山东主题展馆钢管自密实混凝土倾斜柱施工工法

'钢管自密实混凝土倾斜柱施工工法工法内容材料二O一三年八月 钢管自密实混凝土倾斜柱施工工法1.前言自密实混凝土是一种混凝土拌合物能够在自重下无需振捣，自行填充模板空间，形成均匀密实的混凝土构件的混凝土。其特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，有特殊形状等无法振捣的混凝土工程。在施工过程中，自密实混凝土无需振捣，可以降低施工噪音，缓解施工扰民矛盾，简化工序，缩短工期，提高效率；另一方面自密实混凝土大量利用粉煤灰和矿渣粉等工业废料，有利于环境保护。我公司先后在多个工程项目中应用了该技术，特别是在带有倾斜角度的钢管混凝土柱，由于倾斜角度产生了钢管柱内的死角，无法进行有效振捣，而使用自密实混凝土作为核心混凝土应用于钢管倾斜柱中，有效的解决了该问题，在转化技术成果，积累施工经验的基础上形成了本工法。2.工法特点2.1施工程序简单，施工效率高，缩短施工工期。2.2施工过程中不要震捣，降低噪声污染，而且减少了振捣机械的投入。2.3施工质量高，保证混凝土质量。2.4降低工作人员劳动强度。2.5施工成本较低。3.适应范围适用于各种建筑物混凝土浇注，特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，大型的有特殊形状、振捣不方便、复杂的异型构筑物和劲性混凝土及设备基础灌浆浇注，尤其是倾斜角度较大的钢管混凝土柱。4.工艺原理自密实混凝土施工是利用自密实混凝土在自重下无需振捣，自行填充钢管柱内的空间，特别是倾斜角度造成的无法进行振捣的部位，形成均匀密实的混凝土结构的特点所形成的混凝土浇注施工方法。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程作业准备→检查钢管→自密实混凝土搅拌→自密实混凝土运输→自密实混凝土浇注→养护5.2操作要点5.2.1作业准备1浇注前应将钢管柱内的垃圾、泥土等杂物以及钢管内壁的油污清除干净；2浇注前，检查钢管的位置有无移动、变形或堵塞情况，发现问题应立即处理。3拌和物粗骨料粒径应控制在5mm～20mm之间，粒径连续级配，针片状骨料含量少于10％，如钢筋间距小于60mm，粗骨料粒径控制在5mm～16mm之间；如钢筋间距小于40mm ，粗骨料粒径控制在5mm～10mm之间；使用细骨料的细度模数μf大于2.3。水泥、粉煤灰、减水剂的误差控制在1%以内；砂、石的误差控制在2%以内。4剔掉施工缝的松散混凝土，并浇水湿润，无明水；5在试验室配制出拌合物满足工作性能要求和硬化强度满足设计强度等级的自密实混凝土，确定配合比：1)设定每m3混凝土中粗骨料用量的松散体积Vg0（0.5～0.6m3），根据粗骨料的堆积密度ρg0计算出每m3混凝土中粗骨料的用量mg；2)根据粗骨料的表观密度ρg计算每m3混凝土粗骨料的密实体积Vg,由每m3拌合物总体积减去粗骨料的密实体积Vg计算出砂浆密实体积Vm；3)设定砂浆中砂的体积含量（0.42～0.44），根据砂浆密实体积Vm和砂的体积含量，计算出砂的密实体积Vs和浆体密实体积Vp；4)根据砂的密实体积Vs和砂的表观密度ρs计算出每m3混凝土中砂子的用量ms。5)根据混凝土的耐久性、温升控制等要求设定胶凝材料中矿物掺合料的体积，根据矿物掺合料和水泥的体积比及各自的表观密度计算出胶凝材料的表观密度ρb；6)由胶凝材料的表观密度、水胶比计算出水和胶凝材料的体积比，再根据浆体体积Vp、体积比及各自表观密度求出胶凝材料和水的体积，并计算出胶凝材料总用量mb和单位用水量mw；7)根据胶凝材料体积和矿物掺合料体积及各自的表观密度，分别计算出每m3混凝土中水泥用量和矿物掺合料的用量；8）设定混凝土水胶比（≤0.4），结合拌合物工作性能要求，调整高效减水剂的掺量（0.5～1.5％）和用水量，确定配比用水胶比和高效减水剂掺量；9)根据试验选择其它外加剂的品种和掺量；10)针对具有特殊要求的地区试验设计出具有不同性能要求的自密实混凝土：如抗冻融自密实、抗盐侵蚀性能自密实混凝土、抗氯盐侵蚀自密实混凝土等。6拌制自密实混凝土时，应在开盘前1h左右，根据现场砂、石中含水率的不同，注意随时调整用水量和砂、石含量，调整施工配合比。5.2.2自密实混凝土拌制1自密实混凝土拌制1)当一个配合比第一次使用时，应由施工技术负责人主持，做自密实混凝土开盘鉴定。如果自密实混凝土工作性能不能满足要求，应及时适当调整配合比，至工作性能满足要求；2)材料用量、投放：水、水泥、外加剂、掺合料的计量误差为土1%，砂石料的计量误差为土2%。投料顺序为：石子→水泥→外加剂粉剂→掺合料→砂子→水；3)搅拌时间：搅拌时间应比普通混凝土适当延长，具体时间应根据现场试拌试验确定；2自密实混凝土拌合物工作性能检测拌制好的自密实混凝土浇注前需进行拌合物工作性能的检测（即开盘鉴定），拌合物工作性能包括：填充性能、间隙通过性检测、抗离析性检测，检测方法和指标要求见表5.2.3。表5.2.2拌合物工作性的检测方法与指标要求序号方法指标要求检测性能1坍落扩展度（SF）Ⅰ级650mm≤SF≤750mm填充性Ⅱ级550mm≤SF＜650mm2坍落度（S）S≥250mm填充性3T50流动时间2s≤T50≤5s填充性4L型仪Ⅰ级钢筋净距40mmH2/H1≥0.8间隙通过性 (H2/H1)抗离析性Ⅱ级钢筋净距60mm5U型仪(Δh)Ⅰ级钢筋净距40mmΔh≤30mm间隙通过性抗离析性Ⅱ级钢筋净距60mm6拌合物稳定性跳桌试验(fm)fm≤10%抗离析性注：1对于密集配筋构件，采用自密实混凝土施工时，拌合物工作性指标应按表中的Ⅰ级指标要求。2对于钢筋最小净距超过粗骨料最大粒径5倍的混凝土构件或钢管混凝土构件，采用自密实混凝土施工时，拌合物工作性指标可按表中的Ⅱ级指标要求。3混凝土拌合物的工作性能检测先选用坍落扩展度、坍落度和L型仪或坍落扩展度和U型仪的检测方法进行测试评价。4坍落度240～270mm,初凝时间不小于5h。5.2.3自密实混凝土运输1现场搅拌的自密实混凝土自搅拌机卸出后，应及时运输到浇注地点；如不能及时浇注，需开动搅拌机，防止拌合物凝结，保持拌合物的工作性能不变，如在搅拌机中的停留时间超过混凝土初凝时间，则需重新做开盘鉴定，如工作性能不能满足要求，可添加适量原搅拌用外加剂，再次搅拌，使拌合物工作性能满足设计要求；2商品自密实混凝土，运到浇注地点时必须做开盘鉴定，如工作性能不能满足要求，可添加适量原搅拌用外加剂，做二次搅拌，使自密实混凝土工作性能满足设计要求；混凝土拌合物从拌制完毕到浇注完毕的延续时间，不宜超过表5.2.4的规定：表5.2.3自密实混凝土延续时间（min）混凝土强度等级气温（℃）≤25＞25≤C3012090＞C3090605.2.4自密实混凝土的浇注1自密实混凝土浇注的一般规定1)混凝土浇注高度不得超过2m，浇注高度如超过2m须采用串桶或溜管等；2)浇注混凝土时应分段分层连续进行，浇注层高度应根据自密实混凝土供应能力，一次浇注方量，自密实混凝土初凝时间，结构特点综合考虑决定；3)采用泵送自密实混凝土时，必须保证混凝土泵连续工作；4)浇注自密实混凝土时应特别注意观察模板是否发生变形、跑模现象，发现模板变形应及时进行加固处理；钢管混凝土柱要注意检查钢管是否发生变形、位移情况。2柱、梁、板和剪力墙浇注操作要点1)柱高在2m之内，可直接浇注，超过2m时，可采取措施（用溜管）或在模板侧面开洞口安装斜溜槽分层浇注；每段高度不得超过2m，每段混凝土浇注后将模板洞封闭严实，并用箍箍牢；2)浇注梁、板和剪力墙的长形构件时，下料口间距控制在3000mm内，循环浇筑即可；3如混凝土构件为钢筋密集构件，为增加自密实混凝土的流动性和密实性，可在模外辅助振捣；4异形构件、组合结构构件自密实混凝土浇注1)异形构件、组合结构构件浇注自密实混凝土时，可采用由上往下浇注，下料口的距离根据构件形状具体确定,可采用在模板侧面开洞口安装斜溜槽分层分段浇注，，一般不超过2000mm，循环浇注即可； 2)异性构件、组合结构构件中的钢管拱及劲性混凝土构件的自密实混凝土浇注时，可采用由下往上泵送顶升的方法：（1）在拱顶处焊接一根直径100－120mm、长约2000mm的排浆口管；（2）在拱顶范围内每隔一定距离设置直径为20mm左右的排气孔；（3）混凝土由两拱脚处同时，等流量顶升压注；（4）输送泵混凝土料斗内混凝土不得少于其容量的2/3，以免在泵送过程中吸入空气而造成堵管；（5）混凝土顶升压注时,派专人观察拱顶处排气孔,当混凝土顶升至排气孔位置后,及时用木塞堵塞排气孔；（6）混凝土顶升压注时,排浆口需排出正常混凝土后才能停止压注,然后及时封闭排浆口；（7）顶升压注完成后,须在进浆口设置好止回流栅,防止混凝土回流,输送泵反泵减压后才能拆除输送泵管,并将进浆口处用铁板焊接封闭。（8）异形构件、组合结构构件浇注混凝土浇注过程中，在拐点处可在模外辅助振捣。5.2.5拆模和养护1拆模时间不少于24小时；2拆模后，马上对自密实混凝土进行养护，养护时间不应少于14d，能保证混凝土始终处于湿润状态；3采用塑料布覆盖养护时，其敞露的全部表面应覆盖严密，并保证塑料布内表面有凝结水；4当日平均气温低于5℃时，应满足冬季施工对混凝土拆模和养护要求。6材料与设备6.1材料6.1.1主要材料有：水泥、河砂、石（碎石，河卵石）、矿物掺合料、钢筋、外加剂和水等；6.1.2使用的水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、中热水泥、低热水泥等硅酸盐类水泥，硫铝酸盐类水泥和铝酸盐类水泥，碱激发水泥和磷酸盐水泥等；6.1.3粗骨料粒径一般为5mm~20mm，粒径连续级配，针片状骨料含量少于10％，使用细骨料的细度模数μf大于2.3；6.1.4外加剂包括各种高效减水剂、增稠剂、引气剂、减缩剂、阻锈剂等；6.1.5矿物掺和料包括粉煤灰、矿渣粉、硅灰、沸石粉、偏高领土粉、煅烧粘土粉、钢渣粉等。通常采用粉煤灰，所用粉煤灰要求选用含碳量低（烧失量低于5%）、需水量小（需水量比小于105%）及细度大（45μm筛余量小于25%）的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰；6.1.6商品自密实混凝土供应方提供以下资料：1配合比通知单；2预拌混凝土运输单；3预拌混凝土出厂合格证。6.2设备使用的主要设备有：混凝土搅拌机、混凝土输送泵、斗车等。7质量控制和验收 7.1规范与标准7.1.1《自密实混凝土设计与施工指南》（CCES02）7.1.2《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)7.1.3《建筑工程施工质量验收统一标准》（50300GB）7.1.4《钢结构工程质量验收规范》（GB50205）7.1.5《普通混凝土用碎石和卵石标准及检验方法》JGJ537.1.6《普通混凝土用砂质量及检验标准》JGJ527.1.7《混凝土外加剂应用技术规》GB501197.2质量控制措施7.2.1施工前，技术负责人与作业班组长、作业班组长与操作人员要认真做好书面技术交底；7.2.2施工过程中，施工员、质检员要坚守现场、监督管理，严格执行“三检”制度；7.2.3施工过程中，施工单位和业主、监理共同作好隐蔽工程、分部分项工程验收记录。7.3施工操作质量控制和验收内容7.3.1钢管柱浇筑前应满足本工法中5.2.1中的要求；7.3.2配制自密实混凝土的粗、细骨料要求除满足行业标准《普通混凝土用碎石和卵石标准及检验方法》JGJ53和《普通混凝土用砂质量及检验标准》JGJ52外，还需满足本工法中6.1中的规定；7.3.3配制自密实混凝土采用的外加剂除满足《混凝土外加剂应用技术规》GB50119中的规定外，采用的高效减水剂的减水率不小于25％；7.3.4自密实混凝土强度采用随机取样和现场检测方法：在自密实混凝土浇注地点随机留置自密实混凝土试件，其中至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定；如对新增自密实混凝土强度试验报告有怀疑，可以采用回弹法或超声－回弹综合法，必要时，还可以采用取芯法修正；7.3.5自密实混凝土拆模后，应对构件的尺寸偏差进行检查。检查的数量和检验的方法应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204执行；7.3.6自密实混凝土养护应满足本工法中5.2.5中的规定。8.安全措施8.1在整个施工过程中，认真贯彻执行安全施工的各项规章制度和安全操作规程；8.2加强安全生产领导，现场项目部施工领导小组成员中应有专人分管安全工作，现场设置专门安全员；8..3自密实混凝土浇筑前由安全人员对模板制作、安装、混凝土浇筑平台、输送跑道、电气设备、机械车辆进行周密检查，采取措施、防止隐患；在浇筑过程中，也应由安全员经常检查；8.4脚手架及高支模体系搭设，必须有结构计算，具有足够的安全度；8.5起吊设备及混凝土时，由专职起重工指挥，确保吊装安全；8.6施工人员必须佩戴安全防护用品，设备必须有安全警示标志；9.环保措施 9.1根据自密实混凝土无需振捣，低噪声污染的特点，如施工工期紧张，可以在晚上进行浇筑自密实混凝土施工。9.2施工场地做到工完场清，建筑垃圾分类集中存放，统一外运，确保施工现场整洁、卫生、有序。9.3现场采取有组织排水，避免施工养护用水工地任意排放，确保施工现场清洁。10效益分析10.1自密实混凝土具有自流密实和无需振捣的工作性能特点，在施工过程中能节省机械和电力消耗、节约劳动力、提高劳动效率，产生明显的经济效益。10.2自密实混凝土在浇注过程无需振捣，避免了因为振捣引起的噪声污染，缓解施工扰民矛盾；10.3节约能耗，自密实混凝土中大量矿物掺和料和粉煤灰等工业废料的使用，有利于节约资源、保护环境，具有良好的社会效益。11应用实例2014青岛****博览会**文化中心项目11.1工程概况本工程为2014青岛****博览会园艺文化中心工程,位于青岛市李沧区东部百果山，地质勘勘查情况良好，工程总建筑面积7783.95平方米，工程总造价8404.7万元。本工程为地下一层，地上两层。建筑总高度为18.2米，结构形式为钢框架结构。本工程由青岛**置业有限公司开发，上海联创建筑设计有**司设计，青岛华鹏工程咨询集团有限公司监理，青岛海川建设****公司承**11.2施工情况本工程采用钢管混凝土柱，钢柱内部均采用C60混凝土，且钢柱数量较多，直径较大，大部分为倾斜状，且倾斜角度较大，施工起来难度很大，在项目部相关技术人员的反复研究论证下，解决诸多技术性难题，总结出了一套合理有效实用的施工方法，采用C60自密实混凝土作为钢管内核心混凝土，从而保证了工程主体结构顺利**，近期**利通过了山东省优质结构验收，并且得到了验收组专家们的一致好评。'