中国建筑2013年技术交流会论文集
超高层建筑泵送混凝土的相关问题
蔺喜强，霍亮，李国友，智艳飞
（中国建筑股份有限公司技术中心，北京，101300）
摘要：从流变学角度对泵送混凝土流动形态进行了研究，对超高层泵送混凝土的性能评价、泵送过程控制
以及超高层泵送混凝土的配合比对可泵性能的影响进行了分析。
关键词： 泵送混凝土，混凝土流变性，超高层建筑
1 概要
随着建筑技术和材料工程的不断发展，超高层建筑物在国内外建设的越来越多，这对混凝土
的强度和泵送技术的要求近一步提升。 超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过 200 米的
现代混凝土泵送技术。 对于高度大于200米的高标号混凝土超高层泵送来说， 混凝土强度高、
黏度大，因此泵送压力较高，泵送施工尤其困难，给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨
的技术难题。超高泵送混凝土技术已成为超高层建筑施工技术不可缺少的一个方面，并且已
成为一种发展趋势而受到各国工程界的重视。不断研究高标号混凝土的超高泵送技术，对于
提高超高层建筑施工质量及施工效率具有相当的实用价值和经济意义。
2 泵送砼的流动特性 [1,2]
浓悬浮液流变学研究的对象是固体浓度很大、固体颗粒之间引力作用明显的浓悬浮液 , 基本
符合宾汉姆模型。因浓悬浮液内固体颗粒间存在力的作用 , 只有当流体侧面剪力 τ达到悬浮
液的屈服应力 τ
0时物质才会产生流动 ,由此可推导出宾汉姆方程 :τ -τ 0= η pD (1)
其中为塑性粘度 , D 为运动梯度 D=dV/dy。
满足此流动特性的物质称为宾汉姆体 , 这种性质的流动称为塑性流或宾汉姆流。由于剪应力
在管壁处最大 , 在外部压力作用下 , 宾汉姆物质会首先在管壁处开始流动 , 随着压力差增大 ,
流动范围会由管壁附近慢慢扩展开来 , 而在压力差没有达到足够大之前 , 其它部分的宾汉姆
物质就象一个固体塞子一样向前流动 ,产生 “塞流 ”现象。 从理论上讲 , 在压力差达到无限大之
前 “塞流 ”不会完全消失。
由于新拌砼只是近似的宾汉姆体 , 其流动特性并不完全服从于宾汉姆模型。韦伯根据试验指
出 : 若泵送砼的管材是直管 , 砼泵压与泵速呈线性关系 , 而且在泵压轴上存在有一截距 (表
达式为 P
f =K 1+K 2V)。这一关系实际上是由于在管壁上存在水泥浆润滑层所致 , 莫里那卡和
塔特索的试验也证实了这一现象的存在。因此砼在泵送管内是否能连续泵送 , 主要取决于润
滑层的存在。在这方面起决定作用的是砼具有能排出稀浆形成润滑层的性质 , 而不是它的整
体流动性。
现采用流变学理论对砼在输送管内的流速及流动阻力进行推导。
图 2.1 圆管内混凝土受力状态
如图 2.1, 在半径为 R, 长为 L的圆管中 , 假使流体在压力差 P=P1-P2作用下流动时 , 认为
自管的中心轴到近 r内侧的流体为圆柱体 , 则作用在这个圆柱体侧面的剪应力就等于作用在
基金项目：中建股份（ CSCEC-2010-Z-01）
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