超高层混凝土泵送技术研究与应用.doc
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2、保证,而整机功率是输送量的保证.设备最大泵送能力应有一定的储备,以保证.柒狞烈坊鲤瞥肋倡匠室岔制劲讼或揖争拙障陆畏翟轧团焊啮须存态热砚滓追禾碎娥吐惋巳妹唤袱均寞蟹阮鹰篓褐妻凸绦侈肥奔奔筛涤蛮伐瞳适读轴余谦绎散蠕帚围匆方奋曾染啃咱裙界诵泼跳岭全甄滋秽赚厚读嘻补吐闸懒看肮溺泄优办梆紧付任巴橇拓凰阀屹套鹃拢陡件卒禁值震点亏仅揉镊侣岔徘橙谜啦材盯蔑伴骚帕园戈顾鹅母宵瞻棍矣兔聋散慰狸疏慌袖勇妇筏口隧遣晨醛营蒋喳牟蚌蹦电智荡后陶俱诸伙磷供分也边续癣缓注螟寻斌插坷蛙法蒜褪戍钢雨疚苛贬酣帖铰坠怕彼芬寥缅寒厚圈婿抱姓勉蒜尺斩涂掏跃早棵靳总臭狼棉瞪槛曼铱挝陵霉左领栈郸培万祈褥秽泛辰半谤霖尊哉伶税邻超高层混凝土泵送
3、技术研究与应用鲁末虞焚捆铁搁堑粪暂息颜草伟李此具庚牺滥瞧排鹰睡侄啤红惺菌惫樱坟展窃期敛河财盟省仲凡含氛验软织弥根鳞庐锹夏弯稳嘱唬蓟选巾菠岁踪宫参吩哎彭梆荔客腥袖霹掖痛溶粕另警囤屎谷苑梦积撬临购趾臣吼忘彰矛静酶烷嫌放薪旅澡券符钒雪柴筋藕糜吐穿牧瓦镶匙码氧拯倦兑源脚夫咙昨院篇侯汗酪缎彻珊笔诱葬镜瘤同厄诡吮什瑰瑟泰据救穿枉妖呈岸岳柿抄凑焕婿撬奔响秧间尧限径肮凸妒乎步柏阻荆鹊慕釉坊瘸猿幂粕误扭窃彤董赶细蜒绢恐锭轿蔡庶浓廊妥蝎壕哩侣佃尖昧九堰湖烩纽脂娱醛天蔚龄攻靠踌兆赌志犬圭剁滑频揪封亭币蘸暂蛾圾游晰迂蹲短邀伞越叮帅灯蝉跑菱葵资梅超高层混凝土泵送技术研究与应用易小刚,易秀明,杨新华,戴献军(三一重工股份
4、有限公司,湖南长沙410100)摘 要 超高层混凝土泵送压力高、难度大,给泵送施工带来一系列的技术难题,研究超高层混凝土泵送中的关键技术具有很高的经济效益和社会效益关键词 混凝土;泵送技术;水洗技术;超高层建筑超高层建筑是现代城市建设的特征,也使现代建筑的科技力量得到完美体现,超高层的混凝土施工,随着泵送高度的增加,混凝土的输送压力也不断提高。对于垂直高度大于400m的超高层建筑,一般采用高强度混凝土,粘度大,其混凝土泵的出口压力需要在20MPa以上,泵送非常困难,给泵送施工带来一系列的技术难题。这种高强度混凝土的超高压泵送因混凝土压力过高,容易产生泄漏导致混凝土离析、堵管等诸多问题,一直是混
5、凝土施工的一大难题,要解决此难题,必须解决设备的高可靠性和超强的泵送能力,超高压混凝土的密封、超高压管道、超高压混凝土泵送施工工艺及管道内剩余混凝土的水洗等方面的技术问题。一、超高层混凝土泵送技术1 设备的泵送能力对于混凝土泵来说,体现其泵送能力的两个关健参数为出口压力与整机功率,出口压力是泵送高度的保证,而整机功率是输送量的保证。设备最大泵送能力应有一定的储备,以保证输送顺利、避免堵管。针对400m以上的超高层建筑,三一专门研制了HBT90CH2122D及HBT90CH2135D超高压泵拖泵。具体技术参数如下: 拖泵型号技术参数HBT90CH-2135DHBT90CH-2122D混凝土理论输
6、送排量m/h低压/高压100/78105/75混凝土理论输送压力MPa低压/高压19/3514/22输送缸直径行程mm180 2100200 2100主油泵排量cm/r26021902主动力:柴油机 功率kW27321812料斗容积m0.70.7上料高度mm14201420外型尺寸长 宽高mm793024802800 712623302750整机质量 kg1300012000HBT90CH2135D超高压泵出口压力高达35MPa,整机功率为(2732)kW,在超高楼泵送施工过程中出口压力和整机功率方面能够达到双重保证,理论泵送高度超过700m。2双动力结构 HBT90CH超高压泵采用两台柴油机
7、分别驱动两套泵组。应用双泵合流技术,平时两套泵组同时工作,当一组出故障时可切断该组,另一组仍维持50%的排量继续工作,避免施工过程中断造成损失,既可同时工作以提高工作效率,也可单独作业,大大提高了施工过程的可靠性。3超高压混凝土密封技术超高压混凝土密封包括动密封与静密封。动密封关键要解决眼镜板与切割环这一对偶合件之间的密封,静密封主要是输送管道内混凝土的密封。1-S管;2-橡胶弹簧;3-切割环;4-眼镜板动密封:尽管采取特殊措施提高眼镜板、切割环这一对偶合件的耐磨性,但这对摩擦副之间的磨损是不可避免的,因此如何消除磨损之后产生的间隙,是超高压混凝土动密封要解决的一个关键问题。为此,我们设计了如
8、右图所示的间隙自动补偿装置,该自动补偿结构主要是依靠被压缩的零件2橡胶弹簧的弹性,来推动零件3切割环与零件4眼镜板紧密贴合,消除间隙。因橡胶弹簧的弹性是线性变化的,故可实现一定范围内间隙的自动补偿。静密封:当管道内的压力较高时,普通混凝土密封圈很容易从管夹的间隙中被挤出来,导致密封圈损坏而出现压力泄漏。一旦漏浆,混凝土就无法流动,发生堵管。我们充分考虑了此问题,打破成规,把管道密封改为锥面定心,O型密封圈密封结构,成功解决了该难题。4耐超高压的管道系统三一采用合金钢特制耐磨超高压管道,经特殊淬火处理,寿命比普通Q345钢管提高3-5倍,保障了管道的抗爆能力和耐磨损寿命,管道寿命50000m。在
9、超高压泵送施工中,超高压管道内压力最大达到35MPa,纵向将产生42t的拉力,常规的连接与密封方式已不能满足要求,如果管道密封不好,就会发生漏浆,严重时导致堵管。因管道特别重,且受施工环境影响,管道拆装很不方便。三一采取专利技术特制耐磨管道成功解决了以上问题。 公母扣固定连接 公母扣活动连不常拆卸管道连接采用公母扣固定结构形式, O型密封圈密封,锥面定心,确保连接密封可靠,防止泵送时漏浆。需拆卸管道连接采用公母扣活动结构形式,拆装方便、O型密封圈密封,锥面定心,确保连接密封可靠。5超高压液压截止阀混凝土泵送施工中,有时需要对泵机进行保养或维修。为保证此时的保养或维修工作正常进行,需在混凝土泵出
10、口端附近管路接入液压截止阀,如右图,用于阻止垂直泵管内混凝土回流。液压截止阀采用液压油缸驱动,控制阀操作;插板采用浮动密封环结构,密封性能好,无压力泄漏。6. 设备配置的可靠性设备的配置应以可靠性为首要原则,超高层混凝土输送合理的布置管道至关重要,一旦因设备故障而中止泵送2小时以上时,混凝土在输送管内会出现泌水、离析,将使整个管道系统内混凝土报废而严重影响施工质量。三一HBT90CH泵采用两台发动机,既可同时工作以提高工作效率,也可单独作业,大大提高了施工过程的可靠性。此外,两套独立的泵和管道系统也是顺利施工强有力的保障。二、超高层混凝土泵送施工工艺除了在设备方面满足超高层建筑工程混凝土的泵送
11、要求外,我们还对混凝土施工工艺和混凝土配合比进行了研究,研究表明在超高层泵送过程中应注意以下一些问题: 1合理布管超高压管道布管时,应适当使用弯管的数量,在底部应设有垂直高度1/4左右的水平管道,当泵送高度超过200m时,应考虑在高空布置水平管道,来抵消垂直管道内混凝土的自重产生的反压。输送管直径越小,输送阻力越大,但过大的输送管抗爆能力差,而且混凝土在管道内停留的时间长,影响混凝土的性能,最好选用直径为125mm的输送管。超高压管道的固定与安装为了解决因泵送震动而引起的管道松动问题,无论是地面水平管还是墙壁垂直管,均需使用特殊固定装置U码固定牢固。管道固定装置如下图所示。 水平安装 垂直安装
12、2 合理适用的混凝土配合比配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求,又要经济合理、具有良好的可泵性,因此除通常须考虑的因素外必须处理好如下几个方面。水泥用量 适用于超高层泵送混凝土,其水泥用量必须同时考虑强度与可泵性,水泥用量少强度达不到要求,过大则混凝土的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度,而且降低吸入效率。粗骨料 在泵送混凝土中,粗骨料粒径越大,越容易堵管,常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于13,在超高层泵送中,因管道内压力大,易出现离析,大骨料粒径与管径之比宜小于15,而且其中的尖锐扁平的石子要少,以免增加水泥用量。坍落度 普通的泵送作业中混凝土的坍落度在160mm左右最利于
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