中建總公司廣州西塔項目部 顧國榮總工

　　廣州西塔項目是廣州珠江新城六大標(biāo)志性建筑之一，位于珠江新城西南部核心金融商務(wù)區(qū)，在廣州市的新中軸線上。西塔建筑總高高度440.75m,是華南第一高樓，該項目占地面積3.1萬m2,總建筑面積約45萬m2。由地下4層、地上103層的主塔樓和28層附樓組成，建筑投資概算約60億元。

　　工 程 概 況

　　主塔樓為鋼筋混凝土核心筒和鋼結(jié)構(gòu)外框筒組成的筒中筒結(jié)構(gòu)，其中鋼結(jié)構(gòu)外框筒為巨型斜交網(wǎng)格體系，鋼管柱沿豎向分17節(jié)段，每一節(jié)段分別由30個直段鋼管柱和15個“X”形節(jié)點組成，鋼管直徑由底部的1800mm逐步變?yōu)轫敳康?00mm，最大鋼管壁厚55mm，橢圓拉板厚度100mm。

　　工程效果圖

　　混凝土核心筒結(jié)構(gòu)變化復(fù)雜，67層以下為內(nèi)外兩個6邊形（三個長邊三個短邊間隔布置）組成的混凝土筒結(jié)構(gòu)；68層開始內(nèi)墻逐步收掉，73層以上，內(nèi)筒全部收掉，長邊改為傾斜弧形墻，通過混凝土拉梁與短邊直墻連接。

　　目錄

　　一、 高強、超高強混凝土在西塔工程中的應(yīng)用情況

　　二、 C60~90混凝土的原材料選擇與控制

　　三、 C60~90混凝土的配合比及生產(chǎn)過程控制

　　四、 C60~90混凝土的出場檢測

　　五、 C100UHPC、UHP-SCC的研發(fā)及其超高泵送技術(shù)簡介

　　六、 結(jié)束語

　　一、高強、超高強混凝土在西塔工程中的應(yīng)用情況

　　主塔樓C60及以上的高強高性能混凝土約7萬m3，具體泵送高度見表1，其中C80混凝土最高需泵送至410m，C90混凝土最高需泵送至167m。如此大批量的C60~C90混凝土應(yīng)用到實際工程中，而且還要進行400多米超高泵送施工，目前國內(nèi)、外還沒有相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、工程案例可以借鑒。因此高強高性能混凝土的配制及超高泵送是本工程混凝土工程順利實施的最大難點。

　　為了確保廣州珠江新城西塔工程C70～C90高強高性能混凝土超高泵送的順利進行及該工程的順利完工，由廣州珠江新城西塔工程的承建單位、業(yè)主、監(jiān)理等有關(guān)單位共同編制了《 C70～C90高強高性能混凝土配制、施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》（試行版）。

　　在編制過程中，首先進行了大量C70～C90高強高性能混凝土的試配，并綜合考慮了廣州珠江新城西塔工程對C70～C90高強高性能混凝土超高泵送（h＞400m）的特殊要求，借鑒了國內(nèi)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

　　該標(biāo)準(zhǔn)共分為十二章，主要內(nèi)容有：總則、術(shù)語符號、原材料、配合比、生產(chǎn)控制、新拌混凝土的出廠檢驗、運輸、新拌混凝土的現(xiàn)場檢驗、泵送、高強高性能混凝土和鋼管混凝土的澆筑、養(yǎng)護、質(zhì)量驗收和保證。

　　二、C60~C90混凝土原材料的選擇與控制

　　1、因地制宜，合理選擇原材料

　　水泥-廣州市越堡水泥有限公司生產(chǎn)的P.II型52.5R水泥；

　　礦渣粉-廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司生產(chǎn)的S95磨細(xì)礦渣粉，比表面積400m2/kg ；

　　硅粉-?？蠂H貿(mào)易（上海）有限公司生產(chǎn)的硅粉 ；

　　河砂-廣東西江河砂（細(xì)度模量為2.6~2.8）；

　　碎石-廣東大亞灣和珠?；◢弾r碎石 （碎石粒徑范圍分別為：5~10mm,10~20mm兩種）；

　　聚羧酸高效減水劑-西卡3350系列和柯杰KJ-JS系列產(chǎn)品。

　　2、原材料控制

　　原材料的質(zhì)量控制嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行檢測。

　?。?水泥進庫前的檢驗：依據(jù)GB 175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》進行檢驗 。

　?。?粉煤灰進庫前的檢驗：依據(jù)GB/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》進行檢驗。

　?。?高爐礦渣粉檢驗：依據(jù)GB/T18736-2002《高強高性能混凝土用礦物外加劑》進行檢驗。

　?。?砂、石檢驗：依據(jù)JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進行檢驗。

　?。?外加劑檢驗：依據(jù)GB8076-1997《混凝土外加劑》進行檢驗。

　　配制C60~C90混凝土，砂、石骨料的含水率是原材料控制的重點，為此施工方在商混公司的集料堆場搭建了擋雨棚，其作用有兩點：

　?、?、春、夏多雨季節(jié)，容易控制砂、石的含水率，穩(wěn)定混凝土產(chǎn)品質(zhì)量；

　?、?、夏季高溫季節(jié)， 擋雨棚能夠避免太陽直射骨料，降低骨料溫度，進而降低混凝土拌合物溫度。

　　水泥溫度控制

　　由于廣州散裝水泥供應(yīng)緊張，部分水泥進場溫度在90℃以上，為控制混凝土拌合物溫度，采用以下兩種方式進行水泥控溫：

　?、拧⒑退鄰S溝通，盡量選用低溫水泥；

　　⑵、商混公司加設(shè)儲罐，延長水泥周轉(zhuǎn)期。

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　　三、 C60~C90混凝土的配合比及生產(chǎn)過程控制

　　C70混凝土基本配合比

　　C80混凝土基本配合比

　　C90混凝土基本配合比

　　1、各種生產(chǎn)計量器具的檢驗，除定期按國家有關(guān)規(guī)定委托具有檢驗資質(zhì)的檢驗部門進行檢定外；由于攪拌站的生產(chǎn)環(huán)境較惡劣，各類粉塵雜物的堆積會影響計量器具的準(zhǔn)確性，為了能確保產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件＜10d對各種生產(chǎn)計量器具進行自檢。

　　2、由于施工技術(shù)的不斷發(fā)展，施工工藝日新月異，要求混凝土供應(yīng)商提供各類不同特性混凝土產(chǎn)品，針對不同的混凝土工作性能，要使用不同類型的化學(xué)外加劑。而很多型號的外加劑間相容性較差，相混時容易出現(xiàn)混凝土流動性變差、用水量急增、坍落度損失嚴(yán)重等現(xiàn)象，因此要使用不同類型的化學(xué)外加劑時必須要求分類儲存嚴(yán)格避免相混。

　　3、投入生產(chǎn)的混凝土運輸車輛，必須是清理干凈的同時不能帶有殘渣及洗車廢水。

　　4、沒有配置微波測量裝置的生產(chǎn)設(shè)備，在生產(chǎn)過程必須對骨料的含水率進行準(zhǔn)確的測量，尤其是在雨天進行混凝土生產(chǎn)，嚴(yán)格根據(jù)骨料含水率的變化對混凝土的用水量作出相應(yīng)的調(diào)整，避免混凝土坍落度出現(xiàn)波動。配置微波測量裝置的生產(chǎn)設(shè)備，要定期對微波儀探頭進行清理，避免因積聚雜物而影響測量精度。

　　5、生產(chǎn)前要由指定的質(zhì)量監(jiān)控人員對相應(yīng)的生產(chǎn)配合比進行確認(rèn)方能投入生產(chǎn)。

　　6、攪拌工藝控制

　　生產(chǎn)時嚴(yán)格按照上述攪拌工藝控制，確保攪拌充分、均勻。攪拌C80以上高強混凝土應(yīng)適當(dāng)延長攪拌時間。

　　7、預(yù)拌加冰控溫技術(shù)

　　西塔工程要求混凝土的入模溫度不高于32℃，主要目的是防止混凝土因溫度應(yīng)力產(chǎn)生開裂。

　　廣州夏季氣溫較高，采用常規(guī)原材料降溫方法，無法使混凝土達到上述溫度，因此，采用了預(yù)拌加冰控溫技術(shù)。

　　其方法是將冰破碎后稱重，人工加入攪拌機內(nèi)。采用預(yù)拌加冰控溫技術(shù)要適當(dāng)延長攪拌時間。

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　　四、C60~C90混凝土的出廠檢驗

　　施工方要求商混公司對C60~90混凝土做到每車必檢：主要檢測其坍落度、擴展度、混凝土拌合物溫度，對以上指標(biāo)不符合要求的堅決予以退場。并按要求抽樣制備各種規(guī)格的試件方能放行出場送達施工現(xiàn)場，并且將有關(guān)質(zhì)量信息反饋到質(zhì)量監(jiān)控部門。

　　五、 C100UHPC、UHP-SCC的研發(fā)及超高泵送技術(shù)簡介

　　（一）、選題與立項背景

　　1、西塔工程中主塔樓C60以上的HPC約7萬m3。其中C80最高泵送至411.7m。C90最高泵送至167 m。為了保證混凝土的質(zhì)量，實際工程中采用了C100的UHPC。而UHP-SCC由于在施工中具有免振自密實的特性，是一種減少施工噪音的生態(tài)型混凝土施工技術(shù)，比C100的UHPC具有更多的優(yōu)點，省工、省時、環(huán)境友好型的施工技術(shù)，具有更寬廣的前途。

　　2、C100的UHP-SCC比C100的UHPC的技術(shù)難度更大，技術(shù)含量更高。C100的UHP-SCC施工時混凝土要均勻流過鋼筋并達到自密實，要求混凝土具有更好的粘聚性、流動性、填充性以及保塑性。而且這是國外均未開發(fā)的新領(lǐng)域。故在開發(fā)研究C100UHPC的同時研發(fā)了C100UHP-SCC。

　　C100UHPC和C100UHP-SCC的研發(fā)工作共經(jīng)歷了大約兩年時間，在此期間里參加研究的工程技術(shù)人員約15名（施工技術(shù)人員除外），包括教授、副教授、高級工程師、工程師、碩士、博士等。在混凝土攪拌站、施工現(xiàn)場、試驗室進行了近千次試驗，耗費了數(shù)十立方米的混凝土材料。超高泵送施工應(yīng)用了3次，共約260m3混凝土。在高等院校及攪拌站試驗室的配合下進行了宏觀性能、微觀結(jié)構(gòu)和耐久性的檢測，耗費資金約300萬元（泵送試驗費用除外)。

　?。ǘ?、研發(fā)工作的具體內(nèi)容

　　1、原材料的選擇與搭配比例研究

　?。?）因地制宜，合理選擇原材料

　　與C60~C90混凝土對比，C100UHPC、C100UHP-SCC選用原材料的差別是：

　　①、礦渣粉選用昂國公司提供的濟南魯昂新型建材有限公司生產(chǎn)的S105礦渣粉，比表面積800m2/kg；

　　②、配制C100UHP-SCC選用5~10mm和10~16mm的兩級粗 骨料搭配使用；

　?、?、配制C100UHP-SCC使用了特種礦物超細(xì)粉和自制的特種外加劑,起到增稠、物理保坍、增強的效果。

　?。?）粗骨料級配，以及粗、細(xì)骨料搭配比例研究

　?。?）粉體微觀填充的研究

　　經(jīng)研究確定：膠凝材料合理的質(zhì)量搭配比例是

　　水泥：礦渣粉：硅粉=0.67：0.25：0.08

　?。?）特種礦物超細(xì)粉對膠凝材料體系流變性能的研究-增稠效果的研究

　　由上圖可知，隨著特種礦物超細(xì)粉參量的增加，膠凝材料體系凈漿流動度不斷減少，表觀粘度不斷增大，說明所用特種礦物超細(xì)粉增稠效果明顯。

　　（5）特種外加劑對漿體保塑性研究

　　由上圖可知，隨著特種外加劑參量的不斷增大，水泥凈漿流動度也在不斷增大，而且1小時后流動度基本不損失，說明本課題中的特種外加劑具有良好的保坍效果。

　　2、UHPC配合比的選擇

　　本項目研發(fā)的C100UHPC

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　　C100-UHPC配合比

　　UHPC的工作性及經(jīng)時損失

　　UHPC的工作性及經(jīng)時損失

　　本課題研制的UHPC具有流動度大、保坍性好的優(yōu)點。

　　UHPC拌合物工作性的經(jīng)時變化

　　4、UHP-SCC配合比選擇

　?。?）UHP-SCC配合比的特點

　　UHPC--機械振動成型，使內(nèi)摩擦阻力τ0降低，混凝土液化流動并密實成型。

　　UHP-SCC --通過外加劑、膠凝材料和粗細(xì)骨料的選擇搭配和設(shè)計，使內(nèi)摩擦阻力τ0降低，同時又具有足夠的塑性粘度η，使骨料懸浮于膠凝材料的漿體中，不出現(xiàn)離析、泌水問題，自由流淌充分填充模型內(nèi)的空間，形成密實且均勻的結(jié)構(gòu)。

　　配制UHP-SCC的關(guān)鍵技術(shù)是解決流動性和抗離析性的矛盾。

　?。?）自密實混凝土與普通混凝土工作性尺寸范圍

　　SCC與NC工作性的尺度范圍

　　如圖4.1所示， SCC的坍落度流動值比NC大得多，但流動值超過一定范圍后就會產(chǎn)生離析、泌水。要使SCC獲得最大的流動性，又不離析，是SCC新拌混凝土配制的技術(shù)關(guān)鍵，也是SCC技術(shù)特點之一。

　?。?）UHP-SCC新拌混凝土的檢測與評估

　　本項目研制的UHP-SCC

　?。?）UHP-SCC配合比及新拌混凝土性能

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　　（4）UHP-SCC配合比及新拌混凝土性能

　　UHP-SCC   U型儀填充高度34cm

　　如圖所示，本課題研發(fā)的UHP-SCC具有大流動度、保坍性好的特點同時，又具有良好的抗離析性，滿足了超高泵送和自密實的要求。

　　（5）UHPC和UHP-SCC工作性能的差別

　　UHPC和UHP-SCC由于要滿足超高泵送，其流動性均較大，但UHPC和UHP-SCC的內(nèi)聚力--即托裹骨料的能力不同。UHPC由于內(nèi)聚力低，其拌合物通過U型儀的隔柵時，不能使粗骨料和砂漿一同通過，造成骨料堆積，堵塞了U型流動儀，填充高度很低（一般小于20cm），因此UHPC在鋼筋密集處無法達到自密實。

　　而UHP-SCC由于采用的特種礦物超細(xì)粉和特種外加劑具有增稠作用，提高了UHP-SCC的內(nèi)聚力，其拌合物通過U型儀的隔柵時，能使粗骨料和砂漿一同通過，從U型儀填充端觀察，拌合物表面有粗骨料均勻分布填充高度很高（一般大于30cm），因此UHP-SCC在鋼筋密集處可以達到自密實，這也是本課題中的一個難點。

　　5、早期性能和耐久性

　?。?）早期性能

　　通過實驗表明：本課題所配制的UHPC、UHP-SCC具有自收縮、早期收縮小的特點。

　?。?）耐久性

　　耐久性研究

　　通過耐久性的研究表明：C100混凝土的抗cl-離子滲透性56d的導(dǎo)電量為87庫倫，達到了不滲透的要求；抗硫酸鹽侵蝕性試驗的膨脹率為0.0083%，遠(yuǎn)小于0.4%；快速凍融300次循環(huán)后，相對動彈性模量為95.8%，遠(yuǎn)大于60%；并且通過配合比設(shè)計，保證了工程混凝土不會發(fā)生堿骨料反應(yīng)危害。說明本課題研發(fā)的C100具有優(yōu)異的耐久性。

　　6、超高泵送技術(shù)

　?。?）管道的布置

　　在超高層混凝土泵送施工中，為降低管道內(nèi)的混凝土對混凝土泵的背壓沖擊，混凝土管道的布置應(yīng)遵循以下三個原則：

　　1）地面水平管的長度應(yīng)大于垂直高度的四分之一，即約110m水平管道；

　　2）地面水平管上應(yīng)布置截止閥；

　　3）在相應(yīng)樓層，垂直管道布置中應(yīng)設(shè)有彎道。

　?。?）管道設(shè)計

　　超高壓泵送中,混凝土輸送管是一個非常重要的因素?？紤]到西塔工程施工用的很大部分混凝土是C60以上的高強高性能混凝土,粘度非常大。為了能夠確保工程的順利施工,經(jīng)過計算中聯(lián)重科采用45Mn2鋼, 調(diào)質(zhì)后內(nèi)表面高頻淬火,硬度可達HRC45～55,壽命比普通管提高3～5倍。彎管采用耐磨鑄鋼。

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　?。?）管道的連接

　　采用強度更好的螺栓連接，采用O形圈端面密封形式。可耐100MPa的高壓，并有很好的密封性能。

　?。?）自爬式泵管支架

　　由于西塔超高層建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，在鋼平臺模板與已澆注混凝土的核心筒之間有一段23m的懸空段，即在這段距離，混凝土輸送管沒有支撐附著。為了保證施工速度，中聯(lián)重科借鑒了建筑起重機械的塔機自爬升機理，并成功地將這一技術(shù)應(yīng)用于西塔混凝土輸送管自爬升的支撐桁架。

　　（5）超高壓泵機設(shè)計

　　由上表可知，中聯(lián)重科HBT90.40.572RS的混凝土最大理論出口壓力達到了40MPa, 性能優(yōu)異。

　　（6）C100壓力損失及與其他等級混凝土的比較

　　C100的泵送壓力損失平均值只有0.012MPa/m，主要有兩個原因：

　?。?）排量控制很小；

　?。?）西塔研制的C100的可泵性很好，其粘性相對較小。

　?。ㄈF(xiàn)場泵送施工情況

　　由上表可知，C100UHPC泵送至333m時,混凝土出口壓力約為20MPa；C100UHPC、UHP-SCC泵送至411m時，混凝土出口壓力約為22MPa,而泵機設(shè)計的最大混凝土出口壓力為40MPa，故本課題研制的C100UHPC、UHP-SCC完全滿足400m以上超高泵送要求。

　　1、UHPC出場檢測結(jié)果

　?。?）UHPC工作性

　　由圖可知，UHPC的工作性滿足:坍落度≥250mm, 坍后擴展度≥600mm, 倒坍落度筒時間≤5s的配合比設(shè)計要求。

　　（2）UHPC的強度

　　根據(jù)《混凝土強度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ--1987，評定該批混凝土合格，滿足C100混凝土要求。

　　2、UHP-SCC出廠檢測結(jié)果

　　由上表可知，UHP-SCC滿足坍落度≥250mm，擴展度≥600mm，倒筒時間≤5s的配合比設(shè)計的要求，同時強度滿足C100要求。

　　3、現(xiàn)場泵送、施工情況

　　六、結(jié)束語

　　C60~C90高強高性能混凝土在廣州珠江新城西塔項目的大量應(yīng)用，以及C100UHPC、C100UHP-SCC超高h(yuǎn)=411米泵送的成功進行，是施工方、清華大學(xué)、監(jiān)理、業(yè)主、泵機廠家、商混公司等多家單位共同努力的結(jié)果。該項技術(shù)成果推動了國內(nèi)C60以上，特別是C80以上高強高性能混凝土的工程應(yīng)用，C100UHPC、C100UHP-SCC配制和超高泵送技術(shù)更為國內(nèi)混凝土新技術(shù)樹立了樣板。