072-天津117大厦621米超高层泵送混凝土应用技术

天津117大厦621米超高层泵送混凝土应用技术中建西部建设股份有限公司2016年11月全国混凝土技术技能交流论坛主要内容二、超高泵送混凝土研制不应用技术三、寒冷条件下技术保障措斲四、管道布置不清洗一、工程概况五、混凝土生产组织及管理六、创吉尼斯世界纪录七、结语中建西部建设股份有限公司（简称中建西部建设）是中国建筑工程总公司（简称中国建筑）打造的第一家独立上市的专业化公司，也是中国建筑商品混凝土业务发展的唯一平台。2013年，中国建筑整合旗下新疆西部建设股份有限公司、中建商品混凝土有限公司、贵州中建双元建材有限公司、湖南中建五局商品混凝土有限公司、天津中建新纪元商品混凝土有限公司、山东建泽商品混凝土有限公司六家以商品混凝土为主业的企业，组建“中建西部建设股份有限公司”。公司为深交所上市高新技术企业，股市简称“西部建设”、股票代码“002302”。企业基本情况介绍企业基本情况介绍排序公司名称产能（万立方米）产量（万方）全国占比（%）收入（亿元）1中国建材2145071203.20214.622中建西建687532421.46101.603上海建工250021530.9769.724华润水泥339012310.5541.055金隅集团300011340.5131.006冀东混凝土27757740.3522.947中材股份25007420.3322.158云南建工8354380.2013.849华西绿舍5604210.1913.5610上海城建物资5503880.1712.57数据来源：中国混凝土网处理得来2015年中国商品混凝土企业十强（以实际产量为基准）企业基本情况介绍企业基本情况介绍市场覆盖范围将拓展至19个省市一、工程概况国内外在建和计划在建的超高层建筑：1002003004005006007008009001000国王塔1001米中南中心729米迪拜塔828米上海中心632米绿地中心606米平安大厦600米117大厦597米天津周大福530米中国尊528米一、工程概况天津117大厦工程位于天津市滨海高新区，总建筑面积84.7万m2，由117办公楼及裙楼、总部办公楼、商业廊及精品商业等组成，是集高档商场、甲级写字楼、餐饮娱乐和六星级酒店于一体的综合性特大型超高层建筑群。117大厦工程总体概况117塔楼靠山楼CBD一期中央商务区CBD一、工程概况117办公楼地下3层(局部4层)，地上共117层(含设备层共130个结构层)，结构高度596.2m，建筑总高度达597m，是目前建成的中国结构第一高楼。粘度：该工程混凝土涵盖C30-C70，高强混凝土需要降粘，低标号混凝土需要增粘。温度：天津地处温带大陆气候，冬季气候寒冷大风，夏季炎热干燥、春秋昼夜温差最高达20余度。高度：该工程混凝土泵送高度达597米，位居全国之首，仅次于迪拜哈利法塔居世界第二。一、工程概况117项目混凝土难点可用“四度”概括跨度：该工程施工跨度长达4年,混凝土性能需保持稳定。巨柱C50自密实一、工程概况巨柱C60自密实巨柱C70自密实332.88米183.96米0米597米0米597米剪力墙、连梁C60外框组合板C30/C40117大厦混凝土强度等级及泵送高度分布情况钢骨柱巨型钢柱脚翼墙巨型钢柱核心筒钢板剪力墙一、工程概况2013.082013.122014.05117大厦于2015年9月8日顺利封顶，并创造混凝土一次性泵送高度621米的吉尼斯世界纪录。2014.092015.01一、工程概况2015.09二、超高泵送混凝土研制与应用超高泵送混凝土研制与应用高性能混凝土性能评价指标1混凝土原材料2超高泵送混凝土技术难点3超高泵送混凝土试验研究4工程模拟实验5实施效果6二、超高泵送混凝土研制与应用•指混凝土拌合物能被泵送，要求新拌混凝土有一定流动性，不易离析和堵塞管道，也不会在泵送过程失去工作性，是泵送施工顺利进行的前提条件。可泵性•指泵送混凝土拌合物时流动阻力的相对高低，关系到泵送相同的距离或高度需要泵压的高低，决定了泵送施工的效率。易泵性混凝土拌合物在管道中流动的Kaplan模型混凝土拌合物的“泵送性能包含“是否适合泵送”和“是否容易泵送”两方面涵义，即需要从“可泵性”和“易泵性”两方面进行性能评价。1、高性能混凝土性能评价指标流动性黏聚性稳定性混凝土泵送性能1.混凝土拌合物在泵腔内易于流动，以充满所有空间2.混凝土拌合物不分层、不离析、不泌水4.混凝土拌合物在压力条件下仍能保持良好的工作性能3.混凝土拌合物与管壁之间以及混凝土内摩擦阻力较小匀质性二、超高泵送混凝土研制与应用二、超高泵送混凝土研制与应用主要包括混凝土扩展度、倒坍流空时间、含气量、压力泌水率、混凝土经时及泵送损失。主要包括混凝土抗压强度、收缩、水化热等。1、泵送性能2、力学性能及耐久性天津117大厦混凝土性能主要通过以下两个方面进行评价：二、超高泵送混凝土研制与应用2、混凝土原材料名称质量要求水泥P·O42.5，符合GB175-2007硅灰符合GB/T18736-2002矿粉S95等级，符合GBT18046-2008粉煤灰I级、符合GBT1596-2005石子碎石5-16连续级配碎石5-25连续级配砂子中砂细砂外加剂高性能专用聚羧酸减水剂混凝土用原材料性能指标如下：二、超高泵送混凝土研制与应用5-25石子5-16石子细河砂中河砂二、超高泵送混凝土研制与应用3、超高泵送混凝土技术难点117大厦剪力墙最厚厚度达1.6m，巨型柱最大截面积达45平米，为高强大体积混凝土。高强大体积超高泵送混凝土研究难点如图所示。难点强度高粘度大，不易泵送剪力墙、巨柱钢筋肋板密集，高抛落差大，要求出泵自密实状态水化热、自收缩大，裂缝不易控制高强大体积超高泵送混凝土难点分析二、超高泵送混凝土研制与应用（1）核心筒剪力墙钢筋密集、串筒固定浇筑点、混凝土浇筑落差大。钢筋密集钢筋间距（15mm）串筒固定浇筑点浇筑落差（10余米）二、超高泵送混凝土研制与应用（2）巨型柱体积大，内部肋板钢筋交错，结构复杂，无法振捣，要求出泵混凝土为自密实，以保证复杂节点区域混凝土填充密实。二、超高泵送混凝土研制与应用施工接管停泵频繁，风险大管道长，弯管多浆体少，粘度低，匀质性差117大厦外框组合板混凝土标号为C30，泵送高度高达597米，超高泵送普通低强度等级混凝土研究难点如右图所示。超高泵送低强度混凝土难点分析二、超高泵送混凝土研制与应用超高泵送混凝土工作性能设计指标含气量（%）压力泌水率（%）初始4h扩展度(mm)倒坍时间（s）扩展度(mm)倒坍时间（s）3±1≤10680-7503±1660-7303±1剪力墙C60混凝土巨型柱C70自密实混凝土含气量（%）压力泌水率（%）U箱高差（mm）初始4h扩展度(mm)倒坍时间（s）扩展度(mm)倒坍时间（s）2±1≤10≤10700-7503±1680-7303±1组合板C30混凝土含气量（%）压力泌水率（%）初始4h扩展度(mm)倒坍时间（s）扩展度(mm)倒坍时间（s）3±1≤10650-7003±1/650-7003±14、超高泵送混凝土试验研究坍落扩展度测定二、超高泵送混凝土研制与应用试验方法含气量倒坍时间高压压力泌水率二、超高泵送混凝土研制与应用U型箱水化热测定仪收缩性能测定混凝土阻力测定仪二、超高泵送混凝土研制与应用高强混凝土松软度调控混凝土松软度定义：指混凝土变形的难易程度，松软度越好，施工性能越佳。高强混凝土松软度差的原因分析：高强混凝土水胶比低，混凝土屈服应力大，混凝土粘度大；导致混凝土松软度差。为合理调控混凝土松软度，优化混凝土泵送性能，在混凝土流变理论的基础上，自主研制混凝土流变仪，检测混凝土屈服应力及粘度。二、超高泵送混凝土研制与应用配合比屈服应力/pa粘度/pa.s拟合方程倒坍时间（S）普通C60混凝土291.2125.1y=125.1x+291.26.8117C60混凝土185.788.2y=88.2x+185.72.7普通混凝土与117项目超高泵送混凝土流变性能检测如下表所示：从上表可知，117项目所用C60混凝土在屈服应力及粘度上均有了显著改善，混凝土松软度提高，并能够在高压、长距离、长时间保持稳定。中建西部建设首个外加剂厂于2004年年底建成投产，2007年开始生产聚羧酸高性能减水剂，目前已在省会城市投资建设7个外加剂生产厂，年累计供应聚羧酸高性能外加剂约17万吨，产品能够满足各类特殊混凝土的需求。二、超高泵送混凝土研制与应用二、超高泵送混凝土研制与应用5、工程模拟实验占地面积为38*54m，管道总长800m，Φ150mm，35处90°弯头，法兰连接。泵送模拟试验流程二、超高泵送混凝土研制与应用编号主系统压力换向压力搅拌压力泵送方量排量备注水21942035%双机低压净浆2194235%双机低压砂浆（润管）4194435%双机低压混凝土121943080%双机低压619450%双机高压砂浆（洗管）41941265%双机低压水21942050%双机低压泵送模拟试验设备相关数据混凝土数据检测情况混凝土性能指标扩展度倒坍时间含气量R7R28C60入泵前7103.42.057.474.2C60出泵后7003.22.554.871.9C30入泵前6803.33.231.442.0C30出泵后6802.92.930.741.8经工程模拟试验验证，混凝土泵送性能优异，泵送损失小，有利于混凝土超高泵送。二、超高泵送混凝土研制与应用在泵管上安装压力传感器，通过无线接收，分析数据，评定混凝土管道压力变化。传感器安装位置如上图所示。压力传感器安装图及监控设备经过理论计算，当混凝土泵送高度为600米时，混凝土泵出口压力为19.88MPa，而输送泵的额定出口压力为48MPa，仅占额定出口压力的41%，表明混凝土泵送性能良好，为实际斲工提供了保障。二、超高泵送混凝土研制与应用巨型柱模拟试验二、超高泵送混凝土研制与应用高频应力波监测系统及测点分布混凝土与界面粘结性能检测混凝土水化温升检测C30组合板混凝土性能参数1、C30组合板混凝土二、超高泵送混凝土研制与应用6、实施效果层数/标高出机性能入泵性能出泵性能泵送参数扩展度/mm倒坍时间/s扩展度/mm倒坍时间/s扩展度/mm倒坍时间/s泵压/MPa排量/%工况97/4836702.46502.16201.81460双机高压98/4876802.36702.06002.11460双机高压100/4956802.56702.36302.01460双机高压组合板混凝土入泵状态（点击图片播放）组合板混凝土出泵状态（点击图片播放）二、超高泵送混凝土研制与应用C30组合板混凝土状态图入泵状态出泵状态二、超高泵送混凝土研制与应用2、C60剪力墙混凝土C60剪力墙混凝土性能参数二、超高泵送混凝土研制与应用层数/标高出机性能入泵性能入模性能泵送参数扩展/mm倒锥/s扩展/mm倒锥/s扩展/mm倒锥/s泵压/MPa排量/%工况116M/5797002.97022.46601.91450双机高压117/5847102.57002.26501.91555双机高压117M1/5887202.87102.16802.21555双机高压117M2/5927003.16902.56502.015-1655双机高压剪力墙混凝土入泵状态（点击图片播放）剪力墙混凝土出泵状态（点击图片播放）二、超高泵送混凝土研制与应用入泵状态C60剪力墙混凝土状态图出泵状态二、超高泵送混凝土研制与应用剪力墙拆模表观图南侧外墙北侧外墙内墙翼墙断面二、超高泵送混凝土研制与应用寒冷条件下技术保障措施天津117大厦混凝土冬期施工难点1冬期施工混凝土研究内容2养护措施3实施效果4三、寒冷条件下技术保障措施三、寒冷条件下技术保障措施材料供应•冬季北方河流结冰，河砂供应困难，砂结冰后难以下料。温度保障•天津冬季寒冷、大风，泵送高度高，温度难保障。强度发展•混凝土施工周期快，带模养护时间短。洗泵•冬季洗泵后残留水结冰易导致堵管。1、天津117大厦混凝土冬期施工难点三、寒冷条件下技术保障措