天下最高修建哈利法塔的高功能混凝土泵送古迹，快来敬慕吧

天下上最高的修建——828米高的哈利法塔迪拜的修建——为工程设计树立了新的标杆超高层修建。格外是，它大大进步了尺度用于高性能混凝土布局，具有钢筋混凝土焦点和机翼延伸近600米地面以上。本文形貌了极度该项目降服了混凝土浇筑的挑衅，包罗乐成泵送和浇筑高性能混凝土亘古未有的高度以及防备过分开裂在酷热干旱的条件下紧缩。有用的发起是为将来项目提供。

位于迪拜的828米高的哈利法塔（原名迪拜塔），阿拉伯团结酋长国于2010年1月建成天下最高修建。它的Y形、586米高的钢筋混凝土焦点也代表了高性能混凝土的一个阶段性改变布局（图1）。

图1:828米高的哈利法塔据有了迪拜的天涯线，是迄今为止天下上最高的修建——第一座586米高的修建是用高性能钢筋混凝土建筑的

该项目是天下超高层修建需求增进的最新和最大的表现。依据高层修建和都会人居委员会（CTBUH，2010），2010年1月有82座300米或以上的修建在建，此中绝大多数重要是用钢筋混凝土建筑的。

1泵送高性能混凝土

现在，至少有四座1000米左右的修建处于细致方案阶段，其他修建的图纸高度为1400-1600米。高性能混凝土是超高层修建在布局和经济上生存本领的紧张构成部门。
高模量混凝土提供的刚度在限定移动方面具有明显上风，而且高强度对付淘汰垂直构件的横截面是须要的。
别的，高性能混凝土的可泵性和高早期强度，加上钢筋笼的预制以及滑模和爬模技能的前进，意味着大型庞大的钢筋混凝土布局可以以每周两到三层的速率建筑。
是以，设计公道的钢筋混凝土在施工速率方面与布局钢相比，具有更大的竞争力，高性能混凝土的历久性也有助于确保在高温、化学腐蚀性情况中到达所需的利用寿命。然而，这种混凝土在塑性和早期硬化阶段比传统混凝土更敏感，格外是在恶劣的干燥情况中。

本文商议了在哈利法塔上利用高性能混凝土时碰到的题目以及怎样降服这些题目。
泵送高性能混凝土钢筋混凝土布局对超高层修建的实用性完全取决于泵送本领，假如大量质料必要用起重机安排，则质料大概不行行，这不但会限定浇筑率，并且会大大耽搁其他工程。然而，只管文献中包罗了大量关于高性能混凝土很多特性的信息，但是关于泵送的信息却很少。
最初打算在哈利法塔举行分阶段抽水，这将涉及一系列单独的题目和大概的耽搁。然而，在混淆料开辟、步伐修改、压力监测以及Putzmeister 14000 SHP-D等壮大泵的显现之后，在2007年11月的堆芯墙浇筑的最终一部门时期，到达了601 m的天下记录泵送高度（图2）。之前的记载是2003年在台湾101塔的448米。

图2.2007年11月8日，混凝土泵送高度到达601米，创天下记录

人们还以为，在586 m混凝土芯上方泵送相对少量的C50混凝土用于金属桥面板组合板，而不是利用起重机是经济的，在 2008 年 4 月的记载中又增添了 5 m。对付 48 m³ 的板坯，利用 3 m³ 跳车，运输时间为 30 分钟，最大铸造速率为 12 立方米/小时，必要两台起重机全职事情 4 小时。 对付泵送，管道中的时间在这个高度约莫为 30 分钟，但今后导致相对不中断的浇铸速率为 20 立方米/小时或更高。 在干净管道时期排挤的 11 立方米混凝土用于其他应用。

混淆比例在中东设计可泵送混凝土的挑衅之一是在两者中利用粗骨料和细骨料。 该地域利用两种重要范例的骨料：
辉长岩和优质石灰石，重要来自阿联酋和阿曼，只管海湾地域细骨料的质量差别很大。 粗骨料的磨损特性是泵送的一个紧张思量身分：管道的磨损率是一个紧张的本钱思量身分，格外是在高压下。 利用高磨损辉长岩时，管道的利用寿命可低至 10 000 m³。 对付哈利法塔，约莫 40 000 m³ 包罗白云质石灰石的得当设计的混淆物通过中间管道泵送，仅举行了少量的局部调换。

混淆物配比的另一个紧张思量身分是管道直径和最大骨料尺寸。哈利法塔利用了 150 毫米的管道，这使得 20 毫米的最大骨料尺寸可以利用到 100 级 (346 m)。利用较大直径的管道举行高压泵送存在重量、本钱和混凝土体积方面的题目。是以，在很多应用中，利用具有较小最大骨料尺寸的较小直径管道大概更有用。
现在，在高性能混凝土中偏向于利用高比例的细骨料，格外是当它的坍落度凌驾 500 毫米时。然而，纵然具有更高的细粉，这些混凝土也被发觉具有低紧缩和蠕变特性。在阿联酋，细沙（<600mm）也用于增加混合物的细粒部分和提高混合物的内聚力，而在其他地区，如卡塔尔——沙丘中含有大量石膏——粘度改性外加剂可用于提高内聚力和抗离析性。
在哈利法塔的案例中，塔式混淆料的细骨料百分比约为 50%，利用 13-20% 的粉煤灰和 5-10% 的硅粉替换程度。巴斯夫为该项目开辟了一种特别改性的超塑化剂，以通过早期强度进展实现更好的和易性连结。指示性混淆物比例由 Aldred 给出。
2泵送试验

混凝土泵送试验在哈利法塔建筑之前利用 Putzmeister BSA 14000 HP-D 牢固泵举行，最大液压为 310 巴。 600 m 长的高压 ZX 125 运送管程度铺设传感器丈量泵通过 250、450 和 600 m 间隔后的混凝土压力（图 3）。

图3：在现场周边的地面上铺设了一根直径为600 m、125 mm的混凝土运送管，配有传感器，以关心评估管道摩擦孕育发生的压力

管道在阳光直射下，但在一年中较凉快的月份中。测试了五种差别的混凝土混淆物，并在泵送前后丈量了新拌和硬化混凝土的性能。该步伐提供了有效的数据，评释单级泵送是大概的，并突出了某些淘汰施工时期大概产生的阻塞的现实题目。然而，很多参数产生了改变，这意味着为泵送试验盘算的摩擦系数与原位泵送差别。

程度试验的替换步伐是在料斗、管道程度段的末了和差别高度利用原位压力传感器，以原位创建摩擦系数。该步伐的范围性在于不许可阻塞管道，这每每会按捺推动极限。泵的得当定位和现场表里混凝土卡车流量的计划将有助于确保泵送的顺遂运行。

产生阻塞时清算管道所需的设置装备摆设和东西应储存在排放点周边的锁定地区，以便泵送团队在必要时马上接纳举措。应与混凝土提供商、泵操纵员、承包商主管和照料代表进行钻研会，须要时配备翻译，以便各方相识步伐和他们的脚色。这应该定期重复：在超高塔上泵送混凝土的题目是难度一向在增添，但团队大概会变得无聊。

泵送对混凝土性能的影响中东的混凝土在泵送历程中大概会因为温度影响和耽误而阻塞。假如可行，全部混凝土泵送，尤其是在夏日，都应在夜间举行。配料厂应尽大概靠近项目，以淘汰运输时间和提供停止——最好是现场工场。

应认真思量许可的最大混凝土浇筑温度。为了使高性能混凝土到达 32°C 的常见极限，而且依据细骨料的含水量，在夏日，当遮荫温度大概凌驾 50°C 时，添加的含水量险些完全由片冰构成。整个夏日流变学和混凝土温度的有限改变将有助于最大水平地淘汰泵送题目。中东的配料厂通常利用盘式搅拌机或雷同设置装备摆设，此中的身分在排放到卡车中之前已经很好地牢固。

在大量调换程度下，大部门片冰必要在排放前溶化以润滑混淆物。监测工场中的电流表可以很好地指示锅中混凝土的和易性，而且应定期在工场和现场丈量和易性，以确认在泵送前完全熔化。假如配料厂没有制冰办法，另一种要领是利用大量粉煤灰混淆物来限定水化热。这是为科威特 412 m 的 Al Hamra 塔的 4 m 厚的筏子完成的，浇铸打算于 8 月举行，而且指定的峰值温度为 71°C，而且配料厂没有制冰厂。

在哈利法塔项目标差别高度，利用 Icar 流变仪测试混凝土的流变特性，以及泵送前后的温度。取样包罗 C80-20、C80-14 和 C60-14 混凝土。效果存在一些差别，但泵送至海拔 350 m 至 580 m 的均匀影响是温度升高 2-3°C，坍落度流量低落 10%。大略地发觉泵送可使混凝土的塑性粘度减半，并使动态屈服应力更加。效果彷佛与泵送时期温度升高有关。泵送后明显低落的塑性粘度会低落混凝土的抗离析性，应在共同比设计和决定浇筑步伐时加以思量。另一方面，泵送将明显增添早期抗压强度。

泵送后更大的强度加上典范布局元件内的大量混凝土意味着原位抗压强度可以大大凌驾柔顺立方体/圆柱体试样的强度，格外是假如在泵送进步行。假如必要要求早期强度目的，应利用得当的要领评估原位成熟度，以幸免大概对混淆物举行不须要的修改，比方诱导耽误，这大概会影响泵送性。固然在排放点举行加注会更能代表现实布局中的混凝土，但它会造成严峻的后勤和宁静题目，尤其是在受限爬升情势上。在哈利法塔，在现场试验室收罗样本，通过泵送混凝土后对泵送成效举行定期评估。

现实泵送应用在哈利法塔，有三台牢固式混凝土泵平行安排在塔周边的一楼楼板上：两台Putzmeister BSA14000 SHP Ds，最大液压为360巴（相称于混凝土压力高达240巴），一台Putzmeister BSA14000 HP-D，最大液压为310巴（图4）。

图4:Burj Khalifa塔的混凝土总量为165000 m3，由位于一楼的三台Putzmeister泵运送，容量高达240 bar

这些泵被毗连到直径150毫米的高压管道上，这些高压管道毗连着三个机翼和中间焦点，全部混凝土都有单独的运送管道。这种设置装备摆设意味着混凝土可以同时浇筑在三个单独的位置上。三个翼上各有一个28米的独立式Putzmeister浇筑吊杆，而中间堆芯则利用一个32米的更大浇筑吊杆（图5）。

图5:MX32 Putzmeister混凝土浇筑吊杆位于岩芯上，其操纵职员在此处看到，吊杆长度为32m，安置在毗连至Doka攀爬模板的20m高钢柱上

吊杆牢固在Doka爬模体系上，并随模板一路升起。运送管道与模板下几层的异径管相连，与直径为125 mm的吊杆相连。泵送压力随高程增添的总趋向以及差别混凝土范例的影响如图6所示。101层的焦点墙混凝土从C80-20变为C80-14，泵压显着低落。

图6.表现泵送压力怎样随高度增添至200巴左右的图表-以及因346米以上骨料从20毫米变为14毫米而淘汰的图表

与C80-14相比，C60-14混淆料增添的水灰比彷佛略微低落了泵送压力。假如产生阻塞，泵送高性能混凝土的全部潜伏利益都大概丧失，是以，防备阻塞一定是一个紧张的思量身分。阻塞大概是由湿泥浆打底、过分耽误和，外加剂不充实和不相容。在现场丈量新拌混凝土的性能可作为泵送前交付混凝土实用性的有效指南。应在工场和现场测试温度、坍落度流和坍落度流后离析的目视查抄。

好的做法是丈量前三辆卡车，然后定期丈量。在哈利法塔，每五层就要对焦点混凝土的细致的流变学特性举行评估。因为中东部大概显现极度的情况温度，设置造成的阻塞是一个格外值得存眷的题目。在超高布局上，在实验将“旧”混凝土推过之前，必要充实相识管道中的大量体积以及混凝土到达排放点的时间。

“宁静总比遗憾好”这句陈腐的格言尤其实用于产生题目或管道中的混凝土在配料后凌驾商定时间的情形下撤离管道。混凝土质量操纵中东地域的混凝土技能在很多方面都取得了庞大前进，强度大幅度进步，然而，该地域的一个严峻限定是缺乏体系的质量操纵。立方体样本的高测试错误以及合规性数据的不行靠陈诉每每加剧了这种情形。

生产尺度毛病大于7兆帕是常见的，基于28天的配对差别，3兆帕或更多的内部尺度毛病也是常见的。偏差的重要泉源是立方体模具的质量、取样、固化和测试。抗压强度或其他硬化性能的样品应在得当操纵的测试办法中收罗。试图在卸货时取样会导致不良或不存在的初始固化和运输历程中的早期机器伤害。

合规数据通常用于质量包管，但不克不及准时影响生产，这导致了混凝土混淆料的过分设计。除了低落经济性外，抗压强度的可变性拦阻了混淆料比例的潜伏可变性，这也大概影响流变性和可泵性。因为产量和试验可变性较大，是以慎重地采纳现场试验方案来确认设计假设。
3铺设和修整
中东部地域的高性能混凝土通常设计为高和易性，活着界很多地域被以为是自密实混凝土。然而，通常利用与传统混凝土雷同的技能举行浇筑和振捣，这大概导致离析。高和易性、高性能混凝土答应许从排放点流出，并在任何有限振捣前制止移动（图7）。

图7.夜间在心墙中浇筑高和易性混凝土-浇筑点之间吊杆的最小移动有助于幸免阻塞

对付垂直构件，可将小型移动式下料管安排在类似的流淌间隔处，以淘汰安排吊杆或泵出口的时间。这种对施工实践的修改对超高布局非常有关心，使承包商可以或许使混凝土泵送连结恒定，从而幸免因为浇筑包罗静态混凝土的吊杆过分毗连而造成的阻塞，格外是在气候酷热时。浇筑臂中的任何阻塞物都很难扫除，调换管道的用度也很高。在泵周边安置减速器是一种很好的防备步伐，是以任何具有高分散潜力的混凝土都市阻塞在该位置，而不是管道中的其他位置。

这纷歧定能防备湿泥浆造成的阻塞，也纷歧定能制止泵送历程中的粘度降落，但是，这是一个很好的防备步伐，以防备被镌汰混凝土的变异性。中东地域的高性能混凝土通常含有5-10%的硅灰，具有高胶结物含量，而且在恶劣的干燥条件下有敏捷形成“表皮”的趋向。皮肤可以限定铸层的熔化，但是可以通过利用蒸发缓凝剂和其他淘汰蒸发的要领来淘汰混凝土外貌的水分。

自密实混凝土的触变性也可以导致质料的分层浇筑。这种情形的第一个结果通常是仅可见的，但机器强度低落了40%以上Coussot和Roussel（2006）也报道了这一点。Roussel和Cussigh（2008）也表现了在铸造下一层之间的临界耽误后强度的无伤害低落。

这在浇铸自密实混凝土椽或其他构件时大概是一个格外的题目，在这些构件中，层与层之间的耽误大概很大，而且不会举行振捣。高性能混凝土通常具有可纰漏的泌水性，而且具有很强的粘结性。是以，饰面工程必要举行操纵，以形成质料的手感。试用应尽早举行，以使修整工熟习混凝土的性能，并确定可担当的外貌处置惩罚。蒸发缓凝剂通过在上层连结水分来关心修整，以消除修整历程中混凝土上的洒水，从而低落外貌质量。

4早期爱护和养护
高性能混凝土的低泌水特性和中东地域猛烈的干燥条件使混凝土格外不易产生塑性紧缩开裂。在较暖和的月份，高性能混凝土的浇筑温度通常低于情况温度，而且水分会在新浇混凝土外貌凝聚。

然而，当外貌加热到情况温度后，假如不接纳得当步伐限定蒸发，塑性裂纹的形成会敏捷而剧烈。蒸发缓凝剂是淘汰塑性紧缩裂纹的一种非常有用且便宜的要领。防风林和遮阳帘也很有效。有用的雾化是最好的要领，由于它现实上可以连结混凝土外貌的高湿度层，只管防风林大概是须要的，以限定混凝土上方的氛围。

对付平坦工程，应幸免在酷热的气候举行混凝土浇筑和修整，并打算浇筑，以便最迟在上午10点之进步行养护。ACI305-99是指蒸发丧失率凌驾出血率（即产生塑性开裂时）约为1·0（kg/m2）/h（NRMCA，1960）。然而，美国的一些机构要求推迟高性能混凝土桥面铺装层的浇筑，直到蒸发率小于0·25或0·50（kg/m2）/h（VDT，2002；Hover，2006）。

假如塑性缝隙的确显现，则应在混凝土未到达初凝状态时振动相干缝隙。通过抹平来关闭塑性缝隙的实验通常只会笼罩缝隙，这大概会影响布局性能并为氯化物进入钢筋提供通道。高性能混凝土的最佳养护方法是积水。

这提供了水来取代水化历程中利用的水，改进了混凝土的性能，有助于淘汰早期的自紧缩。蒸发潜热有助于开释混凝土水化热，从而明显低落峰值温度，格外是在含有粉煤灰、矿渣和自然火山灰的混凝土中。

利用聚乙烯或湿夏布有助于连结水与混凝土外貌打仗，但不许可外貌蒸发热丧失。积水最得当加厚层。早期自紧缩在含有高炉渣置换程度的高性能混凝土中尤其明显（Aldred和Lim，2004）。

纵然是有限时间的水固化后，马上完成可以提供明显淘汰自紧缩。然而，马上利用养护膜大概会通过阻塞孔隙增添早期自生紧缩，从而在混凝土中孕育发生更大的拉伸应力。

在难以举行永劫间水养护的应用中，在利用养护膜前的第一天左右举行液态水养护仍有相称大的利益。对付垂直外貌，利用可控渗入渗出性模板衬垫是进步混凝土外貌密度和表面的一种好技能。衬垫中聚拢的水也会被吸入水化混凝土中，为垂直外貌提供精良的早期养护——传统上最难有用养护。大概，模板应尽大概永劫间连结在原位。

在哈利法塔，模板可在12小时内缩回，利用了喷涂养护剂。因为遍及利用热膨胀系数较低的破裂石灰石骨料和相对暖和的天气，中东很少必要在模板上利用隔热质料来操纵内部热束缚开裂。

5结论
高性能混凝土为开辟商、照料和承包商在中东部和天下其他地方建筑和计划的数百个超高层修建提供了庞大的利益。这种质料的高强度和高模量意味着超高层修建可以有更多细长的垂直构件。

别的，正如迪拜哈利法塔项目所证明的那样，单级泵送至600m以上是可行的，再加上早期的高强度，使得快速的轮回时间可以或许餍足今日的施工进度要求。

但是，在共同比设计、浇筑，爱护和养护对付淘汰泵阻塞、分散和，自生紧缩和开裂。哈利法塔以可观的上风冲破了全部先前的天下修建记载，必要各方支付庞大的高兴来降服其很多修建挑衅——尤其是在利用高性能混凝土方面（图8）。

图8.哈利法塔为钢筋混凝土施工订定了新尺度，但在将来的项目中没有得意的余地

在建筑天下上最高层修建的历程中，伯克哈利法的履历教导不容轻忽。致谢作者要谢谢埃马尔，哈利法塔项目标开辟商，许可提交本文，以及来自承包商三星合股公司、混凝土提供商Unimix和混凝土泵提供商Putzmeister的技能职员的关心。

本文依据外文翻译。