超高层混凝土施工方案文档格式.docx
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209.8/57
425
314.7
C50
F82-F97（482.71）
190.7/57
396
191.1
F98-F108（527.92）
238.4/65
264
176.3
F109-F116（578.6）
158.9/76.1
290
86.1
F117（583.65）
0/394.2
165
99.5
10.1.2超高泵送的难重点分析及对策
序号
重难点分析
对策分析
1
混凝土结构耐久性要求高，重要构件耐久年限100年，次要构件耐久年限50年。
开展耐久性研究，优化配合比设计，注重施工过程管理和对混凝土的养护。
2
混凝土泵送高度高，一泵到顶最高泵送高度596.2m。
根据泵送高度，优化配合比保证混凝土具有高匀质性、低粘度，保障混凝土的超高泵送。
3
混凝土强度高，核心筒剪力墙混凝土标号为C60，L1～L35层巨柱混凝土强度高达C70。
针对C60及以上混凝土，优化配比控制水胶比，掺加微硅粉等技术确保混凝土满足强度。
4
结合混凝土强度和构件尺寸，核心筒厚度超过1m的剪力墙、巨柱属于高强大体积混凝土。
采用“双掺”“三掺”技术，掺加矿物掺合料，保障强度满足下，降低混凝土水化温升。
5
核心筒钢板剪力墙、口字型钢钢管柱等不易振捣，浇筑需要达到自密实效果。
优选粗骨料粒径及级配，优选混凝土外加剂，确定合适的粉料用量，确保自密实效果。
6
工程施工周期长，需要根据气候条件实时调整配合比。
做好原材料采购预案，根据四季变化天气情况进行砼试配，做到有备无患。
10.1.3代表性混凝土配合比设计
选取代表性的混凝土做配合比设计，其余混凝土参考得到。
代表性混凝土列表如下：
代表性混凝土种类
代表性结构部位
超高泵送C30普通混凝土
楼板混凝土
超高泵送C60高强混凝土
核心筒剪力墙
C70自密实混凝土
巨柱混凝土
备注：
巨型柱C60、C50自密实超高泵送混凝土相关要求参考C60高强超高泵送混凝土；
其他超高泵送普通混凝土相关要求参考C30超高泵送混凝土。
10.2原材料的质量要求与品种确定
10.2.1原材料的质量要求
三类代表性混凝土所需原材料的通用性指标要求见下表：
项目
原材料的通用性指标要求
水泥
碱含量低、C3A含量少、强度富余系数大、活性好、标准稠度用水量小，水泥与外加剂之间的适应性良好。
粗骨料
含泥量不大于1%，泥块含量为0，针片状颗粒含量不大于5%；
碱活性反应试验合格，其它指标满足《建筑用卵石、碎石》的Ⅰ类要求。
细骨料
Ⅱ区河砂，细度模数2.6～2.9，含泥量不大于0.5%，泥块含量为0，有机物等含量不大于1%。
碱活性反应试验合格。
满足《建筑用砂》的Ⅰ类要求。
掺合料
活性矿物掺合料，粉煤灰、矿粉。
外加剂
聚羧酸减水剂，减少氯离子和碱量的引入，满足外加剂与水泥的相容性。
水
自来水，符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-2006规定。
10.2.2超高泵送C30普通混凝土
超高泵送C30普通混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
原材料的特殊性指标要求
普通硅酸盐水泥P·
O42.5。
粗骨料粒径选择5～20mm，级配连续。
聚羧酸高效减水剂。
10.2.3超高泵送C60高强混凝土
超高泵送C60高强混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
PⅡ52.5水泥或P·
O42.5，根据试验最终确定。
粒径5～20mm，级配连续，母岩强度大于混凝土强度的20%。
减水率＞20%的聚羧酸高效减水剂。
10.2.4C70自密实混凝土
C70自密实高强混凝土所需原材料特殊性指标要求见下表：
粒径选择5～20mm、5～16mm，级配连续，母岩强度大于混凝土强度的20%。
Ι级粉煤灰、S95矿粉、微硅粉、微珠。
通过主要原材料重要指标的对比分析，确定主要原材料。
对比指标主要包括：
对比水泥与外加剂的相容性，胶凝材料中粉煤灰的活性指标、细度和烧失量等，矿粉的活性指标、比表面积和有害离子含量等，硅粉的活性指标和蓄水量比等，粗骨料的压碎指标、碱含量和含泥量等，细骨料的细度模数、碱含量和有害离子的含量等内容。
本部分仅列举了原材料主要指标，原材料质量控制部分有比较全面的检测指标。
对比原材料的流程如下：
从产品的质量保证体系、市场的使用情况、产品的信誉、产品的技术指标及产品的供应能力等方面综合考核，初步确定选用下列厂家的材料进行混凝土配合比试验：
材料
产品厂家
备注
P·
O42.5
唐山冀东水泥厂
根据试配和试拌结果确定最终选用适应于各强度等级混凝土的水泥品种
PⅡ52.5
Ⅰ级粉煤灰
宝振建材厂
用于本工程所需混凝土
S95级矿粉
建昌建材厂
硅粉
北京正源建材厂
用于C70自密实混凝土
三河石场
C30超高泵送、C60、C70选5～20mm、5～16mm；
超长抗裂抗渗砼选5～31.5mm连续级配
7
新乐建材厂
细度模数2.8的Ⅱ区中砂
8
中建外加剂厂
用于C60、C70高强混凝土
9
微珠
根据原材料要求及本工程混凝土拟采用的原材料厂家，对进场原材料分批次检验，具体检验指标见下表：
检验项目
流变性能、粗细颗粒级配、细度、安定性、凝结时间、强度、标准稠度用水量、胶砂强度、碱含量、化学分析、放射性核素分析
级配、含泥量、泥块含量、空隙率、表观密度、含水率、吸水率、母岩强度、压碎指标、针片状颗粒含量、有机物含量、SO3含量、碱活性反应及放射性核素分析
细度模数、含水率、吸水率、含泥量、泥块含量、表观密度、坚固性、硫化物和硫酸盐含量、氯盐含量、碱活性反应、放射性核素分析等
粉煤灰
含水量、细度、需水比、烧失量、碱含量、活性指数、SO3含量、放射性核素分析
磨细矿粉
含水量、氯离子含量、密度、放射性核素分析、比表面积、烧失量、流动度比、活性指数
比表面积、SiO2含量、烧失量、需水量比、含水量、活性指数等
细度、比表面积、碱含量、活性指数等
减水率、固含量、氯离子含量、含气量、碱含量、水泥净浆流动度、混凝土坍落度经时损失、混凝土凝结时间、压力泌水率等
10.3配合比设计
从配合比设计中的外加剂适应性、混凝土性能、特殊要求及解决措施等方面进行混凝土配合比的设计。
10.3.1外加剂适应性验证
任何一种混凝土在使用外加剂之前，必须进行外加剂适应性试验。
外加剂适应性验证合格，方可进行混凝土试配。
外加剂适应性试验流程设计见下图：
10.3.2超高泵送C30普通混凝土配合比设计
在进行超高泵送时，C30普通混凝土浆体稠度不足，可能会在超高泵送压力下引起泵管内混凝土分层离析，甚至出现堵管现象，因此，需要根据泵送高度，适当调整C30普通混凝土的浆体稠度，并且结合超高泵送泵管直径与骨料最大粒径的关系，及考虑提高C30普通混凝土的浆体包裹性，将粗骨料粒径控制为5～20mm连续级配。
超高泵送C30普通混凝土的技术要求见下表：
技术指标
具体要求
坍落度及坍落度经时损失
要求混凝土入泵坍落度220～240mm，坍落度经时损失要求为1h小于10mm，2h小于20mm。
坍落扩展度
坍落扩展度在500～550mm之间，扩展度损失1h小于30mm，2h小于50mm。
砂率
砂率控制在38%～44%之间。
碎石，粒径5～20mm连续级配，保证超高泵送所需的粘聚性。
和易性
不离析、不泌水、坍落度、扩展度满足指标要求。
凝结时间
为了保证混凝土的连续浇筑，避免出现施工冷缝，要求商品混凝土的初凝时间不小于6小时，终凝时间不大于12小时。
压力泌水率
压力泌水率小于35%，保证超高泵送压力下混凝土的抗离析性能。
特殊性分析：
C30普通混凝土胶凝材料用量低，浆体与骨料的比值偏小，粘聚性较差，在超高泵送压力下易分层离析。
解决措施：
为保证C30梁板混凝土顺利实现超高泵送，在“双掺”粉煤灰和矿粉基础上，减小粗骨料粒径，将粗骨料粒径控制为5～20mm连续级配，提高混凝土的浆体包裹性；
根据泵送高度掺加增稠剂调整粘度，并且经过压力泌水率试验验证可泵性。
配合比设计流程：
根据泵送高度，适当调整C30普通混凝土的浆体稠度，在优选原材料的基础上，进行超高泵送C30普通混凝土配合比优化设计。
超高泵送C30普通混凝土粗骨料粒径控制在5～20mm，根据压力泌水仪试验调整浆体稠度，主要调整方式包括调整胶凝材料组合和利用增稠剂直接增加浆体稠度两种技术手段，增稠剂掺量依据压力泌水仪试验调整，并结合现场泵送及天气情况等即时反馈信息，及时进行增稠剂掺量调整，确保C30混凝土超高泵送不发生泌水离析现象，顺利实现超高泵送。
配合比设计流程图如下：
超高泵送C30普通混凝土标准差取5.0MPa，28d标准试块的抗压强度需达43.2MPa以上；
根据试配工作性在满足坍落度和扩展度要求下，根据压力泌水率测试结果调整增稠剂掺量改善泵送性能，最终选择强度、可泵性、耐久性良好的配合比进行工程应用。
10.3.3超高泵送C60高强混凝土配合比设计
本工程钢板剪力墙为C60高强混凝土，考虑施工过程不易振捣，且为保证墙内灌混凝土与钢筋的紧密结合，需要使用大流态的高强混凝土。
C60高强混凝土的技术要求见下表：
为保障混凝土具有超强的可泵性，要求混凝土入泵坍落度为220～240mm；
坍落度经时损失要求为1h小于10mm，2h小于20mm；
保证混凝土匀质性高、粘聚性好，不离析。
坍落扩展度在600～700mm之间，扩展度损失1h小于20mm，2h小于30mm。
U型仪试验
U型仪试验要求4min过流高度差小于10mm，达到自密实效果。
倒锥试验
倒锥试验流出时间在5～8s之间，保证超高泵送时具有合适的粘度。
体积稳定性
混凝土28d自收缩率小于万分之三。
钢板剪力墙内部钢筋较密，混凝土浇筑后不易振捣，需要采取大流态的混凝土，保证混凝土的顺利浇筑和密实填充；
随着混凝土中胶凝材料水化反应的进行，混凝土会产生化学收缩和自收缩，并且在混凝土硬化过程中，会发生干燥收缩，这些收缩会引起混凝土变形，整体性变差。
通过优化混凝土配合比，优选粗骨料级配，在保证混凝土达到自密实效果基础上，粗骨料的合理级配可以减小混凝土的部分收缩；
保障混凝土与钢筋紧密接触。
在C60高强混凝土所需主要原材料品种优选基础上，进行配合比流程设计。
为保证强度及达到自密实效果，粗骨料粒径需选择5～20mm连续级配；
配合比设计中按照混凝土强度等级计算水胶比，确定单方用水量、砂率等关键参数，进而确定水泥用量，根据工程经验及配合比设计方法拟定多组掺合料掺量组合，进行混凝土试配，依据工作性能检测及U型箱试验检测试配混凝土的自密实效果。
在多组满足自密实性要求的配合比中，优选压力泌水率低的配合比，进行混凝土长龄期试验，在长龄期试验结果中，重点考察多组混凝土的自收缩和干缩性能，其中自收缩性能必须达到低收缩的效果，并实现低干缩性。
配合比设计流程见下图：
C60高强混凝土标准差取6.5MPa，28d标准试块的抗压强度需达到70.6MPa以上；
在筛选的配合比中，在耐久性试验中重点考察收缩试验差异，最终实现C60高强混凝土的工程应用。
10.3.4C70自密实混凝土配合比设计
C70自密实混凝土除了采用粉煤灰、矿粉、微硅粉“三掺”技术，保证混凝土强度和耐久性满足工程要求前提下，微硅粉可显著降低超高泵送C70自密实混凝土的粘度，在合适的掺量下，可使倒筒时间从10s以上缩短至5s以内。
微硅粉的掺入还可提高C70的密实度，有利于提高C70混凝土的耐久性。
C70自密实混凝土的技术要求见下表：
对于巨型柱C70自密实混凝土，为保障混凝土具有超强的施工性能，要求混凝土入泵坍落度为220～240mm；
3天收缩率小于万分之二
混凝土强度等级高，水灰比小，胶凝材料用量大，致使混凝土粘性大，不利于泵送。
掺入微硅粉，填充细微孔，实现混凝土中胶凝材料的紧密堆积，且发挥微硅粉一定的活性效应，提高混凝土的强度，保证达到C70的强度要求；
微硅粉还可显著降低C70混凝土的粘度，有利于C70自密实混凝土的顺利泵送。
C70自密实混凝土达到其设计强度，对原材料性能要求高，在优选原材料的基础上进行C70自密实混凝土泵送的配合比设计，配合比设计流程见下图：
10.4混凝土主要性能试验
针对本工程对混凝土耐久性的要求及自密实混凝土等特殊混凝土对工作性的要求，需开展相关试验研究。
现将混凝土耐久性试验内容、简单原理、自密实混凝土U型箱及压力泌水试验等内容列表如下：
试验内容
混凝土体积稳定性试验
原理
通过模拟施工时现场的气候条件，进行混凝土收缩试验和平板开裂试验来判断混凝土的体积稳定性能。
试验仪器
非接触式混凝土收缩测试仪
混凝土平板开裂试验仪
氯离子渗透试验
通过一定条件下氯离子的通过量来判断混凝土的抗氯离子渗透性能，氯离子扩散系数越小、混凝土越密实、混凝土的抗腐蚀性能越好。
氯离子扩散系数是按国际上采用ASTMC1202～94的直流电量法，测定6h通过试件的总电量来进行评价。
ASTMC1202～94直流电量法测试原理
直流电量法试验仪
混凝土碳化试验
混凝土碳化使PH值降低，在水分侵入时，钢筋失去碱性保护而锈蚀膨胀，使混凝土出现顺钢筋的裂缝，裂缝又会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，最终导致结构破坏。
立式混凝土碳化箱
混凝土碳化试验试块
自密实砼试验
检验自密实混凝土通过U型箱的时间和效果评价自密实性能，并通过压力泌水率试验判断自密实混凝土的可泵性。
自密实试验U型箱
压力泌水试验仪器
混凝土抗渗试验
通过逐级加压法抗渗试验判断混凝土的抗渗性能是否满足抗渗等级设计要求。
抗渗试验仪
抗渗试模
10.5试配与试拌实施
10.5.1碱骨料反应试验
碱骨料反应评价方法：
碱骨料反应试验箱
碱骨料反应评价标准
采用快速砂浆棒法评价，14d龄期的砂浆膨胀率小于0.1%，则骨料是无害的，骨料属非活性骨料。
膨胀率大于0.2%，则表明骨料具有潜在碱活性，膨胀率在0.1%和0.2%之间需进行其他必要的辅助试验。
防止混凝土的碱-骨料反应主要控制混凝土中的碱含量，使用非碱活性骨料，主要从以下几个方面采取措施：
主要措施
骨料
使用非碱活性骨料。
掺混合材料
使用低碱水泥，使用掺合料时对其中的碱含量要检测，碱含量要符合标准要求。
配合比
在满足混凝土的强度及施工性能的前提下降低水泥用量，掺加矿物掺合料，消耗一部分混凝土中的碱，抑制碱-骨料反应。
控制碱含量
以含碱量（Na2O%+0.658K2O%）低于0.6%为含碱量安全界限。
总碱含量要符合规定要求。
10.5.2拟定基本配合比
根据以往在超高层混凝土泵送方面的经验和技术积累，针对117项目工程特点和混凝土需求，初步拟定所有混凝土的配合比。
根据经验，选用P·
O42.5水泥可以配制C60、C70高强混凝土，且试配工作性优于PⅡ52.5水泥配制的高强混凝土。
根据已有经验，对C30混凝土选用P·
O42.5水泥试配，对C60、C70高强混凝土分别选用P·
O42.5水泥和PⅡ52.5水泥试配，根据实际试配结果确定最终水泥品种。
本工程各代表性混凝土试配时间列表如下：
混凝土类型
计划开始和完成时间
超高泵送C30普通砼
2012年5月01日～2012年7月1日
超高泵送C60高强砼
2011年8月01日～2012年1月1日
C70自密实砼
10.5.3施工前试拌确认配合比
我公司派遣专人入驻为项目供应混凝土的搅拌站，监督搅拌站专业人员根据GB/T50080-2002为每一级别的混凝土进行模拟生产和试验。
并于2012年5月10日和29日进行了两次模拟实验，在两次试拌的开始、中间和结束时，分别取样并进行下述测试，综合考虑了搅拌站到达浇筑地点的时间差，最终确定了配合比。
所要进行的测试见下表：
测试项目
测试内容
温度
记录5次试配时的气温、原材料温度、混凝土出机温度。
坍落度、扩展度
记录每次试拌时，外加剂用量、对应的混凝土坍落度、扩展度，并且依据搅拌站到浇筑地点的时间，测试坍落度、扩展度的经时损失。
抗压强度
5次试拌，每次试拌留置9个试块，分别测试7d、14d、28d抗压强度，判定强度是否合格。
5次试拌，每次均需测试混凝土的初凝时间和终凝时间。
5次试拌，每次均需记录外加剂的掺量，并且记录每次试拌混凝土的和易性，包括流动性、粘聚性、保水性。
10.5.4试块的留置
考虑到工程的特殊性及重要性，需对混凝土进行长期试件留置。
每个浇筑单元除了按规范要求留置试块以外，对核心筒剪力墙、梁、板混凝土及巨柱混凝土等典型节点留置一定数量的长期试件，留置原则为：
（1）每50m高度为一个区段；
（2）核心筒剪力墙留置长期试块；
（3）巨柱混凝土留置长期试块，巨柱强度分别为C70、C60区域分别留置长期试块。
根据本工程的结构特性及混凝土所处环境,拟留置长期试件见下表：
长期试件留置种类
抗压试块、碳化试块，试件尺寸：
150×
150mm。
弹性模量试件，试件尺寸：
300mm。
抗渗试件，试件尺寸175×
185×
氯离子渗透试件，试件为标准小型圆柱体试件，测试时需打磨两侧面。
混凝土收缩试件，试件尺寸：
100×
515mm。
每种强度等级混凝土的长龄期试件必须由同一批混凝土制作，同一强度等级的混凝土在配比调整变化情况下，当重新记录一个批次，并留置长期试件。
这样所测到的数据才能真实、准确的反应混凝土的变化状况，对混凝土的耐久性的分析才会比较准确，才能准确的提出对结构进行维护的建议和措施。
长期试件的检测方法为：
将试件置于与工程类似的气候环境条件下，其中一半试件表面刷上与工程所用相同的外墙涂料，涂料的更换时间与工程同步，分别检测各龄期混凝土的各项性能，记录数据进行分析，对混凝土涂料的保护作用也可以进行评价，另一半试件置于标准养护室养护，以便于评价同条件养护与标准养护的长期关系。
混凝土的同条件养护
长期试件的检测项目与检测龄期见下表：
检测项目
检测龄期
抗压、碳化
56d、90d、180d各两组，其后每年检测两组。
弹性模量
抗渗试验
每年检测一次，每次检测两组。
氯离子渗透
收缩试验
前28天每天测量一次，第一年每月测量一次，其后每半年检测一次。
10.6大体积混凝土的温控措施、自收缩控制措施与裂缝防治措施
10.6.1大体积混凝土温度计算
本工程的巨型柱与40层以下核心筒剪力墙的最小几何尺寸均大于1m，属于大体积混凝土，现以C70自密实和C60为代表，计算温升峰值来制定相应的温控措施。
绝热温升按此公式计算：
Th=W×
Q×
（1-e-mt）/c×
ρ
计算绝热温升Th所需各参数
代号
意义
取值
单位
W
胶凝材料用量
--
kg/m3
K
掺合料折减系数
0.96
Q0
水泥水化热
298.5
kJ/kg
C
混凝土比热
0.97
kJ/kg·
混凝土密度
2400-2500
e
常数
2.718
t
龄期
3/7
d
计算绝热温升T（t）=W•KQ0/（C•ρ）•（1-e-mt）
m
系数
Tj=30℃时
0.397
则C70自密实T3=51.4℃；
T7=69.3℃；
C60T3=46.7℃；
T7=62.9℃（其中浇注温度取30℃）
混凝土结构表面温度计算公式为：
Tb（τ）=Tq+4h’×
（H-h’）×
ΔT（τ）/H2；
K—
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