西安·绿地中心A座超高混凝土泵送方案
1、 超高层混凝土施工概况
西安·绿地中心A座地上57层，主楼建筑高度270m，主楼采用带加强钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒体系，钢管柱框架支撑。混凝土工程方量大，一泵到顶最大高度270m。主楼层高变化多，设备、避难楼层含有多个夹层。超高层混凝土施工主要包括塔楼核心筒剪力墙、核心筒楼板、外框架组合楼板、混凝土钢管柱等。 12.1.1 结构部位单层最大混凝土量
塔楼高强混凝土统计情况如下(按巨形柱截面进行分段单层统计)：
标准层 核心筒混凝土 钢管柱混凝土 楼层（高度m） 最大方量m3 强度等级 最大方量m3 强度等级 最大方量m3 强度等级 F1-F9(52.45) 364.2/54 C30/C40 1498 C60 1253.6 C60 F10-F21(107.43) 303.4/54 C30/C40 1012 C60 779.2 C60 F22-F35(183.96) 262.9/54 C30/C40 1028 C60 727.4 C60 F36-F50(250.81) 254.2/54 C30/C40 800 C60 711.6 C60 F51-F57(332.88) 223.1/57 C30/C40 703 C60 480.9 C60 12.1.2 超高泵送的难重点分析
序号 重难点 1 混凝土结构耐久性要求高，重要构件耐久年限100年，次要构件耐久年限50年。 2 混凝土泵送高度高，一泵到顶最高泵送高度270m。 3 混凝土强度高，核心筒剪力墙混凝土标号为C60钢管柱混凝土强度为C60（自密实）。 4 结合混凝土强度和构件尺寸，核心筒厚度超过1m的剪力墙、钢管柱属于高强大体积混凝土。 5 钢管柱混凝土最高高度8米高抛式施工，浇筑需要达到自密实效果。 6 工程施工周期长，需要根据气候条件实时调整配合比。 12.1.3 相应难重点的对策分析
序号 对策分析 1 开展耐久性研究，优化配合比设计，注重施工过程管理和对混凝土的养护。 2 根据泵送高度，优化配合比保证混凝土具有高匀质性、低粘度，保障混凝土的超高泵送。
序号 对策分析 3 针对C60高强混凝土，优化配比控制水胶比，掺加硅灰等技术确保混凝土满足强度。 4 采用“双掺”“三掺”技术，掺加矿物掺合料，保障强度满足下，降低混凝土水化温升。 5 优选粗骨料粒径及级配，优选混凝土外加剂，确定合适的粉料用量，确保自密实效果。 6 做好原材料采购预案，根据四季变化天气情况进行混凝土试配，做到有备无患。 12.1.4 选取代表性混凝土
选取代表性的混凝土做配合比设计，其余混凝土参考得到。代表性混凝土列表如下：
序号 代表性混凝土种类 代表性结构部位 1 超高泵送C50普通混凝土 49层以上核心筒剪力墙 2 超高泵送C60高强混凝土 49层以下核心筒剪力墙 3 C60自密实混凝土 钢管柱混凝土 备注：钢管柱C60自密实超高泵送混凝土相关要求参考C60高强超高泵送混凝土；其他超高泵送普通混凝土相关要求参考C30超高泵送混凝土。 12.2 原材料的质量要求与品种确定
12.2.1 原材料的质量要求
三类代表性混凝土所需原材料的通用性指标要求见下表：
序号 项目 原材料的通用性指标要求 1 水泥 碱含量低、C3A含量少、强度富余系数大、活性好、标准稠度用水量小，水泥与外加剂之间的适应性良好。 2 粗骨料 含泥量不大于1%，泥块含量为0，针片状颗粒含量不大于5%；碱活性反应试验合格，其它指标满足《建筑用卵石、碎石》的Ⅰ类要求。 3 细骨料 Ⅱ区河砂，细度模数2.6～2.9，含泥量不大于1%，泥块含量为0.5%，有机物等含量不大于1%。碱活性反应试验合格。满足《建筑用砂》的Ⅱ类要求。 4 掺合料 活性矿物掺合料，粉煤灰、矿粉。 5 外加剂 聚羧酸减水剂，减少氯离子和碱量的引入，满足外加剂与水泥的相容性。 6 水 自来水，符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89规定。 12.2.2 超高泵送C50高强混凝土
超高泵送C50高强混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
序号 项目 原材料的特殊性指标要求 1 水泥 普通硅酸盐水泥P·O42.5。 - 1 -
序号 项目 原材料的特殊性指标要求 2 粗骨料 粗骨料粒径选择5～20mm，级配连续。 3 外加剂 聚羧酸高效减水剂。 12.2.3 超高泵送C60高强混凝土
超高泵送C60高强混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
序号 项目 原材料的特殊性指标要求 1 水泥 P·O42.5，根据试验最终确定。 2 粗骨料 粒径5～20mm，级配连续，母岩强度大于混凝土强度的20%。 3 外加剂 减水率＞20%的聚羧酸高效减水剂。 12.2.4 C60自密实混凝土
C60自密实高强混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
序号 项目 原材料的特殊性指标要求 1 水泥 P·O42.5，根据试验最终确定。 2 粗骨料 粒径选择5～20mm、5～16mm，级配连续，母岩强度大于混凝土强度的20%。 3 掺合料 Ⅱ级粉煤灰、S95矿粉、硅灰。 4 外加剂 减水率＞20%的聚羧酸高效减水剂。 通过主要原材料重要指标的对比分析，确定主要原材料。对比指标主要包括：对比水泥与外加剂的相容性，胶凝材料中粉煤灰的活性指标、细度和烧失量等，矿粉的活性指标、比表面积和有害离子含量等，硅粉的活性指标和蓄水量比等，粗骨料的压碎指标、碱含量和含泥量等，细骨料的细度模数、碱含量和有害离子的含量等内容。本部分仅列举了原材料主要指标，原材料质量控制部分有比较全面的检测指标。对比原材料的流程如下：
从产品的质量保证体系、市场的使用情况、产品的信誉、产品的技术指标及产品的供应能力等方面综合考核，初步确定选用下列厂家的材料进行混凝土配合比试验：
序号 材料 产品厂家 备注 1 P·O42.5 扶风冀东水泥厂 根据试配和试拌结果确定最终选用适应于各强度等级混凝土的水泥品种 3 Ⅱ级粉煤灰 大唐盛龙建材厂 用于本工程所需混凝土 - 2 -
序号 材料 产品厂家 备注 4 磨细矿粉 德龙建材厂 用于本工程所需混凝土 5 硅灰 天津 用于C60自密实混凝土 6 粗骨料 富平 C60自密实选用5～20mm； 7 细骨料 渭河 细度模数2.6的Ⅱ区中砂 8 外加剂 西卡 用于C60高强混凝土 根据原材料要求及本工程混凝土拟采用的原材料厂家，对进场原材料分批次检验，具体检验指标见下表：
序号 材料 检验项目 1 水泥 流变性能、粗细颗粒级配、细度、安定性、凝结时间、强度、标准稠度用水量、胶砂强度、碱含量、化学分析、放射性核素分析 2 粗骨料 级配、含泥量、泥块含量、空隙率、表观密度、含水率、吸水率、母岩强度、压碎指标、针片状颗粒含量、有机物含量、S03含量、碱活性反应及放射性核素分析 3 细骨料 细度模数、含水率、吸水率、含泥量、泥块含量、表观密度、坚固性、硫化物和硫酸盐含量、氯盐含量、碱活性反应、放射性核素分析等 4 粉煤灰 含水量、细度、需水比、烧失量、碱含量、活性指数、S03含量、放射性核素分析 5 磨细矿粉 含水量、氯离子含量、密度、放射性核素分析、比表面积、烧失量、流动度比、活性指数 6 硅灰 比表面积、SiO2含量、烧失量、需水量比、含水量、活性指数等 7 新型掺合料W 细度、比表面积、碱含量、活性指数等 8 外加剂 减水率、固含量、氯离子含量、含气量、碱含量、水泥净浆流动度、混凝土坍落度经时损失、混凝土凝结时间、压力泌水率等 12.3 配合比设计
从配合比设计中的外加剂适应性、混凝土性能、特殊要求及解决措施等方面进行混凝土配合比的设计。
12.3.1 外加剂适应性验证
任何一种混凝土在使用外加剂之前，必须进行外加剂适应性试验。外加剂适应性验证合格，方可进行混凝土试配。外加剂适应性试验流程设计见下图：
12.3.2 超高泵送C50高强混凝土配合比设计
在进行超高泵送时，C50高强混凝土相对C60高强混凝土浆体稠度不足，可能会在超高泵送压力下引起泵管内混凝土分层离析，甚至出现堵管现象，因此，需要根据泵送高度，适当调整C50高强混凝土的浆体稠度；并且结合超高泵送泵管直径与骨料最大粒径的关系，及考虑提高C50高强混凝土的浆体包裹性，将粗骨料粒径控制为5～20mm连续级配。超高泵送C50高强混凝土的技术要求见下表：
技术指标 具体要求 坍落度及坍落度要求混凝土入泵坍落度220～240mm，坍落度经时损失要求为1h小于10mm，经时损失 2h小于20mm。 坍落扩展度 坍落扩展度在500～550mm之间，扩展度损失1h小于30mm，2h小于50mm。 砂率 砂率控制在38%～44%之间。 粗骨料 碎石，粒径5～20mm连续级配，保证超高泵送所需的粘聚性。 和易性 不离析、不泌水、坍落度、扩展度满足指标要求。 - 3 -
技术指标 具体要求 凝结时间 为了保证混凝土的连续浇筑，避免出现施工冷缝，要求商品混凝土的初凝时间不小于6小时，终凝时间不大于12小时。 压力泌水率 压力泌水率小于35%，保证超高泵送压力下混凝土的抗离析性能。 配合比设计流程图如下：
超高泵送C50高强混凝土标准差取5.0MPa，28d标准试块的抗压强度需达57.5MPa以上；根据试配工作性在满足坍落度和扩展度要求下，根据压力泌水率测试结果调整增稠剂掺量改善
泵送性能，最终选择强度、可泵性、耐久性良好的配合比进行工程应用。 12.3.3 超高泵送C60高强混凝土配合比设计
本工程钢管内灌混凝土，考虑施工过程不易振捣，且为保证钢管内灌混凝土与型钢的紧密结合，需要使用大流态的高强混凝土。C60高强混凝土的技术要求见下表：
技术指标 具体要求 坍落度及坍落度为保障混凝土具有超强的可泵性，要求混凝土入泵坍落度为240～260mm；坍经时损失 落度经时损失要求为1h小于10mm，2h小于20mm；保证混凝土匀质性高、粘聚性好，不离析。 坍落扩展度 坍落扩展度在600～700mm之间，扩展度损失1h小于20mm，2h小于30mm。 U型仪试验 U型仪试验要求4min过流高度差小于10mm，达到自密实效果。 倒锥试验 倒锥试验流出时间在5～8s之间，保证超高泵送时具有合适的粘度。 压力泌水率 压力泌水率小于35%，保证超高泵送压力下混凝土的抗离析性能。 体积稳定性 混凝土28d自收缩率小于万分之三。 特殊性分析：钢管内部混凝土浇筑后不易振捣，需要采取大流态的混凝土，保证混凝土的顺利浇筑和密实填充；随着混凝土中胶凝材料水化反应的进行，混凝土会产生化学收缩和自收缩，并且在混凝土硬化过程中，会发生干燥收缩，这些收缩会引起混凝土与型钢构件接触面脱离，型钢混凝土整体性变差。
解决措施：通过优化混凝土配合比，优选粗骨料级配，在保证混凝土达到自密实效果基础上，粗骨料的合理级配可以减小混凝土的部分收缩；保障混凝土与型钢紧密接触。
配合比设计流程：在C60高强混凝土所需主要原材料品种优选基础上，进行配合比流程设计。为保证强度及达到自密实效果，粗骨料粒径需选择5～20mm连续级配；配合比设计中按照混凝土强度等级计算水胶比，确定单方用水量、砂率等关键参数，进而确定水泥用量，根据工程经验及配合比设计方法拟定多组掺合料掺量组合，进行混凝土试配，依据工作性能检测及U型箱试验检测试配混凝土的自密实效果。在多组满足自密实性要求的配合比中，优选压力泌水率低的配合比，进行混凝土长龄期试验，在长龄期试验结果中，重点考察多组混凝土的自收缩和干缩性能，其中自收缩性能必须达到低收缩的效果，并实现低干缩性。配合比设计流程见
下图：
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C60高强混凝土标准差取6.5MPa， 28d标准试块的抗压强度需达到70.6MPa以上；在筛选的配合比中，在耐久性试验中重点考察收缩试验差异，最终实现C60高强混凝土的工程应用。
12.3.4 C60自密实混凝土配合比设计
C60自密实混凝土除了采用粉煤灰、矿粉、微硅粉“三掺”技术，保证混凝土强度和耐久性满足工程要求前提下，硅灰可显著降低超高泵送C60自密实混凝土的粘度，在合适的掺量下，可使倒筒时间从10秒以上缩短至5秒以内。硅灰的掺入还可提高C60的密实度，有利于提高C60混凝土的耐久性。C60自密实混凝土的技术要求见下表：
技术指标 具体要求 坍落度及坍落度对于巨型柱C60自密实混凝土，为保障混凝土具有超强的施工性能，要求混凝土入经时损失 泵坍落度为240～260mm；坍落度经时损失要求为1h小于10mm，2h小于20mm；保证混凝土匀质性高、粘聚性好，不离析。 坍落扩展度 坍落扩展度在600～700mm之间，扩展度损失1h小于20mm，2h小于30mm。 倒锥试验 倒锥试验流出时间在5～8s之间，保证超高泵送时具有合适的粘度。 压力泌水率 压力泌水率小于35%，保证超高泵送压力下混凝土的抗离析性能。 特殊性分析：混凝土强度等级高，水灰比小，胶凝材料用量大，致使混凝土粘性大，不利于泵送。
解决措施：掺入硅灰，填充细微孔，实现混凝土中胶凝材料的紧密堆积，且发挥硅灰一定的活性效应，提高混凝土的强度，保证达到C60的强度要求；硅灰还可显著降低C60混凝土的粘度，有利于C60自密实混凝土的顺利泵送。
配合比设计流程：C60自密实混凝土达到其设计强度，对原材料性能要求高， 在优选原材料的基础上进行C60自密实混凝土泵送的配合比设计，配合比设计流程见下图：
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