60906高抛免振混凝土施工技术.doc

高抛免振混凝土施工技术孙亚非，田旭，周沫，丁健，肖兴华，邹辉（中建一局集团第五建筑有限公司，北京 100024）摘 要：杭政储出（2004）69号地块工程采用高位抛落法进行混凝土的浇筑，其混凝土是具有很高的流动性，且不离析，不泌水，不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中高处下抛时产生的动能来实现自流平并充满钢管柱的自密实混凝土，在保证混凝土浇筑时配合比、密实性、强度等方面的质量把控的前提下，解决了传统施工的难度问题，节约了人工，使项目成本及经济效益最大化。关键词：免振捣；自密实；钢管柱混凝土；配合比试验前言：杭政储出（2004）69号地块工程是杭州钱江新城的重点工程，建成之后将成为江干文体中心的配套酒店设施。工程结构采用钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构，箱型柱为主要受力构件，单段柱高13.2m。（详图1）箱型钢柱截面尺寸有500mm500mm、600mm600mm、700mm700mm、800mm800mm、1000mm1000mm，内部每隔一定间距增设有加强隔板带，最大间距达到1.8m，隔板带中央预留直径为25cm圆孔（详图2），箱型柱内使用混凝土灌芯，如何保证柱内混凝土特别是隔板下混凝土浇筑的密实性是施工的关键。 图1 箱型柱剖面图（每隔一定间距增设有隔板加强带） 图2 箱型柱顶部预留孔平面图1 施工工艺的选择目前，箱型柱混凝土的传统浇注方法主要有两种：导管浇筑法和泵送顶升法。导管浇筑法是最为传统的施工方法，该方法操作笨重，浪费工时，不适合较高的箱型柱混凝土浇筑。泵送顶升法施工工序较为繁杂、同时设备费用较高。而高抛自密实混凝土是采用自由抛落的方式进行混凝土浇筑的一种新型方式，经过特殊的试配，使混凝土具有严格的粘聚性、保水性、流动性、保塑性和低的气泡含量，从而达到高处抛落不离析，并且能通过抛落的动能达到自密实的效果，经过对比分析本工程箱型柱混凝土采用选用高抛自密实混凝土浇筑工艺。为确保高抛自密实混凝土的浇筑质量，从工艺上下列两个方面需严格控制。 箱型柱内每隔一定间距设有隔板加强带，最大间距达到1.8m，为混凝土浇筑的密实性带来了难度。为避免混凝土浇筑过快加强带底面不能密实填充，应尽量放缓混凝土浇筑速度，使其有足够时间填充密实，为此我们选择了塔吊吊打混凝土。 由于采用高抛混凝土，靠从高处下抛产生的动能流满钢管柱，若采用这种施工方法，混凝土浇筑至柱顶时，下落时动能不足，为混凝土浇筑的密实性会带来又一隐患，需要在柱顶一定高度范围内对混凝土进行振捣。2 设备与材料的准备2.1混凝土的选择2.1.1混凝土原材准备2.1.1.1胶凝材料本工程选用普通硅酸盐水泥。该水泥的特性还需具备较低的需水性，以及与高效减水剂之间的相容性。还需采用低需水性、高活性的掺合料。综合考虑后宜采用强度等级为52.5的硅酸盐水泥。2.1.1.2骨料骨料的合适程度对高抛免振捣混凝土拌合物的施工性，尤其拌合物通过的间隙影响很大。高抛免振捣混凝土的骨料采用粒径5mm25mm的石子、粒径5mm10mm的小石子，细度模数为2.63.0的中砂。粗骨料的最大粒径，当使用卵石时为25mm，使用碎石时为20mm。施工过程中严格控制砂中粉细颗粒的含量和石子的含泥量，砂子的含泥量一般不宜大于2%，石子的含泥量一般不宜大于 1%。砂中粉细颗粒含量通过0.16 mm筛孔量不小于5%。2.1.1.3外加剂对高抛免振捣混凝土外加剂性能的要求为：有优质的流化性能，保持拌合物的流动性、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性；对硬化混凝土的力学性质、干缩和徐变无不良影响，耐久性（抗冻、抗渗、抗碳化、抗盐浸）好。同时为避免钢管与混凝土间的微小空隙，必须在混凝土中加入微膨胀剂。2.1.1.4掺合料掺合料采用级粉煤灰。2.1.1.5配合比高抛免振捣混凝土的配合比应满足拌合物施工性能的要求。因此，与相同强度等级的普通混凝土相比，它具有较大的浆骨比，砂率较大，细掺料用量多。为了保证耐水性，水胶比一般不宜大于0.4。2.1.1.6性能指标强度等级：C60，塌落度SIP255mm，扩展度600mm，充填性H5mm，流动性700mm，抗离析性G7%，保塑性90min内。2.1.2试验试配在试配试验中我们选择了不大于0.35的水胶比、砂率范围控制在4246%、扩展度不小于750mm、不离析、不泌水、不含有大气泡、流动后骨料不外露且具有良好经时保塑和流动性的标准进行选择试验，具体结果如表1：表1 试配结果序号水泥(kg)粉煤灰(kg)外加剂膨胀剂(kg)水(kg)砂率/%初始状态2小时状态工作性3天7天28天品种数量坍落度(mm)扩展度(mm)坍落度(mm)扩展度(mm)135060诸暨ZH-29.03015246270780260730优33.654.369.0235060诸暨ZH-27.52815048260720255690差27.449.565.0340060诸暨ZH-28.83317644260730255700优42.265.574.2440060诸暨ZH-29.93317646275810270760优43.867.678.7545060诸暨ZH-210.03317844270730265700中44.563.470.2645060诸暨ZH-29.13418244265730260700差32.658.471.2740060诸暨ZH-28.83317646260730250690优41.562.472.6840060诸暨ZH-29.03317646275800270760优41.864.173.7935060诸暨ZH-220.03016046240660225580差34.450.765.9高强度等级的混凝土减水率不够、坍落度及流动度经时损失大，这两点高抛免振混凝土能否实现是最重要的指标。由上表可以看出：4、8两组配合比在各方面均能满足施工要求，经过试配，塌落度测试（图3、5）、U型仪试验（图4）及现场原位试验（图6）最终我们选择了第4组方案做为施工配合比，即表2中所示：表2 施工配合比水泥粉煤灰诸暨ZH-2膨胀剂水砂率3天7天28天400609.9331764643.867.678.7图3 混凝土试配过程中的扩展度检测（流动性） 图4 U型仪试验图5 混凝土试配过程中的坍落度检测 图6 现场模拟试验2.2设备的选择 振捣棒（须准备超长振捣棒，以解决箱型柱隔板部位发生的不密实状况） 立式圆锥形混凝土料斗（图7）； 3号钢锤。图7 立式圆锥形混凝土料斗3 施工3.1工艺流程混凝土进场后立即进行现场坍落度和扩展度检测混凝土倒入料斗起吊至浇筑地点开始混凝土浇筑混凝土浇筑到一定高度开始进行振捣浇筑过程中是否有不密实的部位坍落度和扩展度是否符合要求浇筑完成之后，对混凝土进行养护通知混凝土退场，该车混凝土不予使用否是超长振捣棒对不密实部位进行补振是否3.2操作要点3.2.1混凝土坍落度检测要点浇筑过程中，必须由专人浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用。每次混凝土时取样不得少于2组。3.2.2混凝土浇筑要点 浇筑时钢管柱内不得有杂物和积水，先浇筑一层100200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆（注意调整水量），以避免自由下落的混凝土柱产生“烂根”现象，并防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。 泵管出料口需伸入钢管内，利用混凝土下落所产生的动能来达到混凝土的灌实。 浇筑过程中柱外要配合工人进行敲击，根据声音判断混凝土是否密实，若有不密实部位应停止浇筑，待气泡上浮至表面、空缺部位流满混凝土再继续浇筑。 除最后一节箱型柱外，每段箱型柱的混凝土，只浇筑到离箱型柱顶端500mm处，以防焊接高温影响混凝土质量。3.2.3柱顶部位混凝土的振捣要点当抛落的高度不足4m时，用插入式振捣棒密插短振，逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内，要快插慢拔，振捣棒应插入下一层混凝土中510cm。振捣棒插点按梅花形均匀布置，逐点移动，按顺序进行，不得漏振，每点振捣时间不少于60s。管外配合人工木槌敲击，根据声音判断混凝土是否密实，每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止。3.2.4混凝土养护要点 除最后一节箱型柱外，每节箱型柱浇筑完，应清除掉上面的浮浆，待混凝土初凝后灌水养护，用塑料布将管口封住，并防止异物掉入。安装上一节钢柱前应将管内的积水、浮浆、松动的石子及杂物清除干净。 当最后一节浇筑完毕后，应喷涂砼养护液，用塑料布将管口封住，待管内混凝土强度达到要求后，用与混凝土相同配合比的水泥砂浆抹平，盖上端板并焊好。图8 塔吊吊打箱型柱混凝土 图9 抛落高度不足4m时，需要加以振捣图10 浇筑完毕之后，柱顶灌水养护，并用盖板盖上保护 图11 现场坍落度试验4 质量要求与检查4.1本施工过程执行的有关标准本施工过程主要执行的是高强混凝土结构技术规程、钢管混凝土结构设计与施工规程。4.2检查质量的方法4.2.1敲击法即通过声音来分析管内混凝土是否密实。用质检专用的3号钢锤进行敲击检查，每层每根钢管柱进行全检，7天、28天共两次（敲击时间不宜过早，以免影响混凝土与钢管壁的粘结）。检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，从柱底敲至柱顶。注意：正常情况下，由于钢管混凝土柱由于两端固定的原因，振幅不同，柱中间与柱两端的敲击声响不一致。如出现第三种声音，则视为异常。4.2.2超声波检测法对于敲击法初步判定不密实的部位，可用超声波进行逐个检查。测试频率宜选择在40100KHZ范围内。4.2.3管内混凝土的质量标准和检验方法一般情况下，按柱子数量的25%抽查，但不少于3根柱子。检验的标准和方法见表3：表3 检验标准和方法序号检验项目质量标准检验方法及器具1混凝土组成材料的品种、规格和质量必须符合设计要求和有关现行标准及规定必须符合设计要求2混凝土强度必须符合设计规定检查混凝土强度3混凝土浇灌振捣密实钢管混凝土密实无空隙施工过程检查4混凝土配合比及组成材料计量偏差必须符合设计要求检查搅拌记录5混凝土施工方法必须符合设计要求观察检查和检查混凝土施工记录5技术措施 现场浇灌砼前应做好充足的施工准备，采用快辅料、快振捣和及时覆盖的快速施工法。 混凝土浇筑前，应清理钢管柱内的杂物和积水，并灌入1020cm厚同强度等级的水泥砂浆，以湿润混凝土结合面，并且防止骨料产生弹跳离析。 在浇筑过程中，随着混凝土的抬升，随时用3号钢锤敲击检查密实情况，发现问题立即插入振捣棒进行补振，并及时检查效果。 箱型柱外壁隔板下四周设置透气及观测孔（详图12），在混凝土浇筑之前须逐一检查是否清孔，避免无法通过观察孔洞的流浆情况来判断混凝土密实性。在施工过程中如发现隔板部位有不密实的情况，应立即停止混凝土浇筑，并采用超长振捣棒对该部位振捣密实后再进行浇筑。 严禁在混凝土中加水，混凝土浇筑尽量安排在晴天，雨天不进行免振混凝土的浇筑。 在混凝土浇筑过程中，必须设专人对混凝土的质量进行监控，及时做好坍落度和扩展度性能的检测，不符合要求的禁止使用，并且按规定留置试块。 如检测发生密实性不理想的情况，须对不密实部位，采用钻孔高压注浆法补偿，再将钻孔补焊封堵。图12 箱型柱透气孔（透气孔中流出的水泥浆须量大、饱满，则混凝土密实性好）6 安全措施 明确“安全生产、预防为主、综合治理”的安全管理方针。 建立由项目经理领导，项目全员参加的项目安全管理体系。 严格执行国家及杭州市有关现场安全管理条例及方法. 建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落实到广大职工上。 混凝土浇筑之前，箱型柱顶周圈的防护架和操作平台须严格进行安全检查。 箱型柱浇筑时需高处作业，工人须佩戴安全带。 所有手持电动工具，如振捣棒，及坑内局部照明灯具，必须有漏电保护器，临时电源不准随地拖，必须架空安装。7 总结 通过本次实践，充分体现了在混凝土自密实的情况下，依靠下落动能实现自流平并充满钢管柱，再通过少许的振捣，也能达到实际效果，但需要保证混凝土的流动性。实际施工过程中，部分混凝土水泥浆较多，流动性虽然保证了，但是产生了流浆、拌合物稳定性差等新的问题，这些混凝土都采取了退场措施，不予使用。实际效果证明，除了水泥浆用量方面，适当的含砂率和表面光滑、少棱角的卵石集料等，都能提高混凝土的流动性。 在浇筑过程中，箱型柱下部可能会出现空缺部分无法流满混凝土的突发情况，所以还是需要超长振动棒备用。发生这种情况的主要原因在于粗骨料直径过大，应在根源上解决骨料问题，箱型柱混凝土中粗骨料粒径过大则不准使用。 由于采用新方法新工艺才能达到更好的经济效益和社会效果，所以在今后的施工过程中要尽量采用这些方法。参考文献：【1】区建超，王斯馨.浅谈立式高抛免振混凝土技术【J】.广东建材.广东建筑材料研究院.2005.（5） 【2】蔡长庚.赛格广场采用免振自密实混凝土【J】. 广东建材.广东建筑材料研究院.1998.（9）【3】葛明华，唐建华，邢永新.自密实混凝土在钢管柱内的应用【J】.建筑工人北京建工集团有限责任公司.2009.（3）【4】吴斌.高抛免振捣钢管自密实混凝土施工质量控制技术探索【J】.福建建筑.福建省土木建筑学会.2011.（7）.【5】龙建.某大厦型钢混凝土梁柱施工