永利国际高层建筑商品混凝土泵送技术

陆总兵，陆健

（南通新华建筑集团有限公司，江苏 南通 226000）

永利国际高层建筑商品混凝土泵送技术

陆总兵，陆健

（南通新华建筑集团有限公司，江苏 南通 226000）

本文结合某永利国际工程实例，详细介绍了高层结构商品混凝土的泵送要求，通过采取混凝土配合比设计、粗细骨料级配与外加剂的选用、混凝土输送泵与泵管的选型、布置等措施，有效地解决了高层建筑的混凝土泵送技术问题，取得了良好的工程效果。

高层建筑；商品混凝土；泵送技术

0 工程概况

永利国际工程集商业、办公、住宅为一体的综合性大楼,总建筑面积约 188500m2。地下四层，地上三十二层，建筑总高度 99.90m，钢筋混凝土框剪结构。

1 工程特点及难点分析

主楼部分设计有型钢混凝土柱组合结构，框架柱、剪力墙与部分梁板混凝土强度等级为 C45、C50，属于高强混凝土，水泥用量多、混凝土黏度大、泵送阻力大，对泵送要求较高。同时，由于型钢柱较普通钢筋混凝土柱构造复杂，钢柱外包混凝土且梁柱节点区钢筋密集，混凝土浇筑作业困难；另外，由于主楼建筑总高度高达 99.90m，混凝土需要泵送高度超过 100m，属于超高层泵送施工，又增加了施工难度。

为了满足结构的混凝土泵送要求，并保证混凝土的泵送质量，必须从混凝土配合比的设计、粗细骨料与外加剂的试配选定、混凝土输送泵与泵管的选用等方面进行研究确定。

2 混凝土配合比的设计

2.1 配合比设计

合适的混凝土配合比，是使泵送作业顺利进行而又经济的决定性因素。混凝土配合比包括骨料级配、水泥含量、混凝土的稠度三大要素，这三大要素相互交叉发挥作用，比如：当细骨料或水泥含量小而无法泵送时，可取用较理想的骨料级配，提高含砂量，多加水等方法来提高可泵性；当骨料级配不当、含砂量过低、或片状碎石过多，可增加些10～25mm 卵石，改变粗骨料级配，也可适当地多加水泥或水，能部分地改善其可泵性。

3.2 合理适用的配合比

（1）水泥用量。超高层泵送混凝土的水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量过少强度达不到要求；过大则混凝土的黏性大、泵送阻力增大，增加泵送难度，而且降低吸入效率。因此，尽量使用保水性好、泌水小的普通硅酸盐水泥，其易于泵送。

（2）细骨料。为确保混凝土的流动性满足要求，骨料应有良好的级配，为了防止混凝土离析，粒径在 0.315mm 以下的细骨料的比例应适当加大，通过 0.315mm 筛孔的砂，宜不少于 15%，而且优先选用中砂，其可泵性好。

（3）粗骨料。在泵送混凝土中，粗骨料粒径越大,越容易堵管，常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于1:3。在高层泵送中，因管道内压力大,易出现离析，最大骨料粒径与管径之比宜小于 1∶5，若其中针状、扁平的石子含量过大，泵送性能差，含量应控制在 5% 以内，为了防止混凝土泵送时堵塞，粗骨料还应采用连续级配。

(4)砂率。砂率太大，管内的摩阻力大；砂率太小，混凝土容易产生离析。泵送混凝土的砂率宜控制在 40%～45%，高强泵送混凝土砂率选用 28%～35% 比较合适。

（5）坍落度。普通泵送混凝土的坍落度在 160mm 左右最利于泵送，坍落度偏高易离析，偏低则流动性差。在高层泵送中为减小泵送阻力，坍落度宜控制在180～200mm。

（6）水灰比。水灰比小于 0.45 时，混凝土的流动阻力很大，可泵性差；水灰比太大，阻力减少，但混凝土又容易离析，因此水灰比宜选用 0.50～0.60。而高层建筑的混凝土强度通常较高，为了配制高强度混凝土，一般采用较小的水灰比，控制在 0.30～0.38 之间。为了解决因水灰比太小而引起的混凝土流动阻力太大的矛盾，可在高强泵送混凝土中加入适量的泵送剂，以增加混凝土的流动性。

3 混凝土的泵送技术

3.1 混凝土输送泵与泵管的选择

（1）混凝土输送泵的选择与计算

根据施工经验及多项参数对比，经多种产品对比及理论计算校核后，选用 HBT80 混凝土输送泵，性能如下：

① 最大理论混凝土输出量（低压/高压）为81m3/h/40m3/h；

② 最大理论泵送混凝土压力（高压/低压）为16MPa/9MPa；

③ 最大理论输送距离（垂直/水平）350m/1200m；

④ 柴油机功率 110kW；

⑤ 外形尺寸 6000mm@2100mm@2260mm；

⑥ 整机质量 6000kg。

依据有关技术规程对泵送混凝土至 100m 高度所需压力验算：

L=P/△Ph （1）

式中：

L——混凝土泵的最大水平输送距离，m；

P——泵出口处的计算压力，Pa；

△Ph——为每米水平管的压力损失 Pa/m，取经验值0.012。

根据 JGJ/T10—2010 《混凝土泵送技术规程》将实际输送泵管折算为水平管长度。

C50 混凝土压力表读数取最小值 P=18MPa，则由公式 1得：L=18/0.012=1500m＞实际输送泵管水平管长度，满足要求。

（2）混凝土输送泵管的选用

泵送高度在 100m 以下时，混凝土输送泵管采用普通泵管，管壁厚 2.5mm、管径125mm，泵送效果较好；当泵送高度大于 100m 后，随着泵送高度的增加，泵送压力随之增大，泵管采用高压泵管，管壁厚度加厚至 4.5mm，连接法兰更换为高压法兰（法兰厚度由 10mm 加厚为 15mm），管径不变，泵送效果较理想。

3.2 泵送的技术要求与控制措施

（1）输送管路的布置

① 泵出口管路布置形式。泵出口管路布置形式有三种：直接联接、U 形联接、L 形联接。不同的联接方式各有优缺点：直接联接，泵送阻力小，但泵送高度较大时，混凝土容易倒流，适合于水平或水平以下输送混凝土；U 形联接，泵送阻力较大，但泵送高度较高时，混凝土不容易倒流，适合大高度泵送；L 形联接，泵送阻力介于上述两种情况之间，但横向反作用力大。因此，锥管处应有牢固的固定。根据本工程现场施工条件采用L形联接方式，即泵出口与锥管联接后，并接 3m 直管，接一个水平 90 度弯管。

② 垂直向上的管路布置，根据工程现场实际情况，在大楼东侧放置混凝土输送泵，泵出口管路采用 L 形联接方式，并浇筑混凝土墩将之固定，以吸收泵送混凝土时的反作用力，使泵机平稳、减少输送管路的震动。泵管在接近主楼中部位置进入楼内，靠近核心筒的楼板上预留洞口作为泵管垂直向上的管路通道，并附墙固定。

1）高度超过 100m 时，弯管与直管均使用厚壁管，且要易于拆卸。垂直管路不能使用弯管做支撑，每根管都应设1～2 个支撑点支撑。

2）垂直管路随着高度的增加，被输送的混凝土有回流的趋势，对锥管产生冲击，为减弱这种冲击力，在泵机和垂直管路间铺一定长度的水平管路，以保证有足够的阻力阻止混凝土回流。水平路的长度不小于垂直管道长度的 15%，并在泵机水平管路中设置管路截止阀。

（2）混凝土的坍落度

混凝土稠度受许多因素的影响：混凝土的水灰比、骨料级配及性质、时间、温度、水泥特性以及外加剂等，但主要的影响因素是混凝土的水灰比。坍落度直接反应水灰比的大小及混凝土的泵送性能。

① 坍落度与泵送压力的关系。混凝土的坍落度大小反映其流动性能的好坏，因此混凝土的输送阻力随着坍落度的增加而减少，坍落度越小，泵送压力越大。

② 泵送混凝土的坍落度范围及对泵送容积效率的影响。普通高层建筑泵送混凝土的坍落度控制在 60～180mm 范围内，而高层建筑混凝土坍落度控制在 180～200mm，这个范围内混凝土可泵送性最好，其吸入效果也最佳，其原因在于：1）坍落度过小，会增大泵送压力并造成泵机的加剧磨损，易引起堵管。2）坍落度过大时，一方面在大压力的作用下混凝土容易离析，造成堵管；另一方面，也影响泵机的吸入能力，使得混凝土在吸入过程中就产生离析，难以泵送，同时由于分配阀密封不严很容易漏浆。

③ 混凝土坍落度的保证措施。严格控制混凝土的配合比；选用合适的外加剂；尽量缩短混凝土在泵送前的运输时间；保证混凝土的匀质性。

4 结束语

综上所述，通过永利国际工程实践，对高层建筑的混凝土泵送技术与施工积累了新的认识，特别是高强度混凝土的泵送技术。对影响混凝土配合比主要因素的分析，确定配合比设计原则，对粗细骨料与外加剂的试配选定，同时选用合适的混凝土输送泵与泵管，并采取合理的布置，达到高层建筑的泵送要求，工程实施效果较好。

[1] 王铁梦．工程结构裂缝控制的综合方法[J]．施工技术，2012(5): 30．

［通讯地址］北京市朝阳区高碑店华膳园北侧 （100022

陆总兵（1962—），男，江苏南通人，工学学士，现主要从事建筑工程技术与项目管理研究。