超高層建筑混凝土泵送施工工藝分析

李 樂

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730070）

近幾年，隨著施工技術的進步，新工藝和新技術的涌現，使施工質量得到了很大的提高。

同時，超高層建筑對混凝土強度的要求也越來越高，其粘性也越來越大。泵送壓力較大，給混凝土泵送帶來了一定的困難。所以，對超高層建筑中的混凝土泵送技術進行深入探討，將會對我國建筑業的發展起到一定的促進作用。筆者根據自身多年的建筑施工經驗，主要分析混凝土泵送施工工藝。

1 混凝土泵送施工概述

泵送混凝土是一種以輸送混凝土至已澆筑部分為主要目的的施工技術。混凝土泵送的先決條件是混凝土具有流動性、粘性、能承受外力的特性。混凝土泵送的工藝是利用混凝土泵、泵車所產生的泵動力，通過泵的壓力將混凝土泵入到混凝土澆筑區域。在鋼管內部進行流動時，由于混凝土中的水泥砂漿位于鋼管的外部，而不是鋼管的中央，從而導致鋼管的內壁產生一層水泥砂漿。它具有相對低的屈服剪應力，既保證了混凝土的流動，又具有潤滑作用。減小管壁與混凝土之間的摩擦力，增加混凝土輸送速率。

2 混凝土性能

2.1 可泵性

在混凝土的可泵性方面，其主要特點是流動性和內聚性。另外，攪拌材料的抗分層離析能力是一個基本的概念，它是指在振動和壓力的作用下的混凝土拌合物，實現梁體和骨料之間的分層。同時，提高混凝土的可泵性，可以提高其在管內的流量，減少其阻力。防止離析，減少由于滲漏引起的管路堵塞。流動性是指混凝土在受到重力和屈服應力影響時的流變性，提高流動性可以減少泵送的困難。因此，流動性和內聚性是衡量混凝土可泵性的重要指標。

2.2 原材料

通過對超高層建筑的實踐，可以看出，原材料的品質和混凝土的性能息息相關。在此基礎上，各原材料的有關參數必須符合有關的設計規范，才能提高混凝土的強度和泵性能。具體控制方法如下：①保證混凝土的相關特性能夠明顯提高超高層結構的施工質量。選用性能穩定，水化熱低，凝結時間利于施工的42.5 R級普通硅酸鹽水泥。②礦粉，通常使用粉煤灰、石灰石粉、礦渣等，粉煤灰，不能低于Ⅱ級，既能提高混凝土的粘性，又能減少水泥的使用量。減少水化放熱量，減少操作損耗；采用石灰石粉，以其微粒的充填作用，提高混凝土的抗離析能力，使其具有較好的過濾細度。降低混凝土的壓力滲出；礦渣粉末，等級不能低于S95，具有較高的活性。在提高混凝土顯微組織的同時，減小了水泥的摻入量，降低了水化熱。增強了水泥砂漿與骨料之間的結合強度，增強了水泥的抗離析能力。③集料，合理控制離析問題，通過減小大顆粒粒度、改進顆粒類型、減小泵送摩擦阻力的措施，提升混凝土的穩定性，粗集料選擇5～10mm、10～16 mm級配的碎石，細粒度為2.5～2.8。④超高層混凝土中摻入的外摻劑是非常重要的，應針對具體的施工特性進行相應的調整。在大流量、高壓力泵入的情況下，應充分考慮混凝土的抗離析性能、高保坍性、低泵損性，并對其工作性能進行嚴格的控制。

2.3 配合比目標設計

在超高層建筑建設中，使用混凝土泵送技術，關鍵在于減小泵送阻力和損耗，特別是混凝土必須具有流動性大、抗離析能力強、粘度低、保坍能力強、泵損低等特點。配合比的設計是以改善混凝土的可泵性為中心進行的，而可泵性是指在泵壓力作用下，新拌混凝土沿著輸油管道的流速和穩定性，其特點是流動性和內聚性（抗離析）。其主要方法是：在不改變水凝膠比例的前提下，使用較大的礦物摻入劑，適當增加水泥的用量。合理提高砂率、增加水泥灰漿用量、改善混凝土的流動性、減小泵送摩擦阻力；同時，為了降低集料的沉降，可以選用顆粒尺寸相對較小的粗集料。選用高保坍、高抗離析、低泵損的特殊添加劑，提高了抗離析能力。

3 超高層建筑混凝土泵送施工流程

3.1 凈漿

在泵入混凝之前，必須先將一定數量的凈漿泵入，然后再將清洗球塞入，從而清除管內和泵管內的污物。其中，洗滌球的形狀會影響清潔效果，因此可以用浸泡過的牛皮紙塞將水與灰泥隔開。減少水泵發生阻塞的可能性。另外，由于很多原因導致了管線的阻塞，比如由于壓力過大，大量的砂石會在管線中央堆積。當泵入一定數量的砂漿時，砂粒就會徹底地在泥沙中被沖刷，在泵管中逐漸形成水與沙的混合物，防止彎頭部位發生阻塞問題。

3.2 砂漿

在泵入灰泥時，必須精確測量泵送高度，從而提高砂漿的抽吸效果。另外，為了減少抽水費用，所需的泥漿數量不得少于管路長度的50%。

3.3 混凝土

一般情況下，混凝土攪拌站的輸送容量應該超過混凝土泵20%的工作能力，這樣可以保證混凝土連續工作，而且澆注速度必須與泵的輸送能力相匹配。在管路布置時，應避免增加彎頭數目，避免管路發生阻塞，從而減少管路的壓力損失和泵送阻力。在有傾角的管路上，要注意采取措施，以避免空氣的侵入。

當泵入管道時，在管道的內壁上涂上水泥砂漿或水泥漿。如果長的管道在泵送的時候必須進行連接，那么長的管道也要用水泥砂漿或水泥漿進行潤滑，并以3 m的分界線將其連接起來。若管道斷面狀況良好，不超過3 m，無需潤滑。在泵送時，要把泵的轉速控制在低速范圍內，以便觀測泵的壓力和其他參數。當泵入的時間越長，工作人員就能提高泵的轉速，保證泵的工作能正常進行。

在進入常規泵送階段后，活塞工作由大沖程控制。另外，在不發生抽水中斷的情況下，建筑單位必須保證混凝土的輸送能力比混凝土的輸送能力強。在此過程中，為防止空氣進入造成堵塞，必須保證混凝土泵的儲料斗中的混凝土處于充填狀態。防止殘留的混凝土下降到200 mm以下。若有氣體進入，混凝土泵必須倒置，這樣才能使料斗能把混凝土抽回來。當氣體全部排出后，才能進行抽水工作。

4 超高層建筑泵送混凝土施工技術

4.1 泵管安裝、固定和設備選型

①泵管安裝與固定。在超高層泵送管線中，應選用高壓泵管。在泵送時，可以減少爆炸的危險。在各樓層的預留孔口，豎直管必須進行固定，并對其進行加強。水平和垂直管道之間的彎曲管道由水泥墩支承，并通過混凝土管件緊固，在3 m以上的樓層高度。應使用 U型特殊的緊固設備將垂直管道緊固。當水平管采用水泥墩支承時，其水平管的高度應該與泵機的出料口高度相適應，并且每隔4～5 m的距離，在水平管上要預先埋設緊固螺釘以保證水平管的安全。在水泵出口10 m處設有斷流閥，斷流閥與專門的配電盒相配套，并由泵操作人員進行操作。②本松裝置的選擇。泵機出口壓力和機組功率是選定超高層混凝土泵送設備的重要參數，泵送高度由出口壓力決定，機組功率是保證泵送質量的重要因素。為了確保泵送工作的穩定性和效率，一般都會按實際情況預留一定的壓力裕度。泵的最大輸出壓力應該高于理論上的20%～30%，多余的壓力儲備是為了應對泵送過程中的壓力損耗和由于混凝土攪拌材料的特性改變而產生的異常，從而防止出現堵塞。從實際情況看，在200～300 m的超高層混凝土中，通常選用26～28 MPa的高壓泵。

4.2 混凝土配比

混凝土的配比設計要嚴格按照相關的標準和技術規程來進行，如果不符合設計要求，在混凝土的施工和養護過程中，裂縫是非常常見的，但通過合理的配合比設計，可以有效保證混凝土的性能與質量。在混凝土結構中，不同的材料之間有著緊密的聯系，混凝土的主要功能就是確保其強度。但若摻入過量的水泥，很可能會造成大量的水化熱，造成混凝土結構的溫度開裂。為了降低水化熱，可以采用粉煤灰的方法來降低水泥的用量。在進行混凝土施工時，技術人員要結合施工現場的具體條件和工程對混凝土結構的性能要求，進行最優的配比調整，保證建設項目的質量。

4.3 混凝土運輸

在混凝土輸送過程中，必須嚴格控制混凝土的品質及進出水溫度。為了減少回料的數量和縮短的運輸時間，由混凝土攪拌站運送到工地和工地內部的運輸路徑應該盡可能地平整和暢通。降低在輸送過程中搖擺和振動，防止混凝土的分層分離。同時，在施工現場要保證車輛的暢通，盡量將車輛與車輛分開，在施工高峰期有專人指揮車輛，避免車輛相互擁擠堵塞道路。在進行澆注的過程中，如果需要間歇的話，間歇期應該縮短。并在前一層混凝土凝固前澆注第二層混凝土。混凝土的運輸、澆筑和間歇施工的整個工期不能超出設計的規定。

4.4 泵送施工

在泵送混凝土之前，要嚴格檢查泵送設備和管道的質量，以保證泵和其他設備的工作性能，保證管道的暢通。科學養護和定期清洗可保證泵送混凝土工作的正常進行。在泵送工作啟動后，要合理地加入混凝土、水泥砂漿和水，并科學地控制泵壓，以保證工作的流暢。在泵送完畢后，必須保證混凝土的連續輸送，并對其進行及時清潔。給水泵的料頭注入水分，保證了清潔的效果。在進行抽運混凝土時，在泵送混凝土之前，必須采用砂漿進行潤滑和壓力輸送。為了防止變形，還應在支架上安裝支架。在混凝土泵送時，要合理控制泵車的轉速，并與泵的壓力相結合。泵車的轉速逐漸增加。同時，在運行緩慢的情況下，要進行持續的抽水操作。必須保證泵入時間不大于90 min。在進行混凝土泵送時，必須采用較長的管道。如果管道長達3 m以上，應先用泥漿、水等進行潤滑，以保證泵的大沖程，并保證在60 min內不間斷，防止混凝土產生堵塞、離析等問題。

5 結束語

綜上所述，在目前的建設過程中，高層建筑的泵送施工技術起著舉足輕重的作用，而泵送技術的好壞將直接關系到其施工的效果和使用效果。為此，有關方面必須積極開展超高層混凝土泵送技術的研究，以達到相應的泵送效果。