高拋免振搗鋼管自密實混凝土施工質(zhì)量控制技術(shù)

中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概況

杭政儲出（2004）69#地塊工程是杭州錢江新城的重點工程，建成之后將成為江干文體中心的配套酒店設(shè)施。工程結(jié)構(gòu)采用鋼框架—鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，箱型柱為主要受力構(gòu)件，單段柱高13.2 m（詳圖1）。

箱型鋼柱截面尺寸有500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、1 000 mm見方的5 種。內(nèi)部每隔一定間距增設(shè)有加強隔板帶，最大間距達到1.8 m，隔板帶中央預(yù)留Φ250 mm圓孔（圖2），箱型柱內(nèi)使用混凝土灌芯。如何保證柱內(nèi)混凝土特別是隔板下混凝土澆筑的密實性是施工的關(guān)鍵。

2 施工工藝的選擇

目前，箱型柱混凝土的傳統(tǒng)澆注方法主要有2種[1-5]：導(dǎo)管澆筑法和泵送頂升法。導(dǎo)管澆筑法是最為傳統(tǒng)的施工方法，該方法操作笨重、浪費工時，不適合較高的箱型柱混凝土澆筑。泵送頂升法施工工序較為繁雜、同時設(shè)備費用較高。

圖1 箱型柱剖面示意（每隔一定間距增設(shè)有隔板加強帶）

作為第3種方法，高拋自密實混凝土施工技術(shù)是一種全新的施工方式。該方法對采用的自密實混凝土根據(jù)其黏聚性、保水性、流動性、保塑性及低氣泡含量的需求預(yù)先設(shè)定好配合比，使其達到高處拋落不離析的效果，并且能通過拋落的動能達到自密實的效果。經(jīng)過對比分析，本工程箱型柱混凝土選用高拋自密實混凝土澆筑工藝。為確保高拋自密實混凝土的澆筑質(zhì)量，從工藝上列出兩個方面需嚴格控制[6-8]：

（a）箱型柱內(nèi)每隔一定間距設(shè)有隔板加強帶，最大間距達到1.8 m，混凝土澆筑時不易保證加強帶部位混凝土的密實性。因此，本工程采用塔吊吊運的方式以便控制混凝土的澆筑速度，確保加強帶底部混凝土密實。

（b）由于采用高拋混凝土，靠從高處下拋產(chǎn)生的動能流滿箱型柱，若采用這種施工方法，混凝土澆筑至柱頂時，下落時動能不足會給混凝土澆筑的密實性帶來又一隱患，因此需要在柱頂一定高度范圍內(nèi)對混凝土進行振搗。

圖2 箱型柱頂部預(yù)留孔平面示意

3 設(shè)備與材料的準備

3.1 混凝土的選擇

本工程膠凝材料選用P.O 52.5水泥，該水泥具備較低的需水性以及與高效減水劑之間的相容性，并采用高活性、低需水性的摻合料。高拋免振混凝土的骨料采用粒徑5～25 mm的石子、粒徑5～10 mm的小石子，細度模數(shù)為2.6～3.0的中砂。選用的外加劑需滿足以下3 個要求：

（a）避免箱型柱壁與混凝土間的微小空隙，因此需選用微膨脹劑；

（b）能增強混凝土的耐久性，且對混凝土的硬化無不良影響；

（c）能保證混凝土良好的流動性、合適的凝結(jié)時間。

摻合料采用Ⅰ級粉煤灰。與同強度等級的普通混凝土相比，高拋免振搗混凝土的配合比具有漿骨比大、砂率大、細摻料用量多的特點，且其水膠比一般不宜大于0.4，以保證其耐水性。

根據(jù)本工程特點以及自密實混凝土的各項性能指標，根據(jù)工程需求制定所需混凝土的各項指標，即水膠比≤0.35、砂率42%～46%、擴展度≥750 mm，且具有良好的和易性、不離析、不泌水及氣泡含量少的特點，然后據(jù)此為標準進行試配試驗。

由于影響高拋免振搗混凝土實現(xiàn)存在幾個最重要的因素為高強度等級的混凝土減水率不夠、坍落度和流動度經(jīng)時損失大，經(jīng)過試配，坍落度測試、U型儀試驗及現(xiàn)場原位試驗，最終配合比為表1所示。

表1 施工配合比

3.2 設(shè)備的選擇

振搗棒（須準備超長振搗棒，以解決箱型柱隔板部位發(fā)生的不密實狀況）、立式圓錐形混凝土料斗、3號鋼錘。

4 施工過程

4.1 工藝流程

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

4.2 操作要點

4.2.1 混凝土坍落度檢測要點

根據(jù)試配試驗確定的各項指標，對剛進場準備澆筑的混凝土應(yīng)及時做好坍落度、和易性的檢測，取樣檢測次數(shù)為每臺班混凝土取樣不少于2 次。

4.2.2 混凝土澆筑要點

（a）澆筑時，確定箱型柱內(nèi)無雜物和積水后，先在箱型柱底部澆筑1 層厚10～20 cm水泥砂漿，強度等級與所澆筑混凝土強度等級相同，以防止混凝土粗骨料自由下落時產(chǎn)生彈跳，應(yīng)注意水泥砂漿配合比中用水量的控制，避免產(chǎn)生“爛根”現(xiàn)象。

（b）澆筑混凝土使用的料斗應(yīng)保證其下口伸入箱型柱內(nèi)，依靠混凝土下落產(chǎn)生的動能達到自密實的效果。

（c）在混凝土澆筑過程中，采用測繩測量液面高度的方法量測混凝土的澆筑高度，當混凝土液面高度達到箱型柱隔板以下20～50 cm位置時暫停澆筑，停留至少5 min方可繼續(xù)澆筑。

（d）為了防止焊接下一節(jié)鋼柱時產(chǎn)生的高溫影響混凝土質(zhì)量，每段鋼管柱（最后一節(jié)箱型柱除外）中的混凝土澆筑高度需要控制在離箱型柱頂端50 cm位置處。

4.2.3 柱頂部位混凝土的振搗要點

柱頂部位，即混凝土的拋落高度≤4 m時，為避免由于混凝土下落動能不足導(dǎo)致柱頂部位混凝土澆筑不密實，除按普通混凝土的振搗方法振搗外，特采取以下措施：

（a）振搗棒振搗應(yīng)做到逐層振搗，密插短振；

（b）管內(nèi)振搗的同時，管外采用人工木槌敲擊進行配合。

待混凝土表面平齊、無明顯下降、無氣泡溢出、表面泛漿即可判斷混凝土已振搗密實，方能停止振搗。

4.2.4 混凝土養(yǎng)護要點

（a）每節(jié)箱型柱澆筑完（最后一節(jié)箱型柱除外），第一步應(yīng)及時清除掉表層浮漿，灌水養(yǎng)護應(yīng)在混凝土初凝之后進行，然后用塑料布將管口封堵嚴實，避免異物掉入。將管內(nèi)的積水，浮漿，松動的石子及雜物清除干凈完畢，方可安裝上一節(jié)鋼柱。

（b）待混凝土分段澆筑到柱頂時，即最后一節(jié)澆筑完畢，宜敞口3～4 d，待管內(nèi)混凝土收縮后，用與混凝土強度相同的水泥砂漿抹平后，蓋上端板并焊好，詳見圖4～圖7。

圖4 塔吊吊打箱型柱混凝土

圖5 拋落高度不足時振搗

圖6 澆筑完畢之后，柱頂灌水養(yǎng)護，并用蓋板蓋上保護

圖7 現(xiàn)場坍落度試驗

4.3 注意事項

（a） 現(xiàn)場澆灌混凝土前應(yīng)做好充足的施工準備，采用快輔料、快振搗和及時覆蓋的快速施工法。

（b） 混凝土澆筑前，須對鋼管柱內(nèi)的雜物和積水進行清理，為了濕潤混凝土結(jié)合面，應(yīng)灌入厚10～20 cm同強度等級的水泥砂漿，此做法能夠防止骨料產(chǎn)生彈跳離析。

（c）在澆筑時混凝土表面抬升過程中，隨時用3#鋼錘敲擊檢查密實情況，發(fā)現(xiàn)問題立即插入振搗棒進行補振，并及時檢查效果。

（d） 箱型柱外壁隔板下四周設(shè)置透氣及觀測孔，在混凝土澆筑之前須逐一檢查是否清孔，避免無法通過觀察孔洞的流漿情況來判斷混凝土密實性。

在施工過程中如發(fā)現(xiàn)隔板部位有不密實的情況，應(yīng)立即停止混凝土澆筑，并采用超長振搗棒對該部位振搗密實后再進行澆筑。

（e） 嚴禁在混凝土中加水，混凝土澆筑盡量安排在晴天，中到大雨天氣避免進行混凝土的澆筑，小雨天氣如需進行混凝土澆筑，須加設(shè)防雨棚進行遮擋。

（f） 在混凝土澆筑過程中，必須設(shè)專人對混凝土的質(zhì)量進行監(jiān)控，及時做好坍落度和擴展度性能的檢測，不符合要求的禁止使用，并且按規(guī)定留置試塊。

（g）如檢測發(fā)生密實性不理想的情況，須對不密實部位，采用鉆孔高壓注漿法補償，再將鉆孔補焊封堵。

5 結(jié)語

（a）通過本次實踐，充分體現(xiàn)了在混凝土自密實的情況下，依靠下落動能實現(xiàn)自流平并充滿鋼管柱，再通過少許的振搗，也能達到實際效果，但需要保證混凝土的流動性。

實際施工過程中，部分混凝土水泥漿較多，流動性雖然保證了，但是產(chǎn)生了流漿、拌合物穩(wěn)定性差等新的問題，這些混凝土都采取了退場措施，不予使用。實際效果證明，除了水泥漿用量方面，適當?shù)暮奥屎捅砻婀饣⑸倮饨堑穆咽系?，都能提高混凝土的流動性?/p>

（b） 在澆筑過程中，箱型柱下部可能會出現(xiàn)空缺部分無法流滿混凝土的突發(fā)情況，所以還是需要超長振動棒備用。發(fā)生這種情況的主要原因在于粗骨料直徑過大，應(yīng)在根源上解決骨料問題，箱型柱混凝土中粗骨料粒徑過大則不準使用。

（c） 由于采用新方法、新工藝才能達到更好的經(jīng)濟效益和社會效果，所以在今后的施工過程中要充分利用這些方法所體現(xiàn)出來的優(yōu)點。