提高上塔柱混凝土超高程泵送施工性能的措施方案

硅酸盐建筑材料国家重点实验室StateKeyLaboratoryofSilicateBuildingMaterials地址：武汉市洪山区珞狮路122号（430070）；电话：[phone]，传真：[phone]；E-mail：[e-mail]第1页共4页关于提高上塔柱混凝土超高程泵送施工性能的措施方案目前，南、北索塔中塔柱和中横梁混凝土施工将要开始或已完成，下步即将进入上塔柱、索塔锚固区的混凝土施工，该高度内（200m及以上）混凝土泵送成为主要矛盾。为了顺利完成索塔混凝土的施工，《索塔高性能混凝土配合比及泵送工艺研究》课题中专门设有“索塔高性能混凝土泵送施工工艺研究”研究内容，由B1、B2两个施工单位负责，武汉理工大学配合完成。为保证高塔混凝土施工的质量均匀、外观一致、减少表面砂浆浮浆厚度、泵压稳定、降低混凝土的强度离散性，以下就如何提高高塔混凝土的泵送性能及施工控制中的一些注意事项提供一些建议，供施工单位参考：一、混凝土泵送设备的选型及泵管布置方案基于以下三方面原因，上塔柱混凝土施工应优先考虑采用混凝土一级泵送方案：1）由于采用两级泵送需考虑在一定的高度搭设混凝土泵及泵管布置平台，混凝土泵在高处安装，施工场地窄，难以保证高塔泵送必需的水平管布置；2）两级泵送对混凝土的坍落度的损失、混凝土质量都有较大影响。3）如果塔柱混凝土采用二级泵送方案，不但会增加每次混凝土浇筑施工的处理工序，同时高空作业，大风天气也将给施工带来更多的安全隐患。鉴于二级泵送施工存在较大的施工风险，为保证塔柱混凝土的施工质量，降低施工风险，应优先考虑采用混凝土一级泵送方案．这样就对卧泵的施工性能、混凝土的可泵性和施工控制措施提出了更高的要求。配管设计应符合JGJ/T10-2011《混凝土泵送施工技术规程》的要求。二、适当增加混凝土的含气量，合理微调混凝土的配合比。混凝土泵送所需压力P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程压力损失P1，混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失P2，混凝土垂直高度方向因重力产生的压力P3。P2可以通过少用弯管、锥管和软管及优化配管设计等方法来降低。P1和P3可通过混凝土配合比的指标优化得到减小。减小P1的有效途径是适当增加混凝土胶凝材料用量和提高砂率，但是太多的胶凝材料和较多的水泥浆体会增大混凝土的收缩，也会导致混凝土内外温差相差增大而使混凝土容易开裂。因此，根据以往施工经验，可采用提高混凝土拌合物扩展度和适当增加拌合物含硅酸盐建筑材料国家重点实验室StateKeyLaboratoryofSilicateBuildingMaterials地址：武汉市洪山区珞狮路122号（430070）；电话：[phone]，传真：[phone]；E-mail：[e-mail]第2页共4页气量的办法来解决低胶凝材料用量、高管道沿程压力损失的矛盾。另外，降低混凝土拌合物坍落度经时损失也是改善P1的有效措施。为此，提出200m以上的高塔泵送混凝土的坍落度、扩展度和含气量控制指标如下：混凝土中的含气量控制在3％~3.5％，坍落度控制在220~230m左右，控制混凝土扩展度525~575mm之间，不能大于600mm，坍落度1h的损失不能大于20mm，同时混凝土的凝结时间根据施工的气温适当调节。为达到上述性能指标，在现有中塔柱施工配合比基础上，可作出一些微调，微调方案可取以下二种之一：1、适当增加混凝土的含气量泵送混凝土中的适当的含气量可起到润滑作用，减少泵送阻力，防止混凝土泌水、离析，对提高混凝土的和易性和可泵性非常有利，但含气量太大则混凝土强度下降。一般情况下，含气量提高1%，混凝土强度下降约6%。因此，混凝土的含气量应控制在3.5%以下，以控制在3.0%~3.5%范围为宜。考虑到目前混凝土的含气量为2.1%左右，为基本不降低混凝土的强度，试配时适当减少混凝土的单方用水量以将混凝土的水胶比由现施工配合比的0.32降至0.31，该调整方案见表1的调整配比1。注意：含气量的增加必须通过在聚羧酸盐减水剂中复配高性能引气剂获得，且试配时必须采用含气量测定仪测定混凝土的含气量，以确保其在目标控制范围。2、适当增加混凝土的胶凝材料用量表2中的调整配比2方案既适当增加了含气量，又通过单纯增加15kg/m3的粉煤灰用量，将胶凝材料用量由目前施工配比的485kg/m3增至500kg/m3，在用水量不变的情况下，水胶比降至0.31，可在一定程度上补偿因含气量增加引起的强度降低。粉煤灰用量的增加，亦将因其球状颗粒的形貌效应改善混凝土的可泵性。表1上塔柱混凝土配合比微调方案序号胶材用量(kg/m3)水胶比砂率(%)减水剂(%)含气量(%)混凝土配合比(kg/m3)水泥粉煤灰水砂碎石目前施工配比4850.32411.1~1.22.13761091557591091调整配比14850.31431.1~1.23.0~3.53761091507961054调整配比25000.31421.1~1.23.0~3.53761241557691061注：①混凝土配合比中用水量包含减水剂中带入的水量，试配时应从总用水量中扣除减水剂带入的水量。②砂率调整时，砂率最大不能超过44%。硅酸盐建筑材料国家重点实验室StateKeyLaboratoryofSilicateBuildingMaterials地址：武汉市洪山区珞狮路122号（430070）；电话：[phone]，传真：[phone]；E-mail：[e-mail]第3页共4页注意：调整后的上塔柱施工配合比，可预先在200m以前的相关节段进行小批量的试应用，考察其泵送和强度性能。三、严格原材料的质量控制和混凝土的拌合生产。1、严格控制河砂的细度模数为2.6~3.0范围，颗粒级配曲线尽量接近Ⅱ区砂的中值，同时要确保其颗粒级配中通过0.3mm筛孔的数量不应少于15%，含泥量小于1.0%。2、碎石严格控制为5~20mm连续级配，最大粒径不得大于26.5mm，入碎石仓不得有超最大粒径的碎石混入，即务必保证碎石级配中26.5mm方孔筛的筛余为0%。碎石分4.75~9.5mm和9.5~19mm两级储存、运输、计量。搭配好的碎石松散堆积密度应大于1600kg/m3，紧密空隙率应小于40%。同时，为减少混凝土的超高程泵送的离析、泌水或堵管，可适当降低碎石中大粒径颗粒的含量，即5~20mm碎石级配中19.0mm方孔筛的累计筛余最高控制值由标准要求的10%调整为5%，且应控制碎石针片状颗粒含量≤5%，含泥量小于0.5%。3、加强对碎石堆场表面、底部等不同部位的碎石进行抽检，保证碎石级配的匀质性。4、针对每批新进场外加剂、水泥、粉煤灰，要按确定的施工配合比进行混凝土配合比的复盘试验。品质稳定的外加剂及其与水泥、粉煤灰良好的适应性是混凝土离散小的重要保证。5、混凝土拌和物搅拌时间夏天按120s控制，冬天按150s控制。夏季施工，外加剂可采用滞水掺入法加入，滞水时间20s，以减小水泥中C3A对外加剂的消耗，提高混凝土工作性保持能力。6、加强混凝土搅拌时的质量控制。在每次浇筑混凝土时，试验室派专人定岗到搅拌楼，在混凝土搅拌时随时打开搅拌机观察孔目测混凝土质量偏差，该值班人员随时和索塔浇筑现场、泵送现场值班技术员就混凝土质量进行沟通，保证质量优异的混凝土拌和物用于索塔施工。7、浇筑混凝土时配有专门测定砂石料含水率和拌和物坍落度的试验人员。对浇筑过程中的砂石料含水和混凝土坍落度随时测定，在满足规范规定频率基础上适当增加每班测定的频率，同时对所测数字详细记录。四、加强泵送前、后混凝土拌合物性能的检测，掌握上塔柱节段混凝土泵送施工基本情况。硅酸盐建筑材料国家重点实验室StateKeyLaboratoryofSilicateBuildingMaterials地址：武汉市洪山区珞狮路122号（430070）；电话：[phone]，传真：[phone]；E-mail：[e-mail]第4页共4页1、当泵送高度超过200m时，操作人员应注意适当调节泵送排量，以保证拖泵在较小负荷下正常泵送。在高塔混凝土泵送施工时，可有意识地记录部分高度的泵送的相关参数，以便出现问题或调整泵送参数时进行分析使用。记录表见表2。2、在混凝土施工到200m以上高度时，派专人检测混凝土泵送前、泵送后的工作性变化情况，以确定是否需要减少混凝土的用水量或调整外加剂掺量(±0.05％)，以确保混凝土拌合物经过长路径、高压力泵送后的工作性保持能力。混凝土在经过高压泵送后的性能保持是混凝土可泵性的重要保证。在泵送施工过程中，试验室人员也重点关注混凝土泵送后的性能，在每次混凝土浇筑时，索塔顶混凝土入模位置均有试验人员检测混凝土指标，并与混凝土拖泵入口处混凝土性能指标进行比较，以判定混凝土拌合物的性能是否适应于高塔泵送。混凝土拌合物泵送前后的混凝土性能记录表见表3。表2上塔柱混凝土泵送施工基本情况记录表节段编号泵送高度(m)浇筑方量(m3)浇筑耗时(h)系统压力(MPa)出口压力(MPa)第1台泵第2台泵第1台泵第2台泵表3混凝土泵送前后性能指标对比节段编号泵送高度(m)时段坍落度/扩展度(mm)粘聚性、均质性混凝土温度备注第1台泵第2台泵第1台泵第2台泵泵送前泵送后泵送前泵送后泵送前泵送后武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室九江长江公路大桥科研课题组2011年12月15日