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2020混凝土科學技術獎
【科技進步類】二等獎:超高層泵送頂升施工鋼管混凝土的研究與應用
時間:2021-01-07    來源:中國混凝土與水泥制品協會    分享:
本項目針對超高層建筑鋼管混凝土復合結構,基于在頂升施工工藝下鋼管混凝土自密實性、可泵性以 及微膨脹的要求,研究了鋼管混凝土核心材料配制方法與質量控制技術。




2021年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎已經啟動,歡迎業內企事業單位及從業人員,持續關注協會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。


2020年度中國混凝土與水泥制品協會

混凝土科學技術獎?科技進步類

獲獎項目展示





2020年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2020年6月啟動,至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目61項。經過專家評審委員會的初評及終評,共計39個項目獲獎,包括一等獎2項、二等獎15項、三等獎22項,其中“科技進步類”13項、“基礎理論類”2項、“技術革新類”24項。



二等獎項目:超高層泵送頂升施工鋼管混凝土的研究與應用



主要完成單北京市高強混凝土有限責任公司



主要完成人:孫義、王波、文俊強、李會、鄭付營、劉奎啟、張碩、張子翕、王海波、龐永龍、田景松、江濤


項目概況

高層建筑柱結構類型通常采用鋼管混凝土組合材料,鋼管混凝土是將素混凝土灌入鋼管而制成,是鋼混結構組合材料中最重要的一種形式。其復合設計的原理是:混凝土受到鋼管壁的緊箍作用,強度、韌性和耐久性大大提高;鋼管中填充了混凝土,可提高結構的穩定性并減少用鋼量;組合材料的綜合性價比明顯優于兩種材料自身。

鋼管混凝土通常有兩種施工工藝,一種是頂升施工,另一種是高拋施工(見圖1、圖2示意圖),兩種工藝各有優缺點。高層建筑鋼管混凝土,從滿足施工進度、操作安全性以及鋼管內混凝土密實性考慮,頂升施工大大優于高拋施工,因此日益得到推廣應用。但是相比高拋,頂升施工對混凝土材料提出了更高的要求。項目完成單位從頂升施工工藝出發,從以下幾個方面研究高層泵送頂升混凝土材料配制技術。

頂升法施工示意圖(左)高拋法施工示意圖(右)

1)圍繞頂升施工鋼管混凝土自密性要求,確定以拌合物流變性能作為研究方向,利用先進的丹麥ICAR流變儀,研究拌合物流變參數與自密實混凝土宏觀工作性指標的相關關系;研究原材料品質及配比設計參數對自密實混凝土拌合物流變性的影響,進而確定自密實混凝土適宜的流變參數控制范圍、工作性控制指標以及原材料選擇和配比設計規律?;诎韬衔锪髯冃阅芸刂埔幝纱_定頂升施工鋼管混凝土配制技術路線。主要作內容包括:①骨料級配優選,②礦物摻合料調粘控制,③外加劑配方優化配伍。

2)圍繞頂升施工鋼管混凝土可泵性要求,研究混凝土泵送機理,指出混凝土實現易泵性應在保證混凝土穩定性(不離析)的前提下,降低粘度和屈服應力。

3)圍繞頂升施工鋼管混凝土協同工作要求,研究鋼管混凝土收縮機理,利用先進的靜態數據采集儀設備,研究鋼管混凝土收縮補償的控制。

4)在工程應用期間,從出站、泵前、泵后以及實體四個階段監控拌合物宏觀工作性控制指標和硬化混凝土強度性能。

主要創新點

  • 闡明了原材料的品質、配合比的設計參數與混凝土流變性之間相互作用的規律,為對自密實混凝土拌合物的工作性控制奠定了技術基礎。

  • 研發了有效混凝土降粘控制技術措施,如提高漿骨比、優選粉煤灰、適量添加硅灰以及外加劑摻入生物膠等多項技術措施,有效提高了混凝土可泵性,實現泵壓低、泵損低的控制目標。

  • 確定了混凝土微膨脹的設計指標和膨脹劑的篩選指標,指出在鋼管混凝土特定環境下,應優選膨脹效能高、膨脹速度適宜、絕濕膨脹大、后期性能穩定的高性能膨脹劑。

  • 確定了頂升施工鋼管混凝土各階段適宜的拌合物工作性指標,并指出作為隱蔽結構,鋼管混凝土強度表征應優先留置實體試件,在條件不具備的情況下可留置泵后試件,但不宜留置傳統的泵前試件。

  • 編制了頂升施工鋼管混凝土質量控制技術規程以及鋼管混凝土頂升施工工法,使后續類似工程混凝土的質量控制以及工程施工有章可循。

應用效果

本項目技術應用于諾德國際廣場,歷經52次施工,共澆筑738根鋼管柱,混凝土澆筑方量共計4373方。成果獲得2項發明專利。2020年該項成果應用于通州區運河核心區II-07-1地塊遠洋樂堤港項目,頂升施工C55和C60鋼管混凝土,實現一次頂升高度26米(6層),供應混凝土4266方。

企業介紹

北京市高強混凝土有限責任公司成立于1987年7月,是專門從事商品混凝土開發、生產和銷售的專業混凝土公司。公司具有預拌混凝土專業承包資質,通過了ISO9001質量管理體系、ISO14001環境管理體系、GB/T28001職業健康安全管理體系和ISO50001能源管理體系認證,并連續多年被評為北京市“守信企業”、行業“誠信企業”、北京市混凝土協會“先進企業”,是北京市混凝土協會的副會長單位。

公司注冊資本金5500萬元,資產總額9億元,資本實力雄厚。旗下擁有四個直屬攪拌站和兩個控股子公司,全部成為北京市綠色生產達標站。公司共配備有12套攪拌機組,41輛罐車,6臺泵車,具備300萬立方米的混凝土年生產能力,作業范圍可以覆蓋六環路內整個市區。

作為歷史最為悠久的混凝土企業之一,公司積極參與北京市重大工程的建設,為環路立交橋、奧運場館、軌道交通、高速鐵路、水廠泵站、南水北調、熱力電力、住宅開發、保障房建設等多項工程生產供應了大量品質優良的混凝土。參建的許多工程榮獲了中國土木工程(詹天佑)大獎、建筑工程魯班獎、市政工程金杯獎、北京市工程長城杯獎等多種獎項,創造了輝煌的業績。

公司始終秉承“客戶至上、質量第一”的經營和管理理念,堅持走科技創新之路。配備有高效、精干的研發中心團隊和行業一流的中心實驗室,以及可以提供各種性能產品的外加劑生產車間。公司在做精C10-C60常規型號的混凝土產品的同時,先后開發了超高性能混凝土、抗擾動混凝土、超快硬混凝土、自密實混凝土、防裂混凝土、滑模施工低塑性混凝土和超高層頂升施工鋼管混凝土等特種混凝土,并成功應用在北京市城市建設中,贏得了客戶的信任和尊重。

北京市高強混凝土有限責任公司在未來的發展中將以全新的體制、高效的管理、精良的技術和優質的質量為廣大顧客提供滿意的服務,竭誠與各界朋友真誠合作,攜手共進,再創佳績。


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