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本文以日立电梯(中国)有限公司大石厂区新建试验塔工程为例,为高强混凝土超高层泵送的顺利施工提供经验和依据
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1工程概况和技术难点
日立电梯(中国)有限公司大石厂区新试验塔项目位于广东省广州市番禺区大石街市北工业区,是广州市重点建设项目。该工程地下3层,地上39层,总建筑面积17813.8平方米,首层高7.5米,标准层高7米,结构封顶后总高度273.5米,将是目前亚洲最高的工业建筑,主要用于快速电梯的测试。本工程采用钢爬模施工技术。钢爬模厚度为2m,长度和高度均超过1m,一次性C60混凝土浇筑量为370m3,属于大体积混凝土浇筑范畴。工程从地下室负三层墙柱开始至39层墙柱,墙柱混凝土设计强度等级为C60。
一次泵送C60混凝土到200米以上的高度,在广州很少使用。如何在保证泵送C60混凝土的施工性能和强度等级的前提下,一次性将C60混凝土泵送到270m的垂直高度,需要解决以下三个问题。
(1)混凝土浇筑时间和施工性能问题:由于高强混凝土胶凝材料多,单位用水量少,水胶比低,混凝土浇筑时间一般为10 ~ 12秒,比低强度普通混凝土要长。此外,一次性泵送的垂直高度较高,导致泵管内混凝土的输送阻力特别大。通常,泵送混凝土的泵送压力在20MPa以下。如果泵压超过20MPa,泵车活塞就会出现。因此,高强超高层泵送混凝土的施工难点就在于此。既要保证高强混凝土的设计强度要求,又要以合适的坍落度、膨胀度和浇筑时间满足施工要求。本工程施工单位选用中联公司ZL5280HBT105.28.286RS高压泵作为输送设备,可一次性将混凝土泵送到垂直高度400m以上,能满足本工程泵送设备的要求。对于高强混凝土施工性能的调整,玻化微珠粉的加入会增加混凝土的流动性和抗离析性,减少混凝土的浇筑时间。
After一次性长距离泵送,高强度混凝土的施工性能得以保证。长距离泵送后,由于泵送过程中混凝土的压缩,混凝土的坍落度和膨胀量会减小,从而影响混凝土的施工性能。采用聚羧酸高性能外加剂,保证长距离泵送后的混凝土施工性能满足施工要求。混凝土外加剂生产厂家通过调整外加剂的减水组分、保坍组分和引气组分,提高混凝土的流动性、粘结性和保水性,保证混凝土在泵入口处的膨胀度为650±50mm,长距离泵送后的膨胀度保持在600±50mm
(3)一次性长距离泵送后,如何保证高强混凝土的强度符合设计要求?长距离泵送后,混凝土的施工性能会发生变化,坍落度和膨胀变小时强度能否得到保证。在配合比设计中,玻化微珠和粒化高炉矿渣与粉煤灰的双掺不仅大大改善了混凝土的施工性能,而且保证了混凝土后期特别是28天以后的强度增长。同时,现场的科学管理和混凝土的标准化施工与养护,可以保证长距离泵送后的高强混凝土强度满足设计要求。
2原材料的选择和配合比设计
原材料的质量与混凝土的质量密切相关。只有符合国家标准要求的原材料才能生产出符合质量要求的混凝土。与同强度等级的普通高层泵送混凝土相比,本工程所用混凝土不仅是高强混凝土,而且一次性泵送高度高,对施工性能要求高。设计配合比时,除满足设计强度和耐久性要求外,还应强调混凝土泵送施工性能的调整。为了设计C60高强超高层泵送混凝土的最佳配合比,在本工程前期使用的C60泵送混凝土的基础上,通过查阅文献和总结其他相关工程实践的应用资料,配置C60高强超高层泵送混凝土所用的原材料除满足国家和行业标准外,还应满足以下要求。原材料的详细技术参数见表1。
根据表1所述要求,结合目前生产中使用的原料,本项目使用的水泥为华润水泥(平南)有限公司生产的Pⅱ42.5 r水泥,水泥的性能指标见表2;粉煤灰为福建大唐宁德热电厂二级粉煤灰;粒化高炉矿渣粉为广西盛远矿渣综合利用有限公司生产的S95级矿粉;碎石选用惠州博罗生产的5 ~ 20mm连续级配花岗岩碎石,压碎指标小于12%,针片状含量小于5%,含泥量小于0.5%;细骨料为西江ⅱ区中砂,级配良好,含泥量小于2%;选用广东杰克科技实业有限公司生产的添加剂KJ-JS聚羧酸系高性能缓凝减水剂,减水率为30%;生产混合用水为自来水,符合标准要求;玻化微珠粉选自河南省三门峡市,符合国家标准要求。
3混合设计
原材料确定后,就要进行设计,试配配合比。混凝土的水胶比对混凝土的性能影响最大。在混凝土原材料一定的条件下,水胶比越大,混凝土的强度等级越低;反之,水胶比越低,混凝土的强度等级越高。然而,太低的水胶比可能导致混凝土浇注时间长,并使泵送混凝土变得困难。本工程泵送高度在200m以内的C60混凝土不使用粒化高炉矿渣粉和玻化微珠,外加剂为聚羧酸高效减水剂,砾石粒径为5 ~ 25mm,II区中砂。通过查阅文献和所选原材料的特性,我公司已成功为本工程提供了20000多m3合格的C60高强泵送混凝土,C60混凝土的水胶比应控制在0.26 ~ 0.31的范围内。本工程提供的泵送高度小于200米的C60混凝土的水胶比为0.3,施工性能和强度满足要求。因此,0.3的水胶比可以满足C60泵送混凝土的强度设计要求。在这个实验中,水胶比也是0.3。通过掺入粒化高炉矿渣粉和粉煤灰,一方面可以用粉煤灰和矿粉代替部分水泥改善混凝土的施工性能,另一方面可以降低混凝土的水化热,保证大体积混凝土施工,具有一定的经济效益。最后,掺入粒化高炉矿渣粉和粉煤灰对混凝土后期强度的增长非常有利,可以保证混凝土的施工性能。同时,通过掺入不同比例的玻化微珠替代等量粉煤灰,使用聚羧酸高性能减水剂,使用小粒径粗骨料,可以保证混凝土在低水胶比下具有高流动性和低浇注时间。每立方米混凝土玻化微珠用量分别为20kg、30kg、40kg、50kg,杰克聚羧酸减水剂用量分别为1.2%、1.3%、1.4%。具体配合比和试拌结果见表3,试拌结果见表4。图1和图2分别是2h后试拌混凝土浇注时间和2h后坍落度和膨胀的直观对比图。
从表4、图1和图2可以看出,所有混凝土配合比强度均满足设计要求。随着杰克聚羧酸高性能外加剂的增加,混凝土的流动性增大,掺量为1.2%时,2h后混凝土的坍落度和膨胀度减小,说明杰克聚羧酸高性能外加剂在掺量为1.2%时不能满足施工要求。当掺量为1.3%和1.4%时,坍落度和膨胀度基本能保持2h不变。掺量为1.4%时,外加剂略有过掺,膨胀度较大,但坍落度比外加剂为1.3%时小。这样一来,混凝土的内聚力降低,所以浇筑时间增加。这种混凝土在泵送过程中容易出现离析和堵管现象。另一方面,随着玻化微珠粉掺量的增加,混凝土的浇筑时间减少,更适合泵送施工,因此玻化微珠粉的加入有利于超高层混凝土的泵送。
在满足施工和易性、设计强度和耐久性要求的前提下,结合经济性能综合考虑,通过试验数据和现场施工经验,确定配合比A7为生产配合比,并在工程中实际使用。
2019年4月30日,日立电梯(中国)有限公司大石厂区新试验塔工程结构封顶,需要一次性泵送C60混凝土至270米高度。当天,我们按照A7的配合比生产了C60混凝土。混凝土的坍落度(mm)/膨胀率(mm)为270/700,浇注时间为5.2s:1小时后到达施工现场取样检测,坍落度(mm)/膨胀率(mm)为265/710,桶灌时间为5.0s,满足泵送施工要求,检测现场成型试件的强度。长距离泵送后,出料口混凝土坍落度(mm)/膨胀率(mm)为220/580,满足施工性能要求,并对成型试件进行强度检验。经28天标准养护后,现场成型混凝土试件经第三方检测机构泵送前的强度代表值分别为69.5MPa、72.1MPa和70.2MPa。泵送后在出料口取样的成型混凝土试件的强度代表值分别为74.2MPa、68.7MPa和71.3MPa,均满足设计要求。后期将记录技术数据,跟踪混凝土60天和90天的强度增长情况。
4结论
日立电梯(中国)有限公司大石工厂新试验塔项目目前已成功实现主体结构封顶。A7配合比生产的C60混凝土,一次性泵送高度278m,没有出现离析堵管、坍落度/膨胀率过小的现象,保证了施工方的进度和质量,在实际应用中取得了良好的应用效果。本文总结的分析结果可以得出以下结论:
(1)使用玻化微珠粉可以改善混凝土的流动性和抗离析性,减少混凝土的浇筑时间,明显改善混凝土的泵送性能。
⑵⑵C60高强超高层泵送混凝土的施工性能可以通过坍落度、膨胀量、浇筑时间等试验数据来反映,在实际生产应用中简便易行。
⑵使用聚羧酸减水剂可以降低C60高强混凝土的粘度,在低掺量的情况下改善混凝土的施工性能,同时有助于保证高强混凝土的强度。
the C60混凝土配合比从设计、试拌到实际应用的成功施工,为广州超高层高强混凝土的施工提供了一些数据,积累了经验。
来源:具体词汇
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