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1、1高层建筑一级泵送混凝土工法(YJGF26-92) 广东省建筑工程总公司 广东省第四建筑工程公司 华南理工大学建筑工程系 为发展和提高高层建筑现浇混凝土结构施工机械化水平，广东省第四建筑工程公司在 广东国际大厦工程(主楼 63 层、高 200.18m)，其后又在东莞华侨大厦、广州冷冻库、广东 糖烟酒大楼、中山银行大厦、惠州等工程中采用了一级泵送到位的施工方法，一级泵送到位 的最大高度 201.5m，取得了优质快速的效果。该成果经专家评议“达到了国际先进水平” 。 1990 年“广东国际大厦主楼(63 层)结构施工技术”获省科技进步一等奖， “泵送混凝土技术” 是该项技术的重要组成部分，是混凝土
2、施工技术进步的重要标志。 一、特点 (1)泵送混凝土具有施工快捷、操作简便、质量好、占地少适合使用商品混凝土，故特 别适用于高层建筑、大体积混凝土工程、地下工程等超高、量大的混凝土结构。 (2)机械化程度高、节省劳动力、减轻劳动强度，缩短工期。 (3)混凝土输送与浇筑连续同步进行，并可一泵到位，不仅缓解了垂直运输的压力，且 减少混凝土输送环节，简化了施工。 (4)由于泵送混凝土坍落度大，属于缓凝型流态混凝土，故相应地对模板工程的标准要 求较高。 (5)泵送混凝土工艺要求对混凝土质量控制严格，故性能稳定，质量较好。 二、适用范围 本工法适用于高度 230m 以内的现浇混凝土结构工程。 三、工艺原
3、理 泵送混凝土在泵压力的推动下输送要满足两个条件。即：混凝土在压力作用下，混凝 土中的一部分水与水泥浆混合物在管内壁移动，形成润滑层。混凝土在运动中的剪切应力， 大于润滑层的剪切应力才能运动，但又必须小于混凝土芯柱的剪切应力。这样，混凝土拌合 物方可形成在同一断面各质点等速的“柱塞”流。这就要求配制的混凝土要有一定的压力泌 水形成润滑层和有一定的内聚性，以“握裹”粗细骨料建立等速的“柱塞”流。为此要求有 合适的骨料级配、水泥用量及适宜的外加剂、外掺料来改善混凝土的保水性、泌水性、稳定 性和粘聚性，以达到泵送混凝土的工作性能要求。 四、作业条件 1.材料 (1)粗骨料应根据泵送高度、泵管直径、选
4、用不同的粒径级配，如可采用 5200mm、525mm、530mm 粒径的碎石或卵石。粒径宜小于管径的 1/3。但应符合普通混 凝土碎石或卵石质量标准及检验方法(JGJ53-79)的规定。 (2)细骨料宜采用中砂。颗粒级配应符合普通混凝土用砂质量标准及检验方法 (JGJ52-79)的规定 (3)水泥品种应根据结构设计强度、浇筑块体尺寸的需要采用相应的水泥品种。但应符 合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-85)、 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥(GBB44-85)的规定。 (4)外掺料的品质及掺量可根据不同水泥品种、对混凝土水化热的控制要求及泵送高度 经试验后选用。如掺
5、用粉煤灰宜优先选用微珠含量较高的一级粉煤灰，并应符合粉煤灰在2混凝土和砂浆中应用技术规程(JGJ28-86)和粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ146-90) 的要求。 (5)外加剂种类和掺量可根据不同水泥品种、外掺料、工艺要求经试验后选用。 2.泵送混凝土配合比设计 各级泵送混凝土配合比设计，应综合当地材质、泵送水平距离、高度、气温等因素， 选择合理的可泵性混凝土性能参数，以能满足缓凝高减水、微引气、增大混凝土流动性，以 达到满足保水、粘聚和塑化等性能的可泵性混凝土。 (1)坍落度的选择 入泵机料斗的坍落度与泵送高度的关系可参照表 1。(2)混凝土运输中的坍落度损失 混凝土运输中的坍落度损失与
6、运距和气温有关。因此 选择高缓凝性的减水剂极为重要。一般可选用减水增塑型外加剂。当气温在 30左右采用 混凝土搅拌车时，运输时间在 1 小时内坍落损失约 24cm。 (3)泵送混凝土水灰比 水灰比的选择与强度、外加剂、外掺料有密切关系。试验表明 水灰比一般宜 0.450.5，对强度及保水性均较好。 (4)水泥品种及用量 水泥一般宜采用硅酸盐水泥，大体积混凝土宜采用掺粉煤灰矿渣 水泥，以提高其保水性及降低压力泌水。 水泥用量除满足强度要求外，必须满足可泵性要求。用量视混凝土强度等级、水泥标 号而定，一般水泥用量不少于 300kg/m3，最多不宜多于 550kg/m3。 (5)碎石粒径 最大粒径不
7、大于管径的 1/3，但高层泵送： 当 150m 高度以下，宜选用 0.53.0cm； 当 150200m 高度时宜选用 0.52.5cm； 当 200230m 高度时宜选用 0.52.0cm。 (6)砂率及胶结料含量 计算砂率应考虑实际大于 5mm 粒径的砂及小于 5mm 的碎石含量， 并换算成每 m3骨料筛分曲线，按此曲线砂率控制在(402)%。砂的细度模量在 2.02.5。胶 结料含量是指每 m3混凝土中小于 0.3mm 的水泥、外掺料、细骨料的总含量。它是能“握裹” 粗、细骨料，提高保水性、改善粘聚性，达到混凝土在压力作用下管内产生等速“柱塞”流 的必要条件。其含量与强度等级、水泥标号、
8、泵送高度有关，一般每 m3混凝土控制在 450600kg。 (7)含气量及压力泌水 一般含气量控制在 3.0%以下，一般在 10 秒钟前的泌水量小， 相对泌水量 S140-10(%)值就大，混凝土的保水性就好。一般 S140-10(%)控制在 80%左右， S10(%)在 20%左右。 五、泵送工艺流程 工艺流程依次为： (1)泵送前应对泵机进行试运转，达到泵机技术说明书中可工作状态的性能； (2)原材料及配合比检查、审核、确认； (3)输送清水(水量以能达到全管路润滑)； (4)输送润滑砂浆(12 水泥砂浆，0.5 水灰比)； (5)泵机受料前应检查混凝土的坍落度是否符合要求以及随机抽取有关
9、各项规定的试件。 (6)泵送初始时应慢速输送直到工作面出料；3(7)泵送过程应经常检查管路的对接头、支承点的固接是否有松动、漏浆等情况； (8)混凝土布料应依序分层浇筑，防止堆积离析，振捣要适宜； (9)泵及输送管的清洗要求应符合泵机的说明要求； (10)浇筑面的临时管清洗后应即时拆除归堆。 六、输送管的布置及布料 (1)输送管的平面布置应能覆盖输送的工作面。 (2)水平管，根据其支承面情况采用相应固定支承墩及相应的卡具卡紧，每根管 13m 长)应 不少于两处。 浇筑面水平管应用支架支承在楼面模板上，且高出楼面面筋。 (3)垂直管位置需与建筑物楼面或墙面固定牢固。如穿过楼面可留洞用木楔塞紧墙面
10、则 需预埋铁件用卡具卡紧。 (4)在平面上或垂直处交接 90弯管处其冲击力最大，应特别加强固定措施。 (5)应优先选用布料杆布料，当采用铺管布料时，宜采用浇捣方向与泵送方向相反的方 式。 (6)为防止泵送中断而引起反向压力，应在泵机出口的水平管上安装一逆止阀。 七、机具配备及劳动力组织 1.机具 现场可根据管路布置换算为水平距离或所需泵压能量来选择泵机型号。各种型号泵机 都有其相应的水平距离及泵缸的压力参数以供参考。例如 63 层主楼选用了西德“普茨玛” (BSA2100-HD)泵，其最大折算水平距离为 1000m，高度 300m，泵缸压力为 115105Pa。当 采用商品混凝土时，根据运距和
11、供料量，配备足够的搅拌车。 现场配备高压水泵，空气压缩机 12 台、振动设备及无线电通讯设备多套。 2.劳动力组织 合理的劳动组织及科学的组织供料(指混凝土)是提高劳动生产率的重要途径。一般劳 动组织安排如表 2。八、质量控制 泵送混凝土的质量控制，实质上是可泵性及强度的控制。也就是从原材料的材质，配 合比设计、泵送工艺到成型后强度的系统管理。 (1)原材料材质必须实行按批检测。 (2)混凝土设计及施泵中必须对其拌合物的压力泌水、含气量、凝结时间、坍落度、早 期推定强度预测等进行检测养护。 (3)混凝土强度试件及构件(部位)同条件试件的预留。 (4)上述检测资料汇总作为改进配合比设计的主要依据
12、。 (5)泵送操作工艺的改进是可泵性的一个重要环节。 (6)建立混凝土早期推定及 28 天强度管理图及早对强度增减提供改进配合比信息，降 低强度均方差。 九、安全措施 施工现场安全设施及施工人员的安全技术培训，应遵照国家颁发的建筑安装工程安 全技术规程的规定，根据泵送工艺的特点尚应注意如下几个问题：4(1)必须经常检查管线的皈承固定是否牢固，并即时更换已磨损的高压管(一般输送 4.0 万 m3混凝土的管应更换新管)。 (2)当采用垂直管自流排空清管方案时应在垂直管与水平管交接处增设闸阀。 (3)为防止泵送的突然中断而产生的混凝土反向冲击，宜在水平管线近泵机位置增设逆 止阀。 (4)当采用布料杆
13、布料时，布料杆移位吊装应特别注意吊具的平衡，以防平衡臂笼中压 重块坠落伤人。 十、效益分析 泵送混凝土由于要满足高压下管道输送的特殊工艺要求，故单方水泥用量要高出普通 混凝土 10kg/m3左右，机械设备费用要高出普通混凝土 1520 元/m3。但施工速度可比塔吊 快 23 倍，单方用工可节约 510 倍。同时由于可泵性的要求，混凝土质量控制严格，质量 稳定、强度保证率高。因此，在高层建筑及大体积混凝土工程中具有较好的综合效益。 十一、工程实例 (1)广东国际大厦工程(其中主楼 63 层，200.18m 高)混凝土共约 10 万 m3，均采用了泵 送混凝土。顶层标高 200.18m 的直升飞机停机坪泵送 C60 级混凝土成功。由于采用了泵送混 凝土及相配套的 SP-70 高效模板等新技术、新工艺，从而创造了持续平均六天一层楼的施工 速度，并实现了主楼提前封顶的预定计划。 (2)中山市银通大厦工程，主楼高 38 层，高 126m，混凝土共约 1.5 万 m3，均采用了泵送混 凝土。本工程墙柱模板也采用了 SP-70 高效模板。在各方面的密切配合下，仅用 10 个月 (日历天)就完成了 38 层的结构施工任务。执笔：葛毓东
