超高泵送混凝土技术的应用

董家鸣

（河海大学，江苏 南京 210000 ）

0 引言

混凝土是现代建筑的最主要材料之一，随着建筑物高度的增加，尤其是超高层建筑的涌现使得混凝土输送、浇筑难度不断增大。基于此背景下，超高泵送混凝土技术应运而生，较好解决了混凝土施工问题，由于泵送的混凝土强度大、高度高，容易出现泵送阻力过高甚至是堵管的情况，导致工期、质量等受到影响，因此对超高泵送混凝土技术的应用要求更高，加强相关研究具有重要意义[1]。

1 超高泵送混凝土技术概述

我国建筑行业自改革开放以来发展十分迅速，各大城市超高层、高层建筑数量快速增加，并成为重要的地标性建筑。 从我国超高层建筑的发展历程来看， 超高泵送混凝土不仅是关键施工技术，也是制约超高层建筑发展的难题。 20 世纪80年代末前， 我国超高泵送混凝土主要采取接力泵输送的方式，80 年代以后，一泵到顶混凝土输送逐渐发展起来，如：1988 年上海商城工程一次泵送高度168 m，1994 年东方明珠电视塔工程C40 混凝土一次泵送高度350 m，1997 年金茂大厦C40 混凝土一次泵送高度382.5 m；直至21 世纪以来，我国建筑工程混凝土一次泵送高度不断刷新，如：上海环球金融中心工程，C60 混凝土一次泵送290 m、C40 混凝土一次泵送492 m； 广州东塔项目中，C120 超高性能混凝土成功泵送至510 m 高度；上海中心大厦工程C60 混凝土一次泵送582 m 实体高度，C45 混凝土一次泵送606 m，C35 混凝土一次泵送610 m，创造了多项世界纪录。 现如今，我国超高泵送混凝土技术已经位居国际前列，下一步还需继续加强相关研究，包括泵送材料、设备、技术细节以及现场控制等方面，不断丰富相关技术规程，为工程突破提供可靠支撑，本文主要围绕此展开详细分析。

2 超高泵送混凝土技术的应用要点

结合相关理论与工程实践分析，本文主要从原材料、 泵送设备以及混凝土施工等几个方面出发，具体分析了超高泵送混凝土技术的应用要点。

2.1 原材料选择与配比

原材料选择与配比是超高泵送混凝土技术应用，必须面对和解决的问题，直接关系到混凝土最终输送效果。

由此可得，超高泵送混凝土施工中，混凝土材料需做到黏度低、温升低、收缩低，具有良好的流动性、和易性以及黏稠度，为满足上述要求，在实际工程中应做好配比试验，可通过骨料优选、掺入硅粉等方法，有效控制混凝土黏度，如：通过高标号水泥+高活性掺合料的方式制备高强度混凝土，满足设计要求的同时，保证混凝土泵送性。

2.2 泵送设备选型与布置

基于现代建筑实际高度的不断增加，泵送混凝土强度等级越来越高、黏度越来越大，通过合理配比优化控制混凝土黏度的同时，也要从泵送设备选型与布置的角度出发，满足设计工程泵送需求。

（1）混凝土泵：目前市场上有多种类型，工程中需严格根据混凝土浇筑工程量、浇筑进度以及混凝土坍落度进行选型， 此外还需对混凝土泵送压力、每台混凝土泵需配备运输车数量、混凝土泵发动机功率等进行计算，以此做好设备准备工作。

（2）混凝土输送管：混凝土输送管类型也较多，现阶段使用较多的是焊钢管，使用寿命可达15 000～20 000 m3（混凝土输送量），高压无缝钢管也是近些年应用较广的一种输送管。 在确定混凝土输送管的规格时，主要需考虑以下因素：粗骨料最大粒径、混凝土输出量与输送距离、混凝土工作性能等，如：大直径管道适用于较大粒径粗骨料混凝土， 同时实际泵送压力损失较小，但是此类管道占地面积大、价格昂贵；小直径管道输送混凝土，发生泌水、离析的可能性较小，且操作方便、成本较低。 超高泵送混凝土技术的应用，多选用耐磨加厚超高压管道，防止出现爆裂问题； 混凝土泵车相连位置与底部选用内部螺旋纹式泵管，有效防止堵管；输送管间使用法兰夹密封圈，增大管道连接刚度与密封效果[2]。

2.3 超高混凝土泵送

根据超高层建筑混凝土泵送实践情况，可按工程时间将其划分为三个阶段，具体泵送施工要点如下：

（1）前期布置与检查工作：主要是泵送设备与管路选择和检查，包括：高压泵、水平管道、垂直管道、泵送管道的布置与固定，全面检查泵机性能，保证后续泵送施工顺利完成。

（2）中期泵送开始与泵送过程：超高泵送混凝土施工前，需采用节水润管法，步骤如下：泵水少量→加纯水泥稀浆→泵送砂浆→泵送混凝土，在输送管道内部形成一层水泥浆膜， 减少泵送损失，保证混凝土泵送到位；泵送砂浆20～50 个行程，输送管内砂浆约0.9～1 m3，此时可泵入混凝土，开始时泵送频率不得过快，需低于10 次/min，直至混凝土完全贯通输送管道。

（3）后期管路清洗工作：泵送混凝土即将完成时，需对管道内残留混凝土方量进行预估， 响应绿色施工理念， 这些混凝土经由水洗或是气洗后依旧可使用。 目前超高泵送混凝土工程结束后主要洗管方法有气洗法、水洗法、超高压水洗法，具体根据工序情况想壅，保证整体清洁质量，为下次作业做准备。

3 案例分析

3.1 项目背景

依托某超高层塔楼项目对超高泵送混凝土技术的应用情况展开分析。此塔楼高度为316 m，设计采用C60 高性能机制砂混凝土， 剪力墙施工采用的是顶模体系，泵送施工还需考虑顶模体系对泵管安装的影响，保证泵送作业顺利完成，提高工程质量。

3.2 C60 高性能混凝土配比试验

本工程针对机制砂高性能混凝土性能影响因素进行分析，经由多次试配确定理论生产配合比，水泥∶粉煤灰∶矿粉∶硅灰∶外加剂（PC4）=66∶18∶12∶4∶1.6，砂率47%，水灰比0.29，胶凝材料总量550 kg/m3。 为保证超高混凝土泵送的顺利开展，对上述理论生产配合比进行试配验证， 试验结果如表1 所示。 经验证，C60 混凝土工作性能、 强度满足工程设计要求，且在6 h 内工作性能无变化，可投入使用。

表1 C60 混凝土试配验证结果

3.3 超高泵送混凝土设备选型与安装

（1）高压泵选型。 本工程高压泵选型主要考虑以下因素：泵的输送动力，泵管厚度，泵管与顶模体系挂架体系是否冲突等。 经由综合计算分析，最终选择2 台HBT110.26.390RS 超高压混凝土输送泵，可同时泵送。

（2）泵管选型布置。本工程选用高压耐磨管道，泵管材质为45Mn2 钢，管径125 mm，壁厚12 mm，管道连接采用法兰螺栓， 阀门选用液压系统截止阀，确保不漏浆。泵管布置方式如图1 所示。本工程中水平泵管固定在地下室顶板上， 固定方法为管夹+钢筋水泥墩；竖向泵管附墙固定，固定方法为预埋件焊接管夹，其中顶模体系范围混凝土尚未施作完成，约15 m 混凝土立管使用U 形卡临时固定在挂架上。

图1 泵管布置方式

（3）布料机选型安装。本工程根据核心筒尺寸，选用2 台HGY18 型固定式布料机，在顶模体系钢平台确定安装位置，具体如图2 所示。

图2 布料机布置

3.4 超高泵送混凝土施工要点

（1）混凝土生产

本工程C60 混凝土为全机制砂高性能混凝土，采用的是特殊砂石料，混凝土生产前需对普通砂石称料仓进行清理，确保专用砂石上到专用储料仓；混凝土搅拌时间至少90 s，根据实际情况适当延长搅拌时间，确保混凝土匀质性；混凝土生产期间质量控制人员做好检测工作，根据试验结果调整生产配合比，并做好相关记录。

（2）混凝土泵送

本工程C60 混凝土为超高泵送施工， 顶模体系与布料机相连的水平泵管以钢箍固定在平台上，确保泵送过程中管道稳定；顶模体系平台与施工层操作面存在4 m 以上落差， 在布料机前增加一节软管，确保混凝土顺利浇筑。 在混凝土泵送施工过程中，实时观察主系统压力表变化情况，若是发现压力异常，适当减小排量，根据实际施工情况反泵1～2 次、再正泵。核心筒剪力墙浇筑时，若是混凝土供应中断时间＞15 min，为避免堵管，需每隔10 min开泵1 次。

（3）混凝土养护

本工程顶模体系模板提升后方开始混凝土养护，安装自动喷雾装置进行保湿养护；在混凝土处于潮湿状态时， 以50 mm 厚的保温棉进行覆盖养护。

4 结语

综上所述， 在现代超高层建筑工程建设中，超高混凝土泵送是一项关键技术，适应了现代建筑高度不断增加的发展趋势，满足了高性能混凝土施工需求。 超高混凝土泵送技术应用中，混凝土材料的配制优化、泵送设备的选型与安装、混凝土输送与控制是关键，确保混凝土性能、浇筑量与设备相适应，各项施工操作规范落实，方可保证超高混凝土泵送效果，打造优质工程项目。