超高层建筑混凝土泵送施工工艺分析

李 乐

（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730070）

近几年，随着施工技术的进步，新工艺和新技术的涌现，使施工质量得到了很大的提高。

同时，超高层建筑对混凝土强度的要求也越来越高，其粘性也越来越大。泵送压力较大，给混凝土泵送带来了一定的困难。所以，对超高层建筑中的混凝土泵送技术进行深入探讨，将会对我国建筑业的发展起到一定的促进作用。笔者根据自身多年的建筑施工经验，主要分析混凝土泵送施工工艺。

1 混凝土泵送施工概述

泵送混凝土是一种以输送混凝土至已浇筑部分为主要目的的施工技术。混凝土泵送的先决条件是混凝土具有流动性、粘性、能承受外力的特性。混凝土泵送的工艺是利用混凝土泵、泵车所产生的泵动力，通过泵的压力将混凝土泵入到混凝土浇筑区域。在钢管内部进行流动时，由于混凝土中的水泥砂浆位于钢管的外部，而不是钢管的中央，从而导致钢管的内壁产生一层水泥砂浆。它具有相对低的屈服剪应力，既保证了混凝土的流动，又具有润滑作用。减小管壁与混凝土之间的摩擦力，增加混凝土输送速率。

2 混凝土性能

2.1 可泵性

在混凝土的可泵性方面，其主要特点是流动性和内聚性。另外，搅拌材料的抗分层离析能力是一个基本的概念，它是指在振动和压力的作用下的混凝土拌合物，实现梁体和骨料之间的分层。同时，提高混凝土的可泵性，可以提高其在管内的流量，减少其阻力。防止离析，减少由于渗漏引起的管路堵塞。流动性是指混凝土在受到重力和屈服应力影响时的流变性，提高流动性可以减少泵送的困难。因此，流动性和内聚性是衡量混凝土可泵性的重要指标。

2.2 原材料

通过对超高层建筑的实践，可以看出，原材料的品质和混凝土的性能息息相关。在此基础上，各原材料的有关参数必须符合有关的设计规范，才能提高混凝土的强度和泵性能。具体控制方法如下：①保证混凝土的相关特性能够明显提高超高层结构的施工质量。选用性能稳定，水化热低，凝结时间利于施工的42.5 R级普通硅酸盐水泥。②矿粉，通常使用粉煤灰、石灰石粉、矿渣等，粉煤灰，不能低于Ⅱ级，既能提高混凝土的粘性，又能减少水泥的使用量。减少水化放热量，减少操作损耗；采用石灰石粉，以其微粒的充填作用，提高混凝土的抗离析能力，使其具有较好的过滤细度。降低混凝土的压力渗出；矿渣粉末，等级不能低于S95，具有较高的活性。在提高混凝土显微组织的同时，减小了水泥的掺入量，降低了水化热。增强了水泥砂浆与骨料之间的结合强度，增强了水泥的抗离析能力。③集料，合理控制离析问题，通过减小大颗粒粒度、改进颗粒类型、减小泵送摩擦阻力的措施，提升混凝土的稳定性，粗集料选择5～10mm、10～16 mm级配的碎石，细粒度为2.5～2.8。④超高层混凝土中掺入的外掺剂是非常重要的，应针对具体的施工特性进行相应的调整。在大流量、高压力泵入的情况下，应充分考虑混凝土的抗离析性能、高保坍性、低泵损性，并对其工作性能进行严格的控制。

2.3 配合比目标设计

在超高层建筑建设中，使用混凝土泵送技术，关键在于减小泵送阻力和损耗，特别是混凝土必须具有流动性大、抗离析能力强、粘度低、保坍能力强、泵损低等特点。配合比的设计是以改善混凝土的可泵性为中心进行的，而可泵性是指在泵压力作用下，新拌混凝土沿着输油管道的流速和稳定性，其特点是流动性和内聚性（抗离析）。其主要方法是：在不改变水凝胶比例的前提下，使用较大的矿物掺入剂，适当增加水泥的用量。合理提高砂率、增加水泥灰浆用量、改善混凝土的流动性、减小泵送摩擦阻力；同时，为了降低集料的沉降，可以选用颗粒尺寸相对较小的粗集料。选用高保坍、高抗离析、低泵损的特殊添加剂，提高了抗离析能力。

3 超高层建筑混凝土泵送施工流程

3.1 净浆

在泵入混凝之前，必须先将一定数量的净浆泵入，然后再将清洗球塞入，从而清除管内和泵管内的污物。其中，洗涤球的形状会影响清洁效果，因此可以用浸泡过的牛皮纸塞将水与灰泥隔开。减少水泵发生阻塞的可能性。另外，由于很多原因导致了管线的阻塞，比如由于压力过大，大量的砂石会在管线中央堆积。当泵入一定数量的砂浆时，砂粒就会彻底地在泥沙中被冲刷，在泵管中逐渐形成水与沙的混合物，防止弯头部位发生阻塞问题。

3.2 砂浆

在泵入灰泥时，必须精确测量泵送高度，从而提高砂浆的抽吸效果。另外，为了减少抽水费用，所需的泥浆数量不得少于管路长度的50%。

3.3 混凝土

一般情况下，混凝土搅拌站的输送容量应该超过混凝土泵20%的工作能力，这样可以保证混凝土连续工作，而且浇注速度必须与泵的输送能力相匹配。在管路布置时，应避免增加弯头数目，避免管路发生阻塞，从而减少管路的压力损失和泵送阻力。在有倾角的管路上，要注意采取措施，以避免空气的侵入。

当泵入管道时，在管道的内壁上涂上水泥砂浆或水泥浆。如果长的管道在泵送的时候必须进行连接，那么长的管道也要用水泥砂浆或水泥浆进行润滑，并以3 m的分界线将其连接起来。若管道断面状况良好，不超过3 m，无需润滑。在泵送时，要把泵的转速控制在低速范围内，以便观测泵的压力和其他参数。当泵入的时间越长，工作人员就能提高泵的转速，保证泵的工作能正常进行。

在进入常规泵送阶段后，活塞工作由大冲程控制。另外，在不发生抽水中断的情况下，建筑单位必须保证混凝土的输送能力比混凝土的输送能力强。在此过程中，为防止空气进入造成堵塞，必须保证混凝土泵的储料斗中的混凝土处于充填状态。防止残留的混凝土下降到200 mm以下。若有气体进入，混凝土泵必须倒置，这样才能使料斗能把混凝土抽回来。当气体全部排出后，才能进行抽水工作。

4 超高层建筑泵送混凝土施工技术

4.1 泵管安装、固定和设备选型

①泵管安装与固定。在超高层泵送管线中，应选用高压泵管。在泵送时，可以减少爆炸的危险。在各楼层的预留孔口，竖直管必须进行固定，并对其进行加强。水平和垂直管道之间的弯曲管道由水泥墩支承，并通过混凝土管件紧固，在3 m以上的楼层高度。应使用 U型特殊的紧固设备将垂直管道紧固。当水平管采用水泥墩支承时，其水平管的高度应该与泵机的出料口高度相适应，并且每隔4～5 m的距离，在水平管上要预先埋设紧固螺钉以保证水平管的安全。在水泵出口10 m处设有断流阀，断流阀与专门的配电盒相配套，并由泵操作人员进行操作。②本松装置的选择。泵机出口压力和机组功率是选定超高层混凝土泵送设备的重要参数，泵送高度由出口压力决定，机组功率是保证泵送质量的重要因素。为了确保泵送工作的稳定性和效率，一般都会按实际情况预留一定的压力裕度。泵的最大输出压力应该高于理论上的20%～30%，多余的压力储备是为了应对泵送过程中的压力损耗和由于混凝土搅拌材料的特性改变而产生的异常，从而防止出现堵塞。从实际情况看，在200～300 m的超高层混凝土中，通常选用26～28 MPa的高压泵。

4.2 混凝土配比

混凝土的配比设计要严格按照相关的标准和技术规程来进行，如果不符合设计要求，在混凝土的施工和养护过程中，裂缝是非常常见的，但通过合理的配合比设计，可以有效保证混凝土的性能与质量。在混凝土结构中，不同的材料之间有着紧密的联系，混凝土的主要功能就是确保其强度。但若掺入过量的水泥，很可能会造成大量的水化热，造成混凝土结构的温度开裂。为了降低水化热，可以采用粉煤灰的方法来降低水泥的用量。在进行混凝土施工时，技术人员要结合施工现场的具体条件和工程对混凝土结构的性能要求，进行最优的配比调整，保证建设项目的质量。

4.3 混凝土运输

在混凝土输送过程中，必须严格控制混凝土的品质及进出水温度。为了减少回料的数量和缩短的运输时间，由混凝土搅拌站运送到工地和工地内部的运输路径应该尽可能地平整和畅通。降低在输送过程中摇摆和振动，防止混凝土的分层分离。同时，在施工现场要保证车辆的畅通，尽量将车辆与车辆分开，在施工高峰期有专人指挥车辆，避免车辆相互拥挤堵塞道路。在进行浇注的过程中，如果需要间歇的话，间歇期应该缩短。并在前一层混凝土凝固前浇注第二层混凝土。混凝土的运输、浇筑和间歇施工的整个工期不能超出设计的规定。

4.4 泵送施工

在泵送混凝土之前，要严格检查泵送设备和管道的质量，以保证泵和其他设备的工作性能，保证管道的畅通。科学养护和定期清洗可保证泵送混凝土工作的正常进行。在泵送工作启动后，要合理地加入混凝土、水泥砂浆和水，并科学地控制泵压，以保证工作的流畅。在泵送完毕后，必须保证混凝土的连续输送，并对其进行及时清洁。给水泵的料头注入水分，保证了清洁的效果。在进行抽运混凝土时，在泵送混凝土之前，必须采用砂浆进行润滑和压力输送。为了防止变形，还应在支架上安装支架。在混凝土泵送时，要合理控制泵车的转速，并与泵的压力相结合。泵车的转速逐渐增加。同时，在运行缓慢的情况下，要进行持续的抽水操作。必须保证泵入时间不大于90 min。在进行混凝土泵送时，必须采用较长的管道。如果管道长达3 m以上，应先用泥浆、水等进行润滑，以保证泵的大冲程，并保证在60 min内不间断，防止混凝土产生堵塞、离析等问题。

5 结束语

综上所述，在目前的建设过程中，高层建筑的泵送施工技术起着举足轻重的作用，而泵送技术的好坏将直接关系到其施工的效果和使用效果。为此，有关方面必须积极开展超高层混凝土泵送技术的研究，以达到相应的泵送效果。