摘要：现代大部分建筑的施工均离不开混凝土的应用，随着建筑物高度的增加，混凝土的泵送时间延长、泵送的阻力增大，如何实现超高层泵送混凝土顺利施工十分关键。本文首先分析了超高层混凝土泵送技术发展情况，其后具体探讨了超高层建筑混凝土性能要求与泵送施工工艺，最后围绕具体的工程案例展开论述，以期可为类似项目提供可靠参考。
关键词：超高层建筑；混凝土；性能要求；泵送施工；工程案例
1引言
超高层泵送混凝土施工技术在学术界没有明确的定义，但因其应用在超高层建筑（高度大于100m的建筑）中，故一般在工程中是指混凝土泵送垂直高度超过100m的相关技术。对于超高层泵送混凝土来说，因泵送的混凝土强度较高且泵送高度较大，容易造成由于泵送阻力过高而堵管等一系列施工问题，甚至直接影响工期。基于此，加强超高层建筑混凝土泵送施工工艺具有重要现实意义。
2超高层混凝土泵送技术发展情况
近年来我国建筑行业发展迅速，各大城市的超高层与高层建筑越来越多，据统计2017年，中国竣工的超高层建筑共76栋，全部在200米以上，其数量为世界之最，占2017年全球超高层建筑竣工总量的53%。
根据我国超高层建筑结构体系情况来看，主要为（巨型）框架—核心筒，为保证结构抗压、抗剪性能满足要求，其混凝土结构的设计强度均较高，如：核心筒、外框柱主要采用C60及以上的高强度混凝土；一些普通受弯构件采用的是C30及以上的混凝土。超高层建筑施工难度主要体现在混凝土泵送方面，如何将混凝土从地面高效、顺利泵送至各楼层的施工部位成为行业一大研究热点。
3 超高层建筑混凝土性能要求与泵送施工工艺
3.1超高层建筑混凝土性能要求
超高层建筑的混凝土性能要求主要在于其可泵性，对混凝土的可泵性进行评价，主要是通过衡量流动性、内聚性影响因素来实现，前者几项指标是含气量、坍落扩展度、T500、倒置时间、V形漏斗时间；后者几项指标是塑性粘度、压力泌水率，通过对几项实际工程项目调查，提出超高层建筑泵送混凝土性能指标参考值如下表1所示。
表1 超高层建筑泵送混凝土性能指标参考值
3.2超高层建筑混凝土泵送施工工艺
3.2.1泵的选型
混凝土泵种类众多：
按工作原理混凝土泵可分为活塞式、水压隔膜式和挤压式；
按理论排量混凝土泵可分为：超小型泵机（10～20m3/h）、小型泵机（30～40m3/h）、中型泵机（50～95m3/h）、大型泵机（100～150m3/h）、超大型泵机（160m3/h以上）；
按分配阀混凝土泵机可分为：S管阀、C型阀、闸板阀、裙阀和蝶型阀，其中S管阀的应用较多；
按移动方式混凝土泵可分为：固定式泵机、拖式泵机和车载式泵机。
按出口压力混凝土泵可分为：低压（2.1～5.1MPa）、中压（6.1～9.15MPa）和高压（10.1～16.1MPa）、超高压（22.1MPa以上）。
混凝土泵的选配要根据浇筑的工程量、混凝土浇筑进度和混凝土坍落度等施工技术条件来确定混凝土输送泵的选型。
3.2.2管道布置
（1）布管基准点不在泵口，而在水平与垂直管道的转点，基准点泵管必须完全刚度固定；
（2）基准点的位置、高度确定后，水平管道等高布置，否则极易出现振动问题，导致密封圈破坏、爆管等问题的出现；
（3）水平管道长度宜超过泵送垂直高度1/4，采用脉冲式压力泵送方法；
（4）从基准点出发朝着两端延伸，全部布管完成后再进行固定；
（5）经由盘管试验可知，泵送的距离越长则泵送的压力越大，对此应尽量缩短布管距离、减少弯头；
（6）布置压力传感器。
3.2.3泵送工艺
混凝土的泵送是整个混凝土施工技术的核心，施工前需明确泵送方案和工艺进行优化和明确，减少工作中的失误。在超高层建筑中，应用较多的是节水润管法，即泵水少量→加纯水泥稀浆——泵送砂浆——泵送混凝土，具体操作步骤如下：
①泵水少量：往泵机料斗内加入大半斗水→泵送150kg水约9个行程后停泵→打开卸料门使得润滑用水流出→将S管放于中间→放掉砼缸里的水→关闭卸料门；
②泵送纯水泥稀浆：在泵机料斗内先加入砂浆垫底至眼镜板吸料口的下沿→将S管置于右侧（砼活塞在后）→加入纯水泥稀浆（水灰比0.45）于料斗左侧（砼活塞在前）→启动泵送3个行程把纯水泥稀浆泵送到泵管内；
③泵送砂浆：将1.5m3的砂浆（配合比为水：水泥：砂=1：2.5：3）放进料斗，然后开始泵送；
④泵送混凝土：泵送砂浆约20～50个行程后，输送管内大致有0.9～1m3的砂浆，且料斗中还剩一半，此时可泵入混凝土进行施工；开始泵送混凝土的频率不能过快，应低于10次/分钟，直到混凝土完全贯通输送管道；浇筑面上应放置一个4m3以上的料斗，作为承装砂浆和废水的容器。
⑤泵送后多余混凝土处理：泵送混凝土即将完成时，需要预估管道内残留的混凝土方量，为了响应绿色施工的现代施工理念，这些混凝土在经过水洗或压缩空气的冲洗后依然可以使用。
4案例分析
4.1工程概况
本文仅以某综合性建筑为例展开分析，此项目总建筑面积约52万m2，包括超高层酒店（260m）、2栋高级住宅（150m）、1栋公寓式酒店（150m）以及大型综合商业设施，主体结构为组合结构形式，混凝土强度等级主要为C60、C55、C50、C45、C40、C30。
4.2高强混凝土配制
4.2.1原材料选择
（1）水泥：采用P·O52.5级水泥，28d抗折、抗压强度为10.2MPa、61.2MPa，凝结时间、安定性满足国家标准。
（2）粗骨料：采用5.0～25.0mm石灰岩碎石，母岩强度112.0MPa。
（3）细骨料：采用质地坚硬、细度模数2.5～2.9，级配满足Ⅱ区要求的中砂。
（4）掺和料：采用Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉（双掺技术）。
（5）外加剂：采用减水率30.0%、2h坍落度经时损失＜20mm的聚羧酸高性能泵送剂。
4.2.2高强混凝土配制
聘请由相关经验的专家指导C60高性能混凝土配置，制定试配方案，配合比设计是要求确保混凝土强度好、耐久性好、经济合理、可泵性好，C60混凝土配合比如表2所示。
表2 C60混凝土配合比
注：C60：砂率41%，水胶比0.28，坍落度（200±20）mm；C55：砂率42%，水胶比0.33，坍落度（200±20）mm。
4.3高强混凝土超高泵送施工
4.3.1泵送设备选择
根据本工程超高层酒店高度与混凝土量，混凝土泵选用了HBT110-26-390RS拖式泵、HBT110-26-390RS型拖式泵；混凝土布料机选用了HGY17m混凝土自动液压布料机。
4.3.2泵管布置
本工程超高层酒店泵送高度260m，配备1台地泵+1台汽车泵，如下图1即为核心筒墙体混凝土泵管布置示意图。本工程水平泵管采用混凝土墩台预埋钢板上焊接槽钢支架固定、竖向泵管采用核心筒墙体预埋铁件焊接槽钢支架固定。
图1 核心筒墙体混凝土泵管布置示意图
4.3.3泵送混凝土
（1）混凝土泵送前，检查泵管所有连接节点位置是否牢固，确保泵管具有良好的气密性；每台地泵采用2～3m3砂浆润滑管道，浇筑施工完成后也需使用砂浆隔离清水与混凝土。
（2）混凝土连续浇筑，混凝土从料斗、泵管中卸出时，倾斜高度≤2m；混凝土振捣快插慢拔，严禁遗漏；超高泵送期间经常反泵，防止堵管；泵送高度超过150m后，将混凝土的坍落度控制在180～220mm；爆管主要出现在泵机出口端，对此需关闭液压闸阀、更换管道。
5结语
综上所述，超高层建筑混凝土的泵送是工程施工一大难点，在具体实践中应严格组织、精心施工，从泵机选型、泵管布置到混凝土配制、泵送施工、洗泵均需落实管控工作，切实保证混凝土浇筑质量满足要求，防止出现混凝土泵送堵管、爆管等问题，最终获得良好的施工效果。
参考文献
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[2]叶琼，何亚伯.某超高建筑C60高性能混凝土超高泵送参数[J].工业建筑，2012，42（1）：144-148.
[3]熊启发，郎占鹏，李瑞平.超高层混凝土泵送施工技术[J].建筑技术，2011，42（2）：141-143.
论文作者:封玉龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2019/1/2
标签：混凝土论文; 泵管论文; 高层建筑论文; 混凝土泵论文; 砂浆论文; 料斗论文; 高层论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;