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誰持彩練當空舞——中建西部建設以科技創新開創混凝土產業的“云端夢想”

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-03-24  來源:中國混凝土網  作者:中建西部建設
核心提示:3月初,天津117大廈工程建設高度達514.8米,這意味著中國北方地區的摩天大樓高度首破500米。中建西部建設作為這項工程預拌混凝土制造供應商,在工程建設期間,創造了世界民用建筑混凝土底板一次性澆筑之最、國內混凝土工程樁長徑比之最、北方地區混凝土泵送高度之最等數項混凝土行業國際、國內記錄,這些都標志著我國預拌混凝土綜合能力達到世界先進水平。

3月初,天津117大廈工程建設高度達514.8米,這意味著中國北方地區的摩天大樓高度首破500米。中建西部建設作為這項工程預拌混凝土制造供應商,在工程建設期間,創造了世界民用建筑混凝土底板一次性澆筑之最、國內混凝土工程樁長徑比之最、北方地區混凝土泵送高度之最等數項混凝土行業國際、國內記錄,這些都標志著我國預拌混凝土綜合能力達到世界先進水平。


2015年1月18日,天津當夜的氣溫降低至-8℃。19時許,117大廈正式開始第101層剪力墻混凝土施工。1月19日,歷經11小時緊張施工,中國結構第一高樓——天津117大廈第101層主塔樓核心筒剪力墻最后一方C60高性能混凝土澆筑完成。至此,117大廈主體高度達到502.635米,正式跨入世界500米高樓俱樂部,位居世界超高層建筑第8位(包括在建)、中國第5位、中國北方第1位。


天津117大廈位于天津高新區,地下3層,地上117層,總設計高度597米,集高檔商場、寫字樓、商務公寓和六星級酒店于一體,總建筑面積160萬平方米,建成后將是天津市乃至華北地區的標志性建筑。眾所周知,混凝土的綜合性能與泵送高度對超高層建筑的建設至關重要。混凝土的泵送高度并非取決于建筑高度而是取決于混凝土結構高度(不含鋼結構等其他材質的塔頂或天線)。天津117工程的混凝土結構高度達597米,位居國內超高層建筑結構高度第一,世界第二(“迪拜塔”去除鋼結構的塔頂,混凝土結構高度為601米)。


超高層建筑正在刷新我國城市的天際線。我國已經建成或正在建設的超高層建筑如深圳平安(660米)、上海中心(632米)、武漢綠地(606米)等摩天大樓,多位于南方。四季巨大的溫差成為困擾北方超高層建筑混凝土施工的重大難題。500多米,豎著是近百層樓房,躺下就是一里多地,要把預拌混凝土保質保量地一次性泵送上去,其難度之大世界公認。


中建西部建設是天津117工程的混凝土承包供應商。作為中國混凝土行業最大的上市公司和高新技術企業,中建西部建設依靠其強大的科研實力和專業的管理水平,在缺乏可供借鑒的技術與經驗的前提下,堅持創新,攻艱克難,克服了諸如“超大體積筏板施工與溫度控制”、“高強自密實混凝土超高泵送”、“超高泵送混凝土冬期施工技術”等諸多難題,填補了多項行業空白,創造了數項混凝土行業的世界紀錄與中國紀錄,在保障了117大廈這一世紀工程順利“長高”的同時,也帶領我國混凝土行業在超高層建筑建設中引領世界先進水平。


世界最大民用底板——相當于32個標準游泳池的體量


2011年12月26日,117大廈開始底板澆筑,82小時內6.5萬m3混凝土一氣呵成,創造了世界民用建筑底板體量之最。其施工組織難度之大、技術設計要求之高,均開創國內先河。117大廈筏板混凝土強度等級為C50,抗滲等級為P8,結構耐久性設計年限為100年,混凝土總量逾6.5萬m3。底板為一次性斜面分層連續澆筑,中建西部建設采用車載泵和溜槽結合并在棧橋上配備56m臂長汽車泵輔助澆筑的方式完成施工。在不考慮施工組織和技術難度的前提下,這相當于澆筑完32個標準游泳池。


117大底板混凝土具有“兩高、一低、兩大”的特點。“兩高”即高強度、高性能,要求混凝土滿足長距離的高泵送性能和使用100年以上的高耐久性能;“一低”即低溫環境下澆筑,北方冬季氣溫低于-10℃,而混凝土入模溫度則必須控制在5℃以上;“兩大”即體量大、施工組織難度大,一次性澆筑的體量達到6.5萬m3,共26個泵位,1萬多平方米的施工面。超大體積底板混凝土在冬季澆筑,對原材料控制、配合比設計、溫控技術、施工組織等提出了很高要求。中建西部建設立足創新,敢于拼搏,歷時10個月,經過400多盤試配,對2000多個試驗數據進行系統梳理和分析,找到最優配合比,并積極創新思路,整合資源,打造全新生產組織模式,一舉完成“兩高”、“一低”、“兩大”的目標。


自密實砼強度之最——每平方米承受一萬個成年人的重量


C70自密實混凝土能承受多大壓力?這相當于在1m2的范圍內擠滿10000個體重70公斤的成年人帶來的壓力。如果說大底板奠定了摩天高樓的根基,那么以創下國內強度之最的巨型柱C70自密實混凝土為代表的高強高性能混凝土,則是117項目混凝土技術研發與應用的又一高峰。117大廈,外框為4根巨型鋼管混凝土柱,中心為核心筒剪力墻結構。核心筒鋼筋分布密集,鋼板交錯;巨型柱結構不規則,單根巨型鋼管混凝土柱截面尺寸特別大,腔體特別多,各腔體間不連通,且腔體內有大量50mm大直徑豎向鋼筋及大量肋板,要求混凝土入模時具有自密實免振搗性能。中建西部建設根據當地原材料情況,獨創性地提出采用微珠等超細礦物摻和料配制117大廈專用高強混凝土,集合最強技術團隊的力量,進行C70巨型柱自密實混凝土、C60剪力墻混凝土足尺模擬試驗。通過超聲波法、壓電陶瓷和小波包分析的壓電主動波動法檢測鋼管混凝土構件澆筑質量、混凝土自收縮及水化熱,成功避免混凝土有害裂縫,高強高性能混凝土成功配制并應用。


克服冬期施工困難——砂倉送暖氣,管道穿棉衣


冬日的北方,氣溫多在0℃以下,嚴寒極易使混凝土受凍。混凝土初期受凍后再置于常溫下養護,其強度雖仍能增長,但已不能恢復到未遭凍害的水平,而且遭凍愈早,后期強度的恢復就愈困難。中建西部建設采取多種措施自主研制的混凝土輸送管道加熱保溫系統,成功應用于117項目施工過程中,使這些對嚴寒毫無抵抗力的混凝土內強體質、外穿棉衣。例如,開展負溫條件下混凝土強度發展規律研究,指導配合比設計;提前備料,進行砂倉改造,做好砂倉預熱工作,保證砂子不受凍;對混凝土泵管進行加熱保溫,搭建暖棚保證混凝土入泵口位置溫度;采取提前加熱、暖風增溫,降低混凝土入模后的溫度損失;提高洗管用水的溫度,開盤前對泵管進行加熱,防止管道內部冰塊堵管等等。


水平盤管泵送試驗——垂直高度超越“迪拜塔”


2015年1月19日,117大廈主塔樓核心筒第101層剪力墻澆筑完成,主體結構超過502.6m。如何將混凝土連續泵送到如此高度,對于世界上任何一家混凝土企業來講都是一項難題。在泵送設備壓力恒定的情況下,中建西部建設所能做的就是在提高混凝土性能上下功夫。一方面,調整最優的配合比,防止離析,減少泌水,抑制流動度損失,進一步優選原材料,提高混凝土的和易性和保坍性,通過有針對性地分析各類標號混凝土超高泵送過程中的難點,優化膠材體系,引入新型礦物摻和料改善混凝土的流變特性,逐步克服了諸如高標號混凝土黏度過高、低標號混凝土容易石子下沉、堆積甚至堵管等難點;另一方面,中建西部建設大手筆投入開展了“中國建筑千米級摩天大樓”混凝土超高泵送盤管模擬試驗,盤管由14組排管排列、28個彎頭連接組成,全長超過800m,3種超高層特種混凝土均成功通過實驗,通過理論換算,相當于垂直泵送高度612m,這個高度,超越了迪拜塔601m的凈身高。


國內首創的外加劑——讓石頭浮在了砂漿上


外加劑主要起3種作用,一是改善混凝土施工工作性;二是減小水灰比,提高混凝土的強度和耐久性;三是節約水泥,減少混凝土初始缺陷。現代工程對混凝土的要求也越來越高——強度、抗凍、抗滲、耐腐蝕、致密性、耐久性、流動性……不一而足。為滿足117大廈超高層泵送工藝,天津公司外加劑廠通過上千次試驗,不斷調整外加劑組分,針對不同標號、不同性能的混凝土,研發出多種高性能外加劑,尤以超緩凝高保坍外加劑最具代表性。這種外加劑是合成外加劑,經過復配,無論在流動性還是粘聚性、保水性方面都已經達到峰值,泵送過程無泵損,“進去什么樣,出來還是什么樣”,完成行業的一大突破。此種外加劑在摩天大樓盤管試驗中就展現出讓所有混凝土從業者激動的一幕——“石頭浮在了砂漿上”。||


如今,500多米的117大廈巍峨矗立在津門大地,像一座無言的豐碑,鐫刻著中建西部建設人創造的混凝土業界的光榮與自豪。


創新是引領中建西部建設在沖頂世界混凝土產業先進水平過程中的最大動力。中建西部建設在天津117大廈建設中有5個創新點將載入中國混凝土行業史冊:


一是技術創新,其創新的關鍵技術是通過混凝土溫控計算、數字模擬與模擬試驗等手段對比分析,形成了大體積混凝土施工溫度控制成套技術。二是實踐創新,在國內外大體積筏板施工領域,首次對尺寸為6.5m×6.5m的縮尺混凝土的內部溫度及應力情況進行模擬試驗研究,對實際工程具有重要的指導意義。三是管理創新,其采用混凝土總承包管理模式,整合各方資源,成立混凝土施工項目指揮部,攜手6個攪拌站、12條生產線、285臺混凝土罐車,保證特大底板澆筑的順利施工。四是新材料應用創新,將特種超細礦物摻和料微珠應用到C70大體積自密實泵送混凝土中,研制出低水化熱、低收縮、低黏度、高強、高層泵送大體積自密實混凝土并成功應用。五是新產品開發應用創新,自主研發生產高性能聚羧酸減水劑,保坍時間長,經高壓泵送后保持混凝土自密實性能、力學性能不損失,打破了高層泵送高性能減水劑國外產品的壟斷,填補了國內該類產品的空白。

 
 
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