超高層建筑混凝土泵送施工工藝探討

湯 凱

(中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

超高層建筑混凝土泵送施工工藝探討

湯 凱

(中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

對超高層建筑混凝土泵送施工技術(shù)加以分析發(fā)現(xiàn)，不僅僅要圍繞高強混凝土的配合比設(shè)計、原材料的選擇方面考慮，還要從混凝土泵送的過程中的一些施工工藝進行考慮。

超高層建筑，泵送，施工工藝

超高層建筑混凝土泵送技術(shù)一般指泵送高度在200 m以上的現(xiàn)代混凝土的泵送技術(shù)，因為這其中所需要的混凝土強度等級較高、粘度較大，導(dǎo)致泵送阻力變大，泵送壓力變高，以至于泵送的施工工藝變得尤為困難，所以不斷地對超高層建筑混凝土施工工藝技術(shù)進行研究，對于提高施工效率以及工程質(zhì)量都具有相當(dāng)大的經(jīng)濟意義和實用價值。

1 混凝土性能

1.1可泵性

混凝土的可泵性就是指剛拌好的混凝土在泵壓下沿著運輸管道流通的穩(wěn)定程度以及難易程度的特性，其中主要的表現(xiàn)方面為內(nèi)聚性以及流動性。

內(nèi)聚性指的就是拌合物的抵抗分層離析能力，就是說在壓力的作用下或是在震動的狀態(tài)下，混凝土拌合物的骨料與漿體不易發(fā)生分層現(xiàn)象，可泵性的提高，能使得混凝土在泵送的過程之中有著更好的流動性、不離析、阻力較小、不易泌水并且不會堵塞管道等性質(zhì)。流動性就是指混凝土拌合物在外加的屈服應(yīng)力或是重力的作用下產(chǎn)生了流變特性的能力，流動性的提高就更有利于混凝土的泵送[1]。

對于混凝土可泵性的評價，最主要的就是衡量內(nèi)聚性以及流動性的影響因素。而影響混凝土流動性的幾個常規(guī)的主要評價指標(biāo)有塌落擴展度、倒置時間、含氣量、T500和V形漏斗時間，而其中主要影響內(nèi)聚性的指標(biāo)就是壓力泌水率以及塑性粘度。

1.2原材料

結(jié)合過去大量的實驗以及實際的工程應(yīng)用加以總結(jié)，筆者認(rèn)為要想制備自密實高強度高流態(tài)低粘度混凝土要滿足水泥P.O42.5,28 d強度不宜小于53 MPa(強度不宜大于C80)；粉煤灰Ⅰ級礦粉S95級以上；微珠粉摻量不大于10%，球形顆粒最好超過95%，需水量比盡量小于88%；硅灰含量不宜小于90%，活性最好不小于110%，比表面積大于15 000 m2/kg；中砂含泥量不宜大于3%，細(xì)度模數(shù)2.5～2.8，0.3 mm以下累計篩余量不能小于3%；碎石減水劑最大粒徑不大于20 mm，含泥量不大于0.5%與水泥適應(yīng)性良好，保證3 h不損失[2]。

2 布置管道

2.1原則

管道布置的基準(zhǔn)點在水平與垂直管道的轉(zhuǎn)點處，而不是在泵口，基準(zhǔn)點位置的確定以及它的高度是要在布置管道之前就要找好的，基準(zhǔn)點的泵管必須要完全的剛度固定。

在基準(zhǔn)點的高度及位置確定好以后，水平方向上的管道布置要遵循等高的原則，也就是說，與基準(zhǔn)點的高度保持在同一個水平面上，如若不然水平方向上的管道很容易發(fā)生震動從而造成爆管或者是密封圈被破壞，這是由于靠近泵口的水平階段管道的內(nèi)壓力最大。

水平方向上所布置的管道長度盡量不要小于泵送垂直高度的1/4，混凝土泵送多為脈沖式壓力泵送，中間存在很多空檔間隙，水平方向上的長度更有利于減緩垂直方向上的重力壓力對于設(shè)備正常運行的影響。

布置管道先是由基準(zhǔn)點出發(fā)，然后向兩端延伸，為了確保同一平面上的管道均處于水平狀態(tài)，避免由于長度的不適合而導(dǎo)致接管，影響工程進度，要遵守先布管再固定的原則。

在盤管試驗中可以發(fā)現(xiàn)，泵送距離的變長會導(dǎo)致泵送壓力的變大，對泵的要求也會變高，與此同時過長的泵送距離會使得混凝土拌合物的性能損失變大，所以管道布置應(yīng)采取最短距離法，如果彎頭處的壓力過大，大于水平管道，就要盡可能的減少彎頭，特別是小于90°的彎頭。

2.2注意事項

在距離泵車5 m左右或是在水平的第一個彎頭以前，需要澆筑一個1 m3～2 m3的混凝土塊用來固定輸送管道，它能夠吸收泵送混凝土流動時的一些反作用力，在一定程度上減少管道輸送中的振動。

超高層建筑混凝土泵送的時候不建議鋪設(shè)一層緩沖層，滿足1/4即可，如果增加鋪設(shè)緩沖層，則會使洗泵的工作變得尤為困難，不但影響管道的清潔，還會影響施工工期。

3 泵管的固定

在泵送超高層建筑混凝土的過程中，泵管將會受到巨大的摩擦力以及由于高壓拖泵而造成的沖擊和振動，如果優(yōu)化泵管的固定方案，能夠在很大程度上減少泵管由于振動和沖擊而造成的混凝土泵送系統(tǒng)的壓力損失，增強混凝土在泵送時的施工效率。

例如，對于某工程項目最近階段泵管固定所使用的是三種方案：方案一，豎向泵管加固裝置沿層高方向上搭設(shè)通天井字架，水平向泵管加固裝置沿樓梯地面上搭設(shè)一個通長井字架；方案二，在豎向泵管加固裝置樓板預(yù)留洞預(yù)埋鋼筋的主要作用是承托出槽鋼鋼框，水平方向上的泵管加固裝置沿樓地面上搭設(shè)通長井字架；方案三，豎直方向上的泵管加固裝置核心筒剪力墻內(nèi)預(yù)埋U型螺栓抱箍式泵管加固裝置，在水平向泵管加固裝置樓板混凝土墩上預(yù)埋U型螺栓抱箍式泵管加固裝置。

將這三種方案進行對比分析，方案一，技術(shù)方面：材料無需加工、搭設(shè)現(xiàn)場十分方便。需要一個工時，兩個工作人員，需要的人工費用為200×1×2=400元，鋼管、卡扣等材料的周轉(zhuǎn)費用為5元，一共需要花費405元。泵管的晃動比較劇烈，對預(yù)留孔洞處的結(jié)構(gòu)樓板的安全使用性能也有很大影響；方案二，技術(shù)方面：1)需要對材料進行現(xiàn)場拼裝。2)在進行主體結(jié)構(gòu)施工的過程中，要在樓板預(yù)留洞處預(yù)埋鋼筋以便于槽鋼鋼框的固定，槽鋼鋼框固定泵管，工序復(fù)雜。3)在槽鋼鋼框內(nèi)安裝的橡膠圈精度要求很高。主體結(jié)構(gòu)的施工期間要一個半工時，需要一名工作人員，需要的人工費用為200×0.5×1=100元；橡膠圈的折舊費用每個1元錢，每層用1個～2個，橡膠圈的平均費用為1×1.5=1.5元；槽鋼鋼框的折舊費用每個5元錢，需要1個；總費用為100+1.5+5=106.5元，對結(jié)構(gòu)的安全基本沒有影響；方案三，技術(shù)方面：1)U型螺栓抱箍式預(yù)埋件現(xiàn)場不需要加工。2)在主體結(jié)構(gòu)剪力墻或者框架柱內(nèi)預(yù)埋PVC套管，用以安裝U型螺栓抱箍式預(yù)埋件。3)方案比較容易理解，操作也很簡單。主體結(jié)構(gòu)施工期間預(yù)埋PVC套管需要0.2工時，安裝U型螺栓抱箍式預(yù)埋件需要0.2工時，需要一個安裝人員，人工費用為200×0.4×1=80元；U型螺栓抱箍式預(yù)埋件的折舊費用為每個5元錢，每層使用1個～2個，U型螺栓抱箍式預(yù)埋件的平均費用為：5×1.5=7.5元；總共需要的費用為80+7.5=87.5元。對于結(jié)構(gòu)安全基本沒有影響。

4 工藝

4.1凈漿

超高層建筑混凝土泵送要先泵送足夠量的凈漿，加塞洗凈球用于清理泵管中以及管壁中的殘留物質(zhì)。因為一般的洗凈球在遇到堅硬物質(zhì)時容易發(fā)生變形，嚴(yán)重的影響了清洗的效果，故建議使用四個或五個浸水的牛皮紙塞子用于隔離砂漿和水，從而減少堵泵的現(xiàn)象。造成堵管的原因多是因為在高壓的作用下，大量的沙子聚集在管道的中心，運動速度極快，如果泵送足夠方量的砂漿，就會使一些砂漿中的沙子被沖洗干凈，從而形成一種水和沙子的混合介質(zhì)，不能達到足夠的懸浮能力，進而停留在泵管內(nèi)，其中彎管處是最容易堵塞的地方。

4.2砂漿

在泵送相同強度等級的砂漿時，砂漿的泵送方量要根據(jù)泵送的高度進行衡量，在考慮經(jīng)濟性的情況下，砂漿的泵送量至少要充滿管道長度的1/2。

4.3混凝土

保障混凝土能夠連續(xù)工作，混凝土攪拌站供應(yīng)能力要比混凝土泵的工作能力高出約20%。混凝土泵的輸送能力應(yīng)滿足澆筑速度的要求。布置輸送管的時候要盡量短、直、沒有彎。為了減少阻力和壓力損失，管段接頭要嚴(yán)，少用錐形管。如果管道向下傾斜，應(yīng)防止混入空氣，避免產(chǎn)生阻塞。泵送前，應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥漿或水泥砂漿潤滑輸送管內(nèi)壁。而在混凝土泵送過程中，如果需要連接長輸送管，亦須先用水泥漿或水泥砂漿濕潤接長管段，每次接長管段宜為3 m，如接長管段小于3 m且管段情況良好，亦可不必事先濕潤。開始泵送時，操作人員應(yīng)使混凝土泵低速運轉(zhuǎn)，并注意觀察泵的壓力和各部分工作情況，待工作正常順利泵送后，再將轉(zhuǎn)速提高、加大行程，轉(zhuǎn)入正常的泵送。正常泵送時，活塞應(yīng)盡量采用大行程運轉(zhuǎn)。泵送開始后，混凝土的供應(yīng)能力要能夠保障混凝土泵連續(xù)工作，盡量避免中途停歇。在泵送過程中，混凝土泵受料斗內(nèi)的混凝土應(yīng)保持充滿狀態(tài)，避免由于吸入空氣而形成堵管。在泵送過程中，應(yīng)注意坍落度損失。坍落度損失過多，會對泵送施工造成很大影響。在泵送過程中，受料斗內(nèi)應(yīng)具有足夠的混凝土，如果把料斗內(nèi)剩余的混凝土降低到200 mm以下，會導(dǎo)致混凝土泵吸入空氣，導(dǎo)致堵塞。在吸入空氣時，應(yīng)立即反泵將混凝土吸回料斗內(nèi)，除去空氣后再轉(zhuǎn)為正常泵送。應(yīng)及時清理使用完畢的混凝土泵。清洗用水不得排入澆筑的混凝土內(nèi)。清洗之前一定要反泵吸料，降低管線內(nèi)的剩余壓力。用要加強養(yǎng)護泵送混凝土澆筑的結(jié)構(gòu)，防止由于水泥用量較大而引起裂縫。如果施工時的溫度較高，需將兩層濕草袋覆蓋在水平輸送管上，避免太陽直射，并定期灑水濕潤，這樣能使管道中的混凝土不會因為吸收大量熱量而失水過多，導(dǎo)致管道堵塞。

5 泵的清洗方法

在超高層建筑泵送混凝土的過程中，泵的清洗工藝是十分重要的，這個過程直接決定著下一次施工過程中的泵送效果。泵的清洗主要分為兩個方面，一方面是水洗，另一方面是氣洗，其中，水洗又稱之為正洗，氣洗又稱之為反洗。但無論是正洗或者是反洗都要在泵口處加設(shè)一道液壓截止閥。

利用重力達到清洗管道的目的是水洗的主要方式，如果有水平方向的緩沖層，就要將緩沖層管道進行拆除清理，否則容易造成堵管的現(xiàn)象。

水洗與泵送工藝的過程正好相反，如果洗泵環(huán)節(jié)一旦確定，那么就要開始泵送足夠量的同比例砂漿，在砂漿泵送結(jié)束以后加塞4個～5個浸過水的牛皮紙塞子，用來徹底清理泵管中所殘留的混凝土拌合物的雜質(zhì)，之后泵送約4 m3的凈漿，最后實施泵送水。如果泵口處出現(xiàn)水，要及時關(guān)閉液壓靜止閥，S閥對中，將靜止閥打開，利用水的高差壓進行清洗。

氣洗主要是高壓氣體在空壓機的作用下通過推動海綿球使混凝土拌合物由建筑高層向下推送，回收裝置用于接收清洗混凝土。單單利用氣洗是很難一次性將泵清洗干凈的，這樣做不只是施工危險性大，也十分浪費混凝土資源。

6 結(jié)語

經(jīng)過大量的工程實踐結(jié)果表明，通過合理布置管道、固定泵管、選擇正確的洗泵方法等對于超高層建筑混凝土泵送的施工效果更好。

[1] 李路明,陳喜旺,張 莉,等.超高層建筑混凝土泵送施工工藝探討[J].建筑技術(shù),2016,47(4):335-338.

[2] 譚 健,戴 超,杜福祥，等.超高層建筑全機制砂高性能混凝土研制及泵送技術(shù)[J].施工技術(shù),2016,45(18):70-73.

Discussiononconcretepumpingconstructiontechnologyofsuperhigh-risebuilding

TangKai

(ChinaRailwayNo.3ConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The construction technology to send analysis of the concrete pump in high-rise building, not only to fit around the concrete ratio design, selection of raw materials, considering some construction process but also from the concrete pumping process.

super high-rise building, pumping, construction technology

1009-6825(2017)30-0097-02

2017-08-16

湯 凱(1976- )，男，工程師

TU755

A