【科技進(jìn)步類】二等獎(jiǎng):超高層泵送頂升施工鋼管混凝土的研究與應(yīng)用
2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)已經(jīng)啟動(dòng),歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員,持續(xù)關(guān)注協(xié)會(huì)官方公眾號(hào)【混凝土科技獎(jiǎng)】的相關(guān)信息。
2020年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)
混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?科技進(jìn)步類
獲獎(jiǎng)項(xiàng)目展示
2020年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2020年6月啟動(dòng),至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目61項(xiàng)。經(jīng)過(guò)專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),共計(jì)39個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)15項(xiàng)、三等獎(jiǎng)22項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類”13項(xiàng)、“基礎(chǔ)理論類”2項(xiàng)、“技術(shù)革新類”24項(xiàng)。
二等獎(jiǎng)項(xiàng)目:超高層泵送頂升施工鋼管混凝土的研究與應(yīng)用
主要完成單位:北京市高強(qiáng)混凝土有限責(zé)任公司
高層建筑柱結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)組合材料中最重要的一種形式。其復(fù)合設(shè)計(jì)的原理是:混凝土受到鋼管壁的緊箍作用,強(qiáng)度、韌性和耐久性大大提高;鋼管中填充了混凝土,可提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并減少用鋼量;組合材料的綜合性價(jià)比明顯優(yōu)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(yōu)缺點(diǎn)。高層建筑鋼管混凝土,從滿足施工進(jìn)度、操作安全性以及鋼管內(nèi)混凝土密實(shí)性考慮,頂升施工大大優(yōu)于高拋施工,因此日益得到推廣應(yīng)用。但是相比高拋,頂升施工對(duì)混凝土材料提出了更高的要求。項(xiàng)目完成單位從頂升施工工藝出發(fā),從以下幾個(gè)方面研究高層泵送頂升混凝土材料配制技術(shù)。
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(jìn)的丹麥ICAR流變儀,研究拌合物流變參數(shù)與自密實(shí)混凝土宏觀工作性指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系;研究原材料品質(zhì)及配比設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物流變性的影響,進(jìn)而確定自密實(shí)混凝土適宜的流變參數(shù)控制范圍、工作性控制指標(biāo)以及原材料選擇和配比設(shè)計(jì)規(guī)律?;诎韬衔锪髯冃阅芸刂埔?guī)律確定頂升施工鋼管混凝土配制技術(shù)路線。主要作內(nèi)容包括:①骨料級(jí)配優(yōu)選,②礦物摻合料調(diào)粘控制,③外加劑配方優(yōu)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(jī)理,指出混凝土實(shí)現(xiàn)易泵性應(yīng)在保證混凝土穩(wěn)定性(不離析)的前提下,降低粘度和屈服應(yīng)力。
3)圍繞頂升施工鋼管混凝土協(xié)同工作要求,研究鋼管混凝土收縮機(jī)理,利用先進(jìn)的靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀設(shè)備,研究鋼管混凝土收縮補(bǔ)償?shù)目刂啤?/span>
4)在工程應(yīng)用期間,從出站、泵前、泵后以及實(shí)體四個(gè)階段監(jiān)控拌合物宏觀工作性控制指標(biāo)和硬化混凝土強(qiáng)度性能。
闡明了原材料的品質(zhì)、配合比的設(shè)計(jì)參數(shù)與混凝土流變性之間相互作用的規(guī)律,為對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物的工作性控制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
研發(fā)了有效混凝土降粘控制技術(shù)措施,如提高漿骨比、優(yōu)選粉煤灰、適量添加硅灰以及外加劑摻入生物膠等多項(xiàng)技術(shù)措施,有效提高了混凝土可泵性,實(shí)現(xiàn)泵壓低、泵損低的控制目標(biāo)。
確定了混凝土微膨脹的設(shè)計(jì)指標(biāo)和膨脹劑的篩選指標(biāo),指出在鋼管混凝土特定環(huán)境下,應(yīng)優(yōu)選膨脹效能高、膨脹速度適宜、絕濕膨脹大、后期性能穩(wěn)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(biāo),并指出作為隱蔽結(jié)構(gòu),鋼管混凝土強(qiáng)度表征應(yīng)優(yōu)先留置實(shí)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(tǒng)的泵前試件。
編制了頂升施工鋼管混凝土質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)程以及鋼管混凝土頂升施工工法,使后續(xù)類似工程混凝土的質(zhì)量控制以及工程施工有章可循。
本項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用于諾德國(guó)際廣場(chǎng),歷經(jīng)52次施工,共澆筑738根鋼管柱,混凝土澆筑方量共計(jì)4373方。成果獲得2項(xiàng)發(fā)明專利。2020年該項(xiàng)成果應(yīng)用于通州區(qū)運(yùn)河核心區(qū)II-07-1地塊遠(yuǎn)洋樂(lè)堤港項(xiàng)目,頂升施工C55和C60鋼管混凝土,實(shí)現(xiàn)一次頂升高度26米(6層),供應(yīng)混凝土4266方。
北京市高強(qiáng)混凝土有限責(zé)任公司成立于1987年7月,是專門從事商品混凝土開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的專業(yè)混凝土公司。公司具有預(yù)拌混凝土專業(yè)承包資質(zhì),通過(guò)了ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系、GB/T28001職業(yè)健康安全管理體系和ISO50001能源管理體系認(rèn)證,并連續(xù)多年被評(píng)為北京市“守信企業(yè)”、行業(yè)“誠(chéng)信企業(yè)”、北京市混凝土協(xié)會(huì)“先進(jìn)企業(yè)”,是北京市混凝土協(xié)會(huì)的副會(huì)長(zhǎng)單位。
公司注冊(cè)資本金5500萬(wàn)元,資產(chǎn)總額9億元,資本實(shí)力雄厚。旗下?lián)碛兴膫€(gè)直屬攪拌站和兩個(gè)控股子公司,全部成為北京市綠色生產(chǎn)達(dá)標(biāo)站。公司共配備有12套攪拌機(jī)組,41輛罐車,6臺(tái)泵車,具備300萬(wàn)立方米的混凝土年生產(chǎn)能力,作業(yè)范圍可以覆蓋六環(huán)路內(nèi)整個(gè)市區(qū)。
作為歷史最為悠久的混凝土企業(yè)之一,公司積極參與北京市重大工程的建設(shè),為環(huán)路立交橋、奧運(yùn)場(chǎng)館、軌道交通、高速鐵路、水廠泵站、南水北調(diào)、熱力電力、住宅開發(fā)、保障房建設(shè)等多項(xiàng)工程生產(chǎn)供應(yīng)了大量品質(zhì)優(yōu)良的混凝土。參建的許多工程榮獲了中國(guó)土木工程(詹天佑)大獎(jiǎng)、建筑工程魯班獎(jiǎng)、市政工程金杯獎(jiǎng)、北京市工程長(zhǎng)城杯獎(jiǎng)等多種獎(jiǎng)項(xiàng),創(chuàng)造了輝煌的業(yè)績(jī)。
公司始終秉承“客戶至上、質(zhì)量第一”的經(jīng)營(yíng)和管理理念,堅(jiān)持走科技創(chuàng)新之路。配備有高效、精干的研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)和行業(yè)一流的中心實(shí)驗(yàn)室,以及可以提供各種性能產(chǎn)品的外加劑生產(chǎn)車間。公司在做精C10-C60常規(guī)型號(hào)的混凝土產(chǎn)品的同時(shí),先后開發(fā)了超高性能混凝土、抗擾動(dòng)混凝土、超快硬混凝土、自密實(shí)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(yīng)用在北京市城市建設(shè)中,贏得了客戶的信任和尊重。
北京市高強(qiáng)混凝土有限責(zé)任公司在未來(lái)的發(fā)展中將以全新的體制、高效的管理、精良的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量為廣大顧客提供滿意的服務(wù),竭誠(chéng)與各界朋友真誠(chéng)合作,攜手共進(jìn),再創(chuàng)佳績(jī)。
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