超高泵送混凝土的现场可泵性控制研究――吴德龙

上海建工目录上海建工2超高泵送混凝土的生产制备控制3超高泵送混凝土的现场可泵性控制4建议与展望1超高泵送混凝土的概况上海建工超高泵送混凝土的概况上海建工1、超高泵送混凝土的概况1.1国内外已建的超高建筑根据世界高层都市建筑学会CTBUH（CouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat）中给出的定义，建筑高度在300米以上的建筑物称为超高层建筑。建筑高度在200米以上的建筑物称为高层建筑。上海建工1、超高泵送混凝土的概况1.2国内在建和计划在建的超高建筑100m200m300m400m500m600m700m绿地中心高银117大厦606m597m518m大连绿地中心富力广东大厦439m530m周大福滨海中心九龙仓国际金融中心450m武汉中心428m平安国际金融中心646m上海中心632m488m广州周大福中心上海建工1、超高泵送混凝土的概况截止到2013年4月10日，上海中心大厦的C60混凝土超高泵送到108层，高度为501.3m，国内大体量混凝土泵送新高度。在建上海中心大厦632米环球金融中心492米金茂大厦420.5米1.3国内在建的超高建筑——上海中心大厦上海建工1、超高泵送混凝土的概况上海中心大厦的基本情况汇总对比说明。参数上海中心大厦环球金融中心金茂大厦建筑高度632米492米420.5米建筑层数地上124层，地下5层地上101层、地下3层地上88层，地下3层建筑面积574058㎡，其中地上总建筑面积约410139㎡381600㎡290000㎡占地面积30368㎡30000㎡23000㎡基础底板混凝土强度等级C50C40C50一次性基础底板混凝土方量6万m32.89万m31.35万m3基础底板厚度6m4.5m4m基础底板总方量9.6万m3（裙房3.6万）地上核心筒混凝土强度等级C60C60，C50，C40C60，C50，C40柱子结构混凝土强度等级C70，C60，C50C60，C50，C40C60，C50，C40楼板混凝土强度等级C35C30C30用钢量约100000吨26000吨14000吨开工时间1997年年初1994年5月10日竣工时间2014年12月29日2008年8月29日1999年3月18日建筑造价148亿元73亿元50亿元建筑/结构设计单位美国Gensler建筑设计KPF建筑师事务所美国芝加哥SOM设计1.3国内在建的超高建筑——上海中心大厦上海建工1、超高泵送混凝土的概况上海中心大厦的概况，C60混凝土泵送高度超环球金融中心、超500m泵送，而泵压等控制参数都是出于较佳的状态。从2010年11月9日浇筑核心筒第1层100m——2011.7.15200m——2011.11.28300m——2012.5.28400m——2012.12.8500m——2013.4.10核心筒71框C60,337.7m核心筒107框C60，501.3m1.3国内在建的超高建筑——上海中心大厦核心筒50框C60,238.6m核心筒21框C60,103.6m核心筒91框C60，429m上海建工超高泵送混凝土的生产制备控制上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制结合上海中心大厦地处陆家嘴金融中心位置特点，以及根据材料公司混凝土搅拌站整体布局，充分发挥各个搅拌站的特点，集中优势做好上海中心大厦超高泵送混凝土的生产制备任务分配和安排。共同全力做好上海中心大厦超高泵送混凝土的生产、制备、质量控制工作。生产制备任务安排C70、C60和C50备用拌台C35主供拌站C70、C60和C50主供拌站拌站1拌站22.1拌台的选择与保障拌站3共筑上海中心大厦超高泵送混凝土C35备供拌站上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制上海建工材料工程有限公司为上海中心大厦主楼结构混凝土整体运行而成立的值班工作组网络图。2.2人员配置上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制基于环境温度和原材料情况来控制，主要原材料如水泥、外加剂和石子。2.3超高泵送混凝土出厂口的初始状态控制超高泵性混凝土的要求——也是上海中心特供的聚羧酸高性能外加剂极好而稳定的可泵性流动性包裹性保坍性降粘性凝结时间适宜2.3.1原材料的选择和质量控制——外加剂上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制2.3超高泵送混凝土出厂口的初始状态控制最主要特配原材料之一：精品石——来自湖州新开元特加工精品石。5-10mm精品石10-20mm精品石5-20mm精品石新开元精品石特点：压碎值指标极小、针片状极少、含泥量极小、无泥块含量2.3.1原材料的选择和质量控制——石子上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制2.3超高泵送混凝土出厂口的初始状态控制最主要特配原材料之一：水泥——来自海螺的特配高性能水泥。其中水泥的技术指标：（1）水泥的标准稠度用水量；（2）水泥的细度及比表面积；（3）水泥中铝酸三钙C3A矿物组分含量；（4）28d水泥抗压强度；2.3.1原材料的选择和质量控制——水泥上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制2.3超高泵送混凝土出厂口的初始状态控制2.3.2配合比的设计和选择上海中心大厦超高泵车混凝土配合比设计，C70、C60、C50和C35等不同强度等级的混凝土配合配制和调整依据来源：参考上海环球金融中心的不同楼层混凝土配合比：核心筒和外围柱子（C60、C50、C40），楼板C30；两个依据主要调整依据：现场泵车压力与不同楼层高度之间的关系紧密结合依据：砼入泵口和出泵口扩展度数据、压力泌水、含气量变化、气温与料温上海中心大厦自身难点：核心筒C60到顶；外围为C70、C60、C50；楼板C35。高度更高，混凝土强度更大特点。上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制2.3.3混凝土出厂口的状态和参数控制2.3超高泵送混凝土出厂口的初始状态控制从坍落度——》扩展度——》倒锥时间——》倒锥时间和水平流淌时间的组合判断和评价超高泵送混凝土的可泵性。超高泵送混凝土的可泵性合理指标——组合两个流淌时间和扩展度上海建工超高泵送混凝土的现场可泵性控制上海建工3、超高泵送混凝土的现场可泵性控制3.1控制点及人员配置（1）混凝土三口状态控制：出厂口、入泵口、出泵口。加强人员配备，出厂口4人，入泵口2人，出泵口2人。上海建工3、超高泵送混凝土的现场可泵性控制上海中心大厦超高泵送混凝土的三控原则：以扩展度控制为第一原则，紧密结合第二和第三原则。3.2可泵性的三控原则以入泵时的混凝土流动性指标——扩展度。1、扩展度控制不同强度等级不同混凝土制备时的环境温度条件下，从发料开始到泵送完毕最长时间限制控制。2、混凝土的有效泵送时间控制三台固定泵HBT90CH-2150D在不同泵送高度、不同泵送状态（低压、高压、一个发动机还是两个发动机）下泵车的主系统压力控制。3、泵车的实际泵送压力同时，可泵性控制还分为搅拌站内部出厂控制和混凝土入泵时状态监控，重点以入泵时混凝土状态为主，反馈至站内进行混凝土的大生产质量稳定性控制。上海建工3、超高泵送砼生产制备控制针对400m及以上，C60和C50混凝土入泵时的扩展度控制由原先的600mm增加到650mm，C35由原先的400mm增加到500mm。另外，紧密结合在不同泵送高度、不同泵送状态（低压、高压、一个发动机还是两个发动机）下泵车的主系统压力控制。3.2.1C60、C50和C35混凝土的可泵性三控制指标类别混凝土的有效泵送时间入泵时的混凝土扩展度制备混凝土时的环境温度30℃≥30℃且35℃≥35℃C60、C503.5小时3小时2.5小时≥650mmC353小时2.5小时≥500mm备注：有效泵送时间指是从发料开始到泵送完毕最长不应超过的时间长度。3.2控制点上海建工3、超高泵送混凝土的现场可泵性控制3.2控制点外围巨型柱C60混凝土从出厂、入泵口、出泵口状态混凝土。在入泵口测试的流动性试验(核心筒71框C60混凝土)在出泵口测试的流动性试验(核心筒71框C60混凝土)3.2.2扩展度控制指标上海建工3、超高泵送混凝土的现场可泵性控制3.2控制点3.2.3泵压控制指标外围巨型柱第81框的C60主系统压力、换向压力、搅拌压力示意图上海建工3、超高泵送混凝土的现场可泵性控制3.2控制点3.2.3泵压控制指标上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制C70、C60、C50和C35的发料速度与上海中心大厦施工现场混凝土的泵送节奏相匹配。（1）拌站在现场的调度服务员须与项目部材料部门做好沟通，掌握发料速度；（2）拌站内部的值班长需利用GPS不定时的查看现场的泵送和路上的车辆情况，若需调整发料速度必须与拌站在现场的调度服务员沟通和确认。2.3混凝土发料速度与泵送节奏相匹配组织协调工作——双控上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制依据施工现场混凝土的泵送速度，针对不同的部位需要实行不同的发料速度目标。1、总体目标为：混凝土从发料到上泵的时间平均控制在1小时~1.5小时。2、分项目标为：（1）核心筒C60混凝土的发料速度目标（平均状态）：一辆搅拌车正在泵送，另一辆等待泵送；——C60打一车等一车。（2）巨型柱C60混凝土的发料速度目标（平均状态）：一辆搅拌车正在泵送，另一辆等待泵送；——C60打一车等一车。（3）楼板C35混凝土的发料速度目标（平均状态）：一辆搅拌车泵送了一半，另一辆搅拌车刚好达到泵车旁。——C35打完半车再来一车。2.3.1发料速度的目标上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制（1）核心筒C60混凝土的泵送速度规律：【两台泵泵送】A）全程平均泵送速度为40m3/h~60m3/h；B）泵送的前3小时平均泵送速度为60m3/h~80m3/h；C）再接下来的平均泵送速度为30m3/h~50m3/h。因此，发料的前3小时的供应速度为80m3/h左右，后面的供应速度为45m3/h左右，具体的还需根据现场实际情况进行适当地调整。2.3.2发料速度上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制（2）巨型柱C60混凝土的泵送速度规律：【三台泵泵送】A）全程平均泵送速度为70m3/h~80m3/h；B）泵送的前4小时平均泵送速度为90m3/h~110m3/h；C）再接下来的平均泵送速度为60m3/h~80m3/h。因此，发料的前4小时的供应速度为100m3/h左右，后面的供应速度为80m3/h左右，具体的还需根据现场实际情况进行适当地调整。2.3.2发料速度上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制（3）楼板C35混凝土的泵送速度规律：【三台泵泵送】A）全程平均泵送速度为30m3/h~45m3/h；B）泵送的前1小时平均泵送速度为45m3/h~60m3/h；C）再接下来的平均泵送速度为30m3/h~45m3/h。建议发料的前1小时的供应速度为60m3/h左右，后面的供应速度为45m3/h左右，具体的还需根据现场实际情况进行适当地调整，特别需考虑到C35和巨型柱C60具有衔接处，以及桁架层。2.3.2发料速度上海建工2、超高泵送混凝土的生产制备控制在每一次混凝土浇筑施工时，特别开始正常泵送和施工节奏较快情况下，搅拌站拌车配置保证充足，并且整个过程原则上做到现场泵车不积料、不缺料，主体上做到可控，全力保障上海中心每次浇筑时所需的拌车量。同时，为了便于及时跟踪搅拌车的运输信息，有效的监控混凝土发料，并配合泵送施工节奏，材料公司在施工现场安装“车辆GPS软件”，满足上海中心大厦每次混凝土浇筑跟踪所需，掌控施工和发料节奏。2.4混凝土搅拌车配置上海建工建议与展望上海建工4、建议（1）积累可泵性的粘性，屈服应力与剪切应力的关系的建立。（2）加强混凝土三口状态控制：出厂口、入泵口、出泵口。（3）突破混凝土的匀质性检测手段研究，能清晰表征目前以经验为主的混凝土好坏，提高混凝土内部性能剖析，增强混凝土机理的系统认识度。上海建工