深度聚焦，关注超高层泵送混凝土技术！

深度聚焦，关注超高层泵送混凝土技术！

超高层建筑是现代城市建设的特征，也使现代建筑的科技力量得到完美体现，超高层的混凝土施工，随着泵送高度的增加，混凝土的输送压力也不断提高。对于垂直高度大于300m的超高层建筑，一般采用高强度混凝土，粘度大，泵送非常困难，给泵送施工带来一系列的技术难题。

近年来，全国各地超高层建筑不断涌现，对超高层高强高性能泵送混凝土配制技术提出了更高的挑战。

1超高层泵送混凝土

超高泵送混凝土技术一般是在建筑施工时将混凝土用泵送方式高度超过200m 的现代混凝土泵送技术。

超高泵送混凝土技术已成为超高层建筑施工技术不可缺少的一个方面，并且已成为一种发展趋势而受到各国工程界的重视。不断研究高标号混凝土的超高泵送技术，对于提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。

活塞式混凝土泵示意图
 

2超高层泵送技术难点

对于高度大于200m的高标号混凝土超高层泵送来说，混凝土强度高、黏度大，因此泵送压力较高，泵送施工尤其困难，给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。

性质较好的可泵性：这种高强度混凝土的超高压泵送因混凝土压力过高，容易产生泄漏导致混凝土离析、堵管等诸多问题，一直是混凝土施工的一大难题，要解决此难题，必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力，超高压混凝土的密封、超高压管道、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。

从混凝土泵的选型、混凝土配合比及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中，任意一个环节出现偏差，都可能造成泵送失败。

设备要求：泵的输送能力，和其他辅助设备要符合施工要求。

混凝土要求：混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等泵送过程中混凝土质量不发生变化。

配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理、具有良好的可泵性。

由于超高层泵送混凝土是一项系统工程，从混凝土泵的选型、混凝土配合比以及混凝土拌制、运输、泵送的整个过程中，任意一个环节出现偏差，都可能造成泵送失败。

高强泵送混凝土的配制：首先确定水泥和外加剂品种→确定优质矿物掺合料→寻找最佳掺合料用量比例→确定掺和料的最佳替代掺量→通过调整外加剂性能、砂率、粉体含量等措施，进一步降低混凝土和易性尤其是黏度的经时变化率→确定试验室最佳配合比→根据现场实际泵送高度变化（混凝土性能、泵送损失）情况，采用不同的配合比进行生产施工。

3合理布管

超高压管道布管时，应适当使用弯管的数量，在底部应设有垂直高度1/4左右的水平管道，当泵送高度超过200m时，应考虑在高空布置水平管道，来抵消垂直管道内混凝土的自重产生的反压。

输送管直径越小，输送阻力越大，但过大的输送管抗爆能力差，而且混凝土在管道内停留的时间长，影响混凝土的性能，最好选用直径为125mm的输送管。

超高压管道的固定与安装。为了解决因泵送震动而引起的管道松动问题，无论是地面水平管还是墙壁垂直管，均需使用特殊固定装置U码固定牢固。

4合理适用的混凝土配合比

配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理、具有良好的可泵性，因此除通常须考虑的因素外必须处理好如下几个方面。

水泥用量

适用于超高层泵送混凝土，其水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量少强度达不到要求，过大则混凝土的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。

粗骨料

在泵送混凝土中，粗骨料粒径越大，越容易堵管，常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于1:3，在超高层泵送中，因管道内压力大，易出现离析，大骨料粒径与管径之比宜小于1:5，而且其中的尖锐扁平的石子要少，以免增加水泥用量。

坍落度

普通的泵送作业中混凝土的坍落度在160mm左右最利于泵送，坍落度偏高易离析、低则流动性差。在超高层泵送中为减小泵送阻力，坍落度宜控制在180~200mm。

粉煤灰及外加剂

粉煤灰和外加剂复合使用可显著减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性。但由于外加剂品种较多，对粉煤灰的适应性也各不相同，其最佳用量应从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵送性能等多方面加以平衡选择。

5故障应急措施

堵管：超高泵送时，容易反泵，不容易发生堵管。若发生堵管，其部位一般出现在水平段弯管或锥管处，特别是水平段与垂直管相接的弯管处。

处理方法：先进行反泵疏通，其它人员对堵管部位用榔锤敲打该处。若排除堵管无效，可先将液压闸阀关闭，待泄压后，清除堵管中的混凝土，接好管道，开启液压闸阀再继续泵送。

预防措施： 泵送150米以上高层时，必须将混凝土坍落度控制在18-22㎝之间，同时防止混凝土离析、泌水。

爆管：爆管一般出现在泵机出口端附近的管道，特别是水平段与垂直管相接的弯管处。

处理方法：关闭垂直管与水平管处的液压闸阀并更换管道。

预防措施：定期用红外线测厚仪检测水平段与垂直初始段输送管的厚度，厚度小于4毫米则更换。

6专家观点

１、刘加平（江苏省建筑科学研究院、高性能土木工程材料国家重点实验室）

超高层建筑结构的不断变化对混凝土的各项性能提出了更多要求，他认为高强是混凝土的重要发展方向，高强混凝土的技术优势：减少结构断面减轻建筑物自重，节约空间，使发展大跨度，超高层，复杂机构成为可能；良好的力学和耐久性能，承受复杂的各种应力作用，应对极端恶劣环境。

但是高强混凝土在施工时有弊端：新拌的高强混凝土粘度大，泵输送困难，水胶比低表面易起壳，浇筑不易密实，体积不稳定，自收缩变形大，水化温度高，脆性大。

他提出实现高强混凝土的高性能化意义重大，高性能就是高韧性，高强，优异的施工性能低粘度，体积稳定性。怎么实现呢？他认为外加剂是实现高强混凝土高性能最直接，经济，有效的技术途径之一。通过在混凝土中添加合适的外加剂，提高高强混凝土的高性能。

2、吴德龙（上海建工材料工程有限公司）吴德龙在做上海中心大厦工程时，总结到，对超高泵送混凝土现场可泵送性控制，要积累可泵性的粘性，屈服应力与剪切应力的关系的建立；加强混凝土三口状态控制：出厂口、入泵口、出泵口；突破混凝土的匀质性检测手段研究，能清晰表征目前以经验为主的混凝土好坏，提高混凝土内部性能剖析，增强混凝土机理的系统认识度。

３、余成行（北京中超混凝土有限责任公司）

余成行指出，对常规原材料进行相容性优化选择试验，使胶凝材料之间及其与外加剂之间的相容性保持良好，能够配制出满足超高泵送混凝土；相对而言，聚酯类外加剂的混凝土粘聚性好但坍损快，聚醚类的发散但损失小；调整聚羧酸外加剂的成份可以明显改善混凝土的黏度，但不能仅靠提高混凝土的含气量来实现，否则混凝土的表面易出现“空鼓”现象；在高性能混凝土配合比设计时应充分注意胶凝体系的组成结构尤其是水泥组成的影响。

我国水泥的生产是在同种熟料的基础上掺加不同比例的矿物掺和料来调整品种和等级的，而不是根据混凝土的性能要求来调整矿物结构的，如C3A含量没有根据气温进行调整、C3S和C2S也不能根据混凝土性能要求或使用部位进行控制等。