世界上最高的建筑——828米高的哈利法塔迪拜的建筑——为工程设计树立了新的标杆超高层建筑。特别是，它大大提高了标准用于高性能混凝土结构，具有钢筋混凝土核心和机翼延伸近600米地面以上。本文描述了极端该项目克服了混凝土浇筑的挑战，包括成功泵送和浇筑高性能混凝土前所未有的高度以及防止过度开裂在炎热干旱的条件下收缩。实用的建议是为未来项目提供。
位于迪拜的828米高的哈利法塔（原名迪拜塔），阿拉伯联合酋长国于2010年1月建成世界最高建筑。它的Y形、586米高的钢筋混凝土核心也代表了高性能混凝土的一个阶段性变化结构（图1）。
该项目是世界超高层建筑需求增长的最新和最大的体现。根据高层建筑和城市人居委员会（CTBUH，2010），2010年1月有82座300米或以上的建筑在建，其中绝大多数主要是用钢筋混凝土建造的。
1泵送高性能混凝土
目前，至少有四座1000米左右的建筑处于详细方案阶段，其他建筑的图纸高度为1400-1600米。高性能混凝土是超高层建筑在结构和经济上生存能力的重要组成部分。
高模量混凝土提供的刚度在限制移动方面具有显著优势，并且高强度对于减少垂直构件的横截面是必要的。
此外，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术的进步，意味着大型复杂的钢筋混凝土结构可以以每周两到三层的速度建造。
因此，设计合理的钢筋混凝土在施工速度方面与结构钢相比，具有更大的竞争力，高性能混凝土的耐久性也有助于确保在高温、化学侵蚀性环境中达到所需的使用寿命。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，特别是在恶劣的干燥环境中。
本文讨论了在哈利法塔上使用高性能混凝土时遇到的问题以及如何克服这些问题。
泵送高性能混凝土钢筋混凝土结构对超高层建筑的适用性完全取决于泵送能力，如果大量材料需要用起重机放置，则材料可能不可行，这不仅会限制浇筑率，而且会大大延误其他工程。然而，尽管文献中包含了大量关于高性能混凝土许多特性的信息，但是关于泵送的信息却很少。
最初计划在哈利法塔进行分阶段抽水，这将涉及一系列单独的问题和可能的延误。然而，在混合料开发、程序修改、压力监测以及Putzmeister 14000 SHP-D等强大泵的出现之后，在2007年11月的堆芯墙浇筑的最后一部分期间，达到了601 m的世界纪录泵送高度（图2）。之前的记录是2003年在台湾101塔的448米。
图2.2007年11月8日，混凝土泵送高度达到601米，创世界纪录
人们还认为，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，而不是使用起重机是经济的，在 2008 年 4 月的记录中又增加了 5 m。对于 48 m³ 的板坯，使用 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，需要两台起重机全职工作 4 小时。 对于泵送，管道中的时间在这个高度大约为 30 分钟，但此后导致相对不间断的浇铸速率为 20 立方米/小时或更高。 在清洁管道期间排出的 11 立方米混凝土用于其他应用。
混合比例在中东设计可泵送混凝土的挑战之一是在两者中使用粗骨料和细骨料。 该地区使用两种主要类型的骨料：
辉长岩和优质石灰石，主要来自阿联酋和阿曼，尽管海湾地区细骨料的质量差异很大。 粗骨料的磨损特性是泵送的一个重要考虑因素：管道的磨损率是一个重要的成本考虑因素，特别是在高压下。 使用高磨损辉长岩时，管道的使用寿命可低至 10 000 m³。 对于哈利法塔，大约 40 000 m³ 包含白云质石灰石的适当设计的混合物通过中央管道泵送，仅进行了少量的局部更换。
混合物配比的另一个重要考虑因素是管道直径和最大骨料尺寸。哈利法塔使用了 150 毫米的管道，这使得 20 毫米的最大骨料尺寸可以使用到 100 级 (346 m)。使用较大直径的管道进行高压泵送存在重量、成本和混凝土体积方面的问题。因此，在许多应用中，使用具有较小最大骨料尺寸的较小直径管道可能更实用。
如今，在高性能混凝土中倾向于使用高比例的细骨料，特别是当它的坍落度超过 500 毫米时。然而，即使具有更高的细粉，这些混凝土也被发现具有低收缩和蠕变特性。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，塔式混合料的细骨料百分比约为 50%，使用 13-20% 的粉煤灰和 5-10% 的硅粉替代水平。巴斯夫为该项目开发了一种特殊改性的超塑化剂，以通过早期强度发展实现更好的和易性保持。指示性混合物比例由 Aldred 给出。
2泵送试验
混凝土泵送试验在哈利法塔建造之前使用 Putzmeister BSA 14000 HP-D 固定泵进行，最大液压为 310 巴。 600 m 长的高压 ZX 125 输送管水平铺设传感器测量泵通过 250、450 和 600 m 距离后的混凝土压力（图 3）。
图3：在现场附近的地面上铺设了一根直径为600 m、125 mm的混凝土输送管，配有传感器，以帮助评估管道摩擦产生的压力
管道在阳光直射下，但在一年中较凉爽的月份中。测试了五种不同的混凝土混合物，并在泵送前后测量了新拌和硬化混凝土的性能。该程序提供了有用的数据，表明单级泵送是可能的，并突出了某些减少施工期间可能发生的堵塞的实际问题。然而，许多参数发生了变化，这意味着为泵送试验计算的摩擦系数与原位泵送不同。
水平试验的替代程序是在料斗、管道水平段的末端和不同高度使用原位压力传感器，以原位建立摩擦系数。该程序的局限性在于不允许堵塞管道，这往往会抑制推动极限。泵的适当定位和现场内外混凝土卡车流量的规划将有助于确保泵送的顺利运行。
发生堵塞时清理管道所需的设备和工具应保存在排放点附近的锁定区域，以便泵送团队在需要时立即采取行动。应与混凝土供应商、泵操作员、承包商主管和顾问代表举行研讨会，必要时配备翻译，以便各方了解程序和他们的角色。这应该定期重复：在超高塔上泵送混凝土的问题是难度一直在增加，但团队可能会变得无聊。
泵送对混凝土性能的影响中东的混凝土在泵送过程中可能会由于温度影响和延迟而堵塞。如果可行，所有混凝土泵送，尤其是在夏季，都应在夜间进行。配料厂应尽可能靠近项目，以减少运输时间和供应中断——最好是现场工厂。
应仔细考虑允许的最大混凝土浇筑温度。为了使高性能混凝土达到 32°C 的常见极限，并且根据细骨料的含水量，在夏季，当遮荫温度可能超过 50°C 时，添加的含水量几乎完全由片冰组成。整个夏季流变学和混凝土温度的有限变化将有助于最大程度地减少泵送问题。中东的配料厂通常使用盘式搅拌机或类似设备，其中的成分在排放到卡车中之前已经很好地固定。
在大量更换水平下，大部分片冰需要在排放前融化以润滑混合物。监测工厂中的电流表可以很好地指示锅中混凝土的和易性，并且应定期在工厂和现场测量和易性，以确认在泵送前完全熔化。如果配料厂没有制冰设施，另一种方法是使用大量粉煤灰混合物来限制水化热。这是为科威特 412 m 的 Al Hamra 塔的 4 m 厚的筏子完成的，浇铸计划于 8 月进行，并且指定的峰值温度为 71°C，并且配料厂没有制冰厂。
在哈利法塔项目的不同高度，使用 Icar 流变仪测试混凝土的流变特性，以及泵送前后的温度。取样包括 C80-20、C80-14 和 C60-14 混凝土。结果存在一些差异，但泵送至海拔 350 m 至 580 m 的平均影响是温度升高 2-3°C，坍落度流量降低 10%。粗略地发现泵送可使混凝土的塑性粘度减半，并使动态屈服应力加倍。结果似乎与泵送期间温度升高有关。泵送后显着降低的塑性粘度会降低混凝土的抗离析性，应在配合比设计和决定浇筑程序时加以考虑。另一方面，泵送将显着增加早期抗压强度。
泵送后更大的强度加上典型结构元件内的大量混凝土意味着原位抗压强度可以大大超过柔顺立方体/圆柱体试样的强度，特别是如果在泵送前进行。如果需要要求早期强度目标，应使用适当的方法评估原位成熟度，以避免可能对混合物进行不必要的修改，例如诱导延迟，这可能会影响泵送性。虽然在排放点进行加注会更能代表实际结构中的混凝土，但它会造成严重的后勤和安全问题，尤其是在受限爬升形式上。在哈利法塔，在现场实验室采集样本，通过泵送混凝土后对泵送效果进行定期评估。
实际泵送应用在哈利法塔，有三台固定式混凝土泵平行放置在塔附近的一楼楼板上：两台Putzmeister BSA14000 SHP Ds，最大液压为360巴（相当于混凝土压力高达240巴），一台Putzmeister BSA14000 HP-D，最大液压为310巴（图4）。
