ 柴油機功率 110kW；

⑤ 外形尺寸 6000mm@2100mm@2260mm；

⑥ 整機質量 6000kg。

依據有關技術規程對泵送混凝土至 100m 高度所需壓力驗算：

L=P/△Ph （1）

式中：

L——混凝土泵的最大水平輸送距離，m；

P——泵出口處的計算壓力，Pa；

△Ph——為每米水平管的壓力損失 Pa/m，取經驗值0.012。

根據 JGJ/T10—2010 《混凝土泵送技術規程》將實際輸送泵管折算為水平管長度。

C50 混凝土壓力表讀數取最小值 P=18MPa，則由公式 1得：L=18/0.012=1500m＞實際輸送泵管水平管長度，滿足要求。

（2）混凝土輸送泵管的選用

泵送高度在 100m 以下時，混凝土輸送泵管采用普通泵管，管壁厚 2.5mm、管徑125mm，泵送效果較好；當泵送高度大于 100m 后，隨著泵送高度的增加，泵送壓力隨之增大，泵管采用高壓泵管，管壁厚度加厚至 4.5mm，連接法蘭更換為高壓法蘭（法蘭厚度由 10mm 加厚為 15mm），管徑不變，泵送效果較理想。

3.2 泵送的技術要求與控制措施

（1）輸送管路的布置

① 泵出口管路布置形式。泵出口管路布置形式有三種：直接聯接、U 形聯接、L 形聯接。不同的聯接方式各有優缺點：直接聯接，泵送阻力小，但泵送高度較大時，混凝土容易倒流，適合于水平或水平以下輸送混凝土；U 形聯接，泵送阻力較大，但泵送高度較高時，混凝土不容易倒流，適合大高度泵送；L 形聯接，泵送阻力介于上述兩種情況之間，但橫向反作用力大。因此，錐管處應有牢固的固定。根據本工程現場施工條件采用L形聯接方式，即泵出口與錐管聯接后，并接 3m 直管，接一個水平 90 度彎管。

② 垂直向上的管路布置，根據工程現場實際情況，在大樓東側放置混凝土輸送泵，泵出口管路采用 L 形聯接方式，并澆筑混凝土墩將之固定，以吸收泵送混凝土時的反作用力，使泵機平穩、減少輸送管路的震動。泵管在接近主樓中部位置進入樓內，靠近核心筒的樓板上預留洞口作為泵管垂直向上的管路通道，并附墻固定。

1）高度超過 100m 時，彎管與直管均使用厚壁管，且要易于拆卸。垂直管路不能使用彎管做支撐，每根管都應設1～2 個支撐點支撐。

2）垂直管路隨著高度的增加，被輸送的混凝土有回流的趨勢，對錐管產生沖擊，為減弱這種沖擊力，在泵機和垂直管路間鋪一定長度的水平管路，以保證有足夠的阻力阻止混凝土回流。水平路的長度不小于垂直管道長度的 15%，并在泵機水平管路中設置管路截止閥。

（2）混凝土的坍落度

混凝土稠度受許多因素的影響：混凝土的水灰比、骨料級配及性質、時間、溫度、水泥特性以及外加劑等，但主要的影響因素是混凝土的水灰比。坍落度直接反應水灰比的大小及混凝土的泵送性能。

① 坍落度與泵送壓力的關系。混凝土的坍落度大小反映其流動性能的好壞，因此混凝土的輸送阻力隨著坍落度的增加而減少，坍落度越小，泵送壓力越大。

② 泵送混凝土的坍落度范圍及對泵送容積效率的影響。普通高層建筑泵送混凝土的坍落度控制在 60～180mm 范圍內，而高層建筑混凝土坍落度控制在 180～200mm，這個范圍內混凝土可泵送性最好，其吸入效果也最佳，其原因在于：1）坍落度過小，會增大泵送壓力并造成泵機的加劇磨損，易引起堵管。2）坍落度過大時，一方面在大壓力的作用下混凝土容易離析，造成堵管；另一方面，也影響泵機的吸入能力，使得混凝土在吸入過程中就產生離析，難以泵送，同時由于分配閥密封不嚴很容易漏漿。

③ 混凝土坍落度的保證措施。嚴格控制混凝土的配合比；選用合適的外加劑；盡量縮短混凝土在泵送前的運輸時間；保證混凝土的勻質性。

4 結束語

綜上所述，通過永利國際工程實踐，對高層建筑的混凝土泵送技術與施工積累了新的認識，特別是高強度混凝土的泵送技術。對影響混凝土配合比主要因素的分析，確定配合比設計原則，對粗細骨料與外加劑的試配選定，同時選用合適的混凝土輸送泵與泵管，并采取合理的布置，達到高層建筑的泵送要求，工程實施效果較好。

[1] 王鐵夢．工程結構裂縫控制的綜合方法[J]．施工技術，2012(5): 30．

［通訊地址］北京市朝陽區高碑店華膳園北側 （100022

陸總兵（1962—），男，江蘇南通人，工學學士，現主要從事建筑工程技術與項目管理研究。