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2020混凝土科学技术奖
【科技进步类】二等奖:超高层泵送顶升施工钢管混凝土的研究与应用
时间:2021-01-07    来源:中国混凝土与水泥制品协会    分享:
本项目针对超高层建筑钢管混凝土复合结构,基于在顶升施工工艺下钢管混凝土自密实性、可泵性以 及微膨胀的要求,研究了钢管混凝土核心材料配制方法与质量控制技术。




2021年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖已经启动,欢迎业内企事业单位及从业人员,持续关注协会官方公众号【混凝土科技奖】的相关信息。


2020年度中国混凝土与水泥制品协会

混凝土科学技术奖•科技进步类

获奖项目展示





2020年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖工作于2020年6月启动,至12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目61项。经过专家评审委员会的初评及终评,共计39个项目获奖,包括一等奖2项、二等奖15项、三等奖22项,其中“科技进步类”13项、“基础理论类”2项、“技术革新类”24项。



二等奖项目:超高层泵送顶升施工钢管混凝土的研究与应用



主要完成单北京市高强混凝土有限责任公司



主要完成人:孙义、王波、文俊强、李会、郑付营、刘奎启、张硕、张子翕、王海波、庞永龙、田景松、江涛


项目概况

高层建筑柱结构类型通常采用钢管混凝土组合材料,钢管混凝土是将素混凝土灌入钢管而制成,是钢混结构组合材料中最重要的一种形式。其复合设计的原理是:混凝土受到钢管壁的紧箍作用,强度、韧性和耐久性大大提高;钢管中填充了混凝土,可提高结构的稳定性并减少用钢量;组合材料的综合性价比明显优于两种材料自身。

钢管混凝土通常有两种施工工艺,一种是顶升施工,另一种是高抛施工(见图1、图2示意图),两种工艺各有优缺点。高层建筑钢管混凝土,从满足施工进度、操作安全性以及钢管内混凝土密实性考虑,顶升施工大大优于高抛施工,因此日益得到推广应用。但是相比高抛,顶升施工对混凝土材料提出了更高的要求。项目完成单位从顶升施工工艺出发,从以下几个方面研究高层泵送顶升混凝土材料配制技术。

顶升法施工示意图(左)高抛法施工示意图(右)

1)围绕顶升施工钢管混凝土自密性要求,确定以拌合物流变性能作为研究方向,利用先进的丹麦ICAR流变仪,研究拌合物流变参数与自密实混凝土宏观工作性指标的相关关系;研究原材料品质及配比设计参数对自密实混凝土拌合物流变性的影响,进而确定自密实混凝土适宜的流变参数控制范围、工作性控制指标以及原材料选择和配比设计规律。基于拌合物流变性能控制规律确定顶升施工钢管混凝土配制技术路线。主要作内容包括:①骨料级配优选,②矿物掺合料调粘控制,③外加剂配方优化配伍。

2)围绕顶升施工钢管混凝土可泵性要求,研究混凝土泵送机理,指出混凝土实现易泵性应在保证混凝土稳定性(不离析)的前提下,降低粘度和屈服应力。

3)围绕顶升施工钢管混凝土协同工作要求,研究钢管混凝土收缩机理,利用先进的静态数据采集仪设备,研究钢管混凝土收缩补偿的控制。

4)在工程应用期间,从出站、泵前、泵后以及实体四个阶段监控拌合物宏观工作性控制指标和硬化混凝土强度性能。

主要创新点

  • 阐明了原材料的品质、配合比的设计参数与混凝土流变性之间相互作用的规律,为对自密实混凝土拌合物的工作性控制奠定了技术基础。

  • 研发了有效混凝土降粘控制技术措施,如提高浆骨比、优选粉煤灰、适量添加硅灰以及外加剂掺入生物胶等多项技术措施,有效提高了混凝土可泵性,实现泵压低、泵损低的控制目标。

  • 确定了混凝土微膨胀的设计指标和膨胀剂的筛选指标,指出在钢管混凝土特定环境下,应优选膨胀效能高、膨胀速度适宜、绝湿膨胀大、后期性能稳定的高性能膨胀剂。

  • 确定了顶升施工钢管混凝土各阶段适宜的拌合物工作性指标,并指出作为隐蔽结构,钢管混凝土强度表征应优先留置实体试件,在条件不具备的情况下可留置泵后试件,但不宜留置传统的泵前试件。

  • 编制了顶升施工钢管混凝土质量控制技术规程以及钢管混凝土顶升施工工法,使后续类似工程混凝土的质量控制以及工程施工有章可循。

应用效果

本项目技术应用于诺德国际广场,历经52次施工,共浇筑738根钢管柱,混凝土浇筑方量共计4373方。成果获得2项发明专利。2020年该项成果应用于通州区运河核心区II-07-1地块远洋乐堤港项目,顶升施工C55和C60钢管混凝土,实现一次顶升高度26米(6层),供应混凝土4266方。

企业介绍

北京市高强混凝土有限责任公司成立于1987年7月,是专门从事商品混凝土开发、生产和销售的专业混凝土公司。公司具有预拌混凝土专业承包资质,通过了ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、GB/T28001职业健康安全管理体系和ISO50001能源管理体系认证,并连续多年被评为北京市“守信企业”、行业“诚信企业”、北京市混凝土协会“先进企业”,是北京市混凝土协会的副会长单位。

公司注册资本金5500万元,资产总额9亿元,资本实力雄厚。旗下拥有四个直属搅拌站和两个控股子公司,全部成为北京市绿色生产达标站。公司共配备有12套搅拌机组,41辆罐车,6台泵车,具备300万立方米的混凝土年生产能力,作业范围可以覆盖六环路内整个市区。

作为历史最为悠久的混凝土企业之一,公司积极参与北京市重大工程的建设,为环路立交桥、奥运场馆、轨道交通、高速铁路、水厂泵站、南水北调、热力电力、住宅开发、保障房建设等多项工程生产供应了大量品质优良的混凝土。参建的许多工程荣获了中国土木工程(詹天佑)大奖、建筑工程鲁班奖、市政工程金杯奖、北京市工程长城杯奖等多种奖项,创造了辉煌的业绩。

公司始终秉承“客户至上、质量第一”的经营和管理理念,坚持走科技创新之路。配备有高效、精干的研发中心团队和行业一流的中心实验室,以及可以提供各种性能产品的外加剂生产车间。公司在做精C10-C60常规型号的混凝土产品的同时,先后开发了超高性能混凝土、抗扰动混凝土、超快硬混凝土、自密实混凝土、防裂混凝土、滑模施工低塑性混凝土和超高层顶升施工钢管混凝土等特种混凝土,并成功应用在北京市城市建设中,赢得了客户的信任和尊重。

北京市高强混凝土有限责任公司在未来的发展中将以全新的体制、高效的管理、精良的技术和优质的质量为广大顾客提供满意的服务,竭诚与各界朋友真诚合作,携手共进,再创佳绩。


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