中建西部建設(shè)以科技創(chuàng)新開創(chuàng)混凝土產(chǎn)業(yè)的“云端夢想”

  3月初，天津117大廈工程建設(shè)高度達(dá)514.8米，這意味著中國北方地區(qū)的摩天大樓高度首破500米。中建西部建設(shè)作為這項工程預(yù)拌混凝土制造供應(yīng)商，在工程建設(shè)期間，創(chuàng)造了世界民用建筑混凝土底板一次性澆筑之最、國內(nèi)混凝土工程樁長徑比之最、北方地區(qū)混凝土泵送高度之最等數(shù)項混凝土行業(yè)國際、國內(nèi)記錄，這些都標(biāo)志著我國預(yù)拌混凝土綜合能力達(dá)到世界先進(jìn)水平。

  2015年1月18日，天津當(dāng)夜的氣溫降低至-8℃。19時許，117大廈正式開始第101層剪力墻混凝土施工。1月19日，歷經(jīng)11小時緊張施工，中國結(jié)構(gòu)第一高樓——天津117大廈第101層主塔樓核心筒剪力墻最后一方C60高性能混凝土澆筑完成。至此，117大廈主體高度達(dá)到502.635米，正式跨入世界500米高樓俱樂部，位居世界超高層建筑第8位（包括在建）、中國第5位、中國北方第1位。

  天津117大廈位于天津高新區(qū)，地下3層，地上117層，總設(shè)計高度597米，集高檔商場、寫字樓、商務(wù)公寓和六星級酒店于一體，總建筑面積160萬平方米，建成后將是天津市乃至華北地區(qū)的標(biāo)志性建筑。眾所周知，混凝土的綜合性能與泵送高度對超高層建筑的建設(shè)至關(guān)重要?；炷恋谋盟透叨炔⒎侨Q于建筑高度而是取決于混凝土結(jié)構(gòu)高度（不含鋼結(jié)構(gòu)等其他材質(zhì)的塔頂或天線）。天津117工程的混凝土結(jié)構(gòu)高度達(dá)597米，位居國內(nèi)超高層建筑結(jié)構(gòu)高度第一，世界第二（“迪拜塔”去除鋼結(jié)構(gòu)的塔頂，混凝土結(jié)構(gòu)高度為601米）。

  超高層建筑正在刷新我國城市的天際線。我國已經(jīng)建成或正在建設(shè)的超高層建筑如深圳平安（660米）、上海中心（632米）、武漢綠地（606米）等摩天大樓，多位于南方。四季巨大的溫差成為困擾北方超高層建筑混凝土施工的重大難題。500多米，豎著是近百層樓房，躺下就是一里多地，要把預(yù)拌混凝土保質(zhì)保量地一次性泵送上去，其難度之大世界公認(rèn)。

  中建西部建設(shè)是天津117工程的混凝土承包供應(yīng)商。作為中國混凝土行業(yè)最大的上市公司和高新技術(shù)企業(yè)，中建西部建設(shè)依靠其強(qiáng)大的科研實力和專業(yè)的管理水平，在缺乏可供借鑒的技術(shù)與經(jīng)驗的前提下，堅持創(chuàng)新，攻艱克難，克服了諸如“超大體積筏板施工與溫度控制”、“高強(qiáng)自密實混凝土超高泵送”、“超高泵送混凝土冬期施工技術(shù)”等諸多難題，填補(bǔ)了多項行業(yè)空白，創(chuàng)造了數(shù)項混凝土行業(yè)的世界紀(jì)錄與中國紀(jì)錄，在保障了117大廈這一世紀(jì)工程順利“長高”的同時，也帶領(lǐng)我國混凝土行業(yè)在超高層建筑建設(shè)中引領(lǐng)世界先進(jìn)水平。

  世界最大民用底板——相當(dāng)于32個標(biāo)準(zhǔn)游泳池的體量

  2011年12月26日，117大廈開始底板澆筑，82小時內(nèi)6.5萬m3混凝土一氣呵成，創(chuàng)造了世界民用建筑底板體量之最。其施工組織難度之大、技術(shù)設(shè)計要求之高，均開創(chuàng)國內(nèi)先河。117大廈筏板混凝土強(qiáng)度等級為C50，抗?jié)B等級為P8，結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計年限為100年，混凝土總量逾6.5萬m3。底板為一次性斜面分層連續(xù)澆筑，中建西部建設(shè)采用車載泵和溜槽結(jié)合并在棧橋上配備56m臂長汽車泵輔助澆筑的方式完成施工。在不考慮施工組織和技術(shù)難度的前提下，這相當(dāng)于澆筑完32個標(biāo)準(zhǔn)游泳池。

  117大底板混凝土具有“兩高、一低、兩大”的特點?！皟筛摺奔锤邚?qiáng)度、高性能，要求混凝土滿足長距離的高泵送性能和使用100年以上的高耐久性能；“一低”即低溫環(huán)境下澆筑，北方冬季氣溫低于-10℃，而混凝土入模溫度則必須控制在5℃以上；“兩大”即體量大、施工組織難度大，一次性澆筑的體量達(dá)到6.5萬m3，共26個泵位，1萬多平方米的施工面。超大體積底板混凝土在冬季澆筑，對原材料控制、配合比設(shè)計、溫控技術(shù)、施工組織等提出了很高要求。中建西部建設(shè)立足創(chuàng)新，敢于拼搏，歷時10個月，經(jīng)過400多盤試配，對2000多個試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理和分析，找到最優(yōu)配合比，并積極創(chuàng)新思路，整合資源，打造全新生產(chǎn)組織模式，一舉完成“兩高”、“一低”、“兩大”的目標(biāo)。

  自密實砼強(qiáng)度之最——每平方米承受一萬個成年人的重量

  C70自密實混凝土能承受多大壓力？這相當(dāng)于在1m2的范圍內(nèi)擠滿10000個體重70公斤的成年人帶來的壓力。如果說大底板奠定了摩天高樓的根基，那么以創(chuàng)下國內(nèi)強(qiáng)度之最的巨型柱C70自密實混凝土為代表的高強(qiáng)高性能混凝土，則是117項目混凝土技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的又一高峰。117大廈，外框為4根巨型鋼管混凝土柱，中心為核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)。核心筒鋼筋分布密集，鋼板交錯；巨型柱結(jié)構(gòu)不規(guī)則，單根巨型鋼管混凝土柱截面尺寸特別大，腔體特別多，各腔體間不連通，且腔體內(nèi)有大量50mm大直徑豎向鋼筋及大量肋板，要求混凝土入模時具有自密實免振搗性能。中建西部建設(shè)根據(jù)當(dāng)?shù)卦牧锨闆r，獨創(chuàng)性地提出采用微珠等超細(xì)礦物摻和料配制117大廈專用高強(qiáng)混凝土，集合最強(qiáng)技術(shù)團(tuán)隊的力量，進(jìn)行C70巨型柱自密實混凝土、C60剪力墻混凝土足尺模擬試驗。通過超聲波法、壓電陶瓷和小波包分析的壓電主動波動法檢測鋼管混凝土構(gòu)件澆筑質(zhì)量、混凝土自收縮及水化熱，成功避免混凝土有害裂縫，高強(qiáng)高性能混凝土成功配制并應(yīng)用。

  克服冬期施工困難——砂倉送暖氣，管道穿棉衣

  冬日的北方，氣溫多在0℃以下，嚴(yán)寒極易使混凝土受凍?；炷脸跗谑軆龊笤僦糜诔叵吗B(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度雖仍能增長，但已不能恢復(fù)到未遭凍害的水平，而且遭凍愈早，后期強(qiáng)度的恢復(fù)就愈困難。中建西部建設(shè)采取多種措施自主研制的混凝土輸送管道加熱保溫系統(tǒng)，成功應(yīng)用于117項目施工過程中，使這些對嚴(yán)寒毫無抵抗力的混凝土內(nèi)強(qiáng)體質(zhì)、外穿棉衣。例如，開展負(fù)溫條件下混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律研究，指導(dǎo)配合比設(shè)計；提前備料，進(jìn)行砂倉改造，做好砂倉預(yù)熱工作，保證砂子不受凍；對混凝土泵管進(jìn)行加熱保溫，搭建暖棚保證混凝土入泵口位置溫度；采取提前加熱、暖風(fēng)增溫，降低混凝土入模后的溫度損失；提高洗管用水的溫度，開盤前對泵管進(jìn)行加熱，防止管道內(nèi)部冰塊堵管等等。

  水平盤管泵送試驗——垂直高度超越“迪拜塔”

  2015年1月19日，117大廈主塔樓核心筒第101層剪力墻澆筑完成，主體結(jié)構(gòu)超過502.6m。如何將混凝土連續(xù)泵送到如此高度，對于世界上任何一家混凝土企業(yè)來講都是一項難題。在泵送設(shè)備壓力恒定的情況下，中建西部建設(shè)所能做的就是在提高混凝土性能上下功夫。一方面，調(diào)整最優(yōu)的配合比，防止離析，減少泌水，抑制流動度損失，進(jìn)一步優(yōu)選原材料，提高混凝土的和易性和保坍性，通過有針對性地分析各類標(biāo)號混凝土超高泵送過程中的難點，優(yōu)化膠材體系，引入新型礦物摻和料改善混凝土的流變特性，逐步克服了諸如高標(biāo)號混凝土黏度過高、低標(biāo)號混凝土容易石子下沉、堆積甚至堵管等難點；另一方面，中建西部建設(shè)大手筆投入開展了“中國建筑千米級摩天大樓”混凝土超高泵送盤管模擬試驗，盤管由14組排管排列、28個彎頭連接組成，全長超過800m，3種超高層特種混凝土均成功通過實驗，通過理論換算，相當(dāng)于垂直泵送高度612m，這個高度，超越了迪拜塔601m的凈身高。

  國內(nèi)首創(chuàng)的外加劑——讓石頭浮在了砂漿上

  外加劑主要起3種作用，一是改善混凝土施工工作性；二是減小水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性；三是節(jié)約水泥，減少混凝土初始缺陷?，F(xiàn)代工程對混凝土的要求也越來越高——強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕、致密性、耐久性、流動性……不一而足。為滿足117大廈超高層泵送工藝，天津公司外加劑廠通過上千次試驗，不斷調(diào)整外加劑組分，針對不同標(biāo)號、不同性能的混凝土，研發(fā)出多種高性能外加劑，尤以超緩凝高保坍外加劑最具代表性。這種外加劑是合成外加劑，經(jīng)過復(fù)配，無論在流動性還是粘聚性、保水性方面都已經(jīng)達(dá)到峰值，泵送過程無泵損，“進(jìn)去什么樣，出來還是什么樣”，完成行業(yè)的一大突破。此種外加劑在摩天大樓盤管試驗中就展現(xiàn)出讓所有混凝土從業(yè)者激動的一幕——“石頭浮在了砂漿上”。

  如今，500多米的117大廈巍峨矗立在津門大地，像一座無言的豐碑，鐫刻著中建西部建設(shè)人創(chuàng)造的混凝土業(yè)界的光榮與自豪。

  創(chuàng)新是引領(lǐng)中建西部建設(shè)在沖頂世界混凝土產(chǎn)業(yè)先進(jìn)水平過程中的最大動力。中建西部建設(shè)在天津117大廈建設(shè)中有5個創(chuàng)新點將載入中國混凝土行業(yè)史冊：

  一是技術(shù)創(chuàng)新，其創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)是通過混凝土溫控計算、數(shù)字模擬與模擬試驗等手段對比分析，形成了大體積混凝土施工溫度控制成套技術(shù)。二是實踐創(chuàng)新，在國內(nèi)外大體積筏板施工領(lǐng)域，首次對尺寸為6.5m×6.5m的縮尺混凝土的內(nèi)部溫度及應(yīng)力情況進(jìn)行模擬試驗研究，對實際工程具有重要的指導(dǎo)意義。三是管理創(chuàng)新，其采用混凝土總承包管理模式，整合各方資源，成立混凝土施工項目指揮部，攜手6個攪拌站、12條生產(chǎn)線、285臺混凝土罐車，保證特大底板澆筑的順利施工。四是新材料應(yīng)用創(chuàng)新，將特種超細(xì)礦物摻和料微珠應(yīng)用到C70大體積自密實泵送混凝土中，研制出低水化熱、低收縮、低黏度、高強(qiáng)、高層泵送大體積自密實混凝土并成功應(yīng)用。五是新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新，自主研發(fā)生產(chǎn)高性能聚羧酸減水劑，保坍時間長，經(jīng)高壓泵送后保持混凝土自密實性能、力學(xué)性能不損失，打破了高層泵送高性能減水劑國外產(chǎn)品的壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)該類產(chǎn)品的空白。