天津117大厦621米超高层泵送混凝土应用技术

全

国

混

凝

土

技

术

技

能

交

流论

坛天津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月主

要

内

容一、工程概况二、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、管道布置不清洗五、混凝土生产组织及管理六、创吉尼斯世界纪录七、结语企业基本情况介绍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2015年中国商品混凝土企业十强（以实际产量为基准）排序公司名称中国建材中建西建上海建工华润水泥金隅集团冀东混凝土中材股份云南建工华西绿舍上海城建物资产能（万立方米）产量（万方）71203242215312311134774全国占比（%）

收入（亿元）12214506875250033903000277525008353.201.460.970.550.510.350.330.200.190.17214.62101.6069.7241.0531.0022.9422.1513.8413.5612.57345677428438956042110550388数据来源：中国混凝土网处理得来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：1000900800700600500400300200100国王塔

迪拜塔1001米

828米中南中心

上海中心

绿地中心

平安大厦

117大厦729米

632米

606米

600米

597米天津周大福530米中国尊528米一、工程概况117大厦工程总体概况天津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。一、工程概况117项目混凝土难点可用“四度”概括高度：该工程混凝土泵送高粘

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。度

达597

米

，

位居全国之首，仅次于迪拜哈利法塔居世界第二。跨

度

：该工程施工跨

度

长

达

4年,混凝土性能需保持稳定。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。一、工程概况597米597米117大厦混凝土强度等级及泵送高度分布情况巨柱C50自密实外框组合板332.88米巨柱C60自密实183.96米剪力墙、连梁巨柱C70自密实0米0米一、工程概况核心筒钢板剪力墙钢骨柱巨型钢柱巨型钢柱脚翼墙一、工程概况2015.09117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。2015.012014.092014.052013.122013.08二、超高泵送混凝土研制与应用1

高性能混凝土性能评价指标超高泵送混凝土研制与应用2

混凝土原材料超高泵送混凝土技术难点34

超高泵送混凝土试验研究工程模拟实验实施效果56二、超高泵送混凝土研制与应用1、高性能混凝土性能评价指标混凝土拌合物的

“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。•

指混凝土拌合物能被泵送，要求新拌混凝土有一定流可泵性易泵性动性，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。•

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。混凝土拌合物在管道中流动的Kaplan模型二、超高泵送混凝土研制与应用1.混凝土拌合物在泵腔内易于流动，以充满所有空间流动性黏聚性混2.混凝土拌合物不分层、不离析、不泌水凝土泵送性能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稳定性4.

混凝土拌合物在压力条件下仍能保持良好的工作性能二、超高泵送混凝土研制与应用天津117大厦混凝土性能主要通过以下两个方面进行评价：1、泵送性能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。2、力学性能及耐久性主要包括混凝土抗压强度、收缩、水化热等。二、超高泵送混凝土研制与应用2、混凝土原材料混凝土用原材料性能指标如下：名称水泥质量要求P·O42.5，符合GB

175-2007符合GB/T

18736-2002硅灰矿粉S95等级，符合GBT18046-2008粉煤灰I级、符合GBT1596-2005碎石5-16连续级配碎石5-25连续级配中砂石子砂子细砂外加剂高性能专用聚羧酸减水剂二、超高泵送混凝土研制与应用5-25石子5-16石子中河砂细河砂二、超高泵送混凝土研制与应用3、超高泵送混凝土技术难点高强大体积超高泵送混凝土难点分析117大厦剪力墙强度高最

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。水化热、自收缩大，裂缝不易控制粘度大，不易泵送难点剪力墙、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。钢钢筋密集筋间距（）浇筑落差（串筒固定浇筑点余米）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超高泵送低强度混凝土难点分析117大厦外框组合板混凝土标号为浆体少，粘度低，匀质性差施工接管停泵频繁，风险大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。管道长，弯管多二、超高泵送混凝土研制与应用4、超高泵送混凝土试验研究超高泵送混凝土工作性能设计指标剪力墙C60混凝土初始4h压力泌水率含气量（%）3±1（%）扩展度(mm)倒坍时间（s）3±1扩展度(mm)倒坍时间（s）3±1≤10680-750660-730巨型柱C70自密实混凝土初始4h压力泌水率U箱高差（mm）含气量（%）2±1（%）≤10扩展度(mm)

倒坍时间（s）

扩展度(mm)

倒坍时间（s）≤10700-7503±1680-7303±1组合板C30混凝土初始4h压力泌水率含气量（%）3±1（%）扩展度(mm)650-700倒坍时间（s）3±1扩展度(mm)倒坍时间（s）3±1≤10/650-700二、超高泵送混凝土研制与应用试验方法含气量坍落扩展度测定倒坍时间高压压力泌水率二、超高泵送混凝土研制与应用混凝土阻力测定仪U型箱收缩性能测定水化热测定仪二、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：屈服应力粘度配合比拟合方程倒坍时间（S）/pa/pa.s普通C60混凝土117C60混凝土291.2185.7125.1

y=125.1x+291.26.82.788.2y=88.2x+185.7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。二、超高泵送混凝土研制与应用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泵送模拟试验设备相关数据编号水主系统压力

换向压力

搅拌压力

泵送方量排量35%35%35%80%备注2219191919444444202双机低压双机低压双机低压双机低压机高压净浆砂浆（润管）4412混凝砂浆（水机低压4检测机低压混凝C6R2874.271.90C6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。8二、超高泵送混凝土研制与应用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二、超高泵送混凝土研制与应用6、实施效果1、C30组合板混凝土C30组合板混凝土性能参数出机性能入泵性能出泵性能泵送参数层数/标扩展度

倒坍时

扩展度

倒坍时

扩展度

倒坍时间

泵压排量高工况/mm间/s/mm间/s/mm/s/MPa/%97/48398/4876702.46502.16201.8146060双机高压双机高压6806802.32.56706702.02.36006302.12.01414100/49560双机高压二、超高泵送混凝土研制与应用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出机性能入泵性能入模性能泵送参数层数/标扩展泵压排量高倒锥/s

扩展/mm

倒锥/s

扩展/mm

倒锥/s工况/mm/MPa/%7007102.92.5702700116M/579117/5842.42.22.12.56606506806501.91.92.22.0141550555555双机高压双机高压双机高压双机高压117M1/588117M2/5927207002.8316二、超高泵送混凝土研制与应用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C60剪力墙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剪力墙拆模表观图北侧外墙南侧外墙翼墙断面内墙三、寒冷条件下技术保障措施寒冷条件下技术保障措施1

天津117大厦混凝土冬期施工难点2

冬期施工混凝土研究内容养护措施实施效果34三、寒冷条件下技术保障措施1、天津117大厦混凝土冬期施工难点•

冬季北方河流结冰，河砂供应困难，砂结冰后难以下料。材料供应温度保障强度发展洗

泵•

天津冬季寒冷、大风，泵送高度高，温度难保障。•

混凝土施工周期快，带模养护时间短。•

冬季洗泵后残留水结冰易导致堵管。三、寒冷条件下技术保障措施天津地处温带大陆气候，根据天津气象局统计信息，2012~2015年冬季平均气温分布如下表所示：天津市2012~2015年冬季平均气温分布情况温度范围2012~20132013~20142014~2015-5≤T<0556282-10≤T<-5-15≤T<-10-20≤T<-1541111080000在2012~2015年期间，天津市冬季平均气温通常集中在-10~0℃之间，低于-15℃情况没有发生，此外天津地处渤海之滨，冬季多风，根据实际经验，天津117大厦在进行500米高度施工时气温通常较地面低4~5℃。风力较地面高5~6级，最高可达25米/S。三、寒冷条件下技术保障措施2、冬期施工混凝土研究内容冬期施工混凝土性能设计指标天津117大厦冬季只进行剪力墙及巨柱混凝土施工，冬期施工混凝土预期性能指标如下：控制指标技术要求混凝土出机至入模温度损失≤5℃混凝土入模温度大体积混凝土内外温差剪力墙实体3d强度≥10℃＜25℃≥30MPa三、寒冷条件下技术保障措施出机温度对混凝土工作性能的影响不同出机温度混凝土工作性能（环境温度-5℃）混凝土出机温度外加剂掺

工作性能（扩展度/编号水温80性能描述量倒坍时间）流动性好、黏聚性好、浆体饱满123420151052.4%680/2.6流动性好、黏聚性好、浆体量一般502.4%2.4%2.4%660/2.5620/2.0550/2.1流动性一般、黏聚性一般、浆体量少流动性差、黏聚性一般、浆体量少3015三、寒冷条件下技术保障措施（1）20℃（2）15℃（3）10℃（4）5℃三、寒冷条件下技术保障措施强度发展规律预养护：在混凝土成型后，受冻前，在标养条件下养护一段时间。例如-7d是指预养护后在设定的负温条件下受冻养护7d。混凝土实验室负温强度试验混凝土成型混凝土预养护-10℃混凝土负温养护混凝土强度数据三、寒冷条件下技术保障措施试验墙规格尺寸及脱模照片剪力墙冬期施工模拟试验墙试验及强度三、寒冷条件下技术保障措施温度保障措施（1）自主研制混凝土泵管加热保温装置及试验结果自主研制混凝土泵管加热保温装置时间（min）中心温度（℃）管壁温度（℃）0-15.00.0-15.00.238729211510.015.020.010.615.720.9三、寒冷条件下技术保障措施（2）混凝土原材料加热-运输保温-现场泵送加热保温流程砂仓蒸汽加热管道封闭料仓运输车保温套泵管加热保温装置三、寒冷条件下技术保障措施3、养护措施剪力墙覆盖薄膜剪力墙模板保温薄膜覆盖后吊挂保温棉剪力墙连梁养护三、寒冷条件下技术保障措施4、实施效果混

凝

土

出机

—入

泵

—

出泵—入模稳定后温度检测，从图中可以看出，混站内出机温度（19.2℃）现场入泵温度（19.6℃）凝土入模温度可达20℃，整个生产、运输及泵送过程中无温度损失。混凝土出泵温度（20.0℃）

混凝土入模后温度（15.5℃）三、寒冷条件下技术保障措施剪力墙测温点平面布置图测温点立面布置图混凝土实体内部温度高，内外温差小，既保障了混凝土强度的发展，也防止了混凝土因内外温差过大导致裂缝。剪力墙经检测3d回弹强度达30MPa以上，7d达50MPa左右，完全满足项目施工要求。剪力墙实体温度检测四、管道布置与清洗超高1

管道布置2

布管原则层混凝土泵送与施工技术管道清洗3四、管道布置与清洗1、管道布置四、管道布置与清洗2、布管原则布管原则一：布管原点布管原点为布管的起始点。水平管与立管连接点为布管原点：1、水平管从原点向拖泵方向布置；2、垂直管从原点向布料杆方向布置。布管原点四、管道布置与清洗布管原则二：压力梯度实际布管时，应尽量减少异型管道集中，降低混凝土泵送阻力。四、管道布置与清洗布管原则三：等高固定固定附件实际布管时，应先进行管道等高连接后在进行管道加固！四、管道布置与清洗3、管道清洗混凝土泵管一般采用“水洗”方式进行清洗，但超高层混凝土洗泵时压力较大，水分子充满泵管连接处的狭缝之中，在高压下极易导致眼镜板及切割环损坏，降低设备使用寿命。因此117大厦在300米以上施工时采用“气洗”方案对管道进行清洗。气洗原理图如下：气洗接头进气口注水口气压表放气孔超高压管道海绵球回收器2号海绵球1号海绵球四、管道布置与清洗布料机气洗接头垂直管道海绵球回收器水平管道截止阀回收架搅拌车气洗总体布置图五、混凝土生产组织及管理混1

制度及方案凝土生产组织及管理2

混凝土生产控制原则混凝土质量控制