中建西部建设以科技创新开创混凝土产业的“云端梦想”

  3月初，天津117大厦工程建设高度达514.8米，这意味着中国北方地区的摩天大楼高度首破500米。中建西部建设作为这项工程预拌混凝土制造供应商，在工程建设期间，创造了世界民用建筑混凝土底板一次性浇筑之最、国内混凝土工程桩长径比之最、北方地区混凝土泵送高度之最等数项混凝土行业国际、国内记录，这些都标志着我国预拌混凝土综合能力达到世界先进水平。

  2015年1月18日，天津当夜的气温降低至-8℃。19时许，117大厦正式开始第101层剪力墙混凝土施工。1月19日，历经11小时紧张施工，中国结构第一高楼——天津117大厦第101层主塔楼核心筒剪力墙最后一方C60高性能混凝土浇筑完成。至此，117大厦主体高度达到502.635米，正式跨入世界500米高楼俱乐部，位居世界超高层建筑第8位（包括在建）、中国第5位、中国北方第1位。

  天津117大厦位于天津高新区，地下3层，地上117层，总设计高度597米，集高档商场、写字楼、商务公寓和六星级酒店于一体，总建筑面积160万平方米，建成后将是天津市乃至华北地区的标志性建筑。众所周知，混凝土的综合性能与泵送高度对超高层建筑的建设至关重要。混凝土的泵送高度并非取决于建筑高度而是取决于混凝土结构高度（不含钢结构等其他材质的塔顶或天线）。天津117工程的混凝土结构高度达597米，位居国内超高层建筑结构高度第一，世界第二（“迪拜塔”去除钢结构的塔顶，混凝土结构高度为601米）。

  超高层建筑正在刷新我国城市的天际线。我国已经建成或正在建设的超高层建筑如深圳平安（660米）、上海中心（632米）、武汉绿地（606米）等摩天大楼，多位于南方。四季巨大的温差成为困扰北方超高层建筑混凝土施工的重大难题。500多米，竖着是近百层楼房，躺下就是一里多地，要把预拌混凝土保质保量地一次性泵送上去，其难度之大世界公认。

  中建西部建设是天津117工程的混凝土承包供应商。作为中国混凝土行业最大的上市公司和高新技术企业，中建西部建设依靠其强大的科研实力和专业的管理水平，在缺乏可供借鉴的技术与经验的前提下，坚持创新，攻艰克难，克服了诸如“超大体积筏板施工与温度控制”、“高强自密实混凝土超高泵送”、“超高泵送混凝土冬期施工技术”等诸多难题，填补了多项行业空白，创造了数项混凝土行业的世界纪录与中国纪录，在保障了117大厦这一世纪工程顺利“长高”的同时，也带领我国混凝土行业在超高层建筑建设中引领世界先进水平。

  世界最大民用底板——相当于32个标准游泳池的体量

  2011年12月26日，117大厦开始底板浇筑，82小时内6.5万m3混凝土一气呵成，创造了世界民用建筑底板体量之最。其施工组织难度之大、技术设计要求之高，均开创国内先河。117大厦筏板混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P8，结构耐久性设计年限为100年，混凝土总量逾6.5万m3。底板为一次性斜面分层连续浇筑，中建西部建设采用车载泵和溜槽结合并在栈桥上配备56m臂长汽车泵辅助浇筑的方式完成施工。在不考虑施工组织和技术难度的前提下，这相当于浇筑完32个标准游泳池。

  117大底板混凝土具有“两高、一低、两大”的特点。“两高”即高强度、高性能，要求混凝土满足长距离的高泵送性能和使用100年以上的高耐久性能；“一低”即低温环境下浇筑，北方冬季气温低于-10℃，而混凝土入模温度则必须控制在5℃以上；“两大”即体量大、施工组织难度大，一次性浇筑的体量达到6.5万m3，共26个泵位，1万多平方米的施工面。超大体积底板混凝土在冬季浇筑，对原材料控制、配合比设计、温控技术、施工组织等提出了很高要求。中建西部建设立足创新，敢于拼搏，历时10个月，经过400多盘试配，对2000多个试验数据进行系统梳理和分析，找到最优配合比，并积极创新思路，整合资源，打造全新生产组织模式，一举完成“两高”、“一低”、“两大”的目标。

  自密实砼强度之最——每平方米承受一万个成年人的重量

  C70自密实混凝土能承受多大压力？这相当于在1m2的范围内挤满10000个体重70公斤的成年人带来的压力。如果说大底板奠定了摩天高楼的根基，那么以创下国内强度之最的巨型柱C70自密实混凝土为代表的高强高性能混凝土，则是117项目混凝土技术研发与应用的又一高峰。117大厦，外框为4根巨型钢管混凝土柱，中心为核心筒剪力墙结构。核心筒钢筋分布密集，钢板交错；巨型柱结构不规则，单根巨型钢管混凝土柱截面尺寸特别大，腔体特别多，各腔体间不连通，且腔体内有大量50mm大直径竖向钢筋及大量肋板，要求混凝土入模时具有自密实免振捣性能。中建西部建设根据当地原材料情况，独创性地提出采用微珠等超细矿物掺和料配制117大厦专用高强混凝土，集合最强技术团队的力量，进行C70巨型柱自密实混凝土、C60剪力墙混凝土足尺模拟试验。通过超声波法、压电陶瓷和小波包分析的压电主动波动法检测钢管混凝土构件浇筑质量、混凝土自收缩及水化热，成功避免混凝土有害裂缝，高强高性能混凝土成功配制并应用。

  克服冬期施工困难——砂仓送暖气，管道穿棉衣

  冬日的北方，气温多在0℃以下，严寒极易使混凝土受冻。混凝土初期受冻后再置于常温下养护，其强度虽仍能增长，但已不能恢复到未遭冻害的水平，而且遭冻愈早，后期强度的恢复就愈困难。中建西部建设采取多种措施自主研制的混凝土输送管道加热保温系统，成功应用于117项目施工过程中，使这些对严寒毫无抵抗力的混凝土内强体质、外穿棉衣。例如，开展负温条件下混凝土强度发展规律研究，指导配合比设计；提前备料，进行砂仓改造，做好砂仓预热工作，保证砂子不受冻；对混凝土泵管进行加热保温，搭建暖棚保证混凝土入泵口位置温度；采取提前加热、暖风增温，降低混凝土入模后的温度损失；提高洗管用水的温度，开盘前对泵管进行加热，防止管道内部冰块堵管等等。

  水平盘管泵送试验——垂直高度超越“迪拜塔”

  2015年1月19日，117大厦主塔楼核心筒第101层剪力墙浇筑完成，主体结构超过502.6m。如何将混凝土连续泵送到如此高度，对于世界上任何一家混凝土企业来讲都是一项难题。在泵送设备压力恒定的情况下，中建西部建设所能做的就是在提高混凝土性能上下功夫。一方面，调整最优的配合比，防止离析，减少泌水，抑制流动度损失，进一步优选原材料，提高混凝土的和易性和保坍性，通过有针对性地分析各类标号混凝土超高泵送过程中的难点，优化胶材体系，引入新型矿物掺和料改善混凝土的流变特性，逐步克服了诸如高标号混凝土黏度过高、低标号混凝土容易石子下沉、堆积甚至堵管等难点；另一方面，中建西部建设大手笔投入开展了“中国建筑千米级摩天大楼”混凝土超高泵送盘管模拟试验，盘管由14组排管排列、28个弯头连接组成，全长超过800m，3种超高层特种混凝土均成功通过实验，通过理论换算，相当于垂直泵送高度612m，这个高度，超越了迪拜塔601m的净身高。

  国内首创的外加剂——让石头浮在了砂浆上

  外加剂主要起3种作用，一是改善混凝土施工工作性；二是减小水灰比，提高混凝土的强度和耐久性；三是节约水泥，减少混凝土初始缺陷。现代工程对混凝土的要求也越来越高——强度、抗冻、抗渗、耐腐蚀、致密性、耐久性、流动性……不一而足。为满足117大厦超高层泵送工艺，天津公司外加剂厂通过上千次试验，不断调整外加剂组分，针对不同标号、不同性能的混凝土，研发出多种高性能外加剂，尤以超缓凝高保坍外加剂最具代表性。这种外加剂是合成外加剂，经过复配，无论在流动性还是粘聚性、保水性方面都已经达到峰值，泵送过程无泵损，“进去什么样，出来还是什么样”，完成行业的一大突破。此种外加剂在摩天大楼盘管试验中就展现出让所有混凝土从业者激动的一幕——“石头浮在了砂浆上”。

  如今，500多米的117大厦巍峨矗立在津门大地，像一座无言的丰碑，镌刻着中建西部建设人创造的混凝土业界的光荣与自豪。

  创新是引领中建西部建设在冲顶世界混凝土产业先进水平过程中的最大动力。中建西部建设在天津117大厦建设中有5个创新点将载入中国混凝土行业史册：

  一是技术创新，其创新的关键技术是通过混凝土温控计算、数字模拟与模拟试验等手段对比分析，形成了大体积混凝土施工温度控制成套技术。二是实践创新，在国内外大体积筏板施工领域，首次对尺寸为6.5m×6.5m的缩尺混凝土的内部温度及应力情况进行模拟试验研究，对实际工程具有重要的指导意义。三是管理创新，其采用混凝土总承包管理模式，整合各方资源，成立混凝土施工项目指挥部，携手6个搅拌站、12条生产线、285台混凝土罐车，保证特大底板浇筑的顺利施工。四是新材料应用创新，将特种超细矿物掺和料微珠应用到C70大体积自密实泵送混凝土中，研制出低水化热、低收缩、低黏度、高强、高层泵送大体积自密实混凝土并成功应用。五是新产品开发应用创新，自主研发生产高性能聚羧酸减水剂，保坍时间长，经高压泵送后保持混凝土自密实性能、力学性能不损失，打破了高层泵送高性能减水剂国外产品的垄断，填补了国内该类产品的空白。