中国核工业华兴建设有限公司甘肃分公司第四工程管理部
摘要:本文以盛达金城广场项目为例,结合相关规范和施工经验,总结了超高层建筑中钢管柱自密实混凝土的高抛法施工技术,并对其施工重点、难点和优缺点进行了归纳,以及对其有关质量控制的效果进行了分析。
关键词:超高层建筑;钢管柱;自密实混凝土;高抛法施工
引言
作为具有较高流动性、均匀性和稳定性,且施工时无需振捣就能够在自身重力作用下流淌并填满待填充区域的自密实混凝土,因其具有节约人工成本、减少噪音污染以及保证工程质量等诸多优点,在如今人工成本不断增加、环境保护日趋严格以及工程体量持续攀升的建筑行业已得到了快速的发展。
对于自密实混凝土的浇筑,一般均采用高抛法或顶升法施工。其中,高抛法的施工工艺原理就是通过采用一定的配合比,使得混凝土拌合物在自由落下时不泌水、不离析,利用混凝土拌合物从高处自由抛落时产生的强大动能,不经振捣或轻微振捣就能够达到自行密实的效果。
下面将结合我部在盛达金城广场项目上的钢管柱自密实混凝土施工经验,对超高层建筑中钢管柱自密实混凝土采用高抛法的施工进行总结,以便为今后类似工程结构施工提供参考和借鉴。
1.工程概况
该项目位于兰州市中心区繁华地带,东侧紧贴城市主干道天水路,北侧紧靠次干道南昌路,南有盛达金融大厦、旅游大厦等,西有军区家属院,具有施工场地受限、周边环境复杂等不利影响。
作为兰州市地标性建筑的超高层城市综合体,该工程由A、B两塔楼和C裙楼组成,总建筑面积约217877㎡,A、B塔楼为钢管柱混凝土框架—钢筋混凝土核心筒混合结构,C裙楼为钢管柱混凝土框架—剪力墙混合结构。地下室部分共有3层;A塔楼共有39层,高165.5m,有17根钢管柱;B塔楼共有51层,高205.7m,有16根钢管柱;C裙楼共有9层,高46.3m,有35根钢管柱。钢管柱直径从1000~1500mm不等,均采用自密实混凝土浇筑。
2.施工特点
2.1施工重点
1、采取高抛免振法灌注钢管柱自密实混凝土时,确保混凝土不离析、不泌水;
2、在钢管柱节点部位内环板、加劲肋及穿筋区,保证混凝土通过性、填充性。
2.2施工难点
1、在远离搅拌站的市中心繁华区,如何确保自密实混凝土运输和浇筑的连续性;
2、对封闭的厚壁钢管柱内混凝土,如何保证浇筑的密实性以及柱内空气的排出。
2.3施工优点
1、自密实混凝土具有良好的流动性、均匀性、稳定性,最终保证了钢管柱混凝土的间隙通过性、填充性和抗离析性;
2、提升了混凝土的表观质量。混凝土表面不存在蜂窝、麻面及气泡等,无需修补;
3、提高了混凝土的浇筑效率。使得混凝土浇筑速度有所加快、作业人数有所减少、劳动强度有所降低;
4、改善了作业环境和安全性。没有了振捣的噪音污染,避免了手臂的振动综合症;
5、自密实混凝土能够灌注结构复杂、超薄构件和钢筋较密的部位。
2.4施工缺点
1、自密实混凝土对原材料、配合比、施工环境等的要求较高,混凝土供应成本高;
2、自密实混凝土性能受原材、气候等影响较大,需要不断验证并调整施工配合比。
3.施工准备
3.1施工机械的选择
自密实商品混凝土选用搅拌运输车进行长距离运输。根据现场的水平和垂直运输能力以及现场的实际情况,地下室部分采用地泵输送和塔吊吊运相结合方式;地上5层及以下以汽车泵为主、塔吊为辅;5层以上部分同样采用地泵输送和塔吊吊运相结合方式。
3.2配合比委托设计
为保证自密实混凝土能够满足设计要求,技术人员根据规范以及图纸要求提前编制配合比委托单,搅拌站实验室严格按照委托单要求试配合理的施工配合比。
本工程钢管柱自密实混凝土使用的强度等级为C40、C50、C60,考虑到现场的实际情况,选择了泵送和自卸相结合的高抛免振法施工。根据《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T 283-2012)的规定,对自密实混凝土有关原材料组成、工作性能评定指标以及试验方法做出如下要求:
1)水泥:符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007)的规定,根据设计要求,本工程采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥两种。
2)骨料:粗骨料最大公称粒径≤20mm,一般选用连续级配或搭配2个及以上单粒径级配使用;细骨料采用级配Ⅱ区的天然中砂。两者性能除了满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52-2006)的有关要求外,粗骨料需满足表1规定,细骨料需满足表2规定,具体根据本地区现有资源情况进行选择。
3)水:自密实混凝土的拌合和养护用水需满足《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)的规定。
4)外加剂:包括膨胀剂、泵送剂,两者性能需满足《混凝土外加剂应用技术规范》(GB 50119-2013)和《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)的有关规定。
5)矿物掺合料:一般采用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰等矿物掺合料,粉煤灰的等级不能低于Ⅱ级。
4.施工操作要点
4.1混凝土运输供应
1)搅拌运输车罐体内不得有积水,运输前将罐体内残留的混凝土彻底清洗干净。
2)运输时,持续匀速地转动搅拌车的滚筒,转速一般保持在3r/min~5r/min,且禁止向罐体内混凝土加水。
3)自密实混凝土的出机时间和入模时间一般控制在120min以内,当时间不可避免延长时,依据有关规范和试验结论,可采取现场添加外加剂的方法进行补救。
4)混凝土运至现场后,快速旋转罐体20s后再进行卸料。
5)自密实混凝土的供应速度要与浇筑保持同速,以确保施工的连续性。
4.2混凝土浇筑施工
高抛免振法一般适用于管径≥350mm、高度≥4m的钢管柱自密实混凝土浇筑。考虑到本工程钢管柱的超大直径、可变层高以及分层安装等,对层高超过5m的则采用分层浇筑,而层高小于5m的则进行两层一浇。
钢管柱加工时,每个楼层钢管柱内环板、加劲肋及承重销等特殊部位开设一定数量、直径为20mm的排气孔,以便混凝土浇筑时能将内部空气顺利排出。
混凝土浇筑前,先充分润湿混凝土的所有接触面,人工清除钢管柱内的积水和杂物,并对处于极端天气的钢管柱外壁采取浇水降温或加热保温的措施进行同温处理。
混凝土浇筑时,可先在底部铺设一层与自密实混凝土强度相同、厚100~200mm的水泥砂浆,以免高处自由抛落的粗骨料弹跳而出现离析。除顶层钢管柱的自密实混凝土要做到超灌满溢外,其余每节钢管柱只能灌注至离管顶约50cm以下,以防上层钢管柱对接时焊接产生的高温破坏自
密实混凝土的性能质量。
自密实混凝土的入模温度一般限制在5℃~35℃之间,自由抛落高度限制在4m~9m之间,当抛落高度超过9m时,借助溜槽、串筒等进行浇筑;当抛落高度不足4m,以及钢管柱节点部位内环板、加劲肋、穿筋区等结构复杂部位,采用插入式振捣棒进行逐层辅助性振捣,以确保钢管柱内部混凝土的均匀填充性、间隙通过性和最终密实性。辅助振捣时间一般控制在10s,以防混凝土出现离析现象。
浇筑过程中,施工单位派专人在现场进行旁站监控,及时对塌落扩展度等指标进行检测,对不满足要求的按报废处理。同时,做好自密实混凝土浇筑的指挥和调度工作,以保证混凝土生产、输送和浇筑的连贯性。
混凝土浇筑后,静置约30min后,派人观察钢管柱已浇混凝土面的下沉情况,若有回落下沉,则需二次补浇管顶下沉部分的混凝土。终凝后,对混凝土表面及时进行凿毛,清除已浇筑混凝土表面的浮浆。
4.3混凝土保温养护
1)自密实混凝土浇筑尽量避免在高温、低温及雨天浇筑,浇筑完毕后,及时采用薄膜覆盖、保温保湿或蓄水养护等措施进行养护,养护时间不少于14d。
2)夏季高温天气浇筑的自密实混凝土初凝后,及时采用塑料薄膜进行覆盖,再根据天气情况覆盖保温材料,做到保温保湿养护,以防止混凝土表面的养护用水过分蒸发。由于钢管柱导热性较强,必要时在钢管柱外侧采用保温材料进行包裹。
3)冬季低温天气进行钢管柱自密实混凝土施工,原则上气温低于5℃时禁止浇筑。但确需进行施工时,当气温高于5℃时直接进行浇筑和养护;气温在5℃~-10℃之间时,对钢管柱包裹电热毯进行加热;气温低于-10℃时,不再进行钢管柱自密实混凝土浇筑。
5.质量控制要点
5.1原材料控制
自密实混凝土采用的水泥、砂、石子、水、掺合料、外加剂等原材料技术指标必须符合国家标准规定,且均有出厂合格证或试验报告。
5.2拌合物检查
混凝土拌合物运送到施工现场后,必须检查每车的坍落扩展度或扩展时间T500,对不符合要求的禁止使用。
5.3混凝土检测
钢管柱混凝土达到一定强度后,优先采用敲击法进行100%的初步检查,然后根据初步检查结果抽取一定数量的钢管柱混凝土做进一步的抽样检测。目前,钢管柱混凝土抽样检测的方法主要以超声波检测法和钻芯取样法为主。
6总结分析
经过实践证明,自密实混凝土具有良好的抗离析性、间隙通过性、填充性,彻底地解决了以往在普通混凝土施工时因漏振而造成的混凝土麻面、蜂窝、孔洞等质量缺陷。当采用高抛法进行钢管柱自密实混凝土浇筑时,不仅保证了施工质量,还最大限度地提高了施工工效,节约了人工成本,加快了工程进度,同时减少了噪音污染、改善了工作环境。总之,高抛法浇筑钢管柱自密实混凝土时,在质量、进度和成本等控制方面均具有显著的效果,其已在国内超高层建筑中得到了广泛的应用。
参考文献:
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[6] 吴爱芹,浅谈自密实混凝土的发展,山西:山西建筑,2009,35(16):168-169
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论文作者:杜兰军,孟博
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/16
标签:混凝土论文; 密实论文; 钢管论文; 骨料论文; 塔楼论文; 管柱论文; 北京论文; 《基层建设》2016年30期论文;