超高层泵送混凝土关键技术研究

超高层泵送混凝土关键技术研究

罗兴国

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摘要：随着经济的快速发展，高层以及超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。目前大多数超高层建筑主要以核心筒+钢框架为主。在超高层建筑施工中，混凝土的泵送极为重要，也是极具难度的工作。一方面随着泵送高度的增加，泵送的压力也不断增大；另一方面混凝土采用高强混凝土，粘度大，容易造成堵管问题。本文以某超高层T5塔楼为例，分析了超高层泵送混凝土关键技术。

关键词：超高层；泵送混凝土；关键技术

1项目概况

某项目总建筑面积为41×104m2，地上建筑面积34×104m2，地下建筑面积7×104m2。其中T5塔楼建筑面积15.4×104m2，高328.35m，共64层，结构形式为钢框架+核心筒结构。核心筒主要以钢板剪力墙+型钢柱+型钢梁为主，外框主要以钢管混凝土柱+钢梁+伸臂桁架+楼承板为主。

2超高层泵送混凝土关键技术的要点

2.1合理选择输送泵及泵管布置

在现代建筑行业中，超高层建筑的建设已经成为一种趋势，而在这个过程中，泵送混凝土的技术扮演了至关重要的角色。合理选择输送泵及泵管布置是确保超高层泵送混凝土顺利进行的关键环节，它直接关系到工程的安全性和效率。首先，输送泵的选择是基础。超高层泵送对输送泵的要求极高，它必须具备高压力、大排量的能力。高压力是为了克服混凝土在数百米甚至千米的垂直输送中遇到的阻力，大排量则可以保证混凝土的连续供应，避免因供料中断导致的结构质量问题。例如，一些先进的混凝土输送泵，其最大工作压力可达到30MPa以上，排量可达到200m³/h，足以应对超高层建筑的泵送需求。其次，泵管的选择也不容忽视。泵管需要承受极高的压力，同时还要抵抗混凝土中的砂石等硬质颗粒对其造成的磨损。因此，泵管应选用耐磨性、耐压性优良的材料制成，如高锰钢或特殊合金。此外，泵管在高压力下的稳定性也至关重要，以防止因管壁破裂或变形引发的安全事故。在泵管的布置上，应遵循简洁、直线的原则，尽量减少弯头的使用，因为弯头会显著增加泵送阻力，影响混凝土的流动。在实际操作中，通常采用每隔10-15层设置一个水平过渡段的策略，这种“接力”式的布置方式可以有效缓解压力波动，避免混凝土在泵管中形成堵塞，同时也有利于混凝土的平滑流动，提高泵送效率。

2.2设置洗泵管道及三级沉淀池

在混凝土泵送作业中，一套科学合理的洗泵管道系统和三级沉淀池的设置是至关重要的，不仅关乎施工效率，也是环保施工的重要体现。洗泵管道与泵送管道并行配置，这种设计旨在确保在混凝土泵送的全过程中，无论是正常作业还是结束后，都能方便快捷地对泵管进行清洗。清洗过程中，可能会有残留的混凝土浆体通过洗泵管道流回，因此，管道的布局必须确保其不会干扰到主泵送作业，同时又能有效清除可能堵塞管道的微粒。三级沉淀池的使用则是一个高效且环保的废弃物处理方案。在泵送过程中，混凝土浆体中不可避免地会混入一些砂石、水泥等颗粒，这些颗粒在高压下可能会形成堵塞，影响泵送效率。通过三级沉淀，这些废弃物被逐步分离，大的颗粒在第一级就沉淀下来，较小的颗粒在第二级、第三级依次沉淀，从而保证了浆体的清洁度，使其能够循环使用，大大减少了新材料的消耗。同时，三级沉淀池的设计也充分考虑了环境保护。经过三级沉淀处理的废弃物，其对环境的影响已经降至最低。这不仅符合了绿色施工的理念，也符合了各地环保法规的要求，避免了因施工废弃物处理不当而引发的环境问题。

2.3高性能混凝土配合比设计

在现代建筑行业中，高强混凝土的配合比设计扮演着至关重要的角色，尤其是在解决泵送过程中常见的堵管问题上。混凝土的配合比，即水泥、掺合料、水和骨料的比例，直接影响其流动性和稳定性，从而影响施工的效率和质量。因此，优化配合比设计，以实现混凝土的高效泵送和防止堵管，是工程师们面临的重要任务。首先，选用优质的水泥是基础。优质的水泥具有更好的颗粒形态和活性，能更好地与水反应，形成稳定的胶凝结构。同时，适当增加粉煤灰、硅灰等掺合料，不仅可以降低混凝土的水胶比，减少水分的使用，提高混凝土的强度和耐久性，而且可以改善混凝土的流动性能，使其在泵送过程中更加顺畅。其次，粗骨料的级配选择也不容忽视。合理的级配可以使骨料在混凝土中形成良好的骨架结构，降低混凝土的粘度，提高其流动性和泵送性。通常，应选择连续级配的骨料，以确保在保持强度的同时，降低混凝土的内部阻力，防止在高压泵送过程中因粘度过高而引发的堵管问题。此外，还需要考虑混凝土的早期强度和硬化速度。过快的硬化速度可能导致混凝土在泵送过程中硬化，引发堵管。因此，配合比设计中应适当调整缓凝剂的用量，确保混凝土在泵送和浇筑过程中有足够的时间保持流动状态。

3超高层混凝土泵送注意事项

（1）混凝土浇筑前，应进行严格的泵送试验，以验证混凝土的泵送性能和配合比的合理性。试验中，应模拟实际泵送条件，观察混凝土在泵送过程中的流动状态，检查是否存在堵管的风险。同时，试验结果也是调整混凝土配合比的重要依据，确保在实际施工中混凝土能顺利泵送至预定位置。（2）严格控制混凝土的入泵温度和坍落度。过高的温度可能导致混凝土的粘度增大，增加堵管的可能性；坍落度过小则会影响混凝土的流动性能，降低泵送效率。因此，应根据施工环境和泵送设备的特性，合理控制混凝土的入泵温度在5-35℃范围内，并保持坍落度在180-220mm之间，以保证混凝土的泵送性能。（3）在泵送过程中，应实时监测混凝土的压力变化。当压力超过预设的安全阈值时，应立即停止泵送，检查泵管是否堵塞，或者调整混凝土的配合比，以降低压力。同时，应定期清理泵管，防止混凝土在泵管内硬化，造成泵送中断。（4）优化泵送顺序和浇筑策略。在超高层泵送混凝土时，应遵循“先核心后外围，先下部后上部”的原则，以确保结构的稳定性和整体性。同时，应合理安排浇筑速度，避免因浇筑过快导致混凝土在泵管内积压，造成压力过大而引发的堵管问题。（5）加强现场的协调与沟通。超高层泵送混凝土作业涉及多个工种和设备，需要各环节紧密配合。因此，应建立有效的信息传递机制，确保在泵送过程中出现的任何问题都能得到及时处理，避免因沟通不畅导致的施工延误或安全事故。

4结语

超高层混凝土泵送是一项技术性强、风险系数高的复杂工程，涉及到材料科学、流变学、结构工程等多个领域。从选择合适的泵管材料和优化布置，到设计科学的洗泵管道系统和三级沉淀池，再到混凝土配合比的精细调整，每一个环节都对泵送效率和施工安全起着决定性的作用。此外，施工过程中的实时监控、灵活应对和良好的团队协作也是确保泵送作业顺利进行的关键。通过深入研究和实践，可以不断优化施工技术和管理方法，提高超高层建筑的施工效率，同时降低环境影响，确保工程质量和施工安全。只有这样，才能在追求建筑高度的同时，实现绿色、智能和安全的施工目标，为城市的天际线增添更多坚实而美丽的篇章。

参考文献

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