超高層高強(qiáng)泵送混凝土配制技術(shù)研究

任一，崔鑫，王龍志

（1. 陽谷縣水利工程建筑公司，山東 聊城 371521；2. 中建八局二公司，山東 濟(jì)南 250100；3. 中建八局投資發(fā)展公司，上海 201799）

0 引言

濟(jì)南漢峪金融商務(wù)中心設(shè)計(jì)高度 339 米，建成后將成為濟(jì)南第一高樓，成為濟(jì)南金融商務(wù)服務(wù)的核心。該中心全部使用高性能混凝土進(jìn)行泵送施工，這對混凝土的配制提出嚴(yán)格要求。雖然國內(nèi)已建成眾多超高層建筑，但做為濟(jì)南第一高樓，仍應(yīng)采取有效控制措施，保證混凝土施工順利進(jìn)行。為此有針對性地開展了從混凝土原材優(yōu)選、混凝土優(yōu)化、可泵性評價(jià)方法等方面的工程實(shí)踐研究。

1 原材料及技術(shù)要求

1.1 原材料

（1）水泥：山東水泥廠產(chǎn)東岳牌 P·O52.5R 水泥，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB 175—2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的要求，質(zhì)量指標(biāo)如表 1、表 2 所示。

表 1 水泥各項(xiàng)物理性能指標(biāo)

表 2 水泥各項(xiàng)化學(xué)性能指標(biāo)

（2）拌合用水：符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的要求，質(zhì)量指標(biāo)如表 3 所示。

表 3 水質(zhì)量指標(biāo)

（3）粉煤灰：聊城信發(fā)茌平電廠Ⅰ級粉煤灰，符合 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求，質(zhì)量指標(biāo)[1]見表 4。

表 4 粉煤灰指標(biāo)

（4）礦渣粉：S95 級礦粉，符合 GB/T 18046—2017《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》的要求，質(zhì)量指標(biāo)如表 5 所示。

表 5 礦渣粉質(zhì)量指標(biāo)

（5）硅灰：符合 GB/T 27690—2011《砂漿和混凝土用硅灰》的要求，質(zhì)量指標(biāo)如表 6 所示。

表 6 硅灰質(zhì)量指標(biāo)

（6）砂：泰安供河砂，符合 GB/T 14684—2008《建筑用砂》的要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表 7 所示。

表 7 混凝土用砂各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

（7）石：濟(jì)南供石，符合 GB/T 14685—2011《建筑用卵石、碎石》的要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表 8 所示。

表 8 混凝土用石各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

（8）外加劑：天津西卡產(chǎn)聚羧酸系高性能減水劑，符合 JG/T 223—2017《聚羧酸系高性能減水劑》的要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表 9 所示。

表 9 減水劑性能指標(biāo)

2 試驗(yàn)及結(jié)果研究

混凝土配合比的設(shè)計(jì)依據(jù) JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及長期工程實(shí)踐，混凝土的性能指標(biāo)要求除符合上述工作性能、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度要求外，還應(yīng)具有可泵性[2-6]。混凝土理論配合比如表 10 所示。

表 10 C60 混凝土配合比 kg/m3

2.1 工作性能

各配合比混凝土工作性能如表 11 所示。

表 11 C60 混凝土工作性能

從表 11 數(shù)據(jù)可見，各配合比混凝土工作性能均滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)分析，混凝土的基本性能指標(biāo)受混凝土原材品質(zhì)、配合比影響更大。在對混凝土原材品質(zhì)、配合比嚴(yán)格優(yōu)選的情況下，混凝土基本性能將得到大幅提升并可控。

2.2 凝結(jié)時(shí)間

各配合比混凝土凝結(jié)時(shí)間如表 12 所示。從表 12 數(shù)據(jù)可見，混凝土凝結(jié)時(shí)間受膠材用量影響較大，膠材用量越多、水泥用量越多，混凝土凝結(jié)時(shí)間越短，這與水泥水化具有直接關(guān)系。

表 12 混凝土凝結(jié)時(shí)間

2.3 力學(xué)性能

各配合比混凝土力學(xué)性能如表 13 所示。從表 13 數(shù)據(jù)可見，混凝土強(qiáng)度與膠材用量、水泥用量有直接關(guān)系，同時(shí)也受骨料級配等因素影響。在保證混凝土強(qiáng)度合格的前提下，通過調(diào)整骨料級配、各材料間級配，以達(dá)到優(yōu)化混凝土工作性能、節(jié)約膠材用量的目的。

表 13 混凝土強(qiáng)度要求 MPa

2.4 可泵性能

根據(jù)專利技術(shù)[7-8]，對各混凝土配合比可泵性進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)結(jié)果如表 14 所示。

混凝土可泵性對于超高層泵送混凝土而言是個(gè)重要指標(biāo)，但目前尚沒有可效的評價(jià)、測量方法。筆者通過長期工程實(shí)踐、數(shù)據(jù)分析，得出混凝土可泵性受骨料品質(zhì)影響更大，骨料針片狀顆粒少、粒型相對圓潤、吸水率低、裂紋少，則混凝土可泵性好；混凝土工作性能良好、受壓后坍落度不小于 180mm、坍損小，則混凝土可泵性好。

表 14 混凝土可泵性

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果分析，混凝土配合比 3 綜合性能良好，可進(jìn)行工程生產(chǎn)。

3 工程應(yīng)用

為了保證施工時(shí)混凝土狀態(tài)可控，在施工前各環(huán)節(jié)均應(yīng)采取措施進(jìn)行混凝土質(zhì)量控制。

3.1 混凝土出機(jī)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

混凝土出機(jī)狀態(tài)，決定了混凝土是否可用于施工，其狀態(tài)取決于混凝土坍損速度、運(yùn)輸距離長短、施工氣溫等。對 C60 剪力墻、巨型柱和核心筒混凝土出機(jī)狀態(tài)要求見表 15。

表 15 剪力墻、巨型柱、核心筒混凝土出機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 混凝土交貨質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

混凝土交貨狀態(tài)，是混凝土能否進(jìn)行施工的最后一道檢驗(yàn)程序，只有狀態(tài)合格、可控的混凝土才可用于泵送施工。對 C60 剪力墻、巨型柱和核心筒混凝土出站狀態(tài)要求見表 16。

表 16 剪力墻、巨型柱、核心筒混凝土出站標(biāo)準(zhǔn)

C60 混凝土實(shí)施效果如表 17、圖 1 所示。混凝土性能優(yōu)良、狀態(tài)可控、泵送效果較好。

表 17 C60 剪力墻混凝土拌合物性能參數(shù)

4 生產(chǎn)應(yīng)急措施

4.1 現(xiàn)場澆注停頓

（1）現(xiàn)場澆注停頓應(yīng)對流程

現(xiàn)場澆注停頓→排查原因（堵管、爆管、澆注設(shè)備故障）→塔吊方式代替泵送，現(xiàn)場檢修→澆注恢復(fù)→塔吊轉(zhuǎn)為泵送。

（2）現(xiàn)場澆注停頓應(yīng)對細(xì)則

1）如因現(xiàn)場堵管、爆管造成生產(chǎn)停頓，應(yīng)立即敦促施工方組織拆管、疏通。

2）如因現(xiàn)場澆注停頓，混凝土等待時(shí)間超過30min，由客服人員立即聯(lián)系現(xiàn)場工長，改用塔吊暫時(shí)代替泵送，保證澆注連續(xù)。

3）現(xiàn)場澆注恢復(fù)后，混凝土重新采用泵送方法澆注。

4）如短時(shí)間內(nèi)泵送無法恢復(fù)，采用塔吊持續(xù)澆注至生產(chǎn)任務(wù)完成，停止生產(chǎn)。

圖 1 超高層泵送 C60 混凝土拌合物

4.2 生產(chǎn)系統(tǒng)故障應(yīng)對

（1）生產(chǎn)系統(tǒng)故障應(yīng)對流程

生產(chǎn)停頓→通知現(xiàn)場→排查原因，搶修→修好，恢復(fù)生產(chǎn)；未修好，商議解決。

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)故障應(yīng)對細(xì)則

1）如因站內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)故障造成生產(chǎn)停頓，生產(chǎn)科應(yīng)立即組織工人排查原因，進(jìn)行維修。

2）生產(chǎn)停頓后，當(dāng)班質(zhì)檢第一時(shí)間通知現(xiàn)場質(zhì)檢，減慢澆筑速度，等待后續(xù)混凝土。

3）生產(chǎn)停頓超過 0.5h 時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)至另一生產(chǎn)線，采用人工投料方式生產(chǎn)，減緩澆注速度。

4）如現(xiàn)場不同澆筑區(qū)域同時(shí)施工時(shí)出現(xiàn)生產(chǎn)停頓，應(yīng)集中現(xiàn)場混凝土，優(yōu)先保證其中一個(gè)區(qū)域澆注施工。

5）聯(lián)系附近發(fā)電機(jī)，保證出現(xiàn)停電等突發(fā)事件時(shí)隨時(shí)發(fā)電，確保混凝土能夠連續(xù)生產(chǎn)供應(yīng)。

6）混凝土生產(chǎn)組織常見問題及處理措施見表 18。

表 18 混凝土生產(chǎn)組織覺問題及措施

5 結(jié)論

通過本工程所用超高層高強(qiáng)泵送混凝土的相關(guān)研究與工程應(yīng)用，得出如下結(jié)論：

（1）優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比是配制超高層高強(qiáng)泵送混凝土的基礎(chǔ)。

（2）本工程所用混凝土泵送性能評價(jià)方法操作簡單、效果良好。

（3）從出機(jī)到入泵均需嚴(yán)格控制超高層高強(qiáng)泵送混凝土狀態(tài)，出現(xiàn)緊急情況應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)應(yīng)對措施。