C60超高泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)研究

1、C60超高泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)研究建筑高度超過(guò)100m的建筑稱為超高層建筑，強(qiáng)度等級(jí)不小于 C60的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。與普通強(qiáng)度等級(jí)混凝土相比高強(qiáng)混凝 土具有可減少結(jié)構(gòu)斷面、減少鋼筋用量、增加房屋使用面積和有效空 間、減輕地基負(fù)載等優(yōu)點(diǎn)，其抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化性、抗腐蝕性 和抗沖擊性等諸方面性能也均優(yōu)于普通強(qiáng)度等級(jí)混凝土。另一方面高強(qiáng)混凝土也具有膠凝材料多、水膠比小、擴(kuò)展度大、倒桶時(shí)間長(zhǎng)等特 點(diǎn)，所以在泵送高強(qiáng)混凝土?xí)r存在黏度大導(dǎo)致泵送時(shí)壓力高，增加泵施施工難度的問(wèn)題，特別是對(duì)于超高層泵送高強(qiáng)混凝土問(wèn)題更明顯。 一般來(lái)說(shuō)建筑物隨著建筑高度的增加，相應(yīng)需要的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等 級(jí)也在降低，普

2、通強(qiáng)度等級(jí)混凝土的超高層泵送問(wèn)題業(yè)界研究的比較 多也得到比較好的解決。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于普通強(qiáng)度等級(jí)混凝土超高層泵 送研究比較多，而對(duì)于一次性泵送高度超過(guò)200m的C60混凝土研究 較少。本文將結(jié)合日立電梯（中國(guó)）有限公司大石廠區(qū)新建試驗(yàn)塔項(xiàng) 目實(shí)例，為廣州地區(qū)高強(qiáng)混凝土超高層泵送的順利施工提供經(jīng)驗(yàn)和依 據(jù)。2工程概況與技術(shù)難點(diǎn)日立電梯（中國(guó)）有限公司大石廠區(qū)新建試驗(yàn)塔項(xiàng)目位于廣東省 廣州市番禺區(qū)大石街石北工業(yè)區(qū)內(nèi)， 為廣州市重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目。該 工程地下3層，地上39層，總建筑面積：17813.8m2,該工程首層層 高7.5m,標(biāo)準(zhǔn)層層高7m,結(jié)構(gòu)封頂總高度273.5m,結(jié)構(gòu)封頂后將是 亞洲目前最

3、高的工業(yè)建筑，主要用于快速電梯的試驗(yàn)。該工程使用鋼 爬模施工工藝，鋼爬模厚度 2m,長(zhǎng)度和高度超過(guò)1m, 一次性C60 混凝土澆筑量為370m3,屬于大體積混凝土澆筑范疇。 該項(xiàng)目從地下 室負(fù)三層墻柱開(kāi)始一直到39層墻柱，墻柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為 C60。一次性將C60混凝土泵送至200m以上的高度，在廣州市的實(shí)際 工程應(yīng)用案例不多，如何在保證泵送后 C60混凝土施工性能和強(qiáng)度 等級(jí)的前提下一次性將 C60混凝土泵送至垂直高度270m,需要解決 下面三個(gè)問(wèn)題?；炷恋雇皶r(shí)間與施工性能的問(wèn)題：由于高強(qiáng)混凝土膠凝材料 多，單位用水量低，水膠比低，混凝土倒桶時(shí)間普遍在 1012秒之 間，與低強(qiáng)度普

4、通混凝土相比倒桶時(shí)間長(zhǎng)，加上一次性泵送垂直高度高造成混凝土在泵管中的輸送阻力特別大， 通常情況下泵送混凝土的 泵壓在20MPa以下，如果泵送壓力超過(guò)20MPa時(shí)還強(qiáng)行泵送，將會(huì) 出現(xiàn)泵車活塞損壞或者泵管爆裂等現(xiàn)象。 所以高強(qiáng)超高層泵送混凝土 的施工難點(diǎn)就在這里，既要保證高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求， 又要符合 施工要求的合適的坍落度、擴(kuò)展度和倒桶時(shí)間。本工程中施工單位選 用了中聯(lián)公司的ZL5280HBT105.28.286RS高壓泵作為輸送設(shè)備，一 次性可以將混凝土泵送至垂直高度 400m以上，可以滿足本工程泵送 設(shè)備的要求。對(duì)于高強(qiáng)混凝土施工性能的調(diào)整，將通過(guò)?；⒅榉鄣?加入來(lái)增加混凝土的流動(dòng)性

5、、抗離析性和降低混凝土的倒桶時(shí)間。經(jīng)過(guò)一次性長(zhǎng)距離泵送后高強(qiáng)混凝土施工性能的保證，混凝土經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離泵送后，混凝土坍落度、擴(kuò)展度會(huì)因?yàn)榛炷帘盟蜁r(shí)受壓 變小，影響混凝土的施工性能。通過(guò)使用聚竣酸系高性能外加劑來(lái)保 證經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離泵送后的混凝土施工性能滿足施工要求，混凝土外加劑 廠家通過(guò)外加劑減水組分、保坍組分和引氣組分的調(diào)整來(lái)提高混凝土 的流動(dòng)性、黏聚性和保水性，保證入泵口的混凝土擴(kuò)展度在 650d50mm,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離泵送后擴(kuò)展度保持在 6000mm。經(jīng)過(guò)一次性長(zhǎng)距離泵送后，如何保證高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè) 計(jì)要求，混凝土經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離泵送后混凝土施工性能會(huì)有變化，在坍落度和擴(kuò)展度變小的情況下強(qiáng)度能否保

6、證。 在配合比設(shè)計(jì)中通過(guò)?；?珠粉和粒化高爐礦渣粉與粉煤灰的雙摻使用不僅對(duì)混凝土施工性能 改善有很大提升，關(guān)鍵是能保證混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)，特別是對(duì)28d后的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)有利，同時(shí)加上現(xiàn)場(chǎng)的科學(xué)管理和混凝土的規(guī)范 施工和養(yǎng)護(hù)可以保證經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離泵送后高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要 求。3原材料的選擇與配合比設(shè)計(jì)混凝土原材料質(zhì)量與混凝土質(zhì)量息息相關(guān)， 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的 原材料才能生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的混凝土。 與普通強(qiáng)度等級(jí)超高層泵 送混凝土相比，本工程中使用的混凝土不僅是高強(qiáng)混凝土， 而且一次 性泵送高度高，所以對(duì)施工性能要求很高，除了達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久 性要求外，在設(shè)計(jì)配合比時(shí)要重點(diǎn)考慮混凝土泵送

7、施工性能的調(diào)整。為了設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的 C60高強(qiáng)超高層泵送混凝土配合比，在本工程前期使用的C60泵送混凝土基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱文獻(xiàn)以及結(jié)合其他相關(guān)工程實(shí)踐應(yīng)用數(shù)據(jù)的總結(jié)，配置 C60高強(qiáng)超高層泵送混凝土所用原材料除了符合國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求外還應(yīng)以滿足下列要求為宜，詳細(xì)原材料技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。班骨科粗骨帝口值選用普通在酸鹽水泥、e疣蜘s 口冰泥贛粒挺于【遇礦粉摻合枷泥,不宜選用樹(shù)原強(qiáng)翅水泥、的蘸威鹽水泥和火山荻質(zhì)哇酸鹽水泥:42.帝Sr篇,亙選用細(xì)度的T 2. 53.口之閭的天桃忒洗中科：松麟劈？所反例(憾擇空隙率小、表面粗糙后地鷲圓針片狀色妙、吸玳率小的碎石.雄積空度,L500%/哂此礴擇的辟石粒

8、徑應(yīng)為520所連續(xù)坦配褥石士海大鄙t粒建馬普露期小存；門酒用嘮艮組稱氣蠲能夠水劑：蹴不利的常祥武幽覬富睇性2%-S.瓠則_試麻加科苣覆犧L減水率高、有一定引氣作用丹落度保持讓基本不報(bào)也表2華澗P.I42.5R級(jí)水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)匍朝J同fllin)小小件抗度(MPa)抗折強(qiáng)EJFa)比表面積3Q,Loss初西堤廉Td2BdTd38d門峋叼亞話154L76合格35.362.36.79.93612.261： 36外加劑按照表1所述要求結(jié)合目前生產(chǎn)所用原材料，本工程中使用的水泥為華潤(rùn)水泥(平南)有限公司生產(chǎn)的 PF 42.5R水泥，水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表2;粉煤灰選用福建大唐寧德火電廠II級(jí)粉煤灰；粒

9、化高爐礦渣粉選用廣西源盛礦渣綜合利用有限公司生產(chǎn)的S95級(jí)礦粉；碎 石選用惠州博羅生產(chǎn)的520mm的連續(xù)級(jí)配花崗巖碎石，壓碎指標(biāo)小于12%、針片狀含量小于5%、含泥量小于0.5%;細(xì)骨料選用西江II區(qū)中砂，級(jí)配良好、含泥量小于 2%;外加劑選用廣東柯杰科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的 KJ-JS聚竣酸系高性能緩凝型減水劑，減水率為30%;生產(chǎn)拌合用水為自來(lái)水，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；?；⒅榉圻x用河南 三門峽市所產(chǎn)?；⒅榉?，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。4配合比設(shè)計(jì)原材料確定后就需要對(duì)配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)以及試配?；炷了z比對(duì)混凝土的性能影響最大，混凝土原材料一定的條件下，水膠比越大 混凝土強(qiáng)度等級(jí)越低，反之水膠比越小混凝土強(qiáng)

10、度等級(jí)越高，但是過(guò) 低的水膠比容易造成混凝土倒桶時(shí)間長(zhǎng)而難以泵送施工。本工程中泵送高度200m以內(nèi)的C60混凝土未使用?；郀t礦渣粉和?；⒅?， 外加劑使用的為聚竣酸系高效減水劑，碎石粒徑為525mm,砂為H區(qū)中砂。通過(guò)文獻(xiàn)資料查詢參考以及所選用原材料的特點(diǎn)，加之我公司已經(jīng)為該工程成功供應(yīng)了兩萬(wàn)余 m3質(zhì)量合格的C60高強(qiáng)泵送混 凝土，C60混凝土水膠比宜控制在0.260.31的范圍內(nèi)。我公司為該 工程供應(yīng)的一次性泵送高度 200m以內(nèi)的C60混凝土，水膠比為0.3, 施工性能和強(qiáng)度均滿足要求，所以水膠比0.3是能滿足C60泵送混凝 土強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。本次試驗(yàn)水膠比也選擇為0.3,通過(guò)?；郀t礦

11、渣粉和粉煤灰的雙摻，一方面可以利用粉煤灰和礦粉取代部分水泥來(lái)改 善混凝土的施工性能，另一方面可以降低混凝土水化熱， 保證大體積 混凝土施工的同時(shí)也具有一定經(jīng)濟(jì)效益， 最后粒化高爐礦渣粉和粉煤 灰的加入對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)非常有利，能保證混凝土施工性能 的條件下增加混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)。同時(shí)通過(guò)添加不同比例的?；?微珠取代等量粉煤灰和使用聚竣酸系高性能減水劑，以及使用小粒徑 粗骨料來(lái)實(shí)現(xiàn)在低水膠比時(shí)保證混凝土具有大流動(dòng)性和較低的倒桶 時(shí)間。?；⒅槊苛⒎矫谆炷潦褂昧糠謩e為20kg、30kg、40kg、50kg,柯杰聚竣酸系高性能減水劑的摻量分別為 1.2%、1.3%、1.4%。具體配合比用量

12、見(jiàn)表3,試配結(jié)果見(jiàn)表4,圖1和圖2分別為試配混凝土 2h后的倒桶時(shí)間和2h后的坍落度和擴(kuò)展度的直觀對(duì)比圖。編水泥礦粉柳煤灰徽珠水砂石外加劑A13956073201607429856.40A23906063301607429856.40A33306053401607429856.40A43306043501607429856.40A53356073201607429856.93A63336063301607429856.93A73936053401607429856.93A83936043501607429856.93A939)6073201607429857.46A1038)606330160

13、7429857.46All3806053401607429857.46A123956043501607429857.46表4試配結(jié)果匯總編號(hào)坍落度 (nun)擴(kuò)展度 (non)初始倒桶時(shí)間混凝出呈度(S)(MPa)初始2h初始2h初始2h7d28dA12332106005508.99.660.172.5A22402156355908.08.561.275.2A32902456806356.57.360.878.9A42302256205705.06.563.279.2A52402406806707.88.260.473.5A620)2606907005.86.061.475.5A7265260

14、7007005.55.662.576.8A82632606806505.05.261.179.5A92402557207208.58.060.073.9A102302507107208.27.661.374.4All2452557107207.16.560.675.3A122402407307406.86.063.478.8圖1 2h后倒桶時(shí)間圖2 2h后混凝土坍落度和擴(kuò)展度由表4和圖1、圖2可知所有混凝土配合比試配強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì) 要求，隨著柯杰聚竣酸系高性能外加劑摻量的增加，混凝土流動(dòng)性增加，摻量1.2%時(shí)混凝土 2h后坍落度和擴(kuò)展度均出現(xiàn)變小的現(xiàn)象，說(shuō) 明柯杰聚竣酸系高性能外加劑摻量在1.

15、2%時(shí)不能滿足施工要求。摻量在1.3%和1.4%時(shí)均能基本保證2h坍落度和擴(kuò)展度不變化，當(dāng)摻 量為1.4%時(shí)混凝土出現(xiàn)外加劑輕微超摻現(xiàn)象，擴(kuò)展度大而坍落度比 外加劑摻1.3%時(shí)候小，混凝土黏聚性下降所以倒桶時(shí)間增加，這種 混凝土容易發(fā)生離析，泵送時(shí)容易發(fā)生堵管。另一方面隨著?；⒅?粉用量的增加，混凝土倒桶時(shí)間下降，更適合泵送施工，所以?；?珠粉的加入有利于超高層混凝土的泵送。通過(guò)試驗(yàn)試配數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，在滿足施工和易性要求、 設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性能的前提下，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性能的綜合考慮，確定配合 比A7為生產(chǎn)配合比并在工程中實(shí)際使用。2019年4月30日日立電梯（中國(guó)）有限公司大石廠區(qū)新建試驗(yàn)

16、 塔工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)封頂需要將 C60混凝土一次性泵送至270米高度。 當(dāng)天我們按照A7配合比生產(chǎn)C60混凝土，混凝土出廠檢測(cè)坍落度（mm） /擴(kuò)展度（mm）為：270/700,倒桶日t間：5.2s; 1h后到達(dá)施 工現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)坍落度（mm） /擴(kuò)展度（mm）為：265/710,倒桶時(shí) 間：5.0s,滿足泵送施工要求，現(xiàn)場(chǎng)成型試件檢測(cè)強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離 泵送后出料口混凝土取樣檢測(cè)坍落度（mm） /擴(kuò)展度（mm）為：220/580,符合施工性能要求，并成型試件檢測(cè)強(qiáng)度。現(xiàn)場(chǎng)成型混凝 土試件經(jīng)過(guò)28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)試壓泵送前混凝土強(qiáng)度代表值分別為：69.5MPa、72.1MPa、70.2MPa,泵送后出料口 取樣成型試件試壓強(qiáng)度代表值分別為：74.2MPa、68.7MPa、71.3MPa 強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，后期將跟蹤混凝土 60d及90d強(qiáng)度的增長(zhǎng)做好 技術(shù)資料記錄。5結(jié)論日立電梯（中國(guó)）有限公司大石廠區(qū)新建試驗(yàn)塔工程項(xiàng)目目前已 經(jīng)主體結(jié)構(gòu)順利封頂，使用A7配合比生產(chǎn)的C60混凝土一次性順利 泵送高度278m,未出現(xiàn)離析堵管、坍落度/擴(kuò)展度過(guò)小的現(xiàn)象，保證 了施工方的進(jìn)度和質(zhì)量，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的應(yīng)用效果。 總結(jié)