基于高温的超高层泵送工程外加剂的研发应用

王克琼，沈剑锋，陈建大

（1.上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司，上海 200245；2.上海建工材料工程有限公司，上海 200086）

基于高温的超高层泵送工程外加剂的研发应用

王克琼1，沈剑锋1，陈建大2

（1.上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司，上海 200245；2.上海建工材料工程有限公司，上海 200086）

基于快速分散、粘度保持、高温长程保坍与缓凝等综合技术的高层泵送聚羧酸减水剂 Master Glenium Sky 8325 的开发，以及在上海中心 480m 以上夏季高温高层泵送混凝土中进行产品选型试验与施工现场监测跟踪，为解决极端气候条件下远程运输和高层泵送混凝土关键技术提供案例参考。

聚羧酸高性能外加剂；高层泵送；混凝土工作性能

0 引言

聚羧酸高性能外加剂已经大量应用于超高层建筑施工中。超高层建筑施工中所使用的泵送混凝土要求混凝土外加剂在达到大流态工作性能的基础上，同时需具备保坍能力超长、工作性能释放平稳、有一定的缓凝时间且不影响强度发展等多方面性能要求。

本文的研究是以上海中心大厦为工程背景，该工程为上海市计划中的综合物业发展计划。该项目位于小陆家嘴核心区 Z3 地块。上海中心总高为 632m，其主体建筑核心筒混凝土结构高度为 580m，总建筑面积 57.6 万平方米，建成后将成为上海最高的摩天大楼。

2013 年 7 月开始，上海中心大厦进入 480m 以上主体结构浇筑工作。2013 年上海遭遇酷暑气候，日平均环境温度 35℃，极端气温达到 40℃ 以上，导致混凝土出料温度达到39℃，入模混凝土温度 43℃。由于搅拌站远离市区，单程运距需要 1.5h，混凝土从底层入泵到顶层出泵需要 0.5h。所以对混凝土的性能保持要求 4 小时以上且不得有离析泌水现象。

从 480m 开始，上海中心主体结构分为核心筒 C60、 巨柱 C50 和楼板 C35，由于储藏运输和计量限制，混凝土外加剂必须满足 C35、C50、C60 三种混凝土性能，同时达到高温条件下高层泵送、远途运输、安全入模要求而且中间不得出现工作性能异常变化以及混凝土离析现象，以免产生堵泵或泵压过大。

经过前期缜密的试验和试生产，外加剂通过调整满足了混凝土超高泵送的性能要求，使上海中心混凝土工程在高温下能够以平稳、优质的状态顺利完成任务。

1 试验

1.1 关键设计参数

1.1.1 外加剂设计关键技术要求

C35 设计关键点： C35 混凝土应用于楼板混凝土工程，高层施工环境下，楼板作业面积超大，中间支撑柱较多，混凝土泵出后只有人工搂爬作业，无振捣辅助工具，造成混凝土施工过程中中间阶段性暂停次数多而长。因此，要求混凝土有大的流动性、长时间的扩展度保持性同时不可太过粘稠，以适应人工铺平作业。

C60/C50 设计关键点：C60/C50 应用于墙体与巨型柱，需考虑混凝土高抛浇筑作业和实体密实度，需要混凝土有大的流动性且有一定的粘聚性。

1.1.2 高性能外加剂关键组分

P3——巴斯夫保坍母液，源自巴斯夫 SureTEC 技术，是经过特别设计的聚合物，可用来提供超长时间的扩展度而不损失凝结时间也不影响强度发展。在初始一小时内对混凝土工作性能没有增强的效果，可以更加自由搭配减水组分。

F1——巴斯夫粘度调节剂，源自巴斯夫 RheoMATRIX 技术[1]，通过使混凝土内水分子形成立体网状结构控制混凝土状态，能够有效改善混凝土的流变性能，即提高混凝土的整体包裹性，适当增加塑性粘度，但不显著影响混凝土流动性（低屈服值）。

1.2 原材料

C60、C50 配合比试验所用水泥为 P·II52.5 水泥，矿渣粉为 S95；粉煤灰为 Ⅱ 级；试验所用砂为中区天然砂，细度模数 2.5～2.8。试验用石为最大粒径 20mm 的连续级配精品碎石。

C35 配合比试验所用水泥为 P·O42.5 水泥，矿渣粉为S95；粉煤灰为 Ⅱ 级；试验所用砂为中区天然砂，细度模数2.3～2.5。试验用石为最大粒径 20mm 的连续级配精品碎石。

高性能聚羧酸减水剂：固含量 25%，内含三类聚羧酸母液进行叠加组合， 另外含有适量调凝组分和巴斯夫专利混凝土粘度调节剂辅助控制混凝土工作性能。

拌合水为自来水。

1.3 试验方法

试验方法主要依据：GB8076—2008《混凝土外加剂》；GB50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》；GB50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》；JGJ/T283—2012《自密实混凝土应用技术规程》。

1.4 试验选型过程

1.4.1 混凝土配合比

混凝土配合比见表1。保持每组混凝土配合比不变，分别研究外加剂对拌合物工作性能控制能力和力学性能表现。

表1 混凝土配合比

1.4.2 混凝土性能要求

新拌拌合物性能要求

C60/C50：3s＜T60＜8s，4h 区间内流动度 650～750m。4小时区间内混凝土无泌水、工作性能不可以有大的波动

C35：4h 区间内流动度 600～750mm，且混凝土无泌水、低粘度，工作性能不可以有大的波动。

混凝土力学性能要求：

C60/C50 混凝土 28d 平均强度达到120%； C35 混凝土28d 平均强度达到 115%

1.4.3 高性能外加剂选型试验

试验温度：38℃，湿度：55%。选配巴斯夫母液分为减水、均衡和保坍型三种，编号成三种型号 PCE 母料和两种BASF 专利辅料以备测试。

P1 —— 主控外加剂减水率和 1.5h 内混凝土工作性能。

P2 —— 辅助外加剂减水率和 3h 内混凝土工作性能。

P3 —— 初始基本无减水率，控制 2～6h 混凝土工作性能。

F1 —— 控制混凝土稠度、流动速度、防止离析、泌水情况出现。

F2 —— 控制混凝土凝结时间且保证不影响混凝土和易性和力学性能。

（1）选型第一步

分析客户混凝土要求，研发重点在低胶材配合比 C35 的适用配方，首先依据 C35 配合比要求配制适宜的配方，以确定保坍和缓凝皆合理的外加剂组分并验证强度富余值，之后微调至适用多配合比的配方。

通过前期试验摸索，得出以下配方可以满足 C35 配合比要求，配合比见表2。并验证 C35/C60 配合比混凝土 4h 内工作性能，工作性能试验结果见图1。

表2 高性能外加剂的各组分比例

发现表2 的配方针对 C35 配合比完全满足要求；针对C60 配合比有滞后离析现象，外加剂降掺 10% ，但之后初始工作性能不足。

图1 聚羧酸 M1 样品对应的混凝土经时变化曲线

（2）选型第二步

根据第一步选型试验结果，抓住调整重点，通过设计P1（上调波动 10%）、 P3（下调波动 10%）母料组分以扩展范围，推测出合理满足多配合比要求的配方，并验证个配合比4h 内工作性能，详见表3、图2。

表3 高性能外加剂的各组分比例

图2 M1 ～M4 样品配制的混凝土性能

由上述四组的试验对比可见，聚羧酸外加剂 M4 配方可同时满足混凝土多配合比工作性能要求。

1.4.4 配方复核试验

（1）高性能混凝土的拌合物性能

针对聚羧酸外加剂 M4 配方分别配制对 C60、C50 和 C35进行模拟高温下新拌性能验证和力学性能验证，试验结果见图3。C60 混凝土的工作状态见图4。

图３ 混凝土的可泵性性能复验变化

图4 C60 混凝土的工作性状态

聚羧酸外加剂 M4 配方配制的混凝土新拌浆体均达到饱满程度，和易性与粘聚性性能良好，4h 内无任何泌水或离析的现象。掺用此外加剂的前提为保障三个不同强度等级的混凝土配合比可同时在高温下达到高层泵送和性能保持的目的。经过拌站生产试泵后，通过泵压监控和现场取样测试，其完全满足高层泵送要求。

（2）高性能混凝土的力学性能

对不同强度等级的混凝土的抗压强苏进项试验，实验结果见图8。

（2）高性能混凝土的力学性能

图5 不同强度等级的混凝土抗压强度变化曲线

从后期的抗压强度的监控数据来看，不同等级的混凝土强度满足率 R28d（C60 为 121%，C50 为 124%，C35 为156%）均完全满足设计要求。

2 现场生产监控

针对上海中心大厦工程的混凝土，在施工现场进行生产监控，分别进行了同日多车、同车多次等不同情况下的工作性跟踪，于 2013 年 08 月 26 日 19∶00～23∶35，环境温度为39～35℃，对应的混凝土工作性情况见图6～8。

图6 单日多车监控的混凝土工作性

图7 不同测试点的单车跟踪的混凝土工作性

图8 在施工作业面上的混凝土工作性示意图

上海麦斯特建工根据长久在大项目工程上的经验，对本公司高性能外加剂进行大量试验与合理搭配，研发出了Master Glenium Sky 8325 产品完全满足了上海中心工程在特殊条件下对混凝土性能的要求。

在实际工程的混凝土生产、运输、泵送、浇筑以及力学性能跟踪上，也验证了 Master Glenium Sky 8325 产品的优异性能。

3 结论与展望

（1）由于 RheoMATRIX 产品在混凝土拌合物的游离水有良好稳定作用，降低不同配合比下用水量的敏感性，同时由于对拌合水有效控制，侧面降低了选配混凝土外加剂的难度。

（2）验证了 SureTEC 产品的优异性能，通过保坍组份的经时缓缓释放，保障了在高温下长距离运输混凝土的和易性平稳发展。

（3）本次项目展现了上海麦斯特建工在高层泵送混凝土上的技术研发能力，能够按照客户要求提供相适应的产品，并在混凝土施工过程中提供周到的售后服务，保障工程的顺利完成。

（4）在国内愈来愈多的高层建筑的外加剂选配中，需要更多有效组份经过试验进行叠加使用。没有万能的产品只有更合适的产品。在施工前综合考虑实际混凝土生产中要使用的原材料和碰到的技术和工程难点，抓住重点，通过大量的试验和选配分析逐步推进，才能够获得最合适的产品。

[1] 杨健英，吴慧华，Bruce Christensen，等．智能动力混凝土——低标号普通混凝土高性能化的探索与实践(一) [J]．混凝土，2009(10)∶47-49．

［通讯地址］上海市闵行区临沧路 80 号 上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司（200245）

Development of concrete admixtures for high temperature and high rise concrete pumping application

Wang Keqiong1, Shen Jianfeng1, Chen Jianda2
( 1. Shanghai MBT & SCG High-Tech Construction Chemical Co.,Ltd, Shanghai 200245; 2. Shanghai Construction Engineering Materials Co., Ltd, Shanghai 200245)

Development of polycarboxylate based admixture – Master Glenium SKY 8325 are based on the requirements for rapid water dispersion during concrete production, appropriate viscosity retention, high temperature & high rise pumping and the ability to retain slump/workability over long period. Not forgetting the concrete must be able to pump the concrete up the Shanghai Centre to 480 metres under the hot summer weather condition which is part of the selection criteria for the right concrete admixture. It also covers monitoring of concrete performance at the construction site. This serves as a technological reference for high rise & long distance concrete pumping at extreme hot weather conditions.

polycarboxylateadmixture; high rise pumping; concrete workability

王克琼（1977—），男，技术部经理，工程师。