建材

将混凝土泵送到最高空——北京建工新材混凝土技术五年“高”考三级跳跃纪实

  北京建工新材公司模拟垂直800米盘管试验

  ■本报记者常慧通讯员朱秧

  五年来,在全世界范围内,建筑最高纪录不停被刷新。仅2016年,就有128座超过200米的建筑在世界上19个国家,54座城市拔地而起,创造了前所未有的历史纪录。而在中国,更是连续9年拥有最多的200米及以上竣工建筑。

  2017年8月17日,北京建工新型建材公司将混凝土泵送到北京的最高空,混凝土泵送500米的高度在这一刻付诸实践,收集到实际供应中的第一手数据,推动北京新型建材公司在超高层建筑领域的绝对技术优势。作为中国超高层建筑的逐梦者,他们用精益求精、勇于创新的工匠精神,映现了中国快速发展的新成就。

  这也代表着建材工业在新的发展时期,技术探索有效地建立在社会发展的需求基础上。以北京建工新型建材公司为代表的建材企业,在创新驱动发展的道路上打响“抓高端,求探索,建协同”的攻坚战,更在全新的市场应用领域,不断探索实践,不断创造新的纪录。

  在过去的五年,他们自主研发的C60自密实混凝土浇筑国内第一大体积底板成功;模拟垂直800米高度泵送成功;海口塔超大温差大体积底板一次性浇筑成功;一次一次阶段性胜利为新型建材公司创新攻坚战交付满意答卷。

  底板之“最”缓凝混凝土浇筑“无缝”底板

  随着建筑行业不断向超高层建筑方向迈进,新型建材公司也在混凝土领域不断探索,根据中高端混凝土尤其是高端混凝土供给不足的市场供需情况,不断在优化超大体积混凝土、自密实混凝土以及高标号混凝土配比,力求掌握超高层建筑领域需要的“高精尖”混凝土技术,向高端混凝土和建材行业新需求进军,而初次参与天津117大厦底板浇筑便拉开自主研发产品过渡的大幕。

  早在2012年新型建材公司就自主研发C50混凝土配比,为天津117大厦底板浇筑供应10000余方混凝土。一年之后,新型建材公司技术团队吸取初次浇筑C50超大混凝土底板经验,联合清华大学专家团队,自主研发出“新型建材公司配置”C50自密实混凝土,攻克更高标号大体积混凝土一次性浇筑水化热不易控制的难题,为新型建材公司参与中国尊底板浇筑奠定技术基础。

  2014年4月23日正式拉开国内一次性浇筑的最大体积底板的浇筑序幕,经过93小时日夜奋战,56000立方米混凝土浇筑完成。

  超大体积混凝土底板硬化过程中,伴随水泥水化放热过程,由于中心放热,不易散去,中心温度远高出外界温度,中心混凝土形成膨胀硬化状态,而混凝土表面散热较快,形成收紧硬化状态,由于内外热胀冷缩的程度不同,导致胀裂式不可逆转裂缝。建立混凝土硬度、水泥水化进程与散热情况的关系函数成为控制收缩裂缝的关键点。面对这个难题,新型建材公司给出的答案是混凝土缓凝,通过放慢反应速率,留足时间散热,防止混凝土内外出现巨大温差,防止开裂。

  但是C60高标号自密实超大混凝土底板浇筑,却从未有人有过在自然条件下的实际浇筑经验,新型建材公司关于缓凝的实验设想都是在“摸石头过河”。但目前,新型建材公司已经成功将C60自密实混凝土超大底板一次性浇筑付诸实践,在国内最大一次性浇筑底板浇筑任务中一显身手。

  “国际领先”泵送技术保障500米高度突破

  早期新型建材公司就提出超高层供应“一条龙服务”的构想,在攻克超高层超大体积底板浇筑难题后,新型建材公司又开始向高层泵送进军。建造路上,将混凝土泵送到云端已然成为率先登陆超高层建设领域的号角,以及赢得CBD地区高端商业项目重要筹码。

  2015年12月26日,新型建材公司1590米水平盘管实验正式实施,随着水、净浆、砂浆和混凝土的依次泵入,经过3个多小时的泵送,实验一次性取得成功。本次试验先泵送水、净浆来进行润管工作,防止管壁倒吸泵管中混凝土的水分导致混凝土拓展度变化影响泵送,再泵送砂浆,利用汽车刹车摩擦转换原理,一定程度上较小泵送过程中的摩擦阻力,优化水平盘管泵送工艺,并且通过对混凝土流变性研究,成功研制出低粘度高强度混凝土。同时,给出不同高度超高层混凝土可泵性控制参考指标;首次揭示混凝土经过长距离高压泵送后性能变化规律等一系列科研成果。

  2015年底,北京的室外环境温度达-10℃,由于泵送距离长,十余次开机泵送中任何一次泵送操作失误、400余管泵管连接处有任何一次泄露、1590米管道任何一处没有润湿完全、混凝土十余项数据指标中任何一项数据不合格,都将可能导致实验失败。为确保1590米盘管实验取得全面成功,所有问题环节总工们都是亲自排查,只为掌握低粘度高强度混凝土研发及泵送关键技术的第一手数据。

  目前,由北京市住建委主持通过了“垂直泵送800米以上混凝土技术及工程应用”的国际先进科技成果鉴定;北京市科委、发改委等六部门通过了关于“超高层建筑混凝土泵送施工技术及应用”的北京市新技术新产品(服务)证书;“垂直泵送800以上混凝土技术”进入北京市住房城乡建设科技成果推广目录(2017);依托“垂直泵送800米以上混凝土技术及工程应用”,新型建材公司获得了北京市科技服务专项资助,与清华大学联合申请国家自然科学基金《超高层泵送大流态混凝土可泵性与流变性能关系》,与北交大申请北京市自然科学基金。2015年-2016年期间,新型建材公司在超高层泵送领域研究先后授权实用新型专利10项,发明专利2项,核心期刊论文4篇。

  除了在学术领域取得行业专家一致认可之外,2016年8月,新型建材公司将自主研发的低粘度高强度混凝土泵送至330米,首次打破市内最高泵送记录。2017年8月17日,新型建材公司将混凝土泵送到北京最高空,将混凝土泵送500米高度付诸实践,收集到实际供应中的第一手数据,推动新型建材公司在超高层领域继续发展。

  统筹协同区域拓展新天地

  国内建筑市场竞争异常激烈,为适应市场环境变化,北京建工集团全面推行全国七大“战区”管理,增强“战区”管理的协同意识,搞好牵头抓总,与各二级单位建立“一盘棋”的统筹规划。新型建材公司也搭乘了建工集团七大“战区”一区一策、协同并进的政策大船,紧靠“华南”战区战略部署,以海口塔建设为依托,以铁军风范开拓华南市场,以工匠精神打造建工品牌。

  海口双子塔·南塔由北京建工集团施工,由新型建材公司海南分公司主要负责混凝土供应。海口塔设计高度428米,建成后将成为海南第一高楼。但由于软土地质,常年高温环境,以及地震和强台风等环境因素影响,底板浇筑“零失误”显得尤为重要。

  2017年7月11日下午,底板第一车混凝土开始浇筑,拉开了海口双子塔·南塔工程塔楼筏板基础单次9.6万吨近4万方混凝土浇筑施工任务的序幕。新型建材公司海南分公司不仅在供应量上居6家之首,还是海口塔底板配合比的独家供应单位,各个供应单位使用的配合比全部都是“新材配制”。

  在海口双子塔·南塔项目施工现场,中午气温32℃,体感气温41℃。在软土和高温环境下建设海口双子塔,超大底板既要防止水化热散热不均开裂,又要考虑特殊环境下绝热温升、混凝土收缩、软土地质等因素导致的沉降开裂等影响。新型建材公司技术人员就地取材,进行大量试配,实地调整客服混凝土配比因原材变化“水土不服”的惯性,配制出新材牌超高层海口塔专用混凝土。未来新型建材公司海南分公司将继续突破,克服当地暴晒、大风以致台风等恶劣环境因素的影响,克服混凝土高温暴晒收缩的影响,泵送低标号高流态混凝土到428米以上,助力海口第一高楼顺利完工。

  在海南建设双子塔,没有成熟先例可循,没有经验可复制,每一步都具有开创性。他们在祖国的南大门上建设起一面北京建工“建德立业,工于品质”的旗帜。

  在一场又一场付诸实践的战役中,新型建材公司经历的是砥砺奋进的五年。从没有经验到C60超大底板浇筑实践;从200米左右高度实践,到模拟垂直800米以上泵送的大胆实践;从坚实的地基、适宜的地理条件平地起高楼,到接受软土和超高温建设挑战,每一年都是新的高度,每一次跨越都凝聚这了一批建工人的汗水与希望。