天津117大廈621米超高層泵送混凝土應(yīng)用技術(shù)

全

國(guó)

混

凝

土

技

術(shù)

技

能

交

流論

壇天津117大廈621米超高層泵送混凝土應(yīng)用技術(shù)中建西部建設(shè)股份有限公司2016年11月主

要

內(nèi)

容一、工程概況二、超高泵送混凝土研制不應(yīng)用技術(shù)三、寒冷條件下技術(shù)保障措斲四、管道布置不清洗五、混凝土生產(chǎn)組織及管理六、創(chuàng)吉尼斯世界紀(jì)錄七、結(jié)語企業(yè)基本情況介紹中建西部建設(shè)股份有限公司（簡(jiǎn)稱中建西部建設(shè)）是中國(guó)建筑工程總公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)建筑）打造的第一家獨(dú)立上市的專業(yè)化公司，也是中國(guó)建筑商品混凝土業(yè)務(wù)發(fā)展的唯一平臺(tái)。2013年，中國(guó)建筑整合旗下新疆西部建設(shè)股份有限公司、中建商品混凝土有限公司、貴州中建雙元建材有限公司、湖南中建五局商品混凝土有限公司、天津中建新紀(jì)元商品混凝土有限公司、山東建澤商品混凝土有限公司六家以商品混凝土為主業(yè)的企業(yè)，組建“中建西部建設(shè)股份有限公司”。公司為深交所上市高新技術(shù)企業(yè)，股市簡(jiǎn)稱“西部建設(shè)”、股票代碼“002302”。企業(yè)基本情況介紹2015年中國(guó)商品混凝土企業(yè)十強(qiáng)（以實(shí)際產(chǎn)量為基準(zhǔn)）排序公司名稱中國(guó)建材中建西建上海建工華潤(rùn)水泥金隅集團(tuán)冀東混凝土中材股份云南建工華西綠舍上海城建物資產(chǎn)能（萬立方米）產(chǎn)量（萬方）71203242215312311134774全國(guó)占比（%）

收入（億元）12214506875250033903000277525008353.201.460.970.550.510.350.330.200.190.17214.62101.6069.7241.0531.0022.9422.1513.8413.5612.57345677428438956042110550388數(shù)據(jù)來源：中國(guó)混凝土網(wǎng)處理得來企業(yè)基本情況介紹企業(yè)基本情況介紹市場(chǎng)覆蓋范圍將拓展至19個(gè)省市一、工程概況國(guó)內(nèi)外在建和計(jì)劃在建的超高層建筑：1000900800700600500400300200100國(guó)王塔

迪拜塔1001米

828米中南中心

上海中心

綠地中心

平安大廈

117大廈729米

632米

606米

600米

597米天津周大福530米中國(guó)尊528米一、工程概況117大廈工程總體概況天津117大廈工程位于天津市濱海高新區(qū)，總建筑面積84.7萬m2，由117辦公樓及裙樓、總部辦公樓、商業(yè)廊及精品商業(yè)等組成，是集高檔商場(chǎng)、甲級(jí)寫字樓、餐飲娛樂和六星級(jí)酒店于一體的綜合性特大型超高層建筑群。117塔樓靠山樓CBD一期中央商務(wù)區(qū)CBD一、工程概況117辦公樓地下3層(局部4層)，地上共117層(含設(shè)備層共130個(gè)結(jié)構(gòu)層)，結(jié)構(gòu)高度

596.2m，

建筑總高度達(dá)597m，是目前建成的中國(guó)結(jié)構(gòu)第一高樓。一、工程概況117項(xiàng)目混凝土難點(diǎn)可用“四度”概括高度：該工程混凝土泵送高粘

度

：

該工程混凝土涵蓋C30-C70

，

高

強(qiáng)混凝土需要降粘，低標(biāo)號(hào)混凝土需要增粘。度

達(dá)597

米

，

位居全國(guó)之首，僅次于迪拜哈利法塔居世界第二?？?/p>

度

：該工程施工跨

度

長(zhǎng)

達(dá)

4年,混凝土性能需保持穩(wěn)定。溫

度

：

天

津地處溫帶大陸氣候，冬季氣候寒冷大風(fēng)，夏季炎熱干燥、春秋晝夜溫差最高達(dá)20余度。一、工程概況597米597米117大廈混凝土強(qiáng)度等級(jí)及泵送高度分布情況巨柱C50自密實(shí)外框組合板332.88米巨柱C60自密實(shí)183.96米剪力墻、連梁巨柱C70自密實(shí)0米0米一、工程概況核心筒鋼板剪力墻鋼骨柱巨型鋼柱巨型鋼柱腳翼墻一、工程概況2015.09117大廈于2015年9月8日順利封頂，并創(chuàng)造混凝土一次性泵送高度621米的吉尼斯世界紀(jì)錄。2015.012014.092014.052013.122013.08二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用1

高性能混凝土性能評(píng)價(jià)指標(biāo)超高泵送混凝土研制與應(yīng)用2

混凝土原材料超高泵送混凝土技術(shù)難點(diǎn)34

超高泵送混凝土試驗(yàn)研究工程模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)施效果56二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用1、高性能混凝土性能評(píng)價(jià)指標(biāo)混凝土拌合物的

“泵送性能包含

“是否適合泵送”和“是否容易泵送”兩方面涵義，即需要從“可泵性”和“易泵性”兩方面進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。?

指混凝土拌合物能被泵送，要求新拌混凝土有一定流可泵性易泵性動(dòng)性，不易離析和堵塞管道，也不會(huì)在泵送過程失去工作性，是泵送施工順利進(jìn)行的前提條件。?

指泵送混凝土拌合物時(shí)流動(dòng)阻力的相對(duì)高低，

關(guān)系到泵送相同的距離或高度需要泵壓的高低，

決定了泵送施工的效率?；炷涟韬衔镌诠艿乐辛鲃?dòng)的Kaplan模型二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用1.混凝土拌合物在泵腔內(nèi)易于流動(dòng)，以充滿所有空間流動(dòng)性黏聚性混2.混凝土拌合物不分層、不離析、不泌水凝土泵送性能3.混凝土拌合物與管壁之間以及混凝土內(nèi)摩擦阻力較小勻質(zhì)性穩(wěn)定性4.

混凝土拌合物在壓力條件下仍能保持良好的工作性能二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用天津117大廈混凝土性能主要通過以下兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：1、泵送性能主要包括混凝土擴(kuò)展度、倒坍流空時(shí)間、含氣量、壓力泌水率、混凝土經(jīng)時(shí)及泵送損失。2、力學(xué)性能及耐久性主要包括混凝土抗壓強(qiáng)度、收縮、水化熱等。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用2、混凝土原材料混凝土用原材料性能指標(biāo)如下：名稱水泥質(zhì)量要求P·O42.5，符合GB

175-2007符合GB/T

18736-2002硅灰礦粉S95等級(jí)，符合GBT18046-2008粉煤灰I級(jí)、符合GBT1596-2005碎石5-16連續(xù)級(jí)配碎石5-25連續(xù)級(jí)配中砂石子砂子細(xì)砂外加劑高性能專用聚羧酸減水劑二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用5-25石子5-16石子中河砂細(xì)河砂二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用3、超高泵送混凝土技術(shù)難點(diǎn)高強(qiáng)大體積超高泵送混凝土難點(diǎn)分析117大廈剪力墻強(qiáng)度高最

厚

厚

度

達(dá)

1.6m，巨型柱最

大截面積達(dá)45平

米

，為

高

強(qiáng)大體積混

凝土

。高強(qiáng)大體積

超高泵送混凝土研

究難點(diǎn)如圖所示。水化熱、自收縮大，裂縫不易控制粘度大，不易泵送難點(diǎn)剪力墻、巨柱鋼筋肋板密集，高拋落差大，要求出泵自密實(shí)狀態(tài)二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用（1）核心筒剪力墻鋼筋密集、串筒固定澆筑點(diǎn)、混凝土澆筑落差大。鋼鋼筋密集筋間距（）澆筑落差（串筒固定澆筑點(diǎn)余米）二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用（2）巨型柱體積大，內(nèi)部肋板鋼筋交錯(cuò)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法振搗，要求出泵混凝土為自密實(shí)，以保證復(fù)雜節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土填充密實(shí)。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用超高泵送低強(qiáng)度混凝土難點(diǎn)分析117大廈外框組合板混凝土標(biāo)號(hào)為漿體少，粘度低，勻質(zhì)性差施工接管停泵頻繁，風(fēng)險(xiǎn)大C30

，

泵

送高度

高達(dá)597米，超高泵送普通低強(qiáng)度等級(jí)混凝土研究難點(diǎn)如右圖所示。管道長(zhǎng)，彎管多二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用4、超高泵送混凝土試驗(yàn)研究超高泵送混凝土工作性能設(shè)計(jì)指標(biāo)剪力墻C60混凝土初始4h壓力泌水率含氣量（%）3±1（%）擴(kuò)展度(mm)倒坍時(shí)間（s）3±1擴(kuò)展度(mm)倒坍時(shí)間（s）3±1≤10680-750660-730巨型柱C70自密實(shí)混凝土初始4h壓力泌水率U箱高差（mm）含氣量（%）2±1（%）≤10擴(kuò)展度(mm)

倒坍時(shí)間（s）

擴(kuò)展度(mm)

倒坍時(shí)間（s）≤10700-7503±1680-7303±1組合板C30混凝土初始4h壓力泌水率含氣量（%）3±1（%）擴(kuò)展度(mm)650-700倒坍時(shí)間（s）3±1擴(kuò)展度(mm)倒坍時(shí)間（s）3±1≤10/650-700二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用試驗(yàn)方法含氣量坍落擴(kuò)展度測(cè)定倒坍時(shí)間高壓壓力泌水率二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用混凝土阻力測(cè)定儀U型箱收縮性能測(cè)定水化熱測(cè)定儀二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用高強(qiáng)混凝土松軟度調(diào)控混凝土松軟度定義：指混凝土變形的難易程度，松軟度越好，施工性能越佳。高強(qiáng)混凝土松軟度差的原因分析：高強(qiáng)混凝土水膠比低，混凝土屈服應(yīng)力大，混凝土粘度大；導(dǎo)致混凝土松軟度差。為合理調(diào)控混凝土松軟度，優(yōu)化混凝土泵送性能，在混凝土流變理論的基礎(chǔ)上，自主研制混凝土流變儀，檢測(cè)混凝土屈服應(yīng)力及粘度。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用普通混凝土與117項(xiàng)目超高泵送混凝土流變性能檢測(cè)如下表所示：屈服應(yīng)力粘度配合比擬合方程倒坍時(shí)間（S）/pa/pa.s普通C60混凝土117C60混凝土291.2185.7125.1

y=125.1x+291.26.82.788.2y=88.2x+185.7從上表可知，117項(xiàng)目所用C60混凝土在屈服應(yīng)力及粘度上均有了顯著改善，混凝土松軟度提高，并能夠在高壓、長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用中建西部建設(shè)首個(gè)外加劑廠于2004年年底建成投產(chǎn)，2007年開始生產(chǎn)聚羧酸高性能減水劑，目前已在省會(huì)城市投資建設(shè)7個(gè)外加劑生產(chǎn)廠，年累計(jì)供應(yīng)聚羧酸高性能外加劑約17萬噸，產(chǎn)品能夠滿足各類特殊混凝土的需求。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用5、工程模擬實(shí)驗(yàn)占地面積為38*54m，管道總長(zhǎng)800m，Φ150mm，35處90°彎頭，法蘭連接。泵送模擬試驗(yàn)流程二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用泵送模擬試驗(yàn)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)編號(hào)水主系統(tǒng)壓力

換向壓力

攪拌壓力

泵送方量排量35%35%35%80%備注2219191919444444202雙機(jī)低壓雙機(jī)低壓雙機(jī)低壓雙機(jī)低壓機(jī)高壓凈漿砂漿（潤(rùn)管）4412混凝砂漿（水機(jī)低壓4檢測(cè)機(jī)低壓混凝C6R2874.271.90C6經(jīng)工程模擬試驗(yàn)驗(yàn)證，混凝土泵送性能優(yōu)異，泵送損失小，有利于混凝土超高泵送。8二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用壓力傳感器安裝圖及監(jiān)控設(shè)備經(jīng)過理論計(jì)算，當(dāng)混凝土泵送高度為600米時(shí)，混凝土泵出口壓力為19.88MPa，而輸送泵的額定出口壓力為48MPa，僅占額定出口壓力的41%，表明混凝土泵送性能良好，為實(shí)際斲工提供了保障。二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用巨型柱模擬試驗(yàn)二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用高頻應(yīng)力波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)點(diǎn)分布混凝土與界面粘結(jié)性能檢測(cè)混凝土水化溫升檢測(cè)二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用6、實(shí)施效果1、C30組合板混凝土C30組合板混凝土性能參數(shù)出機(jī)性能入泵性能出泵性能泵送參數(shù)層數(shù)/標(biāo)擴(kuò)展度

倒坍時(shí)

擴(kuò)展度

倒坍時(shí)

擴(kuò)展度

倒坍時(shí)間

泵壓排量高工況/mm間/s/mm間/s/mm/s/MPa/%97/48398/4876702.46502.16201.8146060雙機(jī)高壓雙機(jī)高壓6806802.32.56706702.02.36006302.12.01414100/49560雙機(jī)高壓二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用組合板混凝土入泵狀態(tài)

（點(diǎn)擊圖片播放）組合板混凝土出泵狀態(tài)

（點(diǎn)擊圖片播放）二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用C30組合板混凝土狀態(tài)圖入泵狀態(tài)出泵狀態(tài)二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用2、C60剪力墻混凝土C60剪力墻混凝土性能參數(shù)出機(jī)性能入泵性能入模性能泵送參數(shù)層數(shù)/標(biāo)擴(kuò)展泵壓排量高倒錐/s

擴(kuò)展/mm

倒錐/s

擴(kuò)展/mm

倒錐/s工況/mm/MPa/%7007102.92.5702700116M/579117/5842.42.22.12.56606506806501.91.92.22.0141550555555雙機(jī)高壓雙機(jī)高壓雙機(jī)高壓雙機(jī)高壓117M1/588117M2/5927207002.8316二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用剪力墻混凝土入泵狀態(tài)

（點(diǎn)擊圖片播放）剪力墻混凝土出泵狀態(tài)（點(diǎn)擊圖片播放）二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用C60剪力墻混凝土狀態(tài)圖入泵狀態(tài)出泵狀態(tài)二、超高泵送混凝土研制與應(yīng)用剪力墻拆模表觀圖北側(cè)外墻南側(cè)外墻翼墻斷面內(nèi)墻三、寒冷條件下技術(shù)保障措施寒冷條件下技術(shù)保障措施1

天津117大廈混凝土冬期施工難點(diǎn)2

冬期施工混凝土研究?jī)?nèi)容養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施效果34三、寒冷條件下技術(shù)保障措施1、天津117大廈混凝土冬期施工難點(diǎn)?

冬季北方河流結(jié)冰，河砂供應(yīng)困難，砂結(jié)冰后難以下料。材料供應(yīng)溫度保障強(qiáng)度發(fā)展洗

泵?

天津冬季寒冷、大風(fēng)，泵送高度高，溫度難保障。?

混凝土施工周期快，帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間短。?

冬季洗泵后殘留水結(jié)冰易導(dǎo)致堵管。三、寒冷條件下技術(shù)保障措施天津地處溫帶大陸氣候，根據(jù)天津氣象局統(tǒng)計(jì)信息，2012~2015年冬季平均氣溫分布如下表所示：天津市2012~2015年冬季平均氣溫分布情況溫度范圍2012~20132013~20142014~2015-5≤T<0556282-10≤T<-5-15≤T<-10-20≤T<-1541111080000在2012~2015年期間，天津市冬季平均氣溫通常集中在-10~0℃之間，低于-15℃情況沒有發(fā)生，此外天津地處渤海之濱，冬季多風(fēng)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，天津117大廈在進(jìn)行500米高度施工時(shí)氣溫通常較地面低4~5℃。風(fēng)力較地面高5~6級(jí)，最高可達(dá)25米/S。三、寒冷條件下技術(shù)保障措施2、冬期施工混凝土研究?jī)?nèi)容冬期施工混凝土性能設(shè)計(jì)指標(biāo)天津117大廈冬季只進(jìn)行剪力墻及巨柱混凝土施工，冬期施工混凝土預(yù)期性能指標(biāo)如下：控制指標(biāo)技術(shù)要求混凝土出機(jī)至入模溫度損失≤5℃混凝土入模溫度大體積混凝土內(nèi)外溫差剪力墻實(shí)體3d強(qiáng)度≥10℃＜25℃≥30MPa三、寒冷條件下技術(shù)保障措施出機(jī)溫度對(duì)混凝土工作性能的影響不同出機(jī)溫度混凝土工作性能（環(huán)境溫度-5℃）混凝土出機(jī)溫度外加劑摻

工作性能（擴(kuò)展度/編號(hào)水溫80性能描述量倒坍時(shí)間）流動(dòng)性好、黏聚性好、漿體飽滿123420151052.4%680/2.6流動(dòng)性好、黏聚性好、漿體量一般502.4%2.4%2.4%660/2.5620/2.0550/2.1流動(dòng)性一般、黏聚性一般、漿體量少流動(dòng)性差、黏聚性一般、漿體量少3015三、寒冷條件下技術(shù)保障措施（1）20℃（2）15℃（3）10℃（4）5℃三、寒冷條件下技術(shù)保障措施強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律預(yù)養(yǎng)護(hù)：在混凝土成型后，受凍前，在標(biāo)養(yǎng)條件下養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間。例如-7d是指預(yù)養(yǎng)護(hù)后在設(shè)定的負(fù)溫條件下受凍養(yǎng)護(hù)7d?；炷翆?shí)驗(yàn)室負(fù)溫強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土成型混凝土預(yù)養(yǎng)護(hù)-10℃混凝土負(fù)溫養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)三、寒冷條件下技術(shù)保障措施試驗(yàn)墻規(guī)格尺寸及脫模照片剪力墻冬期施工模擬試驗(yàn)墻試驗(yàn)及強(qiáng)度三、寒冷條件下技術(shù)保障措施溫度保障措施（1）自主研制混凝土泵管加熱保溫裝置及試驗(yàn)結(jié)果自主研制混凝土泵管加熱保溫裝置時(shí)間（min）中心溫度（℃）管壁溫度（℃）0-15.00.0-15.00.238729211510.015.020.010.615.720.9三、寒冷條件下技術(shù)保障措施（2）混凝土原材料加熱-運(yùn)輸保溫-現(xiàn)場(chǎng)泵送加熱保溫流程砂倉(cāng)蒸汽加熱管道封閉料倉(cāng)運(yùn)輸車保溫套泵管加熱保溫裝置三、寒冷條件下技術(shù)保障措施3、養(yǎng)護(hù)措施剪力墻覆蓋薄膜剪力墻模板保溫薄膜覆蓋后吊掛保溫棉剪力墻連梁養(yǎng)護(hù)三、寒冷條件下技術(shù)保障措施4、實(shí)施效果混

凝

土

出機(jī)

—入

泵

—

出泵—入模穩(wěn)定后溫度檢測(cè)，從圖中可以看出，混站內(nèi)出機(jī)溫度（19.2℃）現(xiàn)場(chǎng)入泵溫度（19.6℃）凝土入模溫度可達(dá)20℃，整個(gè)生產(chǎn)、運(yùn)輸及泵送過程中無溫度損失?；炷脸霰脺囟龋?0.0℃）

混凝土入模后溫度（15.5℃）三、寒冷條件下技術(shù)保障措施剪力墻測(cè)溫點(diǎn)平面布置圖測(cè)溫點(diǎn)立面布置圖混凝土實(shí)體內(nèi)部溫度高，內(nèi)外溫差小，既保障了混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，也防止了混凝土因內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致裂縫。剪力墻經(jīng)檢測(cè)3d回彈強(qiáng)度達(dá)30MPa以上，7d達(dá)50MPa左右，完全滿足項(xiàng)目施工要求。剪力墻實(shí)體溫度檢測(cè)四、管道布置與清洗超高1

管道布置2

布管原則層混凝土泵送與施工技術(shù)管道清洗3四、管道布置與清洗1、管道布置四、管道布置與清洗2、布管原則布管原則一：布管原點(diǎn)布管原點(diǎn)為布管的起始點(diǎn)。水平管與立管連接點(diǎn)為布管原點(diǎn)：1、水平管從原點(diǎn)向拖泵方向布置；2、垂直管從原點(diǎn)向布料桿方向布置。布管原點(diǎn)四、管道布置與清洗布管原則二：壓力梯度實(shí)際布管時(shí)，應(yīng)盡量減少異型管道集中，降低混凝土泵送阻力。四、管道布置與清洗布管原則三：等高固定固定附件實(shí)際布管時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行管道等高連接后在進(jìn)行管道加固！四、管道布置與清洗3、管道清洗混凝土泵管一般采用“水洗”方式進(jìn)行清洗，但超高層混凝土洗泵時(shí)壓力較大，水分子充滿泵管連接處的狹縫之中，在高壓下極易導(dǎo)致眼鏡板及切割環(huán)損壞，降低設(shè)備使用壽命。因此117大廈在300米以上施工時(shí)采用“氣洗”方案對(duì)管道進(jìn)行清洗。氣洗原理圖如下：氣洗接頭進(jìn)氣口注水口氣壓表放氣孔超高壓管道海綿球回收器2號(hào)海綿球1號(hào)海綿球四、管道布置與清洗布料機(jī)氣洗接頭垂直管道海綿球回收器水平管道截止閥回收架攪拌車氣洗總體布置圖五、混凝土生產(chǎn)組織及管理混1

制度及方案凝土生產(chǎn)組織及管理2

混凝土生產(chǎn)控制原則混凝土質(zhì)量控制