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前言
我国泵送混凝土施工冀术始于1979年上海宝山钢铁厂工程,目前多用于沿海大城市及国家重点工程,还未在国内全面推广。其主要原因一是泵送技术对混凝土的技术指标要求高于普通混凝土,二是为增加混凝土的高流动性必须使用外加剂和掺和料,三是一次性设备投入大,并需较高素质的施工组织和操作人员。
泵送技术具有良好的社会经济效益,应组织大力推广。本文以洛阳中亚大饭店施工为例分析了该技术在洛阳市的应用现状,并探讨了今后应着重解决的问题。
1 工程实例
九十年代建设的五星级洛阳中亚大饭店,主体结构工程高度89.15m ,混凝土总量为5500m3,混凝土设计强度等级为C50、C40 和C30。由于建筑物主体较高,混凝土用量大(日浇注量300m3) ,常规的塔吊吊运无法满足工程进度、混凝土浇注质量及浇注强度的要求,故在现场设立自动混凝土搅拌站并采用泵送混凝土施工工艺。
1.1 原材料的选择及混凝土配合比
水泥选用洛阳水泥厂黄河牌52.5R、42.5R 普通硅酸盐水泥;粗细骨料选用洛阳本地产质量较好的砂石;外加剂选用FDN22000、FDN25C 和FN22 ,可以适应不同季节的施工。
为了改善混凝土的和易性、降低水化热、减少和防止产生干缩性裂缝及温度裂缝,减少水泥用量,保证施工良好的可泵性和不出现离析现象,充分利用粉煤灰的效应,在混凝土中掺加水泥用量5%～10%的姚孟电厂干排法生产的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰,其质量经检测均达到或超过GBJ146 -90标准。
按《普通混凝土配合比设计技术规程》(JGJPT55296) ,试配强度fcu = fcuk + 1.645σ(σ取值5. 5MPa) ,坍落度控制在(180±20)mm。经对不同泵送高度和强度的混凝土配合比进行试验后,确定配合比如表1所示。
1.2 泵送设备的配置及施工组织
选用湖北产HBT60 拖式输送泵。在泵管布置中,尽量减少弯管和软管,弯管尽量采用大弯管,限度的降低泵送管道阻力。严格遵守操作规程,防止混凝土拌合物离析和堵塞。另外,施工现场设置HZS50 型自动混凝土搅拌站一个,保证混凝土的搅拌质量和供应。
高层泵送混凝土是一项系统工程,需要有严密的施工组织,否则会造成窝工和质量事故。中亚大饭店施工中,从混凝土搅拌站到施工现场都进行了严格管理。
混凝土配合比
1. 3 施工质量及经济技术效益
按照国标《混凝土强度检验标准》(GBJ107-87) 对泵送混凝土取样后全部的28d强度进行了分级评定,结果如表2所示
泵送混凝土强度评定
在本项目施工中,采用高效减水剂91t ,减水率达12 %～15 % ,节约水泥180t ;加入Ⅰ、Ⅱ粉煤灰作为掺合料,节约水泥350t ;节约人工费50 多万元;实际工期550d ,比合同工期提前30d ,比国家额定工期提前50%。经济技术效益十分显著,表明了泵送混凝土施工技术良好的发展前景。
2 应用泵送混凝土施工技术的一些问题
近几年洛阳市混凝土泵送施工技术得到了较快的发展,1998年竣工的洛阳市农行综合办公楼在采用混凝土泵送技术中泵送高度突破了百米(113.8m) ,泵送混凝土总量达2×104m3 ,强度等级高达C55和C60 , (C60高强泵送混凝土的研制还河南省的空白) ,外加剂(如高效泵送剂SF、泵送剂AN10-Ⅱ和高强减水剂SM 等)大量使用,其中SM 型减水剂用量达204t 。该工程节约混凝土600m3,价值15万元,节约散装水泥9kt ,价值16.2万元,取得了明显经济效益,反映出洛阳市泵送混凝土施工技术已逐步走向成熟。但笔者根据施工实践以及对洛阳市采用该技术的调研,发现还存在下列的问题。
(1) 泵送设备相对落后。目前洛阳市使用的设备输送能力不超过60m3/Ph ,垂直输送高度仅100m左右。而目前国内建筑上海金茂大厦使用德国设备一次完成泵送高度达382.5m,创世界,青岛百盛商业大厦使用国产设备一次泵送高度219m。
(2) 外加剂使用单一。目前洛阳市在泵送混凝土中掺入的外加剂,多为单剂型,且掺入率较低。而发达国家外加剂的使用率占混凝土总量的70%-80% ,且大多为复合型。
(3) 掺和料应用水平不高。发达国家掺和料的使用率占混凝土总量90%以上,并逐步向高性能复合型超细方向发展,国内在这方面的研究也达到了相当高的水平。而洛阳市只在大体积混凝土、泵送混凝土中少量使用Ⅰ、Ⅱ级原状粉煤灰,原状粉煤灰价格低廉,但活性低,对混凝土后期强度及施工性能都有一定的不利影响。
(4) 商品混凝土基地有待发展。目前洛阳市只有为数不多的混凝土搅拌站,生产规模也不大。从国内外的发展看,许多技术只有在商品混凝土集中生产中才能充分发挥,如应用外加剂、掺和混合材料等,在施工现场和小型搅拌站中推广这些技术则比较困难,质量也较难控制。
3 发展方向与建议
(1) 加大设备更新和技术投入
大型建筑企业要想生存和发展必须以的技术及施工设备为基础。在企业一时拿不出更多资金购置新设备的情况下,建议在政府相关部门的支持下,通过股份制等多种形式的联合,成立混凝土租赁公司,购置的设备并使设备资源和人员共享,发挥集团效应。此外,商品混凝土应用技术已经被列为我国建设行业重点推广应用的新技术之一,所以,加大混凝土机械设备的更新和投入是洛阳市逐步实现混凝土施工现代化的环节。
(2) 泵送混凝土的研制开发有待加强
美国目前已经开发出C100的泵送混凝土,国内C60 甚至C80 也不罕见,而洛阳市泵送混凝土强度等级一般为C15～C50 ,C60 以上等级的几乎很少。因此,研制和开发高强泵送混凝土势在必行。但这种研究不能仅以某项工程的具体要求为研制目的,而应形成较为普遍的、系统的适合本地实际的施工规定。所以,洛阳市应加强“产、学、研”结合,以施工需要为基础,研究和开发出适合本地区的系列强度等级的泵送混凝土。另外,自国外工程界提出了高性能混凝土(HPC) 的概念后,各国除重视混凝土强度外对混凝土适用性、安全性尤其是耐久性的研究也更加注重了。HPC 优异的耐久性能使得混凝土建筑物使用寿命延长,意味着水泥总需求量的降低。因而,洛阳市在今后加强对HPC 的研制、开发和利用是非常必要的。
(3) 加强外加剂及掺和料的研究和应用
前面已经说明,目前发达国家外加剂和掺合料的使用量大、品种多,研究和应用集减水、缓凝、引气、防冻、可塑化等为一体的复合型高效外加剂和高性能复合超细掺合料是未来混凝土发展的方向。近年来我国在混凝土掺加粉煤灰技术的开发上卓有成效,单方混凝土能节约水泥15 %左右。粉煤灰的利用过去多以利用Ⅱ级粉煤灰为主,现在Ⅰ级粉煤灰、超细粉煤灰、高钙粉煤灰的开发获得进展。正在建设的长江三峡工程已基本上全部利用Ⅰ级粉煤灰。洛阳市周边的大中型燃煤热电厂达7个之多,仅首阳山热电厂年排灰量就达80万t ,粉煤灰不仅占用大量耕地,对环境也造成了污染。洛阳应加强对粉煤灰的研究和利用,建立商品高级粉煤灰工业,发展绿色混凝土技术。
(4) 建立完善的商品混凝土基地
商品混凝土应用量的大小,标志着混凝土生产工业化程度和施工现代化程度的高低。目前洛阳市商品混凝土搅拌站基本上都集中在几个大型建筑企业,经济技术效益尚可。但以施工现场为基地,采用集中混凝土搅拌的方式仍占多数。虽然这种模式有灵活主动、减少运距、降低成本等好的一面,但对整个混凝土生产技术创新水平的提高是十分不利的。尤其是在城市改造和小城镇建设中,在狭小区域建造高层建筑或拆除改造,现场根本无法安排搅拌站,城市的环境保护又不允许现场搅拌,此时更显现出商品混凝土的优势。目前尽管商品混凝土的价格还较高但是随着我国水泥工业生产技术水平的不断提高,国家对规模效益的日趋重视,能够使价格高的问题得以解决。因此,建立一定数量和规模的商品混凝土生产基地不但符合国家建设部的相关政策而且更有利于洛阳城市建设和发展。
