超高層高強泵送混凝土配制技術研究

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 濟南 250100；3. 中建八局投資發展公司，上海 201799）

0 引言

濟南漢峪金融商務中心設計高度 339 米，建成后將成為濟南第一高樓，成為濟南金融商務服務的核心。該中心全部使用高性能混凝土進行泵送施工，這對混凝土的配制提出嚴格要求。雖然國內已建成眾多超高層建筑，但做為濟南第一高樓，仍應采取有效控制措施，保證混凝土施工順利進行。為此有針對性地開展了從混凝土原材優選、混凝土優化、可泵性評價方法等方面的工程實踐研究。

1 原材料及技術要求

1.1 原材料

（1）水泥：山東水泥廠產東岳牌 P·O52.5R 水泥，符合現行國家標準 GB 175—2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的要求，質量指標如表 1、表 2 所示。

表 1 水泥各項物理性能指標

表 2 水泥各項化學性能指標

（2）拌合用水：符合國家現行標準 JGJ 63—2006《混凝土用水標準》的要求，質量指標如表 3 所示。

表 3 水質量指標

（3）粉煤灰：聊城信發茌平電廠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，質量指標[1]見表 4。

表 4 粉煤灰指標

（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，質量指標如表 5 所示。

表 5 礦渣粉質量指標

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

表 6 硅灰質量指標

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

表 7 混凝土用砂各項技術指標

（7）石：濟南供石，符合 GB/T 14685—2011《建筑用卵石、碎石》的要求，各項技術指標如表 8 所示。

表 8 混凝土用石各項技術指標

（8）外加劑：天津西卡產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，各項技術指標如表 9 所示。

表 9 減水劑性能指標

2 試驗及結果研究

混凝土配合比的設計依據 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》及長期工程實踐，混凝土的性能指標要求除符合上述工作性能、凝結時間、強度要求外，還應具有可泵性[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 數據可見，各配合比混凝土工作性能均滿足設計要求。經分析，混凝土的基本性能指標受混凝土原材品質、配合比影響更大。在對混凝土原材品質、配合比嚴格優選的情況下，混凝土基本性能將得到大幅提升并可控。

2.2 凝結時間

各配合比混凝土凝結時間如表 12 所示。從表 12 數據可見，混凝土凝結時間受膠材用量影響較大，膠材用量越多、水泥用量越多，混凝土凝結時間越短，這與水泥水化具有直接關系。

表 12 混凝土凝結時間

2.3 力學性能

各配合比混凝土力學性能如表 13 所示。從表 13 數據可見，混凝土強度與膠材用量、水泥用量有直接關系，同時也受骨料級配等因素影響。在保證混凝土強度合格的前提下，通過調整骨料級配、各材料間級配，以達到優化混凝土工作性能、節約膠材用量的目的。

表 13 混凝土強度要求 MPa

2.4 可泵性能

根據專利技術[7-8]，對各混凝土配合比可泵性進行評價，評價結果如表 14 所示。

混凝土可泵性對于超高層泵送混凝土而言是個重要指標，但目前尚沒有可效的評價、測量方法。筆者通過長期工程實踐、數據分析，得出混凝土可泵性受骨料品質影響更大，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

綜合上述試驗結果分析，混凝土配合比 3 綜合性能良好，可進行工程生產。

3 工程應用

為了保證施工時混凝土狀態可控，在施工前各環節均應采取措施進行混凝土質量控制。

3.1 混凝土出機質量控制標準

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

表 15 剪力墻、巨型柱、核心筒混凝土出機標準

3.2 混凝土交貨質量控制標準

混凝土交貨狀態，是混凝土能否進行施工的最后一道檢驗程序，只有狀態合格、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要求見表 16。

表 16 剪力墻、巨型柱、核心筒混凝土出站標準

C60 混凝土實施效果如表 17、圖 1 所示。混凝土性能優良、狀態可控、泵送效果較好。

表 17 C60 剪力墻混凝土拌合物性能參數

4 生產應急措施

4.1 現場澆注停頓

（1）現場澆注停頓應對流程

現場澆注停頓→排查原因（堵管、爆管、澆注設備故障）→塔吊方式代替泵送，現場檢修→澆注恢復→塔吊轉為泵送。

（2）現場澆注停頓應對細則

1）如因現場堵管、爆管造成生產停頓，應立即敦促施工方組織拆管、疏通。

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

3）現場澆注恢復后，混凝土重新采用泵送方法澆注。

4）如短時間內泵送無法恢復，采用塔吊持續澆注至生產任務完成，停止生產。

圖 1 超高層泵送 C60 混凝土拌合物

4.2 生產系統故障應對

（1）生產系統故障應對流程

生產停頓→通知現場→排查原因，搶修→修好，恢復生產；未修好，商議解決。

（2）生產系統故障應對細則

1）如因站內生產系統故障造成生產停頓，生產科應立即組織工人排查原因，進行維修。

2）生產停頓后，當班質檢第一時間通知現場質檢，減慢澆筑速度，等待后續混凝土。

3）生產停頓超過 0.5h 時，應轉至另一生產線，采用人工投料方式生產，減緩澆注速度。

4）如現場不同澆筑區域同時施工時出現生產停頓，應集中現場混凝土，優先保證其中一個區域澆注施工。

5）聯系附近發電機，保證出現停電等突發事件時隨時發電，確保混凝土能夠連續生產供應。

6）混凝土生產組織常見問題及處理措施見表 18。

表 18 混凝土生產組織覺問題及措施

5 結論

通過本工程所用超高層高強泵送混凝土的相關研究與工程應用，得出如下結論：

（1）優選原材料、優化配合比是配制超高層高強泵送混凝土的基礎。

（2）本工程所用混凝土泵送性能評價方法操作簡單、效果良好。

（3）從出機到入泵均需嚴格控制超高層高強泵送混凝土狀態，出現緊急情況應及時采取相應應對措施。