冬季百米高空远距泵送混凝土施工技术研究

工作平台来维护泵管；③对混凝土的配合比进行优化，使其具有有良好的施工性能、易泵送、不泌水或泌水少，混凝土拌和物体积稳定，有利于裂缝控制，便于在混凝土工程中应用；④养护采用蒸汽养生，减少了混凝土的龄期，保证了混凝土的质量，大大加快施工进度。

3 施工工艺原理

施工工艺原理主要为：①通过采取合理的泵管布置方式，减少泵送阻力，选择合适的混凝土泵送设备，优化混凝土施工配合比，保证混凝土泵送的连续性。浇筑后采用蒸汽养生的方法，减少混凝土龄期，保证施工质量，提高施工速度。②以耐久性为重要设计指标，通过混凝土配合比的优化，大幅度提高混凝土的性能。主要技术途径是采用高性能外加剂，通过试验、试配和优化来改善混凝土的工作性能，生产低水胶比、易泵送的混凝土，并控制混凝土的坍落度损失，提高混凝土的致密性和抗渗性。

4 百米高空垂直输送混凝土机械设备的选择

4.1 设备的泵送能力

在选择混凝土泵送设备时，针对最大垂直泵送高度达137 m的实际，我们专门研究了HBTS80-13-90和HBTS80-16-110高压泵拖泵，如表1所示。

HBTS80-16-110高压泵出口压力高达16 MPa，整机功率为110 kW，在高空混凝土泵送施工过程中，整机功率和出口压力方面能够达到双重保证，理论泵送垂直高度达350 m，能够保证泵送质量。

4.2 设备的可靠性

HBTS80高压泵采用双泵、双回路开式液压系统，系统简单，元件寿命长，可靠性高，具体操作方式如下：①在日常泵送混凝土施工中，两套泵组可同时工作，有效地提高了工作效率，也可分别作业，极大地提高了施工过程的可靠性。②在混凝土泵送过程中，当一套泵组出现故障时，可切断该组，另一组保持50%的排量继续工作，有效减少了因施工中断造成的损失。

5 关键工序的施工工艺和操作要点

5.1 泵管的布设和安装

5.1.1 泵管的布设

高压管道根据现场施工平面布置图进行布管，泵管选用直径为150 mm的输送管，应尽量减少弯管的使用数量。在底部平管布设时，布设长度应大于垂直泵送高度的1/4. 当泵送高度大于100 m时，垂直管道内的混凝土由于自重会产生极大的反压，应在高空布置水平管道来抵消这部分压力，确保泵送的顺利进行。

5.1.2 泵管的安装优化技术

为了保证墩身的外观质量，减少表面预埋件数量，将泵管沿塔吊垂直布设，并用手拉葫芦和特殊固定装置U码将其固定于塔吊标准节上。考虑到高空泵送过程中泵管对塔吊的冲击力，我们经过检算和论证后发现，此种方案不影响塔吊的安全作业，满足施工要求。冬季施工时，应用保温材料将混凝土输送管道包裹严密，确保混凝土的施工质量。

5.2 混凝土配合比优化技术

5.2.1 原材料的选择

5.2.1.1 粗骨料的选用

在适合高空泵送的高性能混凝土中，粗骨料宜采用二级配或三级配，质量标准应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定。其松散堆积密度大于1 350 kg/m3，表观密度大于2 500 kg/m3，空隙率小于47%，含泥量小于1%，严格控制针片状含量小于5%.

5.2.1.2 细骨料

混凝土采用中砂，符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》标准。为提高泵送性能，2.5 mm筛孔的筛余量不得大于15%，0.315 mm筛孔的累计筛余量不宜小于85%.

5.2.1.3 水泥

根据高空泵送混凝土施工要求，所用水泥均符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的标准要求。

5.2.1.4 掺和料

可选用Ⅰ级粉煤灰（经试配、优化，掺量控制在胶凝材料的20%左右），可在泵送时润滑管壁，在混凝土强度增长过程中抑制混凝土开裂，提高混凝土的后期强度。

5.2.1.5 外加剂

采用聚羧酸高效减水剂，该减水剂具有减水、增强、保塑和缓凝作用，减水率为25%.

5.2.2 配合比优化设计

高空泵送混凝土根据工程要求、结构形式和施工条件来确定所需流动性、不离析、少泌水的可泵性混凝土混合料。基本原则就是按照所采用的材料设计既能满足工作性、强度及其他要求，又经济合理。混凝土的可泵性表示其可压缩性的大小，塑性大和易性好的混凝土，泵送性能也好。可泵性良好的混凝土有坍落度和压力泌水总量两个指标。坍落度的大小直接反映了混凝土流动性的好坏，泌水量反映了混凝土的稳定性和保水性。坍落度的大小直接影响着混凝土的浇筑和泵送，混凝土泵送压力和摩阻力一般随着混凝土坍落度的减小而增加，对于长距离高度高的泵送混凝土，坍落度一般控制在220 mm左右。坍落度过小会增大输送压力导致堵管；坍落度过大，高压下混凝土易离析而造成堵管。因此，高强度混凝土提高可泵性的关键是降低混凝土的内聚性，减小流动阻力。我们对混凝土质量控制采取如下方法：①对于高强度可泵性混凝土，宜用中砂，细度模数为2.6～2.9，空隙率不超过40%，砂率宜在36%～42%之间。②水灰比控制在0.30～0.45之间。③采用JX-8聚羧酸高性能减水剂。聚羧酸高性能减水剂是继以木钙为代表的普通减水剂和以萘系为主要代表的高效减水剂等之后发展起来的高性能减水剂，其优点是减水率高，在保持相同坍落度的情况下，可减少20%～35%的用水量；增强效果好，混凝土的3 d强度可以提高50%～70%，28 d强度可以提高30%左右；和易性和流动性好，为长距离、大高度混凝土构件提供了可泵性。大铁沟特大桥连续梁确定水胶比为0.29，坍落度达到230 mm，满足泵送要求。试配28 d强度达到65.0 MPa。④使用的掺和料是粉煤灰，它除了取代部分水泥外，还取代了部分砂子，降低了砂率，减小了细集料对输送管道的摩擦，具有流动性大、聚黏性良好、泌水少等特点。在混凝土中加入粉煤灰后，显著地提高了混凝土的和易性， 又增加了浆体浓度，提高了混凝土的可泵性，节约了水泥。

温度对混凝土坍落度损失如表2所示。

5.3 高空混凝土浇筑

5.3.1 施工准备工作

施工准备工作包括：①按照施工现场实际情况规划出混凝土浇筑线路，并提前布设泵送管道；②根据混凝土泵送方量，联系并协调混凝土拌和站安排混凝土罐车输送混凝土，确保混凝土不积压，不中断。

5.3.2 坍落度的检测和确认

将混凝土运送至施工现场后，每车混凝土均必须做坍落度检验测定。对于检验不合格的混凝土，应立刻退回搅拌站进行处理，确保混凝土浇筑质量。混凝土坍落度宜控制在210±10 mm左右。

5.3.3 混凝土振捣

混凝土在每层浇筑时，厚度为400～600 mm，以能振实为准。自由倾落高度控制在2 m以内，振捣时，振捣棒不得振碰钢筋、模板和预埋件等。

5.4 混凝土蒸汽养生

冬季混凝土养护是冬季混凝土施工的重要环节，混凝土浇筑完毕即在顶面用棉被覆盖，并将连续梁端部的棉门帘放下。采用蒸汽养生的办法，保证冬季混凝土的浇筑施工质量。蒸汽养护每小时记录一次。蒸汽养护结束后，立即喷涂养护剂。

5.5 其他操作要点

5.5.1 保证混凝土的入模温度

在混凝土的运输过程中，冬季要用棉布包裹罐车搅拌罐来保温，夏季可在棉布上浇水来降温，保证混凝土的入模温度。

5.5.2 水温控制

原材料加热温度的控制：混凝土搅拌用水的加热温度要控制在50～80 ℃之间，避免温度超过80 ℃的水与水泥直接接触。砂子的温度宜控制在20～40 ℃之间。当使用混凝土出机温度控制现浇混凝土采用综合蓄热施工时，混凝土的出机（罐）温度一般不低于20 ℃。并根据其运输方式和运输距离予以调整。

外加剂掺量控制：外加剂进场后应先检查材料说明，外加剂掺量的允许误差应控制在相关要求内。

5.5.3 保证混凝土的连续供给

针对混凝土黏性好、凝结快的特性，为保证混凝土的均质性，搅拌车在向泵机喂料前反向高速转动20～30 s，在高空泵送过程中，搅拌车应迅速、不停地搅拌，避免因混凝土在泵送过程中滞留过长而造成凝结堵管现象。

为保证混凝土供应的连续性，配备了2个混凝土拌和站，当其中一个出现问题时，另一个立即投入使用，并联系了商品混凝土来应对突发事件。在混凝土的运输过程中，我们配备了运输线路保通员，共配备了8台混凝土罐车负责混凝土的运输，2台在拌和站内待命。

5.5.4 保证混凝土的顺利泵送

压送前，应用水湿润泵的料斗、泵室、输送管道等与混凝土接触的部分，检查管路无异常后方可采用水泥砂浆润滑压送。开始泵送时，泵机应处于低速运转状态，注意观察泵的压力和各部分工作情况，待顺利泵送后方可提高到正常运输速度。当混凝土高空泵送困难、泵的压力突然升高时，会导致管路产生振动，可用槌敲击管路、找出堵塞的管段，并采用正反泵点动处理或拆卸清理，经检查确认无堵塞后继续泵送，以免损坏泵机。

6 结束语

该技术从混凝土机械设备的选择、泵管的布设、混凝土配合比的优化、混凝土蒸汽养生等方面，对施工方案和施工工艺进行了优化，确保了高空泵送施工过程中的出口压力和整机功率，打破了传统垂直泵送管道固定在墩身上的施工方法，利用塔吊爬梯和工作平台对泵管进行维护，有效保证了冬季百米高空远距泵送混凝土施工的顺利进行。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.JGJ/T 10—1995 混凝土泵送施工技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ 55—2000 普通混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

〔编辑：王霞〕

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