高强混凝土施工工法

C60高强混凝土施工工法前言图1高层建筑中采用高强混凝土可以大幅度缩小底层钢筋混凝土柱子的截面尺寸，扩大柱间间距，增大建筑使用面积，提高混凝土的耐久性，延长建筑物的使用寿命。图1在现行的“普通混凝土配合比设计规程”（JGJ55-2000）中的7.3.1条规定具有特征强度高于60Mpa的混凝土为高强混凝土。在高层建筑中高强混凝土的运用越来越广泛，为帮助推广高强度的C60泵送混凝土的应用，特编制本工法。一、工法特点1.采用本工法配制的混凝土和易性好，坍落度180～212.本工法对混凝土质量控制严格，混凝土稳定性好，密实度高（见图1）。3.混凝土所用的原材料料源较广，价格便宜，现场配制容易，所用施工机械与常规混凝土施工的相同，不需多增加机具和人力投入，节约成本。4.C60泵送混凝土的主要特点是，既能满足特殊结构对混凝土高强度等级的要求（一般要达到65MPa以上），又能满足现代先进施工工艺，即可泵性能好的要求。二、适用范围本工法适用于所有C60泵送混凝土的施工，对其他高性能混凝土配制与施工有借鉴作用。三、工艺原理高强混凝土配制原理：在普通混凝土组份的基础上，再掺加高效减水剂以及如硅灰、粉煤灰或磨细矿渣等外掺料，在低水灰比条件下，制得和易性好、高密实度和较高耐久性的混凝土。四、工艺流程配合比设计……原材料选择检验……计量搅拌……运输……泵送……浇注振捣……养护五、操作要点(一)、配合比设计及控制1、高强混凝土配合比设计的基本要求1)满足结构物设计强度的要求。为了保证结构物的可靠性,在设计混凝土配合比时,必须考虑到结构物的重要性、施工单位的施工水平等因素,采用一个比设计强度高的配制强度，才能满足设计强度的要求。2)满足高施工性的要求。高强混凝土大多用于高层建筑或大跨度结构中,这些建筑物配筋率大，混凝土浇注困难，坍落度若小于15cm，施工很困难，故一般都采用180～210m3)满足高耐久性的要求。为了提高高强混凝土的抗碳化、抗渗性、抗冻性、耐磨性和抗化学腐蚀性等，要求高强混凝土必须具有高耐久性。4)满足经济的要求。在满足高强度、高施工性和高耐久性的前提下，配合比设计中应尽量降低高价材料的用量，降低工程造价；同时，尽量减少配合比设计中的试验次数，降低试验成本。2、原材料的选择，检验控制要点图2配置Ｃ６０级高强混凝土，不需要用特殊的材料，但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选，它们除了要有比较好的性能指标外，还必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能有太大的变化。因此在材料选择及管理方面比较严格。①指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态，特别是对原材料的进料、储存、计量应全方位监控；②配制C60级高强混凝土，必须对所有原材料进行优选。除有较好的性能指标外，还必须质量稳定，在施工期内主要性能没有太大的波动；③高强混凝土要求低水灰比，高坍落度，这就需要掺入高性能的外加剂，必须通过对比试验确定其掺量，并严格计量控制(见图2)。图21）、低用水量和低水胶比C60高强度混凝土的水胶比宜低于0.36，必须掺入高效减水剂，以保证拌和物在低用水量时的流动度。2）、水泥选用低热、低碱和C3A含量少的强度等级为42.5或52.5MPa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其技术指标应符合现行国家标准。水泥优先选用旋窑生产的水泥，旋窑生产的水泥质量稳定，强度波动越小。由于高强与超高强混凝土中水泥用量一般在450～600kg/m3，水化热高，因而需开发低水化热的水泥，即水泥中C2S比例增大些，而C3S及C3A量减少些。3）、外加剂选用质量符合《混凝土外加剂质量标准》（GB8076—97）规定，且减水率达到27％以上的高效减水剂，针对工程要求及施工条件复合掺入增强保塑剂，使混凝土拌合物和易性可以保持90min坍落度基本上不损失。强度等级超过C60的高强混凝土，水灰比已经很低且对强度非常敏感，混凝土流动性和坍落度主要依靠减水剂来调节，所以，高效减水剂的使用对配制高强混凝土有着至关重要的作用。高效减水剂的品种选择原则，除了考虑减水率大小外，尚要考虑对混凝土坍落度损失、保水性和粘聚性的影响，更要考虑对强度、耐久性和收缩的影响。一般来讲，减水率应在30%以上，减水剂的掺量可根据减水率的要求，在允许掺量范围内，通过试验确定，但一般不宜因减水的需要而超量掺用。一般来说，掺量大时凝结时间相应增长，这样可避免形成冷缝，方便施工，但掺量过大时会降低早期强度。4）、矿物掺合料粉煤灰为作为一种优质的活性掺和料，已被广泛地应用于各种混凝土工程中，粉煤灰应符合《粉煤灰在混凝土及砂浆中应用的技术规程》（JGJ28—86）中规定的I级灰标准。粉煤灰在高强混凝土中的作用可分为三个阶段：①新拌混凝土阶段，影响混凝土的凝结时间，改善和易性，改变流变性质，提高可泵性等；②硬化中的混凝土阶段，调节硬化过程，降低水化热；③硬化后的混凝土阶段，提高后期强度，提高各项耐久性，如抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性，抑制碱集料反应等。5）、骨料骨料的性质与混凝土性质密切相关，骨料的强度、孔结构、颗粒形状和尺寸、骨料的弹性模量(宜高些)等都直接影响该混凝土的相关性质。高强混凝土破坏时的断裂面穿过粗骨料，不象普通强度混凝土那样沿着骨料界面分开。一般来说，混凝土强度上限随石料的强度成正比例提高。因此在配制高强混凝土时，对骨料的选择和要求是比较严格的：a细骨料。质地坚硬、级配良好的中砂，细度模数为2.6—3.2，含泥量≯2％。其他技术指标应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52—92）的规定。细骨料应选用洁净的、颗位接近圆形的天然中粗河砂，细度模数2.6～3.2为好；同时，砂的级配应当好，大于5mm和小于0.31mm的数量宜少，否则级配较差，使得成型的混凝土强度偏低。此外，天然砂较人工砂需水量小，对硬化后期混凝土强度的增长有利。b粗骨料。选用母材抗压强度比将要配制的混凝土强度高50％以上的质地坚硬、级配良好的碎石，针片状颗粒含量≯5％，含泥量≯0.5％，最大粒径≯20mm的连续级配。其他技术指标应符合《普通混凝土用碎石质量标准及检验方法》（JGJ53—92）的规定。图3(1)采用集料的母岩强度＞2倍混凝土强度(如用玄武岩、辉绿岩作超高强混凝土集料)；(2)颗粒大小宜选用小粒径骨料，粒度分布应尽可能达到密实填充，这是因为小粒径的粗骨料与水泥浆接触界面相对狭窄，过渡层更窄，其间不易形成大的缺陷。一般为10～20mm，且形状好、级配佳、吸水率低；(3)粗集料针片状不宜大于50%，含泥量不应大于0.5%；(4)粗集料常用压碎指标值来要求，不少专家建议细集料也应用类似于压碎指标的破碎度来要求。通过试验，确定压碎指标(或破碎度)与混凝土抗压强度之间的相关性。图36）、坍落度施工中充分考虑到高强混凝土坍落度易损失的特点，考虑气温、输送距离、输送高度、时间、骨料级配差异等综合因素，要求商品混凝土厂家保证现场浇注时坍落度控制在180～210mm。（见图3）7）、混凝土配合比①高强混凝土正式生产时应进行试配，选定不同的配比和投料顺序，选择优选方案。

②试配必须严格模拟实际生产条件，在原材料有变动时应再次试配。（二）、混凝土拌制、运输及灌注1、混凝土拌制工艺流程（见图4）。图4 拌制混凝土工艺流程2、混凝土运输搅拌站距离输送泵尽量近一些，避免长距离运输混凝土坍落度损失大。1台输送泵应配3～5台以上输送车，以保证混凝土连续泵送。图6图53、混凝土泵送图6图5①输送管路尽量铺设得直、短、水平。输送管路要短，但不应短于15m，除出口处用软管外，输送管路的其他部位应用硬管并采用支架（见图5）、吊具等加以固定，不应与模板或钢筋直接接触。远距离泵送阻力较大，布管时要尽量减少弯管，应注意管子的加固（见图6）以及管卡的紧固。远距离泵送，通常会遇到管子跳动加剧、管子爆裂、管卡炸开等现象。因此一定要在拐弯处及一些直管处充分加固，减缓冲击力。在高温环境中，输送管路必须用湿帘覆盖，低温环境中，要用保温材料覆盖。②每次泵送前泵机应试运转，试运转正常后先泵些清水湿润管路，再输送润滑砂浆（泵入不少于1节管的水泥砂浆量，以润滑管道。泵送清水湿润管路，清水要适量。有些操作人员常误解，由于管道长，应加足够的水予以充分润滑。施工时泵送水量太多，造成有些管卡处皮圈冲坏、漏水。打砂浆时，由于砂浆与水接触的界面较长时间受水浸泡，水把水泥浆带走，造成砂浆离析，泵送阻力加大，导致水泥浆从冲坏的皮圈处往外挤，从而造成堵管。作为润滑管道用的砂浆当泵到管道终端时应排出模外可作它用，不得泵入主体工程模内），然后才正式泵送混凝土。开始泵送时应慢速运转，观察泵压及各部分运转情况，待确认工作正常后再以常速泵送。③每盘混凝土拌合物宜在搅拌后的30min内泵送完毕，并在初凝前捣固完毕。④应保持连续泵送，必要时可降低泵送速度以维持泵送的连续性。如停泵超过15min，应每隔4～5min开泵一次，正转和反转两个冲程，同时开动料斗搅拌器，防止斗中混凝土沉淀离析。如停泵超过45min，应将管中混凝土清除，清洗泵机。4、混凝土灌注灌注混凝土应连续进行，如必须间断（如机械故障或其他原因），间断时间不得超过2h，否则按施工接缝（中断）处理。混凝土浇注的主要目标是尽可能快而有效的地使混凝土一次浇注，避免离析，并能充分捣实。现场浇注时，应尽量做到以下几点：①尽可能使混凝土一次浇注到位，避免混凝土堆积，对下料严格控制，缓缓推动泵管，从而形成带状浇注；②整层浇注，避免大块或斜层浇注造成混凝土离析（特别是当新制混凝土不具粘合性时），每层浇注厚度应予以限制，采用薄层浇注的方法，一般每层厚度不超过30cm，以免上部混凝土的重量使混凝土内部空气无法逸出，导致混凝土振捣不密实；③浇注与振捣的速度应协调、均衡，这一速度不能超过振捣所需的时间要求，一般混凝土浇注速度在20m3/h左右；④应避免浇注过程中断，导致表面色彩不匀；⑤增加混凝土浇注时靠近模板的布料点，保证混凝土骨科能流到保护层，防止混凝土表面因灰浆过多5、混凝土振捣混凝土振捣的目的就是尽可能减少不必要的滞留气泡，振捣棒留在混凝土中的时间一般每点振捣时间约20-30s，当出现下列情况之一时，可以认为高强混凝土已经振捣到位：一看，当停止冒气泡时，则表明混凝土已经经过充分振捣，或者当混凝土表面出现一层薄薄的闪闪发光的水泥浆，则表明混凝土已经被捣实；二听，当插入振捣棒时，通常声音频率会降低，而当声音变得稳定时，则表明混凝土中没有滞留空气。6、混凝土养护由于高强混凝土的水胶比小，通常泌水少或不泌水，因此须在浇注后及时进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生。高强度混凝土在浇完毕后应在8小时内覆盖并浇水或喷洒养护剂养护，浇水养护日期不得少于14天。由于高强混凝土水灰比低，部分水泥得不到水化，因而易引起后期强度降低或结构开裂，所以养护显得尤其重要，一般尽量避开炎热天气下施工，如混凝土量不多可安排在早、晚施工，否则必须采取降温措施。六、机具设备及材料主要机具设备及材料序号名 称规格单位数量备注1混凝土搅拌站500L台1带自动计量装置2混凝土输送搅拌车台3～53混凝土输送泵HBT60C/HBT80台14混凝土灌注振捣工具根据需要5砼振捣棒φ30、φ50根3/96砼坍落度模具个17砼试压块模具根据需要8七、劳动组织序号工种人数主要工作内容1搅拌站人员4配料、搅拌、维修保养2测试工3测量、控制混凝土配合比3组织指挥2搅拌、灌注调度指挥4混凝土输运搅拌车司机3～5运送混凝土5钢筋工2钢筋维护6模板工2模板维护7混凝土工20装卸混凝土泵管、混凝土灌注、振捣8输送泵司机1现场操纵输送泵9电工1现场施工用电八、安全措施1.在泵机与管道终点（灌注地点）应设有电话或灯光信号装置，便于联络。2.如需用人工擦拭泵机内部件，必须断电停机作业，保证人身及机械安全。3.所有工作人员都应戴安全帽及必要的防护用品。4.机械及照明用电应有专业电工负责，所有的电力线、通讯线不得擅自拆迁，所有导线严禁人踩、车压，搅拌站、泵机、震捣器等的开关只能由操作人员控制，他人不得乱动。八、质量控制和要求1）、高强混凝上受压时呈高度脆性，延性很差。材料的延性与结构构件的延性既有联系，又不相同，对于高强混凝土构件的主要受力部位必须加强箍筋等横向约束作用来改善其延性。由于塑性变形能力较差，高强混凝土中钢筋锚固粘结应力的分布变得更不均匀，所以在钢筋搭接和锚固部位，也要加强设置横向箍筋。2）、类似核心筒体部位剪力墙的水平钢筋间距宜适当缩小，仅按规范200mm的构造设置是不妥的，这样可以减少因高标号混凝土收缩产生裂缝。3）、优化施工工艺，提高浇注质量。施工若在夏季，白天温度较高，不宜浇注，宜选择在深夜浇注；骨料在拌和前浇洒低温自来水；浇注时严格控制出料口和浇注面的高差，避免混凝土离析，一面墙一次性浇注完毕；振捣严格按照“快插慢拔、直上直下”的原则，采用梅花型布置振捣点，间距不大于R(振动器的影响半径，一般为40cm)，振捣上层混凝土时插入下层混凝土70mm左右，尽量避免振捣棒碰上钢筋。

4）、C60混凝土由于水泥用量较高、和易性比较好，混凝土在墙内流的比较远，可流20m以上，故在浇柱墙体时，每台泵应配备不少于5）、由于C60混凝土流动性强，要求模板缝隙不大于2mm，模板缝隙处粘硬质海绵条挤进封堵。柱墙模板底部外面用砂浆封堵，以防漏浆。6）、掺粉煤灰的混凝土在进行浇注施工时应严格控制其坍落度，避免坍落度过大；同时，在保证充分振捣的前提下，要防止混凝土过振，过振将使混凝土表面出现明显的粉煤灰浮浆层，影响混凝土的强度、耐久性及外观。7）、掺粉煤灰的混凝土应及时养护，与普通混凝土养护不同的是需要及早用塑料薄膜或喷洒养护剂覆盖，以免水分从表面蒸发，防止处于面层的粉煤灰因缺水而不能进行二次水化，从而导致面层微结构疏松，并为内部水分进一步蒸发提供通道，导致粉煤灰混凝土的密实性下降。当然，如果对刚硬化不久的粉煤灰混凝土进行浇水等湿养护，尤其是在水胶比较大或者温度较低时，会使表层混凝土水胶比加大，同样也会形成疏松的结构，并使水分不断向里渗透，对混凝土整体性能造成类似的影响。这也是长期以来许多粉煤灰混凝土试验研究得出粉煤灰掺量增大时，性能下降的重要原因。8）、混凝土强度等级高，初凝后强度值上升快，收缩率大，因此养护将直接关系到混凝土的质量，施工时采取下列措施。①保水：对于坚向混凝土表面，模板拆除后，及时用无水养生液进行混凝土表面封闭，以达到保水的目的。在养护期间，派专人随时检查，修复脱落的保水面层。②浇水：当模板拆除后，及时浇水养护，为保证坚向混凝土表面湿润，采取表面挂麻袋的方式，不断浇水达到养护的目的。九、梁柱节点处的质量通病的防治在高层建筑中，梁柱节点比较复杂，竖向荷载常常大于水平荷载，要求竖向构件（柱、墙）的混凝土强度等级高于水平构件（梁、板）的混凝土强度等级。在不同混凝土强度等级处易产生裂缝的质量通病。1）、产生裂缝的原因图7根据高层建筑工程施工的实践，梁柱节点（见图7）不同混凝土强度等级均按先柱后梁的顺序浇捣，常发现在梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。经现场察看和讨论分析认为，这些裂缝不是荷载作用下的结构裂缝，并不影响结构的安全使用。虽然微裂在混凝土中是很难避免的，但是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。其具体原因是：图7(1)梁柱节点处，混凝土的强度等级相差较大，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩有差异，所以在其交界附近容易产生裂缝。(2)柱子断面大，刚度大，梁的截面相对较小，受柱子的强大约束，梁混凝土的收缩受限制，也容易产生裂缝。(3)高强度商品混凝土水泥用量偏多，水灰比、含砂率、坍落度偏大，也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。(4)现浇梁板的梁在板下，上面保养的水被板充分吸收，而梁得不到充足的养护水分，造成梁的内外不均匀收缩，也容易导致梁的两侧面产生裂缝。(5)有的梁侧面水平方向的构造钢筋太少，对梁的抗收缩裂缝不利。图82）、防止梁柱节点处裂缝的措施图8根据上述原因分析，采取以下措施：(1)要求商品混凝土厂家调整配合比设计，在满足强度等级及可泵性的条件下，对柱子混凝土，减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量，并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。(2)节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则（见图8），即先浇高强度等级混凝土，后浇低强度等级混凝土，严格控制在先浇柱混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土，事先作好技术交底和准备工作。(3)梁板的混凝土采用二次振捣法，即在混凝土初凝前再振捣一次，增强高低强度等级混凝土交接面的密实性，减少收缩。(4)在产生裂缝相对较多的梁的侧面，增加