超高层高强泵送混凝土配制技术研究

任一，崔鑫，王龙志

（1. 阳谷县水利工程建筑公司，山东 聊城 371521；2. 中建八局二公司，山东 济南 250100；3. 中建八局投资发展公司，上海 201799）

0 引言

济南汉峪金融商务中心设计高度 339 米，建成后将成为济南第一高楼，成为济南金融商务服务的核心。该中心全部使用高性能混凝土进行泵送施工，这对混凝土的配制提出严格要求。虽然国内已建成众多超高层建筑，但做为济南第一高楼，仍应采取有效控制措施，保证混凝土施工顺利进行。为此有针对性地开展了从混凝土原材优选、混凝土优化、可泵性评价方法等方面的工程实践研究。

1 原材料及技术要求

1.1 原材料

（1）水泥：山东水泥厂产东岳牌 P·O52.5R 水泥，符合现行国家标准 GB 175—2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的要求，质量指标如表 1、表 2 所示。

表 1 水泥各项物理性能指标

表 2 水泥各项化学性能指标

（2）拌合用水：符合国家现行标准 JGJ 63—2006《混凝土用水标准》的要求，质量指标如表 3 所示。

表 3 水质量指标

（3）粉煤灰：聊城信发茌平电厂Ⅰ级粉煤灰，符合 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求，质量指标[1]见表 4。

表 4 粉煤灰指标

（4）矿渣粉：S95 级矿粉，符合 GB/T 18046—2017《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的要求，质量指标如表 5 所示。

表 5 矿渣粉质量指标

（5）硅灰：符合 GB/T 27690—2011《砂浆和混凝土用硅灰》的要求，质量指标如表 6 所示。

表 6 硅灰质量指标

（6）砂：泰安供河砂，符合 GB/T 14684—2008《建筑用砂》的要求，各项技术指标如表 7 所示。

表 7 混凝土用砂各项技术指标

（7）石：济南供石，符合 GB/T 14685—2011《建筑用卵石、碎石》的要求，各项技术指标如表 8 所示。

表 8 混凝土用石各项技术指标

（8）外加剂：天津西卡产聚羧酸系高性能减水剂，符合 JG/T 223—2017《聚羧酸系高性能减水剂》的要求，各项技术指标如表 9 所示。

表 9 减水剂性能指标

2 试验及结果研究

混凝土配合比的设计依据 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》及长期工程实践，混凝土的性能指标要求除符合上述工作性能、凝结时间、强度要求外，还应具有可泵性[2-6]。混凝土理论配合比如表 10 所示。

表 10 C60 混凝土配合比 kg/m3

2.1 工作性能

各配合比混凝土工作性能如表 11 所示。

表 11 C60 混凝土工作性能

从表 11 数据可见，各配合比混凝土工作性能均满足设计要求。经分析，混凝土的基本性能指标受混凝土原材品质、配合比影响更大。在对混凝土原材品质、配合比严格优选的情况下，混凝土基本性能将得到大幅提升并可控。

2.2 凝结时间

各配合比混凝土凝结时间如表 12 所示。从表 12 数据可见，混凝土凝结时间受胶材用量影响较大，胶材用量越多、水泥用量越多，混凝土凝结时间越短，这与水泥水化具有直接关系。

表 12 混凝土凝结时间

2.3 力学性能

各配合比混凝土力学性能如表 13 所示。从表 13 数据可见，混凝土强度与胶材用量、水泥用量有直接关系，同时也受骨料级配等因素影响。在保证混凝土强度合格的前提下，通过调整骨料级配、各材料间级配，以达到优化混凝土工作性能、节约胶材用量的目的。

表 13 混凝土强度要求 MPa

2.4 可泵性能

根据专利技术[7-8]，对各混凝土配合比可泵性进行评价，评价结果如表 14 所示。

混凝土可泵性对于超高层泵送混凝土而言是个重要指标，但目前尚没有可效的评价、测量方法。笔者通过长期工程实践、数据分析，得出混凝土可泵性受骨料品质影响更大，骨料针片状颗粒少、粒型相对圆润、吸水率低、裂纹少，则混凝土可泵性好；混凝土工作性能良好、受压后坍落度不小于 180mm、坍损小，则混凝土可泵性好。

表 14 混凝土可泵性

综合上述试验结果分析，混凝土配合比 3 综合性能良好，可进行工程生产。

3 工程应用

为了保证施工时混凝土状态可控，在施工前各环节均应采取措施进行混凝土质量控制。

3.1 混凝土出机质量控制标准

混凝土出机状态，决定了混凝土是否可用于施工，其状态取决于混凝土坍损速度、运输距离长短、施工气温等。对 C60 剪力墙、巨型柱和核心筒混凝土出机状态要求见表 15。

表 15 剪力墙、巨型柱、核心筒混凝土出机标准

3.2 混凝土交货质量控制标准

混凝土交货状态，是混凝土能否进行施工的最后一道检验程序，只有状态合格、可控的混凝土才可用于泵送施工。对 C60 剪力墙、巨型柱和核心筒混凝土出站状态要求见表 16。

表 16 剪力墙、巨型柱、核心筒混凝土出站标准

C60 混凝土实施效果如表 17、图 1 所示。混凝土性能优良、状态可控、泵送效果较好。

表 17 C60 剪力墙混凝土拌合物性能参数

4 生产应急措施

4.1 现场浇注停顿

（1）现场浇注停顿应对流程

现场浇注停顿→排查原因（堵管、爆管、浇注设备故障）→塔吊方式代替泵送，现场检修→浇注恢复→塔吊转为泵送。

（2）现场浇注停顿应对细则

1）如因现场堵管、爆管造成生产停顿，应立即敦促施工方组织拆管、疏通。

2）如因现场浇注停顿，混凝土等待时间超过30min，由客服人员立即联系现场工长，改用塔吊暂时代替泵送，保证浇注连续。

3）现场浇注恢复后，混凝土重新采用泵送方法浇注。

4）如短时间内泵送无法恢复，采用塔吊持续浇注至生产任务完成，停止生产。

图 1 超高层泵送 C60 混凝土拌合物

4.2 生产系统故障应对

（1）生产系统故障应对流程

生产停顿→通知现场→排查原因，抢修→修好，恢复生产；未修好，商议解决。

（2）生产系统故障应对细则

1）如因站内生产系统故障造成生产停顿，生产科应立即组织工人排查原因，进行维修。

2）生产停顿后，当班质检第一时间通知现场质检，减慢浇筑速度，等待后续混凝土。

3）生产停顿超过 0.5h 时，应转至另一生产线，采用人工投料方式生产，减缓浇注速度。

4）如现场不同浇筑区域同时施工时出现生产停顿，应集中现场混凝土，优先保证其中一个区域浇注施工。

5）联系附近发电机，保证出现停电等突发事件时随时发电，确保混凝土能够连续生产供应。

6）混凝土生产组织常见问题及处理措施见表 18。

表 18 混凝土生产组织觉问题及措施

5 结论

通过本工程所用超高层高强泵送混凝土的相关研究与工程应用，得出如下结论：

（1）优选原材料、优化配合比是配制超高层高强泵送混凝土的基础。

（2）本工程所用混凝土泵送性能评价方法操作简单、效果良好。

（3）从出机到入泵均需严格控制超高层高强泵送混凝土状态，出现紧急情况应及时采取相应应对措施。