1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc402565064 第一章 緒論 PAGEREF _Toc402565064 h 1 HYPERLINK l _Toc402565065 1.1 超高層泵送混凝土的研究背景 PAGEREF _Toc402565065 h 1 HYPERLINK l _Toc402565066 1.2 國內外研究現狀 PAGEREF _Toc402565066 h 3 HYPERLINK l _Toc402565067 1.2.1 國內研究現狀 PAGEREF _Toc402565067 h 4 HYPERLINK l _Toc4025650

2、68 1.2.2 國外研究現狀 PAGEREF _Toc402565068 h 5 HYPERLINK l _Toc402565069 1.3 超高層泵送混凝土在應用中遇到的問題與解決辦法 PAGEREF _Toc402565069 h 7 HYPERLINK l _Toc402565070 1.3.1 混凝土泵送性 PAGEREF _Toc402565070 h 7 HYPERLINK l _Toc402565071 1.3.2 常見問題與相應解決辦法 PAGEREF _Toc402565071 h 8 HYPERLINK l _Toc402565072 1.4 本文的研究意義 PAGERE

3、F _Toc402565072 h 10 HYPERLINK l _Toc402565073 第二章 試驗原材料 PAGEREF _Toc402565073 h 11 HYPERLINK l _Toc402565074 2.1 水泥 PAGEREF _Toc402565074 h 11 HYPERLINK l _Toc402565075 2.1.1 水泥用量 PAGEREF _Toc402565075 h 11 HYPERLINK l _Toc402565076 2.1.2 水泥強度確定及品牌選取 PAGEREF _Toc402565076 h 11 HYPERLINK l _Toc40256

4、5077 2.2 骨料的選取 PAGEREF _Toc402565077 h 13 HYPERLINK l _Toc402565078 2.2.1粗骨料的選取 PAGEREF _Toc402565078 h 13 HYPERLINK l _Toc402565079 2.2.2細骨料的選取 PAGEREF _Toc402565079 h 13 HYPERLINK l _Toc402565080 2.3 外加劑的選擇 PAGEREF _Toc402565080 h 14 HYPERLINK l _Toc402565081 2.4 摻和材料的選擇 PAGEREF _Toc402565081 h 15

5、 HYPERLINK l _Toc402565082 2.4.1 粉煤灰（FA） PAGEREF _Toc402565082 h 15 HYPERLINK l _Toc402565083 2.4.2 礦粉（KF） PAGEREF _Toc402565083 h 16 HYPERLINK l _Toc402565084 第三章 實驗設計 PAGEREF _Toc402565084 h 19 HYPERLINK l _Toc402565085 3.1 配合比設計 PAGEREF _Toc402565085 h 19 HYPERLINK l _Toc402565086 3.2 超高泵送混凝土性能指標

6、 PAGEREF _Toc402565086 h 20 HYPERLINK l _Toc402565087 3.3 試驗方案 PAGEREF _Toc402565087 h 21 HYPERLINK l _Toc402565088 3.4 試驗結果分析 PAGEREF _Toc402565088 h 22 HYPERLINK l _Toc402565089 3.4 試驗儀器與設備 PAGEREF _Toc402565089 h 24 HYPERLINK l _Toc402565090 3.5 試驗方法 PAGEREF _Toc402565090 h 24 HYPERLINK l _Toc402

7、565091 第四章 施工 PAGEREF _Toc402565091 h 25 HYPERLINK l _Toc402565092 4.1 施工中一般規定 PAGEREF _Toc402565092 h 25 HYPERLINK l _Toc402565093 4.1.1 泵送的前期準備 PAGEREF _Toc402565093 h 25 HYPERLINK l _Toc402565094 4.1.2 混凝土泵送 PAGEREF _Toc402565094 h 25 HYPERLINK l _Toc402565095 4.1.3 質量保證措施 PAGEREF _Toc402565095 h

8、 26 HYPERLINK l _Toc402565096 4.2 注意事項 PAGEREF _Toc402565096 h 26 HYPERLINK l _Toc402565097 第五章 工程實例 PAGEREF _Toc402565097 h 28 HYPERLINK l _Toc402565098 背景工程簡介 PAGEREF _Toc402565098 h 28 HYPERLINK l _Toc402565099 混凝土技術要求 PAGEREF _Toc402565099 h 28 HYPERLINK l _Toc402565100 工程主要技術挑戰 PAGEREF _Toc4025

9、65100 h 28 HYPERLINK l _Toc402565101 所得結論及經驗 PAGEREF _Toc402565101 h 33第一章 緒論1.1 超高層泵送混凝土的研究背景隨著社會經濟的迅速發展及科學技術水平的不斷提升，現代城市人口高度集中，城市用地緊張，地價昂貴，為了在有限的土地上最大限度地提供使用面積，建筑行業作為市場經濟主要產業結構之一，在新經濟環境下也得到了極大的發展，而超高層建筑的發展成為必然。當前，大中小城市都在搞大規模的人居住房建設，國家為了合理利用土地資源，減少土地資源浪費，高層住房建設已成為主流，混凝土使用凸顯用量大、垂直運輸距離遠的特點，在此環境下催生的混凝

10、土泵送技術已在我國得到普遍應用，大量應用于高層建筑施工中。隨著城市化進程的加快，地標性建筑的崛起，超高層建筑越來越引起人們的關注和重視，所以超高層泵送混凝土是超高層建筑中不可或缺的一部分。超高泵送混凝土技術一般是指泵送高度超過 200 m 的現代混凝土泵送技術。高層泵送時隨著泵送高度的增加，泵送壓力加大，再加之混凝土強度高、黏度大，使泵送施工難度增加，故對混凝土的和易性、壓力泌水率等性能提出了更高的要求。泵送混凝土技術是建筑工程施工中最重要的施工技術，在建筑施工中得到了廣泛應用。混凝土拌和物的“泵送性能（pumpability）”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

11、性”和“易泵性”兩方面進行性能評價。“可泵性”指混凝土拌和物能被泵送，一般不會堵塞管道，也不會在泵送過程失去工作性，是泵送施工順利進行的前提條件。“可泵性”對混凝土拌和物的要求包括：1.有一定的流動性（坍落度超過5cm），易于充滿泵的缸體，在適當的泵壓力推動作用下能夠在管道中移動；2.有良好的粘聚性，在輸送過程和壓力作用下，不會產生過量的泌水、泌漿或離析，在正常泵送或重新起動時發生堵泵、堵管的可能性很小；3.在泵送壓力和剪切作用下，拌和物不會產生過大的流動性（工作性）損失；4.不會在泵送中斷時因處于靜置狀態快速損失流動性，而導致重新啟動泵送的阻力過大或無法恢復流態。“易泵性”指混凝土拌和物在管

12、道中流動阻力的相對高低，關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。在遠距離、高程或超高程泵送時，以及較大混凝土結構施工時，對混凝土拌和物的“易泵性”就會提出比較高的要求。因此，混凝土拌和物的泵送性能“好”，意味著“可泵（pumpable）”并且“易泵（easy to be pumped）”。泵送性能屬于混凝土工作性之一，是受到多種因素影響并且需要多方面“平衡兼顧”的一種性能，因此無法用單一試驗進行測試評價。“真實泵送”可以檢驗多種因素綜合作用的效果，因此是測試檢驗泵送性能最有效、最可靠的方法，但試驗裝置大、測試成本高，無法作為常規試驗方法廣泛使用。然而，泵送性能也可以分解

13、為上述多個方面進行測試和評價，即：用工作性、泌水指標、流動性損失速率（靜置、壓力和剪切作用下）等試驗，檢驗可泵性；用泵送阻力試驗測試易泵性。這樣，綜合了泵送性能所涉及的各個側面，也能夠比較全面地評價混凝土泵送性能。與非泵送混凝土相比，泵送混凝土具有流動性大的特點，一些對混凝土性能一知半解的技術人員、監理人員，在施工過程中不是根據實際工程結構特點的需要來控制混凝土的坍落度，而是生搬硬套一些標準規范上的數據作為要求，而混凝土澆筑工人則一味要求加大混凝土坍落度，以便于施工操作，這就造成混凝土供應方（如商品混凝土公司）的技術人員無所適從。評價泵送混凝土質量優劣主要從以下幾個方面考慮：1.混凝土的強度及

14、耐久性能當前我國大部分地區還是把混凝土的強度要求放在第一位的，設計單位一般只針對特殊部位（如地下水位變動范圍內、水下工程、有氯離子、硫酸鹽侵蝕等環境）的混凝土提出耐久性設計指標。根據鮑羅米公式可知，C60 以下等級的混凝土符合“水灰比定則”，只要水膠比不變，多大的坍落度與混凝土的強度基本沒有關系，所以完全不用擔心大坍落度混凝土強度等級不夠的問題。混凝土的耐久性能最主要的和其本身的密實度息息相關，高性能減水劑的使用使得混凝土在保證工作性能的前提下水膠比顯著下降，內部結構更密實；活性摻合料的火山灰反應不但能夠提高后期強度，而且能改善水泥石與骨料之間的界面結構，它的微集料效應使膠凝材料形成粒徑梯度，

15、進一步降低內部孔隙率，減少有害孔隙的數量。這些效應綜合作用，大大提高了混凝土的耐久性能，如抗滲性、抗蝕性、抗碳化性、抗凍融性，這些都是已經通過試驗證明了的。2.混凝土的工作性能混凝土的工作性能，也叫“和易性”，一般指混凝土的流動性、粘聚性、保水性。流動性一般用坍落度值來測定，坍落度值越大，代表流動性越好。當坍落度值大于 220mm時，以擴展度來表征其流動性能的優劣，此外也有用倒坍落度桶法、U 形箱法等來測定流動性能的。筆者經歷的工程中，有監理人員提出坍落度要小，流動性能還要好的說法，此種說法，無疑是對坍落度表達的意義不甚了解。混凝土的粘聚性和保水性一般情況下是通過目測來觀察的（當然保水性還可以

16、用壓力泌水法來定量測定），這就需要技術人員有一定的經驗。粘聚性差必然導致混凝土易離析，保水性差則會導致泵送過程中水份流失大，在泵送壓力下漿體與骨料分離，從而造成泵送困難、坍落度泵送損失大甚至會形成骨料聚集造成堵管。綜上所述，評價混凝土質量優劣，其一是看強度和耐久性試驗結果，這可以通過施工現場取樣送檢來確定，其二則是現場測試混凝土坍落度，目測混凝土的粘聚性和保水性好壞，而絕非是單純以坍落度大小來評價混凝土的質量。1.2 國內外研究現狀高強高性能混凝土是 12 世紀混凝土技術的重要發展方向。隨著高層及超高層建筑的風靡，因為提高了澆筑質量與速度，混凝土泵送技術逐漸得到推廣普及。與常規混凝土相比，高強

17、高性能混凝土單位水泥用量多，水用量少，戮度大，超高層泵送時尤其困難。對于垂直高度大于 400m 的超高層建筑，其混凝土泵的輸出壓力需要在 20 M P a 以上。混凝土在超高壓泵送過程中容易產生泄漏，從而導致混凝土離析、堵管等諸多問題，這一直是混凝土施工的一大難題。隨著泵送混凝土的大量應用以及泵送高度和泵送距離的大幅增加，泵送混凝土的工作性能越來越受到各國研究人員的關注。經過國內眾多學者的研究，目前已多次成功將高強高性能混凝土泵送到 40Om 以上的高度。郭佩玲5 等使用常規的 P H 42.5 水泥，普通中砂，粒形較好的石灰石為主要原材料，選用雙摻技術，成功配制出超大流動、免振、自密實 C

18、01 O 混凝土，在沈陽遠吉大廈鋼管混凝土柱中應用。2007 年 21 月 01 日，在上海環球金融中心施工現場，三一重工的超高壓泵送技術將混凝土一次泵送至 94 2m 高度。李偉中困等采用常規的混凝土優質原材料和生產設施，配制出了 C 100 超高性能混凝土，在廣州國際金融中心 (廣州西塔) 項 目中，成功地將 C 100 超高性能混凝土一次順利泵到 33 m 高，并創下了泵送到 4 llm 高的世界新紀錄。201 1 年4 月 10 日，京基 01 0 大廈項目的總承包方中國建筑第四工程局有限公司將C 12O超高性能混凝土泵送到4 17m高度。以往的研究多側重于泵送設備與工藝的研究，以及混

19、凝土的配合比改善，并未系統的研究泵送過程中混凝土性狀的變化，從而優化混凝土配合比。而且，對于水灰比較小的高性能混凝土還沒有合適的方法來評價其泵送性。1.2.1 國內研究現狀關于混凝土施工方的技術人員以及監理人員對泵送混凝土坍落度的控制依據，主要有兩方面。其一，以傳統非泵送混凝土作為比較對象。我國從 20 世紀 50 年代從國外引進泵送混凝土技術，但由于設備不配套以及技術、管理上的原因，在施工中未能大規模推廣。從 1980 年開始，我國從德國、日本、美國等國家大量引進混凝土泵、攪拌設備、攪拌運輸車以及大型攪拌站，才大量采用泵送混凝土施工方法。近些年來由于混凝土外加劑技術的發展、活性摻合料的大量應

20、用，混凝土的技術已經朝著高性能方向發展，由傳統混凝土只強調強度向改善施工性能和耐久性的方向轉變。而一些建筑施工的技術人員和監理人員對混凝土的性能及技術發展不甚了解，認知上還停留在傳統混凝土的層面上，他們錯誤地認為大的坍落度意味著用水量大、水灰比大、強度低、易離析、易產生裂縫等，所以要嚴格限制混凝土坍落度的數值。其二，他們對坍落度具體數值的要求是依據 JGJ/T 102011混凝土泵送施工技術規程中 3.2.3 條規定。此規程中規定了最大泵送高度的入泵坍落度（擴展度）的取值范圍，標準中的用詞為“宜”，表示在條件許可的情況下首先這樣做，說明此表中規定的數值并非是一個嚴格的要求，而且標準的條文說明里

21、明確了此數值是借鑒上海建工集團等單位的經驗數據，并無嚴格理論依據。根據筆者多年的施工經驗，此標準中規定的200 米高度及以下的坍落度數值都是偏低的，特別是針對高層建筑墻、梁、柱等鋼筋非常密集的部位，振搗棒不易插入，表中規定的 100 米高度及以下的坍落度值嚴重偏低，不符合施工現場的實際情況，嚴重制約著施工效率。1.2.2 國外研究現狀從開始使用泵和管道輸送混凝土拌和物，工程技術人員就開始探索如何配制適合泵送的混凝土，可查閱到的最早相關文獻發表在1936年。探索工作一方面是根據工程實踐積累的數據和經驗，總結對原材料和配合比的技術要求，作為配制泵送混凝土的指導；另一方面是研究嘗試建立試驗室方法，評

22、價混凝土泵送性能。在長期的混凝土泵送施工中，堵泵堵管是最常遇到的問題。混凝土拌和物之所以可以泵送，是依靠水泥砂漿包裹粗骨料、水泥凈漿包裹細骨料傳遞泵壓力和潤滑拌和物而流動。在管道中如果拌和物發生泌水或泌漿離析，粗細骨料失去漿體的包裹潤滑（如下圖所示），骨料與管壁的摩擦阻力會驟然增大，就可能發生堵管。同樣，如果拌和物入泵時就發生離析，很可能導致堵泵。因此，“可泵”的首要條件是拌和物不離析，至少不產生過度離析。最早避免拌和物離析的方法，主要根據經驗和依靠良好的骨料級配、砂漿含量、粉料（細砂和水泥）含量等保證。圖 泌水、離析對泵送影響示意圖英國R.D. Browne和P.B. Bamforth3經過

23、長達8年的泵送試驗研究，試圖建立檢驗新拌混凝土泵送性能特征值的測試方法，包括：（1）用壓力泌水試驗測試混凝土“脫水”的內部阻力；（2）測定總體骨料的空隙率，輔助泵送混凝土配制；（3）在泵送管線上測試壓力，評價泵的效率和性能，以及混凝土泵送性能。他們認為，在壓力作用下混凝土拌和物快速“脫水”是導致堵管的重要原因（參考上圖），因此研制了圖3下圖所示壓力泌水試驗裝置。圖 壓力泌水試驗裝置法國D. Kaplan等5建立和使用一個148m長的“真實泵送”試驗管線系統，進行了68次不同混凝土拌和物泵送測試（包括許多發生堵管情況），研究堵管產生的過程和機理，以及避免的方法。其試驗研究發現，混凝土拌和物組成、

24、泵管系統設計或泵送過程操作不當，均可能誘發堵管，并可能發生在泵送的任何階段包括潤滑管道（潤管）、泵送、中斷重新啟動和清洗管道階段。美國J.F. Best和R.O. Lane6曾研究一種“試驗室混凝土泵送性能試驗機”，分析混凝土拌和物中各因素（水灰比、砂漿體積、含氣量、坍落度、粗骨料形狀尺寸與用量、粉煤灰等）對泵送性能（易泵性）影響，并與真實泵送結果對比。“試驗機”測試混凝土，得到結果與真實泵送測試結果的相關性不強，但這項研究從真實泵送獲得大量有價值數據，用于了解和分析多種因素對“易泵性”的影響。瑞典Johansson和Tuutti7試驗測試了粉狀材料含量、粗骨料含量、工作性（坍落度）等對泵送壓

25、力的影響（可泵性與易泵性），獲得結果包括：粉狀材料含量（水泥粒徑小于 0.25mm砂）460kg/m3，坍落度在10cm15cm，泵送壓力最低；最大骨料粒徑（Dmax）小，最佳粗骨料（ 8mm）含量相對較小。到八十年代，高效減水劑開始推廣應用，高強混凝土（C60C120）開始在工程上應用。例如，挪威在19871988年建造新一代混凝土結構的海上石油鉆井平臺Gullfaks C時，為順利澆筑這種密集配筋、高聳混凝土結構，要求混凝土拌和物具有高施工性能，即高泵送性能和高工作性（坍落度22cm25cm）。西班牙O. Rio等18在真實管線上測試不同組成的新拌混凝土，用最小二乘法線性回歸得到壓力流量（

26、P/Q）關系，相關系數（R2）均超過0.999。因此，將P/Q關系簡化為直線，能夠比較準確地反映真實泵送狀態。1.3 超高層泵送混凝土在應用中遇到的問題與解決辦法1.3.1 混凝土泵送性采用泵送方法澆筑混凝土，成功的關鍵在于配合比設計。既要保證混凝土強度達到設計要求，又要考慮良好的可泵性。下面介紹了混凝土原材料對其可泵性能的作用。(1)水泥用量:水泥用量過少則強度達不到要求，而且水泥漿體的勃度太小，容易從骨料之間的空隙流動，導致缺少水泥漿的干硬骨料在管路中發生阻塞。水泥用量過大，則混凝土的茹性大、泵送阻力增大泵送難度增加。(2)粗骨料: 粗骨料粒徑越大，越容易造成堵管。且在超高層泵送中，管道內

27、壓力大，容易出現離析，粗骨料最大粒徑與管徑之比宜小于1:5。同時，針片狀的骨料過多可能引起堵管，應盡量減小針片狀骨料的含量。(3)細骨料:砂率過小，則水泥砂漿在管道內壁的附著能力較差，且混凝土拌合物易分層、離析、泌水，導致粗骨料堆積而堵塞管道。砂率過大，則降低混凝土強度，增加拌合物與管道的粘滯阻力，使泵送壓力增大，導致管道堵塞。(4)摻合料:混凝土經過長距離垂直泵送，尤其在夏季施工時，由于氣溫高、 管壁摩擦升溫、管接頭漏水和壓力泌水等原因，導致混凝土坍落度損失大。可以摻入粉煤灰及磨細礦渣，降低水泥用量，延緩水泥水化放熱，改善新拌混凝土的和易性和抗離析性。此外，為防止混凝土離析、 泌水 ，還可摻

28、入沸石粉、硅灰。(5)減水劑及泵送劑: 采用減水劑及泵送劑可以在水泥用量較低的情況下，保證混凝土的泵送性。實踐己經證明，泵送水泥用量 130kg /m，的混凝土是可能的，采用的泵送劑是聚環氧乙烷、纖維素衍生物和藻酸鹽。1.3.2 常見問題與相應解決辦法在混凝土技術高速發展的今天，我們不應該將目光停留在幾年前甚至十幾年前，我們看問題不應該片面，對事物的判斷標準應該是客觀的、全方位的。建筑施工的技術人員，特別是作為質量監管主體的監理人員，對于國家或行業的標準規范應該全面、透徹的理解，千萬不能犯望文生義、斷章取義的錯誤，否則不但使被監管方難以順利開展工作，而且對工程施工質量毫無益處。至今，泵送混凝土

29、主要還是依靠經驗進行配合比設計，主要依靠工作性測試和經驗判斷拌和物是否適合泵送和進行改善。但是，經驗已經越來越難以應對現在多種類和多變化的原材料，也常常不適應現代混凝土的新特點（高流動性、自密實、低水膠比等），或不能解決現在遇到的新問題。隨著現在泵送施工應用越來越普及，工程現場泵送過程中也越來越頻繁地出現“意外”情況，如堵泵、堵管、坍落度急劇損失、泵送阻力過高等，成為嚴重困擾混凝土生產與施工技術人員的問題。由于存在較大的泵送壓力，混凝土在泵送過程當中會產生泵送損失，而且泵送損失會隨著泵送壓力的增大而增大，所以在滿足泵送性等施工要求的同時，滿足建筑物的實體強度是本工程的技術難點。超高層泵送混凝土

30、在實際應用中遇到的問題和相應的解決方法可總結概括為以下幾個方面：1.施工現場混凝土坍落度的控制長距離泵送混凝土，經過泵送擠壓后，坍落度、擴展度、黏度和流動性等都會損失，損失率隨著泵送距離的增加而進一步加大。即便是自密實性能很好的混凝土，通過泵送后，在泵送至所澆筑的部位后能否達到自密實性能也是一個問題。施工現場混凝土坍落度的大小是根據工程特點來確定的，對于不同高度、不同結構部位有不同的要求，一般設計單位不做要求，實際施工時以施工單位的技術人員和監理人員要求為準，這就對他們的經驗和素質提出了考驗。許多地區的施工技術人員和監理人員對混凝土的各種性能及配合比設計、混凝土發展的現狀都是一知半解，完全生搬

31、硬套標準上的數據，對標準條文的意義及用詞理解不透徹，犯了望文生義、斷章取義的毛病，而混凝土施工的操作工人則一味要求加大坍落度。對于商品混凝土公司來說，各方主體的要求都不能不管，這就使得商品混凝土公司的技術人員經常同時得到同一車混凝土坍落度大與小兩個截然相反的信息反饋，或者是一會兒坍落度大一會兒坍落度小的信息。因為商品混凝土公司的技術人員充分考慮到施工現場的實際情況，在保證混凝土粘聚性和保水性良好的前提下，除個別部位如樓梯、頂板、基礎等，一般出機坍落度均控制在230240mm 左右，到達現場至施工完畢能保持在 220mm，便于混凝土澆筑施工的水平，即使泵送高度較小，但對鋼筋密集的梁、柱、墻部位，

32、同樣要保證坍落度在 220mm 左右，這樣既能保證施工效率，同時又能避免施工時因混凝土流動性差且振搗不密實造成的蜂窩、孔洞等質量問題。主要通過優化原材料品種和混凝土配合比解決坍落度損失，而經時損失問題通過調整外加劑組分解決。2.堵塞現象的原因與處理骨料級配不合理，混凝土中有大卵石、大塊片狀碎石等。細骨料用量太少。攪拌車攪拌筒粘附的砂漿結塊落入料斗中，也可能發生管道堵塞。混凝土配合比不合理，水泥用量過多，水灰比過大，混凝土坍落度變化大，都容易引起管道堵塞。管道敷設不合理。管道彎頭過多，水平管長度太短，管道過長或固定不牢等都可使堵塞發生。泵送間停時間過長，管道中混凝土發生離析，使混凝土與管道的摩擦

33、力增大而堵塞管道。a堵塞部位的判斷首先，前面軟管或管道堵塞。泵機反轉時，吸回料斗的混凝土很少，再次壓送，混凝土仍然送不出去。混凝土閥或錐形管堵塞。其次，進行反向操作時，壓力計指針仍然停在最高位置，混凝土回不到料斗中來。最后，料斗喉部和混凝土缸出口都堵塞，主回路的壓力計指針在壓送壓力下，活塞動作，但料斗內混凝土不見減少，混凝土壓送不出去。b防止管道堵塞措施及解決辦法在料斗上加裝濾網，防止大石塊進入料斗。要嚴格控制混凝土的配合比，保證混凝土的坍落度不發生較大的變化。泵機操作期間，操作人員必須密切注意泵機壓力變化。如發現壓力升高，泵送困難。即應反泵，把混凝土抽回料斗攪拌后再送出。如多次反泵仍然不起作

34、用，應停止泵送，拆卸堵塞管道，清洗干凈再開始泵送。3.黏度與和易性之間的矛盾經驗表明：泵送失敗的兩個主要原因是摩擦阻力大和離析。因此，配合比設計不良的混凝土需要更大輸送能力的泵，且更易堵塞管道。泵送混凝土的泵壓包括兩方面：一是高度差引起的壓力；二是混凝土與管道之間的摩擦阻力。摩擦阻力正比于混凝土的黏度、流速與管道的粗糙程度等。黏度大則泵送阻力大，且泵的吸入效率也會降低。黏度較大是高強混凝土的共性，因此，提高高強混凝土可泵性的技術關鍵是降低混凝土內聚性，降低混凝土的黏度。可是，當坍落度增大而黏度降低時，其和易性也會有所降低。尤其是在高坍落度的情況下，可能出現離析等和易性變差的現象。4.高流動性混

35、凝土的抗壓強度保證問題。強度問題通過提高配合比強度富余系數、規范現場取樣和現場養護等內容進行控制。1.4 本文的研究意義本部分內容我們將對超高層泵送混凝土的配合比進行優化設計，并使之能具體推廣應用，包括因地制宜找到合適的原材料，然后對泵送混凝土的配合比進行優化設計，再通過配合比的試配檢驗分析來確定最佳配合比。因此本研究配制強度為 C60 超高層泵送混凝土，以三摻（礦粉、煤灰、外加劑）技術為改進方向，確定一套適合低強超高層泵送混凝土設計的方法。本文還主要對建筑工程中泵送混凝土的配料及施工技術的應用進行了分析探討，結合相關規范標準、混凝土質量評價方法以及混凝土施工現場的實際情況等幾個方面對這個問題

36、進行分析，提出相應的解決辦法。第二章 試驗原材料混凝土是一種就地取材進行配制的地方性建筑材料，只有因地制宜地利用本地原材料才能使優化設計制作后的混凝土具有實際的應用前景，因此，對濟南地區的原材料在有一定客觀認識的基礎上，進行初步篩選，最后根據取材方便、質量可靠、經濟節約等實際因素最終確定合適泵送混凝土的原材料。2.1 水泥2.1.1 水泥用量水泥的用量多少對泵送混凝土可泵性的影響非常重要，這主要是因為在泵送混凝土泵送過程中，需要水泥砂漿來潤滑輸入管道并傳遞壓力。若水泥用量過多，則會使水化熱過高導致混凝土黏性增高，增加泵送過程中的阻力；若水泥用量過少，則會使混凝土和易性變差，從而使泵送阻力增大，

37、混凝土和輸送管的摩擦也會加大，容易造成阻塞。水泥用量一般為 270320kg/m3。根據普通混凝土配合比設計規程的規定，泵送混凝土水泥用量不宜少于300kg/m3，但水泥用量超過 320kg/m3，不僅不能提高混凝土的可泵性 ，反而會使混凝土粘度增大，增加泵送阻力。2.1.2 水泥強度確定及品牌選取 水泥作為泵送混凝土最重要的原材料，其選擇指標主要有水泥活性、標準稠度、用水量和水泥與外加劑之間的適用性等，若為高強度混凝土，則通常應選用質量穩定且標號指標不低于42.5號的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。在對泵送混凝土所用的水泥品種選擇時，主要應根據所處的環境條件和工程特點來進行。通常，較為合適的水泥

38、強度等級應該是混凝土強度等級的1.11.5倍。混凝土具有一定的保水性是保證混凝土可泵性的重要前提，因此，泵送混凝土應選取具有一定保水性的普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥等種類的水泥，由于火山灰質硅酸鹽水泥需水量大且易泌水，故不應采用。本試驗采用山水集團濟南世紀創新水泥有限公司生產的“山水東岳”牌P.O42.5水泥（中強和高強膨脹混凝土用），P.O42.5水泥化學成分和礦物組成見表2.1，水泥主要力學性能指標見表2.2。表2.1 水泥的化學成分及礦物組成水泥化學成分/%SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO320.636.143.5558.727.163.8水泥

39、礦物組成/%C3SC2SC3AC4AFCaSO4其它55.8919.479.169.783.851.85表2.2 水泥的主要技術性能指標細度（80m篩篩余量)初凝時間（min）終凝時間（min）抗壓強度（MP)抗折強度（MPa)3d7d28d3d7d28d3.5%7518028.640.350.85.106.457.96水泥X射線衍射分析如圖2.1：圖2.1 水泥XRD分析利用酒泉市建設工程質量檢測中心的實驗設備，我們對幾種水泥進行了檢測，其強度結果如表1所示。2.2 骨料的選取骨料的顆粒形狀及表面狀態直接影響著新拌混凝土的流動性能，對于高強度等級的超高層泵送混凝土來說，石子的最大粒徑和砂子的

40、細度模數顯得很關鍵。就泵送混凝土的骨料而言，有粗骨料和細骨料之分，由于骨料的種類、粒徑、形狀和級配對泵送混凝土的性能有非常大的影響，所以必須對骨料的選取進行嚴格的控制。2.2.1粗骨料的選取在對泵送混凝土的粗骨料進行選取時應該采用連續級配，其針片狀顆粒含量應以大于10%為宜，根據泵送高度不同，粗骨料的最大粒徑與輸送管徑之比也不同，具體來說，當泵送高度在50m以下時，碎石不宜大于13，卵石不宜大于11.25，當泵送高度介于50 m100 m時，比值在1314為宜，當泵送高度超過100 m時，應在1415之間。采用濟南港溝產525碎石，物理指標見表2.11。表2.11 石子的物理指標規格壓碎指標/

41、%針片狀含量/%堆積密度(kg/m3)表觀密度(kg/m3)含泥量/%5-25mm7.47.9156027900.62.2.2細骨料的選取通過泵車泵送混凝土時，泵車對混凝土用沙具有一定的要求，具體來說，需要細度模數在2.53.0之間的堅固耐久室溫中砂，而且，其中粒徑0.315mm的細骨料所占比例應該15%，這是影響和提高泵送混凝土泵送性能的重要因素。如果砂的細度模數過小，則會使混凝土的水泥用量和用水量增加，從而加速泵機摩擦，容易損壞泵機，反之，如果細度模數過大，則會降低混凝土的可泵性，且較易發生離析和堵管。當細骨料不理想或不滿足要求時，可考慮使用外摻料改善。骨料在混凝土組織結構中起骨架作用，是

42、混凝土不可或缺的重要組成部分，因為在對泵送混凝土進行配制時，十分重要的一點就是要選擇正確的骨料，從而保證混凝土的強度、工作性和耐久性。對于泵送混凝土而言，以中砂作為細骨料為宜，且應選用石英含量較高的優質天然河砂，較適宜的砂的細度模數區間為2.33.0，砂子級配區選用區。此外，河砂含泥量應小于3%，對超過5mm粒徑的則應篩除。對泵送混凝土中的粗骨料進行選擇時，一般來講卵石較碎石可泵性好，且用水量小，節約水泥，但值得注意的是，當配制高強度混凝土時，為增加界面粘結強度，應選擇表面粗糙能與水泥漿很好結合、質地堅硬的碎石。采用泰安大汶河中砂，砂的細度模數為Mx=2.8，物理指標見表2.9、砂子顆粒級配見

43、表2.10。表2.9 砂子的物理性能名稱細度模數表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m3)空隙率（%)含泥量(%)泰安河砂2.826541546342.8表2.10 砂子的顆粒級配篩孔尺寸/mm10.0 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 累計篩余/%0512416390972.3 外加劑的選擇外加劑用來改善泵送混凝土的性能，例如增加管壁與混凝土之間的潤滑，減少混凝土的離析、泌水等，可以增加混凝土的流動性，有利于泵送施工。目前常用的外加劑為萘系高效減水劑，但因其在高塌落度和大流動性混凝土中，經常會出現混凝土離析、石子抓底分層等情況，尤其在高層建筑中因高強混凝土水膠比低，

44、情況就更加明顯。為解決超高層混凝土工作性能問題，應使用目前性能最優良的聚羧酸高效減水劑，高性能聚羧酸減水劑，因其具有超過30%的減水性能，良好的塌落度經時損失和適宜的混凝土含氣量改善了混凝土的合易性，同時，也使得低水膠比高性能、高強混凝土走出了試驗室，已在數個較大高層工程得到了很好的應用。泵送混凝土外加劑應有一定的緩凝組分，從而能適當抑制水泥的早期水化速度進而減少坍落度損失，此外還可以提高減水效果。當混凝土外加劑中有一定的含氣量（控制在3%4.5%之間）時，可以防止高標號混凝土拌合物粘度過大和發生板結現象。結合以上可知，選取泵送混凝土的外加劑時應該選取有一定緩凝作用、減水率高且有一定引氣作用的

45、復合減水劑。一般來講，外加劑的摻量要比建議值適當地加大，但如果把握不好用量過大反而會使可泵性變差，這主要是因為雖然增大了流動性，但外加劑摻量過大會導致水泥系統中的絮凝物進一步解體，從而使整個漿體的結構粘度降低，反而會導致高標號混凝土板凝。由此可知，在配制泵送混凝土時，不光要選用適當的泵送劑，還要確定適宜的摻量。本部分試驗中所采用的混凝土外加劑包括聚羧酸減水劑和泵送劑。減水劑要求高保坍、高保塑，和水泥有良好的適應性，對水泥顆粒具有良好的分散作用，減水率在 20%以上。其中，聚羧酸減水劑采用山東華迪建筑科技有限公司生產的PC-1型聚羧酸減水劑，泵送劑采用。2.4 摻和材料的選擇根據流變學的現實情況

46、，屈服剪力應力和粘性系數兩個參數是決定混凝土拌合物流動性的重要因素。就細度而言，混凝土中的粉煤灰、磨細礦粉等摻和料細度比水泥細，因而這些摻和料可將部分水泥顆粒之間的空隙填充，從整體來看就形成了一個自緊密體系，這個體系是由小顆粒填充大顆粒，小顆粒間隙則由更小顆粒來填充形成的。一方面，這個體系能使成型混凝土更密實且提高硬化混凝土的性能，另一方面，這種填充排出了原來分散于水泥（包括部分細集料）顆粒之間的水分，從而使新拌混凝土混合料工作性與流動性都增大。此外，優質粉煤灰中還含有大量球狀顆粒的玻璃體，當其被摻入到混凝土中時，可以起到滾珠軸承作用，從而使混合料的剪切應力大大降低。由此可知，適量的優質粉煤灰

47、或磨細優質礦粉具有一定的減水功能。為提高混凝土的可泵性，可添加巖石粉末、粉煤灰、火山灰等，一般常摻加粉煤灰，根據經驗，粉煤灰的摻量為 3550kg/m3。2.4.1 粉煤灰（FA）粉煤灰是一種表面圓滑的微細顆粒，尤其高質量的粉煤灰需水比小，摻入混凝土拌和物后，使流動性顯著增加，而且能減少混凝土拌和物的泌水和干縮。當泵送混凝土中水泥量較少或細集料中粒徑小于0.315mm含量少時，也可摻用粉煤灰進行彌補。礦渣粉的活性極強，摻入礦渣粉后可等量替代水泥，減少了混凝土水化熱，延長了混凝土凝結時間，提高了混凝土的耐久性。粉煤灰應選用一級或二級灰，粉煤灰的燒失量指標很重要，不能超過3%，礦粉活性不低于S95

48、級。優質粉煤灰和礦粉對混凝土的和易性起著重要的作用，故在礦物摻合料的選擇上要慎重。選用濟南黃臺電廠生產的級粉煤灰，主要化學成分如表2.4。表2.4 粉煤灰化學成分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3燒失量59.4124.85.236.740.550.72.57粉煤灰X射線衍射分析如下圖2.3：圖2.3 粉煤灰XRD分析2.4.2 礦粉（KF）選用山東濟南魯新新型建材有限公司生產的S95級粒化高爐礦渣粉，主要化學成分見表2.3。表2.3 礦粉的化學成分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3燒失量31.919.713.2837.958.41/1.27礦粉X射線衍射分析

49、如下圖2.2圖2.2 礦粉XRD分析1 . 2 配合比參數1 . 2 . 1 砂 率輸送混凝土的輸送管，除直管外還有錐形管、彎管和軟管等。當混凝土混凝土經過錐形管和彎管時，混凝土顆粒間的位置就會發生變化，此時如果砂漿量不足，容易產生堵塞。為此，泵送混凝土與普通混凝土相比，要適當提高砂率，以適應管道輸送的需要。混凝土泵送施工技術規程JGJ/T 10 95 中 規 定，泵 送 混 凝 土 的 砂 率 宜 為38% 45%。因超高層泵送混凝土的特性 ，可根據不同強度等級混凝土，砂率選擇范圍為40%50%，經過多次對混凝土檢測，其干空收縮值與普通混凝土相同。1.2.2 水 膠 比 選 擇混凝土中拌和水

50、，除供給水泥水化需要外，還使混凝土拌和物獲得必要的施工性能。此外，水膠比還與泵送混凝土在輸送管中的流動阻力有關，混凝土拌和物的流動阻力隨著水膠比的減小而增大。一些文獻資料介紹，普通混凝土當水膠比低于0.45時，流動阻力顯著增大，而當水膠比大于0.60時，流動阻力雖然減小，但是混凝土拌和物的和易性降低，離析，也會使混凝土的可泵性惡化。由于超高層混凝土強度等級較高，所以建議利用優良的外加劑性能，采用低水膠比配比，通過試配和壓力泌水試驗，選擇最佳配比。如我公司普通高層泵送混凝土水膠比為0.35左右，高層泵送C80混凝土水膠比可達到0.28，混凝土工作性依然良好。1.2.3 混凝土塌落度選擇普通方法施

51、工的混凝土的塌落度，是根據振搗方式確定的，而超高層泵送混凝土除去考慮振搗方式外，還要考慮其可泵性。塌落度小的混凝土運行泵送的摩阻力大，要求有較高的泵送壓力。塌落度大，如果混凝土拌和物在管道中滯留時間長，則泌水機會就多，容易產生離析、骨料沉降而形成阻塞堵泵。故選擇適宜塌落度值，200m高度以內時混凝土塌落度為220mm;超過200m高度時 ，混凝土塌落度宜為 220mm240mm，對特殊部位 ，可選擇更加適宜泵送的免振搗混凝土。（2）配合比方面：單方用水量較小，在 155160 kg。為了控制混凝土的干縮，水泥用量較少，因而礦物摻合料摻量較大，接近 40%。明顯看出，水膠比較小、砂率較大（墻和高

52、強柱達 54%56%）。而且，根據混凝土各種原材料的變化情況，在混凝土生產過程中適時地摻加一定量的石灰石粉，以有利于調整混凝土的和易性與可泵性。（3）混凝土控制指標方面：坍落度較大，為（25020）mm；擴展度為（650100）mm；而且，澆筑高度大于 400 m 時控制混凝土的擴展度不小于 720 mm，以避免過大的流動度泵送損失。采用自密實混凝土，出泵入模處混凝土 U 型箱試驗，大于 300 mm。圓筒貫入試驗1，控制流入量在 2040 mm 范圍內，以確保其良好的抗離析能力、黏度和填充能力。而且，也控制混凝土的干縮率小于 44010-6（養護條件為 23 ，相對濕度 75%）。同時，控制

53、混凝土的早期強度不能過高，并采用 60 d 強度為驗收強度。第三章 試驗方案與試驗方法（包括 粉煤灰與礦粉雙摻、水膠比、養護方式、外加劑 對混凝土的坍落度、強度、保水性、流動性的影響）第三章 實驗設計3.1 配合比設計配合比設計是實現預拌混凝土性能的一個重要過程，也是保證預拌混凝土質量的重要環節。根據具體工程對混凝土強度、變形性能、耐久性及施工方式的要求，來考慮混凝土配合比。泵送混凝土的水灰比應限制在 0.40.6，不得低于 0.4，水灰比大，混凝土稠度減小，流動性好，泵送壓力會明顯下降，但由于在壓力作用下，混凝土過稀，骨料間的潤滑膜消失，混凝土的保水性不好，容易發生離析而堵塞管道，因此應限制

54、水灰比。泵送混凝土的坍落度要適中，常用坍落度為 815cm，以 913cm 為最佳值，坍落度大于 15cm 應加減水劑。具體介紹如下：（1）低水膠比是混凝土強度和耐久性的保證，C60 宜在0.230.37 之間，本工程在前期試配過程中選用 3 個水灰比，分別為0.28、0.29、0.30，目的是增大配合比選擇的空間，多角度、多方位去考慮配合比的優化空間。（2）對于高強高性能混凝土來說，膠凝材料較多，從而需水量較大，但為了保證強度和耐久性，必須降低用水量。但是用水量的降低會導致混凝土黏度增大，甚至坍落度損失較快，這就要求在配合比設計上要合理調配礦物摻合料，本工程配合比礦物摻合料的比例在 30%3

55、9%之間。（3）考慮到超高層泵送和施工部位鋼筋較密，以及所用骨料的特點，細度模數適中，砂率應在37%左右。（4）膠凝材料總量在 520570 kg/m3之間，要求混凝土和易性良好，初始坍落度在230 mm 以上，不離析、不泌水。依據以上設計原則，采用 3 個不同水膠比：0.28、0.29、0.30，3.2 超高泵送混凝土性能指標泵送混凝土相較于一般混凝土的不同之處在于它不光要根據工程設計滿足所需強度，還需要配置混凝土混合料，以滿足其可泵性，根據泵送工藝要求混合料主要需要滿足流動性、不離析、少泌水等要求。就主要性能而言，可泵性混凝土主要表現為流動性（坍落度）和內聚性這兩個方面。流動性保證了泵送混

56、凝土能夠順利實現泵送，是泵送混凝土的主要性能，同時，具有流動性也決定了泵送混凝土具有較大的坍落度。內聚性保證了泵送混凝土從攪拌到泵送整個過程中石子所處的狀態是均勻分散的，能夠有效防止泵送混凝土分層離析，是保證泵送混凝土順利泵送的主要性能。僅用坍落度的大小是很難衡量和表示泵送混凝土的輸送難易和品質變化的，而是需要綜合來評定其和易性好壞，主要評定指標就是流動性、黏聚性和泌水性。進行綜合評定時，幾個評定指標是相互聯系的，但它們之間并不是總能協調一致，例如在特定條件下泵送時，他們甚至是互相矛盾的。舉例來說，為了提高泵送混凝土的流動性，可以采取適當增加拌合物用水量的方法，流動性提高后還可以減小混凝土與輸

57、送管壁間的摩擦阻力，但與此同時，增加用水量必然會導致拌合物黏聚性變差，從而引起析水率增大，在泵送過程中極易出現離析，給順利泵送帶來較大難度的同時，混凝土澆筑后表面也容易出現蜂窩麻面進而影響工程質量。由此可知，不能簡單盲目地利用增加用水量等方法來提高泵送混凝土的流動性，還需要通過適量摻外加劑、適當增加水泥用量或粉煤灰用量等措施來提高拌合物的黏聚性，以滿足泵送混凝土硬化性能要求和可泵性的要求。混凝土塌落度的大小直接反映了混凝土流動性的好壞，塌落度過小，會增大輸送壓力，加劇設備磨損，并導致堵管。塌落度過大，高壓下混凝土易離析而造成堵管。故應隨時對每一車混凝土塌落度進行檢查，禁止超標準塌落度混凝土泵送

58、。夏季氣溫較高，管道在強烈陽光照射下，混凝土易脫水，從而導致堵管，因此在管道上應加蓋濕草袋或其他降溫用品。冬季應采取保溫措施，確保混凝土的溫度。需說明的是，塑性大、和易性好的混凝土，泵送性能也好，但與可泵性還有區別。混凝土的可泵性表示其可壓縮性的大小。可泵性良好的混凝土必須滿足壓送阻力減少與防止離析這兩個條件。關于混凝土的可泵性評價方面，眾多文獻提出了許多不同的檢測指標與方法。經驗也表明，任何單一的一個指標并不能充分地評價混凝土的可泵性。對于常規泵送施工而言，可用坍落度與壓力泌水率兩個指標進行描述，前者反映拌合物的流動性，后者主要反映拌合物的穩定性與保水性。但這個指標對于超高層高強泵送混凝土來

59、說，指標范圍過寬。為此，根據以往的泵送施工經驗和大量的試驗數據，參照上述工程的實際控制情況和有關文獻內容2，確定以下指標參數：以坍落度為基礎，輔以擴展度和其他指標（如表 3 所示）對超高層高強泵送混凝土的可泵性進行評價。3.3 試驗儀器與設備圖 混凝土單軸攪拌機圖 混凝土抗壓強度檢測儀混凝土單軸攪拌機；混凝土抗壓強度檢測儀；V型漏斗試驗儀。3.4 試驗方法本部分所涉及的試驗所用的試驗方法皆遵守GB/T50152-2012混凝土結構試驗方法標準。3.5 試驗方案綜合前面對超高泵送混凝土原材料的敘述，本文旨在通過試驗得出水泥用量、礦物摻合料比例及用量、外加劑、膠凝材料用量對合成強度為C60的超高泵

60、送混凝土和易性的影響規律，包括 部分內容：粉煤灰和礦粉比例的試驗研究，水泥與砂率的最佳摻量試驗研究，表 粉煤灰與礦粉比例及試驗結果序號混凝土配合比/(kg/m3)試驗結果CFA/KFSGH2O外加劑和易性擴展度/mmV漏斗試驗28d強度/Mpa1360168/728008201706.5稍離5958186.32360144/968008201706.8好7005784.23360120/1208008201707.2好6804589.8436096/1448008201708好7002286.9536072/1688008201708.5稍差6503794.8表 礦物摻合料最佳摻量試驗及結果序