覃蕭，池匯海，向上，馬政，陳林

（貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司，貴陽 550009）

1 工程概況

某高層建筑工程項(xiàng)目，建設(shè)內(nèi)容為商業(yè)綜合體、住宅樓、辦公樓，建筑物為地下3 層，地上30～32 層的高層建筑，建筑總高度分別為102 m、125 m、127 m。該項(xiàng)目采用全機(jī)制砂配置超高層用混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別為C50、C60，抗?jié)B等級(jí)較高，總用量為20 896.00 m3。

2 高層建筑全機(jī)制砂高性能混凝土配制

2.1 混凝土配合比

全機(jī)制砂高性能混凝土的配制過程中，骨料級(jí)配會(huì)直接影響混凝土的泵送性能。所以，還應(yīng)注意控制混凝土原材料的骨料級(jí)配，深入分析骨料孔隙率對(duì)混凝土制備效果、勻質(zhì)性的影響?？刂乒橇霞?jí)配時(shí)，可分別根據(jù)不同比例混合粒徑為5～10 mm、10～16 mm 的骨料，計(jì)算最佳級(jí)配比例。然后結(jié)合不同骨料級(jí)配松散堆積密度變化，適當(dāng)調(diào)整粒徑為5～10 mm 的碎石的添加量。結(jié)合相關(guān)配制試驗(yàn)可知，5～10 mm、10～16 mm 骨料的摻和比例為3∶7、4∶6 時(shí)，骨料的空隙率最小，混凝土中會(huì)有較多的砂漿余量，使全機(jī)制砂高性能混凝土的工作性能達(dá)到最佳。

2.2 膠凝材料摻量

配制全機(jī)制砂高性能混凝土?xí)r，混凝土膠凝材料中，礦物摻量在一定范圍內(nèi)時(shí)，膠凝材料會(huì)接近最緊密堆積狀態(tài)，有助于增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度。但若礦物摻和材料中硅灰摻量增加時(shí)，混凝土的黏度會(huì)下降，并且在硅灰摻量提高到6%時(shí)，全機(jī)制砂高性能混凝土工作性能明顯下降，所以，在配制該類混凝土?xí)r，相關(guān)人員需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂乒杌覔搅縖1]。

2.3 研制超長(zhǎng)保坍型外加劑

對(duì)于高層建筑工程，施工期間應(yīng)用全機(jī)制砂高性能混凝土?xí)r，需要通過泵送的方式進(jìn)行施工，所以，研制高性能混凝土?xí)r，需要制備泵送劑、超長(zhǎng)保坍型外加劑，同時(shí)減少泵送劑對(duì)混凝土性能的影響，其中，超長(zhǎng)保坍型外加劑的常用配合比見表1。另外，增加PMC（復(fù)合防水涂料）材料時(shí)，混凝土在6 h后的擴(kuò)展度損失較小，PMC 材料在全機(jī)制砂高性能混凝土中的占比為14%時(shí)，混凝土6 h 后的坍落度過大，同時(shí)存在離析情況。但是在泵送過程中采用PC3 泵送劑時(shí)，能夠降低混凝土黏度，增強(qiáng)混凝土勻質(zhì)性，改善混凝土工作性能[2]。

表1 超長(zhǎng)保坍型外加劑的配合比

3 高層建筑全機(jī)制砂高性能混凝土泵送技術(shù)的應(yīng)用

3.1 劃分泵送梯級(jí)

高層建筑所需的C50、C60 全機(jī)制高性能混凝土的理論配合比為：水泥∶粉煤灰∶礦粉∶礦灰∶外加劑（PC4）=65/66∶18∶12∶4∶1.6，砂率為47.1%，水灰比為0.28，膠凝材料總量約為550 kg/m3。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員可根據(jù)高層建筑施工中不同高度混凝土的泵送要求劃分泵送梯級(jí)。通常情況下，建筑高度為0～100 m 時(shí)屬于第一梯級(jí)，100～150 m 屬于第二梯級(jí)。

3.2 選擇混凝土泵

結(jié)合高層建筑混凝土澆筑施工方案，以及建筑物的最大輸出量、泵送高度選用型號(hào)和規(guī)格適中的混凝土泵，確定混凝土泵的數(shù)量、額定壓力、額定排量。對(duì)于全機(jī)制高性能混凝土，由于該類混凝土中的膠凝材料用量較多，混凝土材料的黏度大，需要適當(dāng)調(diào)整混凝土泵的負(fù)荷，提前測(cè)試混凝土材料的黏度，計(jì)算泵送壓力。

3.3 制備泵送基礎(chǔ)設(shè)備

高層建筑泵送施工過程中，需要布設(shè)混凝土輸送管道與布料設(shè)施。相關(guān)人員可結(jié)合全機(jī)制砂高性能混凝土材料的特點(diǎn)以及泵送時(shí)的壓力值計(jì)算輸送管道的最小壁厚，同時(shí)選用耐磨損能力較強(qiáng)的泵送管道。選配布料設(shè)備時(shí)，具體可根據(jù)高層建筑混凝土澆筑平面尺寸進(jìn)行選擇，布料設(shè)備需要覆蓋整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)面，滿足高層建筑施工中快速、均勻布料的基本要求。

3.4 分梯級(jí)配制混凝土

1）在確?；炷翉?qiáng)度等級(jí)的基礎(chǔ)上，安裝不同泵送高度梯級(jí)，調(diào)整混凝土配合比，保證混凝土的可泵性。然后，施工人員需要根據(jù)全機(jī)制砂高性能混凝土的黏度系數(shù)計(jì)算混凝土理論泵送壓力，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)后，確定最終的泵送壓力。泵送壓力的計(jì)算公式為：

式中，P為泵送壓力；b為混凝土的黏度系數(shù)；Q為泵送時(shí)的排量；L為泵送管道長(zhǎng)度；D為管道直徑；ρ 為混凝土密實(shí)度；g為泵送時(shí)設(shè)備的重力加速度；H為高層建筑施工時(shí)的泵送高度。

2）對(duì)于本高層建筑，全機(jī)制砂高性能混凝土的泵送梯級(jí)主要集中在第一梯段、第二梯段。第一梯段的混凝土泵送施工中，全機(jī)制砂高性能混凝土由S75 級(jí)礦粉、P·O 42.5 水泥、Ⅱ級(jí)粉煤灰、萘系減水劑組成，混凝土材料中的膠凝材料總量為680 kg。第二梯段的全機(jī)制砂高性能混凝土中，需要將礦粉更換為硅粉，并調(diào)整粉煤灰等級(jí)，外加劑改為聚羧酸高性能減水劑，確?；炷翉?qiáng)度等級(jí)不低于78 MPa。第一梯段、第二梯段的泵送高度由混凝土黏度系數(shù)、泵送時(shí)的排量決定。

3）借助漿體流變儀測(cè)試、理論泵送壓力計(jì)算公式，計(jì)算混凝土理論泵送壓力，對(duì)比實(shí)際情況后，分析不同梯段、不同配合比的全機(jī)制高性能混凝土是否符合泵送施工要求，同時(shí)持續(xù)優(yōu)化混凝土配合比，降低混凝土的黏度系數(shù)，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

3.5 安裝泵送系統(tǒng)

高層建筑施工中，混凝土泵需要布設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)，具體位置應(yīng)靠近高層建筑主樓。安裝混凝土泵前，還應(yīng)提前設(shè)置基礎(chǔ)工作臺(tái)，基礎(chǔ)工作臺(tái)所用的混凝土等級(jí)應(yīng)不低于C25。為滿足泵送期間的排水要求，平臺(tái)中心區(qū)域應(yīng)適當(dāng)增高，周圍還應(yīng)布設(shè)沉淀池。

固定混凝土材料的水平輸送管道時(shí)，施工人員可用專用支架將管道固定在建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)墩臺(tái)中，支架的間距約為3 m。固定豎向輸送管道時(shí)，應(yīng)沿著高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)布設(shè)，剪力墻上可提前設(shè)置預(yù)埋件，隨后將預(yù)埋件中的鋼板、固定支架焊接，焊接時(shí)的角焊縫高度為5 mm。水平輸送管、豎向輸送管相互連接時(shí)，相關(guān)人員可用專用的連接彎管進(jìn)行連接固定。由于高層建筑首層的水平輸送管、豎向輸送管連接處的彎管受力大，必要時(shí)可用異形混凝土墩固定泵送管道。

為在高層建筑泵送過程中，還應(yīng)在混凝土泵出口區(qū)域、第二層豎向輸送管區(qū)域布設(shè)截止閥，避免出現(xiàn)混凝土回流的情況，之后施工人員可安裝布料機(jī)，布料機(jī)通常需要設(shè)置在高層建筑施工中的液爬模架上，同步爬升有助于控制布料機(jī)的裝卸時(shí)間，節(jié)約施工時(shí)間。

3.6 明確泵送施工要點(diǎn)

1）按照混凝土泵的說明書、全機(jī)制砂高性能混凝土泵送施工要求，調(diào)整混凝土泵的泵送壓力。比如，當(dāng)全機(jī)制砂混凝土黏度系數(shù)不高于4.3 Pa·s、泵送管道直徑為125 mm 時(shí)，當(dāng)泵送高度分別為0～100 m、100～150 m、150～200 m 時(shí)；30%排量的泵送壓力分別為：9.1 MPa、12 MPa、14.9 MPa；35%排量的泵送壓力分別為：10.2 MPa、13.4 MPa、16.6 MPa；40%排量的泵送壓力分別 為：11.4 MPa、14.8 MPa、18.3 MPa；45%排量的泵送壓力分別為：12.5 MPa、14.8 MPa、18.3 MPa；50%排量的泵送壓力分別為：13.6 MPa、17.6 MPa、21.6 MPa。

2）混凝土泵送施工期間，施工人員需要連續(xù)、快速地進(jìn)行泵送作業(yè)。建設(shè)單位需要組織專業(yè)的管理人員，協(xié)調(diào)好全機(jī)制高性能混凝土拌和、運(yùn)輸、混凝土泵運(yùn)行、布料設(shè)備澆筑工作?；炷帘盟?、澆筑過程中，應(yīng)確保布料的均勻性，連續(xù)澆筑后將混凝土材料振搗密實(shí)。

3）泵送前，還應(yīng)在混凝土泵內(nèi)先泵送1 m3的水，然后再泵送2 m3的潤滑砂漿，將管道浸潤后，再開始泵送混凝土。泵水時(shí)，施工人員還應(yīng)全面地將混凝土泵料斗、活塞、輸送管內(nèi)壁浸潤，從而減少潤滑砂漿的摻入量。

4）開始泵送時(shí)，將混凝土泵控制在勻速、緩慢的運(yùn)行狀態(tài)，泵送速度應(yīng)堅(jiān)持“先慢后快”的基本原則。泵送過程中，施工人員需要注意觀察混凝土泵壓力的變化，以及泵送系統(tǒng)的其他設(shè)備的運(yùn)行情況，泵送系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)后，按照正常速度泵送。

5）全機(jī)制砂高性能混凝土到場(chǎng)后，施工人員要檢查混凝土的配合比和坍落度。

4 結(jié)語

高層建筑項(xiàng)目中，全機(jī)制砂高性能混凝土生產(chǎn)、研發(fā)的關(guān)鍵在于控制混凝土原材料的配比，以及各類添加劑的選用。在科學(xué)配置全機(jī)制砂混凝土的前提下，相關(guān)人員還應(yīng)結(jié)合高層建筑施工質(zhì)量控制要求，完善混凝土泵送技術(shù)方案，合理計(jì)算泵送出口壓力，選用合適的泵送設(shè)施，使全機(jī)制砂高性能混凝土能夠順利澆筑到指定區(qū)域，促進(jìn)高層建筑內(nèi)混凝土的全覆蓋澆筑，提升高層建筑施工的便捷性。