Oplossing voor betonverzakking en pompverstopping bij een hoogbouwproject met polycarboxylaat-superplastificeerderpoeder CAS 25133-97-5

Een aannemer die een woontoren van 32 verdiepingen in Metro Manila, Filipijnen, beheerde, kampte met een terugkerend probleem bij het storten van beton. Dit vertraagde de bouwvoortgang en verhoogde de projectkosten. De aannemer betrok kant-en-klaar beton van een lokale betoncentrale en pompte dit naar de bovenste verdiepingen met een enkelvoudige pomp met een verticale opvoerhoogte van meer dan 80 meter. Vanaf de twintigste verdieping kwam het beton bij de pompuitlaat aan met onvoldoende verwerkbaarheid voor het storten en verdichten. Hierdoor moesten de bouwploegen water toevoegen bij de uitlaat om de vloeibaarheid te herstellen voordat het beton in de bekisting van kolommen en vloerplaten kon worden gestort.

De uitdaging

De toevoeging van water op het punt van afvoer loste het directe probleem van de verwerkbaarheid op, maar creëerde twee problemen verderop in het proces die ernstiger waren dan het oorspronkelijke verlies aan consistentie. Ten eerste verhoogde de ongecontroleerde watertoevoeging de water-cementverhouding van het gestorte beton boven de structurele specificatielimiet van 0,45. Metingen in het veld toonden daadwerkelijke water-cementverhoudingen van 0,52 tot 0,58 in beton dat op de bovenverdiepingen was gestort. Kernmonsters genomen uit voltooide vloerplaten van de bovenverdiepingen lieten een druksterkte zien van gemiddeld 28 tot 31 MPa, terwijl de specificatie een minimum van 35 MPa vereist. Dit tekort vereiste een structurele herziening en corrigerende injectie van verschillende kolomelementen.

Ten tweede zorgde de inconsistente verwerkbaarheid van de betonladingen voor periodieke verstoppingen van de pompen bij het afleverpunt op de bovenverdieping. Wanneer beton aankwam met een zakking van minder dan 100 mm en de pompbediende bleef pompen in plaats van te stoppen om water toe te voegen, veroorzaakte de betonprop in de pompleiding een drukopbouw en een verstopping. Het verwijderen van de verstopping vereiste gedeeltelijke demontage van de pompleiding, wat doorgaans twee tot drie uur per verstopping in beslag nam. Het project had in een periode van zes weken zeven pompverstoppingen meegemaakt, die elk een productiestop van een halve dag veroorzaakten en de vertraging in het bouwprogramma verergerden.

De hoofdoorzaak lag in het mengsysteem dat door de betoncentrale werd gebruikt. De centrale gebruikte een superplastificeerder op basis van naftaleen in de standaarddosering voor de omstandigheden in Metro Manila. Dit zorgde voor een adequate initiële zakmaat van 160 tot 180 mm in de betoncentrale, maar de verwerkbaarheid nam snel af tijdens transport en het pompen. De transporttijd van de betoncentrale naar de bouwplaats bedroeg 35 tot 45 minuten in het drukke verkeer van Manila, en het pompen duurde nog eens 15 tot 20 minuten voordat het beton het lospunt op de bovenverdieping bereikte. De totale tijd van mengen tot storten bedroeg steevast 55 tot 65 minuten, ruim boven de 30 tot 40 minuten waarin de naftaleentoevoeging bij de gebruikte dosering nog verwerkbaar is.

De oplossing

De projectleider van de aannemer nam contact op met EastChem voor technische ondersteuning nadat een constructie-ingenieur een tekort aan druksterkte in de bovenverdiepingen had geconstateerd. EastChem adviseerde om het mengsysteem van de betoncentrale te wijzigen van naftaleen-superplastificeerder naar een plastificeerder met behoud van de consistentie.Polycarboxylaat-superplastificeerderpoederCAS 25133-97-5 wordt opgelost en als vloeibaar hulpstof toegevoegd in de menginstallatie.

Het PCE-poeder met behoud van de gewenste consistentie voor betonconstructies in hoogbouw behoudt de verwerkbaarheid van het beton gedurende 60 tot 90 minuten na het mengen door middel van aanhoudende sterische hindering op de cementdeeltjes. Dit is aanzienlijk langer dan de 30 tot 40 minuten die naftaleen met een equivalente water-cementverhouding inhoudt. Bij een dosering van 0,18 gewichtsprocent van het cement behield het PCE-poeder met behoud van de gewenste consistentie een initiële consistentie van 180 tot 200 mm in de menginstallatie en leverde het beton aan de pompuitlaat op de bovenste verdieping een consistentie van 150 tot 170 mm, binnen het acceptabele bereik voor verwerking en verdichting zonder water toe te voegen.

EastChem leverde technische ondersteuning aan de menginstallatie voor de omschakeling van het hulpstofmengsel. Dit omvatte het kalibreren van de dosering voor het specifieke cementtype, het controleren van de compatibiliteit met het bestaande waterreducerende hulpstofmengsel en de resultaten van proefmengsels. Deze resultaten bevestigden dat de overstap naar PCE-poeder de minimale druksterkte van 35 MPa bij een water-cementverhouding van 0,42 handhaafde, zonder dat er water hoefde te worden toegevoegd bij het lossen.

De resultaten

Binnen twee weken na de overstap naar EastChem PCE-poeder meldde de aannemer dat er geen water meer nodig was bij de lospunten op de bovenverdiepingen. De verwerkbaarheid van het beton tijdens het pompen over de 80 meter hoge verticale laag bleef consistent voldoende voor het storten zonder extra water, en de slumpwaarden bij het lospunt lagen gemiddeld tussen de 155 en 175 mm over twintig opeenvolgende vrachtwagenladingen die gedurende de eerste week van volledige werking met het nieuwe hulpstofsysteem werden gecontroleerd.

De verstoppingen in de pompen hielden volledig op na de omschakeling naar een ander mengsel. Het project won in de eerste maand ongeveer vier werkdagen productietijd terug door het elimineren van stilstanden vanwege verstoppingen, waardoor de programmavertraging die was ontstaan ​​tijdens de periode van terugkerende verstoppingen gedeeltelijk werd gecompenseerd.

De druksterkte van kernmonsters van bovenverdiepingselementen die na de wisseling van het hulpstofmengsel zijn geplaatst, bedroeg gemiddeld 38 tot 42 MPa, boven de specificatie-minimum van 35 MPa en binnen de acceptabele afwijking voor het mengselontwerp. De constructeur sloot de herstelbeoordeling van alle elementen die na de wisseling van het hulpstofmengsel zijn geplaatst af zonder dat aanvullend onderzoek of herstelwerkzaamheden nodig waren.

De betoncentrale heeft vervolgens de slump retention grade-methode toegepast.PCE-poederals standaardtoevoeging voor alle betonleveringscontracten voor hoogbouw in Metro Manila, ter vervanging van het op naftaleen gebaseerde systeem dat de problemen met de verwerkbaarheid en sterkte van de toren had veroorzaakt.

Wat de klant zei

We voegden bij elke storting op de bovenverdieping water toe en vertelden onszelf dat het binnen de toleranties viel. De kernresultaten toonden echter aan dat dit niet het geval was. EastChem identificeerde het hulpstofmengsel onmiddellijk als het probleem en de oplossing was binnen twee weken geïmplementeerd. We hebben sinds de omschakeling geen verstoppingen of sterkteproblemen meer gehad.

Projectingenieur, aannemer, Metro Manila, Filipijnen

Veelgestelde vragen

Wat veroorzaakt het verlies van betonslump tijdens het pompen bij hoogbouwprojecten?

Het verlies van betonslump tijdens het pompen bij hoogbouwprojecten wordt veroorzaakt door een combinatie van transporttijd van de betoncentrale naar de bouwplaats, wrijving in de pompleiding en de tijd die verstrijkt voordat het beton op de bovenste verdieping wordt gelost. Naftaleen- en melamine-superplastificeerders verliezen hun verwerkbaarheid binnen 30 tot 45 minuten na het mengen, omdat de heragglomeratie van het cement het elektrostatische afstotingsmechanisme overwint.PCE-poederDe consistentiebehoudende kwaliteit van het beton behoudt de verwerkbaarheid gedurende 60 tot 90 minuten door aanhoudende sterische hindering, waardoor de volledige transport- en pomptijd bij de meeste hoogbouwprojecten wordt gedekt zonder dat er water hoeft te worden toegevoegd op het punt van lossing.

Waarom leidt het toevoegen van water op de bouwplaats om de verwerkbaarheid van beton te herstellen tot problemen met de druksterkte?

Elke 10 liter extra water per kubieke meter beton verhoogt de water-cementverhouding met ongeveer 0,02 tot 0,03 eenheden en verlaagt de druksterkte na 28 dagen met 3 tot 6 MPa, afhankelijk van het oorspronkelijke mengselontwerp. Bij hoogbouwprojecten waar de constructiespecificaties een minimale druksterkte van 35 MPa vereisen, kan ongecontroleerde watertoevoeging die de water-cementverhouding boven de specificatie verhoogt, de druksterkte ter plaatse onder de acceptatiedrempel brengen. Dit vereist een structurele beoordeling en mogelijk kostbare herstelwerkzaamheden.

Welke dosering PCE-poeder zorgt ervoor dat het beton verwerkbaar blijft bij een verticale pomphoogte van 80 meter?

Voor beton dat verticaal 60 tot 100 meter omhoog wordt gepompt met een transporttijd van 35 tot 50 minuten, zorgt PCE-poeder met behoud van consistentie (CAS 25133-97-5) in doseringen van 0,15 tot 0,25 gewichtsprocent van het cement er doorgaans voor dat de consistentie (slump) boven de 150 mm blijft bij het lossen. De exacte dosering is afhankelijk van het cementtype, de omgevingstemperatuur en de gewenste initiële consistentie. Proefmenging in de betoncentrale met het specifieke cement en mengselontwerp bevestigt de juiste dosering voordat de volledige productie van start gaat.