某辦公樓鋼管混凝土柱自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計

■王 松 ■蘇州高新區(qū)建新審圖技術(shù)服務(wù)所，江蘇 蘇州 215163

1 項(xiàng)目概況

建筑面積:25876m2;地上7 層，地下1 層。

結(jié)構(gòu)體系:鋼框架結(jié)構(gòu)。

構(gòu)件尺寸:鋼管混凝土柱采用矩形截面，多數(shù)鋼柱截面尺寸為400×400mm，個別荷載較大處截面尺寸為500 ×500mm，建筑中部每兩層通高，從下至上分別為大廳、報告廳、屋頂花園，跨度達(dá)31m，鋼管柱截面尺寸為700 ×700mm。

混凝土性能:混凝土強(qiáng)度等級為C40，每層層高為4.2m，鋼柱以每2-3 層為一節(jié)，為方便施工，確保工程質(zhì)量，鋼管混凝土柱采用自密實(shí)混凝土澆筑?？紤]到混凝土的收縮變形，為了使混凝土與矩形鋼管緊密結(jié)合，在拌合混凝土?xí)r摻入一定量的膨脹劑，制成微膨脹自密實(shí)混凝土。

2 設(shè)計依據(jù)

《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 283-2012)

《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ 55-2011)

3 自密實(shí)混凝土性能要求

強(qiáng)度等級:C40

填充性:SF1

其他:具有一定的微膨脹性。

4 原材料性能

水泥:P.O42.5，表觀密度ρc=3.1g/cm3;

粉煤灰:Ⅱ級粉煤灰，表觀密度ρm=2.3g/cm3;

細(xì)骨料:河砂，2 區(qū)中砂，表觀密度2.62g/cm3;

粗骨料:碎石，5—20mm 連續(xù)級配，表觀密度2.7g/cm3;

膨脹劑:ZY 高性能膨脹劑;

外加劑:聚羧酸系高性能減水劑。

5 配合比設(shè)計(以1 立方混凝土為例)

(1)粗骨料用量

表5.2.1 粗骨料的體積

本工程自密實(shí)混凝土填充性的性能等級為SF1，根據(jù)JGJ/T 283表5.2.1 取Vg=0.335m3，質(zhì)量mg=Vg·ρg=0.335 ×2.7 ×103=905kg。

(2)砂的用量

砂漿體積Vm=1-Vg=0.665m3;

砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)Φs取0.435，則砂的體積Vs=Vm·Φs=0.665 ×0.435=0.289m3;砂的質(zhì)量ms=Vs·ρs=0.289 ×2.62 ×103=758kg。

(3)漿體體積Vp=Vm-Vs=0.665-0.289=0.376m3

水泥表觀密度ρc=3.1g/cm3;

β1—粉煤灰占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)JGJ/T 283 第5.2.1 條要求，β1不宜小于0.2;條文說明中的表17 規(guī)定:

表17 礦物摻合料膠凝系數(shù)

取β1=0.3;粉煤灰表觀密度ρ1=2.3g/cm3。

β2—膨脹劑占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)生產(chǎn)廠家的使用建議，取ZY 高性能膨脹劑β2=8%，表觀密度ρ2=2.95g/cm3。

(5)計算自密實(shí)混凝土配制強(qiáng)度fcu，0

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，fcu，0≥fcu，k+1.645σ，取σ=5.0MPa;

則fcu，0≥40 +1.645 ×5?fcu，0≥48.225MPa

(6)計算水膠比mw/mb

mw——水的質(zhì)量(kg)

mb——膠凝材料的質(zhì)量(kg)

fce——水泥的28d 實(shí)測抗壓強(qiáng)度(MPa)，fce=42.5 ×1.1=46.75MPa

γ——粉煤灰的膠凝系數(shù)，取γ=0.4

(7)計算膠凝材料的質(zhì)量mb

mb=;ρw為混凝土拌合水的表觀密度，ρw=1000kg/m3

Va——每立方米混凝土中引入空氣的體積，依據(jù)JGJ/T 283 的建議值以及所使用外加劑的性能，設(shè)定自密實(shí)混凝土的含氣量為1.5%即15L。

(8)水的質(zhì)量mw=mb·(mw/mb)=528 ×0.326=172kg。

(9)計算各膠凝材料的質(zhì)量

粉煤灰質(zhì)量mm=mb·β1=528 ×0.3=158kg

ZY 高性能膨脹劑質(zhì)量m'm=mb·β2=528 ×0.08=42kg

水泥的質(zhì)量mc=mb-mm-m'm=528-158-42=328kg

(10)聚羧酸系高性能減水劑用量取膠凝材料用量的1.4%

減水劑用量mca=mb·α=528 ×1.4%=7.4kg

(11)該工程混凝土的配合比為(單位:1 立方米):

6 結(jié)束語

經(jīng)過試配，混凝土的自密實(shí)性能滿足規(guī)范中的各項(xiàng)指標(biāo)要求;經(jīng)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)，混凝土試件的強(qiáng)度代表值滿足標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 的強(qiáng)度要求。在施工過程中，混凝土不需要振搗，避免了人為因素造成的混凝土欠振、漏振、過振等問題，使?jié)仓幕炷临|(zhì)量比較均勻，施工質(zhì)量容易保證。在混凝土澆筑過程中留置了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件及同條件養(yǎng)護(hù)試件，每組試件的強(qiáng)度代表值均滿足設(shè)計強(qiáng)度要求，經(jīng)混凝土強(qiáng)度評定，符合評定標(biāo)準(zhǔn)的要求。施工單位技術(shù)人員會同監(jiān)理單位采用人工敲擊法對每根鋼管柱進(jìn)行了檢測，未發(fā)現(xiàn)鋼管壁與混凝土脫空等質(zhì)量缺陷;經(jīng)超聲法檢測，鋼管混凝土柱的密實(shí)度良好，鋼管壁與混凝土之間黏結(jié)較好，無蜂窩、孔洞、脫黏等質(zhì)量缺陷。

［1］《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 283-2012).

［2］《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ 55-2011).