工藝工法qcqc成果實現(xiàn)c70～c100高強高性能混凝土超高泵送（附圖）

1、xx股份有限公司、xx股份有限公司聯(lián)合體xx項目施工總承包工程項目部QC小組,實現(xiàn)C70～C100高強高性能混凝土的超高泵送,實現(xiàn)C70～C100高強高性能混凝土的超高泵送,廣州xx項目工程QC小組,制表： 時間：2007年8月18日,活動計劃進度表,xx建筑總面積為450807m2，其中主塔樓面積249284 m2，共103層，高432m，屋面直升機平臺高度440.75m。工程基礎(chǔ)型

2、式為樁整板基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)型式為內(nèi)外筒體結(jié)構(gòu)。內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒，核心筒壁厚為2200mm～600mm變化，混凝土強度等級C80～C50；外框筒為鋼結(jié)構(gòu)斜交網(wǎng)格體系，鋼管內(nèi)混凝土強度等級最高達C90。樓蓋混凝土強度等級非節(jié)點層為C35，節(jié)點層為C50，主塔樓屋面停機坪混凝土強度等級C100。±0.00以下結(jié)構(gòu)工程于2007年6月6日完成。,xx主塔樓C60及以上的高強高性能混凝土約7萬m3，其中C80混凝土最高需泵送至410m，

3、C90最高需泵送至167m。高強高性能混凝土如此大批量的現(xiàn)場應(yīng)用以及如此高的泵送高度，在國內(nèi)尚無首例，在世界上也屬罕見。因此，西塔項目主塔樓的超高強度、超高性能混凝土施工中的配合比的研制和超高泵送是本工程混凝土工程順利實施的最大難點。因此，為使主塔樓混凝土工程能順利施工，有必要專門對落實“高強高性能混凝土超高泵送”的工藝項目作為QC攻關(guān)課題。項目部于2007年7月1日組建了“xx項目施工總承包工程項目部QC小組”，并確定本次QC小組活

4、動的課題為“實現(xiàn)C70～C100高強高性能混凝土超高泵送”。,,2007年7月，本QC小組成員到攪拌站進行實地考察，對準(zhǔn)備作為主塔樓混凝土施工的C70～C100高強高性能混凝土進行了抽樣研究，對其性能及泵送工藝進行了分析，并通過對世界同類型建筑物施工情況的資料收集和調(diào)查，得出了以下結(jié)論：4.1 混凝土低的用水量使拌合物粘性大高強高性能混凝土的每立方米用水量很低，在150kg以下，其流動性的產(chǎn)生主要依靠高效減水劑的強吸附分散作用?；炷?/p>

5、土低的用水量使得混凝土拌合物具有極大粘性。4.2 混凝土低的水灰比使?jié)仓盟偷膲毫p失根據(jù)有關(guān)資料，混凝土拌合物水灰比為0.385時，粘著力為0.01MPa，而水灰比為0.28時（HPC--高性能混凝土），其粘著力為0.04MPa，是前者的4倍?；炷涟韬衔锏恼持εc泵送工藝有很大的關(guān)系。,,下表是是混凝土拌合物不同的水灰比與泵送壓力損失的關(guān)系。,以上可見W/C越低時粘度越大，泵送壓力損失也大。4.3 泵送高粘性拌合物容易造成堵管

6、施工前應(yīng)考慮到泵送高強高性能混凝土所需要的壓力是否超過現(xiàn)有設(shè)備所能達到的程度。如設(shè)備能力有限，即使設(shè)備達用到最高的工作壓力，其混凝土泵送也并不流暢，除了混凝土的輸送產(chǎn)量受到限制外，也容易造成堵管、爆管等現(xiàn)象。,4.4 與其它類似工程的比較下表是目前一些項目超高泵送混凝土工程的技術(shù)狀況：,從上表的比較看可出廣州西塔工程的混凝土強度、泵送高度都列于前茅。根據(jù)上述狀況，面對西塔工程大量的“高強高性能混凝土超高泵送” 的施工難題，對其進行

7、攻關(guān)解決為當(dāng)務(wù)之急。,5.1 設(shè)定目標(biāo)將C70～C90高強高性能混凝土泵送至指定施工高度，最終目標(biāo)將C100高強高性能混凝土超高泵送一次送到頂（泵送最高處達440.7 m）。5.2 目標(biāo)可行性分析要解決高強高性能混凝土超高泵送一次送到頂，主要滿足施工工藝要求，其中包含混凝土配制、泵送設(shè)備選擇等。除泵送設(shè)備需選擇得以滿足要求的混凝土泵機外，另重點要解決混凝土到現(xiàn)場保持所期望的性能，即強度高、低水灰比而減少其粘度、保持流動性、減少塌落

8、度損失等，以滿足可泵性。這些問題得到解決，則可以防止混凝土泵送過程中的出現(xiàn)堵管、爆管等現(xiàn)象，因此，對設(shè)定的目標(biāo)完全有信心可以達到。,,7.1 主因（要因）確認表,7.2 確認的要因項目根據(jù)以上的原因分析，其中的泵機操作、上下溝通配合、供料連續(xù)性、泵送程序、氣候等問題較容易解決。而泵機性能及其輸送管道，原材料質(zhì)量和混凝土配合比，以及混凝土到現(xiàn)場的性能為重點解決的問題。,9.1 混凝土泵機選型9.1.1 通過理論計算，混凝土泵機理論出口

9、壓力須達到40MPa。參考目前較常用的混凝土泵機的技術(shù)參數(shù)來進行比較。下表是幾款超高壓泵的技術(shù)參數(shù)。與一些超高壓泵的技術(shù)參數(shù)對比,根據(jù)以上的技術(shù)參數(shù)對比，選用國產(chǎn)的中聯(lián)重科HBT90.40.572RS混凝土輸送泵，其理論出口壓力可達40MPa，同比國內(nèi)超高層建筑施工泵送設(shè)備壓力為最高（上海環(huán)球、廣州新電視塔均選用“三一”重工HBT90CH.35混凝土輸送泵，泵送出口壓力為35 MPa），從理論上保證了泵送施工的可行性。該混凝土輸送泵的

10、具體技術(shù)參數(shù)見下表。HBT90.40.572RS泵機技術(shù)參數(shù),9.1.2 在混凝土泵送澆筑施工時并配備GPS全程跟蹤系統(tǒng)。GPS與辦公系統(tǒng)（施工現(xiàn)場使用的IFC標(biāo)準(zhǔn)建筑工程4D施工管理系統(tǒng)）連接，隨時可以監(jiān)控輸送泵的運轉(zhuǎn)情況，出現(xiàn)問題可以及時解決。9.1.3 混凝土泵送到作業(yè)面后的兩個高度（提模平臺面、外框鋼結(jié)構(gòu)面）各布置兩臺HGY-19型液壓遙控布料機以配合混凝土澆筑。混凝土輸送泵及其壓力表見圖二、三；HGY-19型液壓遙控布料

11、機見圖四。,圖二：中聯(lián)重科HBT90.40.572RS混凝土輸送泵 圖三：混凝土泵機的壓力表。,9.2 混凝土輸送管9.2.1 輸送管選型輸送管的耐壓能力須與泵機匹配。直管選用合金鋼耐磨高壓泵管，彎管采用耐磨鑄管。輸送管管徑Φ125mm，壁厚12mm。泵管設(shè)計計算按照五萬立方米壽命考慮，保證泵管一次布設(shè)能完成西塔主塔樓所有混凝土泵送工作。9.2.2 輸送管連接混凝土輸送管的連接采用高強螺栓連接，密封形式選

12、用O型圈端面密封，其耐壓高達100MPa。9.2.3 輸送管布設(shè)混凝土輸送管的布設(shè)結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行來布置現(xiàn)場泵送系統(tǒng)。對泵機的選位，水平泵管的長度及平面布置，豎向彎頭設(shè)置，單元泵管固定節(jié)點及其他各種特殊節(jié)點進行詳細設(shè)計，保證泵送系統(tǒng)合理可靠，以避免因非硬件問題帶來堵管、爆管等泵送事故?；炷凛斔凸艿膶嵤┮妶D五、六、七。,圖四：HGY-19型液壓遙控布料機。 圖五：核心筒的泵管提升架。,,,,,圖六：混凝土泵

13、管的地面水平管。 圖七：混凝土泵管的樓層水平管、彎管。,9.3 原材料9.3.1 混凝土質(zhì)量與原材料質(zhì)量關(guān)系密切。所選用的水泥、減水劑和粉煤灰、礦渣粉、硅粉等摻合料必須符合要求。粗細骨料除級配外，其含水率對超高強度超高性能混凝土的性能影響很大，從根本上控制混凝土的性能就要從原材料抓起。超高強度超高性能混凝土的原材料要另外堆放，不能與其它原材料混合，設(shè)專人進行監(jiān)管。9.3.2 與混凝土供應(yīng)單位廣東粵群混凝土有限公司密

14、切配合，并派人員定期到攪拌站進行檢查。一些檢查記錄見圖八。,圖八：一些檢查記錄,9.4 高強超高性能混凝土配制9.4.1 重點要解決超高性能混凝土強度等級與其可泵性的關(guān)系。QC小組組長葉浩文組織有關(guān)專家對高強超高性能混凝土的強度要求、可泵性要求、穩(wěn)定性要求進行系列的研究和實驗。混凝土配合比試驗?zāi)繕?biāo)除要求達到設(shè)計強度以外，并要求拌合物低粘度（倒坍落度筒排空時間小于5S）、流動性好（坍落度大于250mm、擴展度大于600mm）和保坍性好（

15、4h內(nèi)工作性不損失）。9.4.2 針對混凝土配合比在施工泵送過程出現(xiàn)的問題定期舉行高強超高性能混凝土專題會議?；炷翆ｎ}會議的召開見圖九、十。,圖九、十：高強、高性能混凝土專題會議。,9.5 混凝土進場檢驗9.5.1現(xiàn)場施工時對澆筑的混凝土每車必檢。主要檢測其坍落度、擴展度、混凝土的進場溫度等，對以上指標(biāo)不符合要求的堅決予以退場。并記錄出站時間、進場時間、泵送時間、泵送后的坍落度、擴展度、入模溫度等信息。9.5.2 定期對混凝土的

16、其它指標(biāo)進行抽查。主要包括L型流動儀檢測（檢測混凝土的流動度）、采用篩網(wǎng)檢測（檢測混凝土的離析系數(shù)）、U型流動儀的檢測（檢測混凝土通過鋼筋的流動度）、壓力泌水檢測（檢測混凝土泵送加壓后的性能，混凝土的保水性是否滿足要求）等。,圖十一、十二：對進場混凝土拌合物檢驗。,,,,,圖十三：對進場混凝土拌合物檢驗。 圖十四：混凝土現(xiàn)場檢驗（擴展度）,9.5.3 設(shè)立現(xiàn)場實驗室對混凝土進行有關(guān)的檢驗。項目部配合混凝土科研攻關(guān)和有關(guān)檢驗專門

17、設(shè)立現(xiàn)場試驗室，配置相關(guān)檢測儀器。現(xiàn)場試驗室及一些儀器見圖十五至二十。,圖十五：現(xiàn)場試驗室。 圖十六：現(xiàn)場試驗室內(nèi)部。,,,圖十七：混凝土離析系數(shù)測定儀。 圖十八：30MPa壓力泌水儀。,,,,圖十九：L型流動儀（測混凝土流動度）。,圖二十：U型流動儀（測混凝土通過鋼筋的流動度）。,,,,,,9.6 在落實有關(guān)措施過程中出現(xiàn)問題的研究解決9.6.1在落實實施措施的

18、過程中出現(xiàn)的問題，QC小組遵循PDCA方法去研究解決，針對出現(xiàn)的問題制定處理方法，不斷持續(xù)改進，以最終達到滿意的效果。9.6.2 2007年7月26日針對C60混凝土施工過程出現(xiàn)的性能的不穩(wěn)定現(xiàn)象，專門召開了混凝土專題會議。其原因分析如下：,,會議的主要決議如下：1) 固定原材料來源和對材料進行復(fù)檢；2) 對摻合料細度作出要求；3) 繼續(xù)對配合比進行優(yōu)化；4) 高溫天氣施工時控制拌合物溫度（提出砂石場要進行遮蓋、采用冰拌、運

19、輸車罐體淋水等措施）。下圖圖十六至十九為對進場混凝土拌合物檢驗和現(xiàn)場的降溫措施。,,圖二十一：高溫天氣對泵管采用濕麻袋覆蓋降溫。,9.6.3 2007年8月10日專門對配合比優(yōu)化召開了混凝土專題會議，繼續(xù)對混凝土配合比優(yōu)化試驗。其中對原材料選擇和用量提出了具體要求： 1) 水泥選用P.Ⅰ或P.Ⅱ；2) 粉煤灰使用Ⅰ級，用量20%；3) 硅粉用量8～10%；4) S95礦渣粉用量20～30%；5) 用水量控制在140～15

20、0kg/m3；6) 水灰比控制在0.23～0.24；7) 膠凝材料用量約620 kg/m3；其中水泥約400 kg/m3；盡量不用硅粉；8) 混凝土坍落度控制在200～220mm，擴展度550～600 mm。9.6.4 2007年8月17日針對C80混凝土的高溫、浮漿多、有微裂縫等問題召開了混凝土專題會議，主要決議如下：1) 專門對C80混凝土配合比進行優(yōu)化試驗；2) 盡快完成攪拌站砂石場的遮蓋；,,3) 提出混凝土入?？?/p>

21、溫指標(biāo)。為保證施工時的原材料與檢測時的原材料含水率相同，在攪拌站搭設(shè)了原材料擋雨蓬，見下圖二十二。,,圖二十二：在攪拌站搭設(shè)的原材料擋雨蓬。,,9.6.5 根據(jù)混凝土等級、泵送高度對配合比不斷進行優(yōu)化1) 通過各種檢測方法得出現(xiàn)場的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，找出混凝土的各種性能與可泵性的關(guān)系，以配合混凝土配合比的優(yōu)化。在進行C70～C100混凝土基準(zhǔn)配合比試驗上，并在確保強度的前提下對配合比進一步優(yōu)化，以盡量滿足可泵性要求。2) 當(dāng)完成C70～C

22、90的混凝土配合比后，西塔主塔樓的施工高度已經(jīng)超過200m，并通過現(xiàn)場施工實踐，已解決了混凝土超高性能與可泵性的矛盾?，F(xiàn)場應(yīng)用情況良好，強度等級均勻，塌落度及擴展度泵送后損失很小，已完全可以滿足現(xiàn)場施工需要。根據(jù)設(shè)備的使用情況，現(xiàn)場的泵送系統(tǒng)配置完全可以滿足C80混凝土泵送至410m的高度。3) QC攻關(guān)小組繼續(xù)進行對超高性能混凝土配合比的研究工作，主要是針對隨著建筑物高度增加，對混凝土配比的調(diào)整和C100混凝土的研制，包括其耐久性、

23、自收縮等性能和超高泵送的研究。9.7 超高（400m以上）泵送的實現(xiàn),,,9.7.1 2008年12月16日C100超高性能混凝土（HPC和UHPC）超高泵送至高度400m成功，并進行了“廣州西塔項目超高性能混凝土（C100）超高泵送（400米）新聞發(fā)布會”，見圖二十三。該批混凝土取樣送檢的28d強度代表值分別為111.3 MPa、122.5 MPa、103.3 MPa和105.0MPa，混凝土抗壓強度檢驗報告見圖二十四。,,圖二十

24、三：C100/400m新聞發(fā)布會 圖二十四：混凝土抗壓強度檢驗報告,,9.7.2 2009年8月15日澆筑C100混凝土（免振自密實UHPC），泵送高度440.7m（主塔樓屋面停機坪）。其混凝土配合比材料用量如下表（kg/m3）：,,圖二十五：C100/440.75m一次泵送成功 圖二十六：混凝土在440.75m澆筑(停機坪),,（聚羧酸高效減水劑未經(jīng)KJ-JS，固含量30%，載體含聚羧酸

25、12%）混凝土泵送澆筑情況見圖二十五、二十六。,10.1 高性能混凝土耐久性檢驗在2008年1月31日成型的C100高性能混凝土樣品送華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院進行耐久性能的系統(tǒng)試驗研究。該機構(gòu)2009年4月8日出具的“廣州西塔工程C100高性能混凝土耐久性試驗研究報告”的結(jié)論為：● 混凝土28d立方體抗壓強度125.0MPa，達到設(shè)計強度等級；● 抗氯離子滲透性能優(yōu)異；● 抗硫酸鹽侵蝕性能好；● 抗凍性好；● 所用碎

26、石無潛在堿－硅酸反應(yīng)危害，所用瓜米石和砂要再進行試驗判定；● 無遲緩堿硅酸鹽反應(yīng)活性；● 在潮濕環(huán)境下無堿集料反應(yīng)活性；● 收縮較少。,,,該耐久性試驗研究報告見圖二十七。,,圖二十七：C100高性能混凝土耐久性試驗研究報告結(jié)論,,10.2 混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測西塔主塔樓結(jié)構(gòu)工程通過第三方（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心）的實體檢測，該檢測機構(gòu)于2008年12月22日出具的“工程質(zhì)量檢測報告”中的混凝土檢測結(jié)論為“混凝土強度代表值均

27、大于相應(yīng)混凝土強度等級的設(shè)計值” 。該工程質(zhì)量檢測報告見圖二十八。,,圖二十八：實體檢測報告及結(jié)論,,10.3 成果1) 高強、高性能混凝土的超高泵送最終得以實現(xiàn)，并通過了其性能、強度的檢驗，達到了如其的目標(biāo)。2) 對超高性能混凝土在西塔超高泵送施工技術(shù)的研究和應(yīng)用整理成為科技成果。該技術(shù)成果名稱為“超高性能混凝土（UHPC）與超高性能自密實混凝土（UHP-SCC）的研發(fā)應(yīng)用及其超高泵送技術(shù)”，2009年4月20日獲國家科學(xué)技術(shù)委

28、員會頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書?？茖W(xué)技術(shù)成果鑒定證書見圖二十九。,,圖二十九：科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書,,通過對超高性能混凝土在西塔超高泵送施工技術(shù)的研究和應(yīng)用科技成果的整理，包括超高性能混凝土強度等級與其可泵性關(guān)系的理論，并在此基礎(chǔ)上形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，項目部組織編制了《C70～C90高強高性能混凝土配置、施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》，并通過了專家論證。目前該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)用于西塔工程，對混凝土施工從原材料到進場泵送進行全過程控制。項目部組織編制的企業(yè)

29、標(biāo)準(zhǔn)《C70～C90高強高性能混凝土配置、施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》見圖三十。,,圖三十：企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《C70～C90高強高性能混凝土配置、施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》,,“實現(xiàn)高強高性能混凝土超高泵送”作為西塔項目的QC攻關(guān)課題，通過一系列研究和施工實踐，實現(xiàn)了高強高性能混凝土的超高泵送，已達到和完成攻關(guān)目標(biāo)。其中在落實有關(guān)措施過程中出現(xiàn)的問題，QC小組遵循PDCA方法，針對出現(xiàn)的問題制定處理方法，不斷持續(xù)改進，最終達到滿意的效果。對超高性能自密實混凝土（U