聚羧酸盐外加剂在基础特大体积泵送混凝土中的应用

聚羧酸盐外加剂在上海***金融中心主楼基础特大体体积泵送混凝凝土中研究与应用1工程概况正在建设中的上上海***金融中心实实体高度492米，大楼地地上101层，地下3层，位于上上海******金融贸易易区，北临***大道、西西邻***大厦，为为多功能摩天天超高层建筑筑。主楼筏板板基础混凝土土设计要求为为R60C440，基础外包包尺寸为69m×669m，主楼底板板厚度有4.5m、4m、2m及不同板厚厚之间的过渡渡区域。根据据施工方案，该该基础混凝土土分三次浇捣捣，前二次分分别浇筑4400mm3和4500mm3，最后一次次浇筑为280000m3，一次浇捣捣量在本市基基础大体积混混凝土方面堪堪称第一。该工程早在19998年已完成地地下桩基施工工后因金融风风暴而搁浅，这这次由****和上海****集团联合中中标复工建设设，显示了我我国政治经济济上的稳定快快速发展，再再一次证明改改革开放的强强大动力，表表明上海对外外商投资的巨巨大吸引力。建建成后的上海海***金融中心将将和***大厦一一起成为上海海又一座标志志性建筑，增增添新的景观观。在技术上上业主要求各各强度等级的的混凝土使用用聚羧酸盐外外加剂，围绕绕该工程所展展开的超高层层泵送、自密密实混凝土、超超大体积混凝凝土等课题对对提升公司技技术水平也带带来了机遇和和挑战。2大体积混凝土土的配制研究究2.1聚羧酸盐盐外加剂的选选择及与水泥泥的适应性传统的萘磺酸甲甲醛缩聚物在在水灰比较低低时对水泥颗颗粒的分散性性较差，1-2小时后的坍坍落度损失较较大，加之有有限的化学多多样性无法满满足水泥成分分波动带来的的流动度变化化，不能适应应施工现场的的应用要求，而而当前大力提提倡发展的聚聚羧酸盐高效效减水剂是一一类新一代的的高效减水剂剂，如今市场场上有近百种种不同化学成成分的聚羧酸酸盐，由于该该类高效减水水剂合成时在在分子主链或或侧链上引入入强极性基团团羟基、磺酸酸基、聚氧化化乙烯等，使使分子具有梳梳形结构，通通过极性基与与非极性基不不同比例调节节引气性，通通过调节聚合合物分子量增增大减水率，通通过调节侧链链分子量增加加立体位阻作作用而提高分分散性，使预预拌混凝土具具有较好的坍坍落度保持性性、较高的早早期强度、比比萘系高效减减水剂更低的的掺量，同时时与水泥不适适应性相对较较小，使得聚聚羧酸盐外加加剂拥有萘系系外加剂无法法替代的优越越性，得到了了工程技术界界的青睐。在确定使用422.5普硅水泥后后，我们对数数种聚羧酸盐盐外加剂产品品按规定掺量量对配制的R60C440P8混凝土（设设计坍落度为为150mm±30mmm）进行坍落落度、扩展度度经时损失的的试验，由于于距施工现场场最远的搅拌拌站单程运输输时间需50min，加上装料料、卸料的等等候时间，因因此坍落度、扩扩展度的经时时损失试验分分为初始、60miin、120mmin三个时间段段。结果见表表1。表1坍落度、扩扩展度经时损损失试验外加剂编号坍落度//扩展度（mm）初始60min120minn1215/5200×510200/5000×480165/4300×4302210/5000×500205/5000×490190/4700×4803180/4000×400170/3900×380140/3400×3604190/4000×400180/3800×380145/3500×360对表1试验数据据分析可知编编号2的2小时坍落度度、扩展度损损失较其他试试样要小，说说明该品种的的聚羧酸盐外外加剂对该水水泥有良好的的适应性。2.2聚羧酸盐盐外加剂配制制R60C440P8的验证试验验在初步确定采用用某品牌的聚聚羧酸盐外加加剂的基础上上，我们对参参与大体积混混凝土生产的的公司所属7家混凝土搅搅拌站开展验验证试验，配配合比如表2所示。表2R60C440P8配合比（坍坍落度150mm±30mmm）单位：kkg/m3材料名称水水泥砂石粉煤灰矿粉外加剂品种规格自来水P·042.55中砂5-25mm=2\*ROMANII级S95聚羧酸33011单方用量170270780104070702.72注：外加剂掺量量为（水泥+矿粉）×0.8%%验证试验结果如如下见表3。表3验证试验数数据搅拌站编号R7MPaR28MPaR60MPaR90MPaR60达到设计计值（%）60min坍落落度损失mm120min坍坍落度损失mm含气量（%）1#浦新53.472.988.489.122120252.12#浦莲60.276.678.279.51950201.63#长桥47.166.377.279.8193051.54#宏成55.470.980.078.32003045/5#富康53.879.488.689.5222525/6#汤臣48.962.974.376.81862035/7#南航58.475.686.888.72171030/平均53.972.181.983.12051226/表内各搅拌站77d强度值说明明聚羧酸盐外外加剂在混凝凝土早期强度度发展方面所所具有的优势势，是其它类类型外加剂所所不具备的。其7天至90天强度发展规律遵循了一般混凝土强度发展规律。上述试验中，RR7最低为47.1MPa，最高为60.2MPa，两者相差13.1MMPa，R28最低为62.9MPa，最高为79.4MPa，相差16.5MMPa，R60最低为74.3MPa，最高为88.6MMPa，两者相差14.3MPa，R90最低为76.8MPa，最高为89.5MPa，两者相差12.7MPa。之所以造造成各龄期强强度极差偏大大的原因是，除除了各搅拌站站水泥、外加加剂统一外，其它原原材料的品质质有所区别，而而且设计坍落落度为150±330mm即在120mm至180mm范围内的坍坍落度都视为为合格，允许许坍落度的范范围较宽，虽虽然7天强度已全全部达到设计计要求，60天强度平均均达到设计值值的205%，考虑到大大生产中原材材料品质指标标的波动，以以及7家搅拌站参参与超大体积积混凝土生产产，其不确定定因素较多，为为此应留有强强度富裕量。此外，2小时坍坍落度损失值值最小为5mm，最大值为45mm，说明该聚聚羧酸盐外加加剂不仅与水水泥的适应性性好，同时显显示了聚羧酸酸盐外加剂在在坍落度保持持性上所具有有的独特优越越性。从三次次含气量测定定值看聚羧酸酸盐外加剂所所配制的混凝凝土含气量的的波动较小，说说明混凝土内内部因空气含含量所产生的的体积稳定性性的变化也将将很小。3大体积混凝土土的裂缝控制制由于该工程大体体积混凝土浇浇筑定于1月28日正值本市市冬季，最低低气温在-2℃，最高气温温仅4℃，作为大体体积混凝土，冬冬季施工的主主要难点在于于内外温差的的控制不应超超过25℃，避免温差差裂缝的产生生，为此要求求较低的水泥泥用量，以降降低水化热。配配合比设计上上采用粉煤灰灰及矿渣微粉粉双掺技术，以以减缓水泥水水化过程中放放热速度，同同时提高混凝凝土的后期强强度，增强抗抗裂性，对此此许多试验研研究已作了详详尽的报导，在在此不再赘述述，本文需要要论述的是聚聚羧酸盐外加加剂在大体积积混凝土的裂裂缝控制方面面也较其他类类型外加剂有有独到的一面面。众所周知知外加剂的广广泛使用促进进了混凝土技技术的发展，尤尤其是泵送混混凝土、自密密实混凝土、喷喷射混凝土等等方面更离不不开外加剂技技术的研究与与应用，但外外加剂所导致致的混凝土早早期收缩的增增大，也引起起各方面的重重视，在《混混凝土外加剂剂》（GB80776-19997）中，作为为掺外加剂混混凝土性能指指标之一的收收缩率比，标标准中规定无无论是普通减减水剂还是高高效减水剂，无无论是早强减减水剂还是缓缓凝减水剂，其28天掺外加剂混凝土与基准混凝土干缩率比值都应不大于135%。因此在大体混凝土裂缝控制中选用干缩率尽可能小的外加剂，对改善混凝土早期干燥收缩是有利的。根据生产厂家提提供的各种外外加剂，其收收缩率比见表表4。表4各类外加剂剂收缩率比生产厂编号品种普通型（木钙）普通型（木钙）缓凝中效（萘系）高效（萘系）高效（聚羧酸盐）1111/114105922105//94/3////984116130109109/5115122/118103变动范围105~1166122~1300109~114494~11892~103表4检测结果表表明，聚羧酸酸盐外加剂较较木钙类、萘萘系外加剂的的收缩率比都都要来得小。几几年前研究人人员发现聚羧羧酸盐外加剂剂具有减缩功功能，他们通通过砂浆试验验发现掺有0.2%聚羧酸盐外外加剂的砂浆浆收缩值比掺掺有1%萘系外加剂剂的相同砂浆浆小40%，而且两种种砂浆试件具具有同样的流流动性、扩展展度和水灰比比。进一步的的分析表明，聚聚羧酸盐的减减缩功能来源源于聚乙烯支支链，试验表表明带有不同同长度聚乙烯烯支链的聚羧羧酸盐可以提提供更好的减减缩效果。尽尽管目前对不不同长度支链链的聚乙烯产产生减缩效果果的机理尚未未明确，但它它至少说明聚聚羧酸的减缩缩特性似乎类类似于传统的的减缩剂。由由此可见聚羧羧酸盐外加剂剂以较低掺量量获得混凝土土良好工作性性的同时，在在减缩方面所所表现出来的的作用，说明明在大体积混混凝土施工中中利用外加剂剂达到改善混混凝土早期裂裂缝控制的目目的是可行的的。4大体积混凝土土的施工控制制4.1混凝土初初凝时间的确确定预拌混凝土由于于集生产、运运输、泵送施施工于一体化化，能够大大大减少浇捣过过程中的施工工缝，但随着着建设规模的的扩大以及结结构形状设计计的日益新颖颖，一些超大大、超高、超超厚、超长的的工程也随之之增多，这就就要求预拌混混凝土的生产产、运输、泵泵送、施工组组织更加严密密、更趋合理理，否则任何何环节上的疏疏漏都将产生生混凝土冷接接缝。在市场经济的冲冲击下，预拌拌混凝土搅拌拌站的合理布布局已被打破破，偏离市中中心的有些地地段已成为混混凝土搅拌站站一条街，运运输半径过大大，预拌混凝凝土的时效性性受到了影响响，因此控制制混凝土坍落落度损失，确确保混凝土设设计强度的同同时又具有良良好的泵送性性尤为重要。所所谓冷接缝是是指在已浇灌灌的混凝土超超过初凝时间间后，新的混混凝土又在原原来混凝土上上进行浇灌，使使该作业段的的混凝土不能能成为整体，而而人为形成的的施工缝，因因此必须在初初凝时间以内内进行再浇灌灌，显然，初初凝时间的确确定关系到整整体混凝土的的质量。根据结构设计，上上海***金融中心主主楼基础底板板厚度达4.0m及4.5m，电梯井处处厚达12.044m，主楼大底底板（包括临临近塔楼的2m厚裙房基础础），最大施施工直径为100m，计划每台台泵车平均每每小时泵送量量为35m3，每台泵车车浇筑垮度为为5m左右，浇筑筑时依靠混凝凝土流动性形形成大斜面分分层下料，分分皮振捣，每每皮厚度为50cm，据此可以以计算出每皮皮混凝土量为为100×00.5×5==250mm3，以每小时时泵送量为35m3计，连续浇浇灌时间t1=（小时），以以每辆搅拌车车装载量7m3计，需搅拌拌车=35（辆），若若每辆搅拌车车进入指定卸卸料位置所需需时间t2为1min，则35辆搅拌车需需时t2为35miin即0.58h，加之浇灌灌时泵管长度度的拆卸调整整，以每段泵泵管2m计，以最大大施工直径处处需拆装泵管管50次，每次耗耗时1min计，泵管移移位时间t3为50miin，即0.83h。据此分皮皮浇筑总计时时间T=t1+t2+t3=7+0..58+0..83=8..41小时，考虑虑到施工中不不可预见因素素，初凝时间间确定为9~10小时。4.2搅拌拌运输车辆的的确定由上述分析可知知，为了避免免施工中冷接接缝的产生，混混凝土浇灌容容许时间应该该小于混凝土土的初凝时间间，为了确保保混凝土浇灌灌的连续性，公公司组织了所所属七家搅拌拌站参与大底底板的混凝土土生产，该七七家搅拌站距距工地现场运运距及单程所所需时间如表表5所示。表5运距与所需需时间搅拌站名称运距（km）单程所需时间（min）1浦新新22352长桥桥26453浦莲莲8254宏成成22455富康康46506汤臣臣32507杜行行2850平均2643每台泵车所需最最少运输车辆辆可由下式计计算：N=f式中：N为每台台泵车所需最最少运输车辆辆；ff为经验系数数通常取1.1~1.3；QQ为每台泵车车计划最大泵泵送量m3；GG为每辆运输输车装载量m3；SS为搅拌站至至施工现场运运距km；VV为运输车行行车速度一般般取30km；TT为搅拌运输输车往返、停停车、装料、卸卸料所需时间间min。根据表66搅拌车往返返时间平均为为86min，考虑到搅搅拌车在生产产现场等候装装料的时间以以及在施工现现场等候卸料料的时间，取取T=1000min，七家搅拌拌站的平均运运距为30km，每台泵车车的输送量为为35m3，每辆搅拌拌运输车平均均装载量为7m3，经验系数f取1.3，以上数据据代入上式，则则N=1.3（辆辆）根据施工计划安安排19台泵车布料料浇灌，因此此共需搅拌车车M=16×199=304(辆)实际施工时公司司集中了350辆搅拌车，确确保了混凝土