C 3 0高性能混凝土超高层泵送的研究与施工应用

张立亚

（天津卓越建筑工程检测技术有限公司，天津 300300）

0 引言

随着城市开发力度和建筑施工水平的不断提升，高层、超高层建筑层出不穷。截止目前，世界上 300 米以上高度的建筑已达到几十幢，并且正在筹建的国际标志性建筑高度均达到 500 米，随着高层、超高层建筑施工技术的不断推广，高层混凝土泵送施工日趋常态化，对普通强度等级混凝土的工作性能和强度提出了更严格的要求[1,2]。

天津周大福金融中心是天津市滨海新区新地标性建筑，主楼设计高达 530 米，其中地上塔楼核心筒高 97层，核心筒内及与柱衔接板均采用 C30 混凝土，泵送最大垂直高度可达 500 米，要求 C30 混凝土的各项性能指标满足超高层泵送施工的技术要求。

1 技术难点

（1）粘聚性差

与高强等级混凝土相比，C30 等级的混凝土胶凝材料用量相对少，在高层泵送压力下，混凝土黏聚性变差，更易发生浆骨分离，因此提高 C30 强度等级混凝土稠度，降低高压泵送下的泵送损失是超高层泵送工程的技术难点之一。

（2）流动性、体积稳定性要求高

由于 C30 混凝土胶凝材料用量少，对于高于 300 米以上的超高层泵送施工，泵送压力大、混凝土泵损大，须严格控制混凝土入泵前各项性能指标以保证混凝土最佳入模状态。

（3）生产质量控制难度高

聚羧酸外加剂对混凝土用水量敏感，须严格控制生产用水量和骨料含水率[3]；配合比设计时要求砂率合理、骨料颗粒级配好，以提高混凝土的密实性。

（4）施工难度大

超高层泵送施工过程中，泵管长、弯头多，布局复杂，对泵送设备选择和泵管布局要求严格。

2 原材料选择

2.1 水泥

根据 C30 等级混凝土超高层泵送技术要求，及大数据统计分析，选用天津振兴水泥厂 P·O42.5 水泥，其性能指标要求见表 1。

表 1 水泥性能指标

2.2 矿物掺合料

掺入矿物掺合料，可以提高混凝土的流动性和密实性，同时改善混凝土中骨料的界面效应[4]，降低混凝土需水量，尤其是粉煤灰，其微观形态为圆球形，能够有效降低混凝土粘度，提高混凝土的流动性，从而改善混凝土泵送性能。矿粉的性能指标见表 2，粉煤灰的性能指标见表 3。

表 2 矿粉性能指标

表 3 粉煤灰性能指标

2.3 骨料

超高层泵送混凝土宜选用 Ⅱ 区中砂，其主要性能指标要求如表 4。石子选用 5～10mm 和 5～20mm 两种粒级碎石搭配使用以降低空隙率、减少浆体需求量，通过试验确定两种粒级石子的最优搭配比例为 3:7，优化后的石子性能指标要求如表 5 所示。

表 4 天然砂性能指标

表 5 碎石性能指标

2.4 外加剂

由于 C30 混凝土超高层泵送的特殊性，选用北京金隅科技有限公司单独配制的聚羧酸高效减水剂，依据GB 807—2008《混凝土外加剂》进行检测，其性能指标要求如表 6 所示。

表 6 外加剂性能指标

3 配合比

根据超高层泵送施工对混凝土不离析、不泌水，流动性好、包裹性好的特殊要求，选用系列配比进行试验，通过对比分析，选用满足施工要求的最优配比，见表 7。不同配比混凝土性能指标如表 8 和表 9 所示。

表 7 C 3 0 混凝土试配配合比 k g/m3

表 8 不同配合比混凝土的工作性能

表 9 不同配合比混凝土的各龄期抗压强度值 MP a

由表 8 不同配合比混凝土的工作性能指标可知，试配 1 和试配 2 混凝土粘度大，混凝土拌合物流速慢，T500和 T空时间也较长。试配 3 至试配 5 混凝土和易性好，状态松软，黏聚性好。由于掺合料需水量低，可以有效降低混凝土的黏聚性，改善混凝土泵送性能。但试配 4 和试配 5 在 2h 后混凝土扩展度经时有所损失。由表 9 不同配合比混凝土的抗压强度可知，试配 1 和试配2 中，由于水泥用量高，混凝土早期强度增长快，后期强度均可达设计强度值的 125% 以上。在保证混凝土工作性能满足超高层泵送施工要求的前提下，综合考虑超高层泵送施工环境气温，确定试配 3 为施工配合比。

4 施工应用

4.1 泵管布置

超高层泵送施工时，管道布置应参照标准 JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技术规程》并结合施工现场条件和混凝土浇筑方案进行：

（1）垂直向上配管时，地面水平管道折算长度不宜小于垂直管道长度的1/5，且不宜小于15m。

（2）垂直泵送高度超过 100m 时，混凝土泵机出料口应设置截止阀，竖向管道应在第一次穿越楼层处设置一个截止阀。

（3）倾斜或垂直向下垂直施工时，且高度差大于20m 时，应在倾斜或垂直管道下端设置弯管或水平管道，弯管和水平管道折算长度不宜小于 1.5 倍高度差。

（4）在水平管道与立管弯头前 1m 处设置截止阀，便于泵送过程堵管时应急操作，避免损失过大。

（5）出泵口处水平管长度不低于泵送高度的 1/4，包括弯管折算长度。

4.2 生产浇筑

根据上述试配数据和不同配合比混凝土工作状态以及抗压强度值，最终选取试配 3 作为施工配合比。实际生产浇筑时，根据原材料质量波动情况和骨料含水率变化，实时进行砂率和外加剂掺量微调。实际生产浇筑时，混凝土出机、入泵及入模时的工作状态如表 10 及图 1～4 所示。

表 1 0 混凝土泵送前后工作性能

图 1 出机状态

图 2 入泵状态

图 3 入模状态

图 4 覆盖养护

4.3 实体强度

混凝土实体浇筑完成，养护到规定龄期后，根据JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》进行实体回弹，回弹结果表明，混凝土实体强度满足 C30 强度等级要求。混凝土实体外观如图 5 所示。

图 5 混凝土实体

5 结论

针对周大福金融中心 C30 高性能混凝土超高层泵送工程技术难点，混凝土应具有较好的包裹性、流动性和黏聚性，从原材料选择、配合比设计、施工配合比确定、现场泵管布置、跟踪浇筑进行综合分析评定，以保证混凝土的工作性能和抗压强度满足高层泵送要求。

（1）应选用较低标准稠度需水量的水泥品种，合理选用掺合料比例，保证混凝土工作性能具有高流动性、黏聚性。

（2）配合比设计时合理控制砂率，选用两级配石子搭配使用，使混凝土骨料颗粒具有连续级配以降低集料空隙率，减少浆体需求量，混凝土包裹性好。

（3）超高层泵送混凝土随着泵送高度增加，泵送压力提高，混凝土泵损大，实时调整混凝土入泵状态。

[1] 毛志兵．高层与超高层建筑技术发展与研究[J]．施工技术，2012,41(23):4-10．

[2] 李安桥．高层与超高层建筑技术发展与研究[J]．建材发展导向：下，2016, 1: 4(5)．

[3] 魏鹏，陈旭峰，葛栋，等．C80 高强高性能自密实混凝土的研究与施工应用[J]．工程质量, 2015(2): 25-31.

[4] 张晶晶，魏鹏，邓霞，等．C60 高性能混凝土的研究与施工应用[J]．商品混凝土，2016(3): 59-62．