超高泵送混凝土技术特点，高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用

超高泵送混凝土技术特点，高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用①在配制满足超高泵送的混凝土时，水泥（胶凝材料）用量高于普通泵送的混凝土，而且尽量选用粉煤灰、矿渣微细粉等掺合料与水泥进行复配；对上述配合比进行分析可得出以下规律：【摘要】伴随全球超高层建筑高度的不断刷新 高性能混凝土超高泵送技术成为其施工特点。介绍了目前世界上超高建筑施工中高性能混凝土的配制及其超高泵送技术 其次结合中国建筑第四工程局近期承建的广州珠江新城西塔工程(建筑高度:440.7 m)和深圳京基100大厦(建筑高度:441.8 m) 阐述了上述工程中高性能混凝土配合比、拌合物性能、泵送设备选型等关键技术。1前言伴随建筑施工技术的发展，世界各地具有地标性质的超高建筑如雨后春笋般涌现，其施工技术体现了高效率、高性能、低能耗“两高一低”的优点，高性能混凝土的配制及其超高泵送技术，便是其技术特点之一。本文将目前世界上具有代表性的超高层建筑如哈利法塔、台北101大楼、上海环球金融中心、吉隆坡

高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用

2016-12-02混凝土

《混凝土》2012年第八期

高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用简介

徐立斌;叶浩文;丁银仙;

100-103 106

【机构】贵州中建建筑科研设计院有限公司；中国建筑第四工程局有限公司(中建四局)；马来西亚吉隆坡建设大学；

【摘要】伴随全球超高层建筑高度的不断刷新 高性能混凝土超高泵送技术成为其施工特点。介绍了目前世界上超高建筑施工中高性能混凝土的配制及其超高泵送技术 其次结合中国建筑第四工程局近期承建的广州珠江新城西塔工程(建筑高度:440.7 m)和深圳京基100大厦(建筑高度:441.8 m) 阐述了上述工程中高性能混凝土配合比、拌合物性能、泵送设备选型等关键技术。

1前言

伴随建筑施工技术的发展，世界各地具有地标性质的超高建筑如雨后春笋般涌现，其施工技术体现了高效率、高性能、低能耗“两高一低”的优点，高性能混凝土的配制及其超高泵送技术，便是其技术特点之一。本文将目前世界上具有代表性的超高层建筑如哈利法塔、台北101大楼、上海环球金融中心、吉隆坡双塔大楼等中高性能混凝土超高泵送技术等相关资料进行了汇总[1]~[11]，并在此基础上介绍了中国建筑第四工程局有限公司承建的广州珠江新城西塔项目和深圳京基100项目中高强高性能混凝土的配制及其超高泵送技术，以此推动该技术成果的广泛应用。

对上述配合比进行分析可得出以下规律：

①在配制满足超高泵送的混凝土时，水泥（胶凝材料）用量高于普通泵送的混凝土，而且尽量选用粉煤灰、矿渣微细粉等掺合料与水泥进行复配；

②碎石多选用两级配碎石搭配使用，最大粒径随泵送高度的增加逐渐减小；

③砂率一般大于45%；

④随着混凝土外加剂技术的进步，聚羧酸外加剂由于其减水率高、保坍性好等优点已广泛应用于超高层建筑。

2.3超高层建筑中高性能混凝土工作性能统计

本文统计了超高泵送混凝土中混凝土的工作性能，主要包括坍落度、扩展度、保坍时间，如表3所示。

表3 超高层建筑中高性能混凝土工作性能统计

经查阅资料，上述工程中使用的泵送设备均为超高压混凝土泵 工作时混凝土泵出口的混凝土压力在22.0~28.5 MPa之间，其最大的混凝土出口压力为40MPa。

综上所述，超高层建筑混凝土施工技术涉及两方面的技术内容：1、配制什么样的高性能混凝土，2、选择什么样的泵送设备；其中，高性能混凝土主要具有大流动性、保坍性好、匀质性好等技术特点，泵送设备一般选用超高压泵。

3高强高性能混凝土的研发应用及其超高泵送技术[8]

3.1项目简介

广州西塔项目是广州珠江新城六大标志性建筑之一，位于珠江新城西南部核心金融商务区，在广州市的新中轴线上（如2图所示）。西塔楼高440.7m 是华南第一高楼，该项目占地面积3.1万m2 总建筑面积约45万m2。由地下4层、地上103层的主塔楼和28层附楼组成，建筑投资概算60亿元。

3.2技术难点

广州西塔工程采用筒中筒结构：钢管混凝土巨型斜交网格外筒，钢筋混凝土剪力墙内筒，以及连接内外筒钢-混凝土组合楼盖所组成。其中，混凝土核心筒结构变化复杂，67层以下为内外两个6边形（三个长边三个短边间隔布置）组成的混凝土筒结构；68层开始内墙逐步收掉，73层以上，内筒全部收掉，长边改为倾斜弧形墙，通过混凝土拉梁与短边直墙连接。复杂的结构给施工方带来另一个难题就是混凝土如果采用泵送方式进行输送，只能一泵到顶，因为接力泵的设置将给设计、施工以及泵送设备维护带来更多的难题；如果采用塔吊 吊斗方式进行输送，其浇筑速度无法满足工期要求。因此，施工方组织专家研究决定最终采用一泵到顶的泵送方式。其中遇到的技术难点主要是以下两个方面。

⑴混凝土方面

C60~C90混凝土（尤其是C80以上的混凝土）相对于普通混凝土，其拌合物粘度大，泵送阻力大。根据现有研究资料表明，由于高强高性能混凝土的高粘性，泵送过程中，混凝土与管壁剪切力增大，资料显示，W/C=0.385时，粘着力为0.01MPa，而W/C=0.28时，高性能混凝土的粘着力为0.04 MPa，系前者的4倍[9]。目前，高强高性能混凝土的可泵性问题在我国显得尤为严重。

针对广州西塔工程C60~C90混凝土超高泵送的特殊要求 其混凝土拌合物必须具有大流动性、低粘性，必须控制新拌混凝土工作性能的经时变化，同时还要考虑混凝土硬化后的力学性能、长期性能和耐久性能。

⑵泵送设备方面

泵机的混凝土出口压力必须有足够大，以保证泵送速度和泵送量的要求。

3.3技术方案

⑴混凝土方面

①粗骨料的最大粒径对混凝土泵送压力影响较大，选用最大粒径为20mm粒形较好的粗骨料有效降低了泵送压力；

②粗骨料采用两级配搭配成连续级配使用，降低了粗骨料间的空隙率，节省了填充砂浆用量，提高了混凝土的流动性；

③较大的砂率有利于减少泵送阻力，所用砂率控制在42%~44%；

④利用矿渣粉、硅粉等矿物掺和料的微细粉填充效应和矿物减水效应，提高混凝土拌合物工作性的同时，保证了其强度和耐久性的要求；

⑤利用大掺量聚羧酸高效减水剂和控制单方用水量的办法，有效控制了混凝土拌合物流动性、粘性和工作性的经时变化。

⑵泵送设备方面

采用了生产的HBT90.40.572RS型混凝土泵，其混凝土出口压力最高可达40MPa 有效保障了混凝土超高泵送的顺利进行。

3.4C60~C90高强高性能混凝土配制技术简介

⑴、原材料

配制C60~C90高强高性能混凝土，原材料的选择尤为重要。水泥选用广州市越堡水泥有限公司生产的金羊牌P.II型52.5R水泥，其28d抗压强度达到了60MPa；矿渣粉选用广东韶钢嘉羊新型材料有限公司生产的S95磨细矿渣粉；硅灰选用埃肯国际贸易(上海)有限公司生产的硅粉；外加剂选用广东柯杰外加剂科技有限公司生产的柯杰牌KJ-JS高性能减水剂，浓度为22%，减水率大于30%；细集料选用细度模数为2.6~3.2的中粗河砂，其中配制C60~C70混凝土宜选用细度模数为2.6~2.8的中砂，配制C80~C90混凝土宜选用细度模数为2.8~3.2的中粗砂，可以在一定程度上降低混凝土拌合物的粘性；粗骨料选用5~10mm和10~20mm两级粗骨料搭配成连续级配使用，其搭配比例为3:7。

⑵、配合比设计

C60~C90混凝土的配合比设计主要考虑其拌合物要求具有大流动性、低粘度等优异的工作性能，其配合比参数如表5所示。

4C120超高性能混凝土及其应用技术的研究[10]

4.1项目简介

京基100城市综合体项目（如图3所示）总用地面积42354m2，其中建设用地35990m2 ，总建筑面积602402m2，由京基100大厦及7栋回迁安置楼构成，总投资近50亿元。深圳京基100大厦地下4层，地上100层，高441.8米。京基100大厦采用钢结构框架-混凝土核心筒结构，外部由16根大截面箱形钢管混凝土柱组成，内部是矩形的混凝土核心筒，连接内外部结构的是钢-混凝土组合楼盖。

4.2技术难点

该工程主体结构中剪力墙、钢管柱等竖向构件全部采用C60、C70、C80混凝土，总应用量约为10.7万立方米，其中C80混凝土最高需泵送至401.98m，C60混凝土需泵送至427.33m，这是一个高性能混凝土大量应用及进行大规模超高泵送的典型工程，在全国及全世界均属罕见。

4.3技术特点

⑴研究的技术路线不一样。国外的超高性能混凝土称作活性粉末混凝土，具有以下特点：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，水泥用量较大，水胶比很低。该项目采用国内混凝土生产常用的原材料进行配制，使用了常用的砂石材料，价格较低，生产的难度也不大。

⑵混凝土强度等级最高。国内目前应用于工程的最高强度等级是C110，该项目是国内已研究并应用于工程中的最高强度等级的混凝土。

⑶各项物理力学性能和耐久性优异。该项目研究的混凝土不但具有C120的强度，尚具有优异的收缩性能、断裂韧性、耐火性能、耐久性能、施工性能，克服了普通高强度混凝土的明显缺陷，更适合于应用于工程中。

⑷超高泵送417m填补了世界空白。目前国内外在400米以上的最高泵送记录仅为C40混凝土（上海环球金融中心工程492米），C120混凝土的最高泵送纪录是120米（在俄罗斯联邦大厦泵送），该项目的C120混凝土417米泵送创造了新的世界纪录。

⑸超高性能混凝土的耐火测试技术有所创新。研制了混凝土高温在线测试设备和测试方法，该项目试验了混凝土在30%荷载作用下在200℃-400℃温度环境中的性能。

⑹研制了新型的高效复合外加剂。该项目研究发现，采用聚羧酸减水剂，用量过大时会导致混凝土初凝时间过长无法满足工程要求。该项目使用了专门研制的氨基-萘系-沸石粉复合减水剂，在保证混凝土强度及减水效果的情况下，可以使混凝土保持塑性在3个小时以上。

⑺海砂淡化并用来配制高性能混凝土。中国沿海地区河砂资源日渐枯竭，部分工程盲目使用海砂为建筑物质量埋下了严重隐患，该项目在研究中使用了海砂，并研究了海砂的处理方法，为海砂的无害化使用提供了技术支持。

5超高压泵送设备简介

⑴泵机参数

针对广州西塔工程、深圳京基100项目中高强高性能混凝土的施工特点，研制开发的超高压混凝土泵(如图4所示)，在国内率先运用“增压传动”的设计理念，即：通过32MPa的液压系统压力实现40MPa的混凝土推送力。并在行业内首家将GPS远程监控系统用于混凝土泵。该设备与国内、外超高压泵技术参数比较如表7所示。

《混凝土》杂志创刊于1979年，是国内混凝土行业唯一的国家级专业科技期刊也是中国建筑业协会混凝土分会会刊，全国中文核心期刊。

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