陶粒混凝土在高层建筑现浇结构中的应用.pdf

陶粒混凝土在高层建筑现浇结构中的应用 周萍 王爱国 周光俊 张金明 1 上海建工一建集团有限公司 上海 2 0 0 1 2 0 ；2 苏州市德力商品混凝土有限公司 苏 一i l 2 1 5 1 2 4 摘要 ：介绍 了泵送陶粒混凝土在苏 州市地标建筑东 方之门裙楼屋面的实际应用情况 ，探讨 了较 高强度 等级陶粒混 凝土的配合比设计研究，如何解决在高层建筑施工中泵送难点，以及施工中采取的一些技术措施，供类似工程参考。 关键词：陶粒 陶粒混凝土 高层建筑现浇结构配合比设计 泵送施工 中图分类号：T U 5 2 8 1 7 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 1 0 - 1 1 6 5 0 3 Ap p l i c a t io n o f Ce r a ms it e Co n c r e t e t o Ca s t - i n Pla c e St r u c t u r e i n High - Ris e Bu i ld i n g Z h o u P i n g Wa n g A i g u o Z h o u Gu a n g j u n Z h a n g J i n mi n g 1 S h a n g h a i C o n s t r u c t io n N o 1( Gr o u p ) C o ， L t d S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ； 2 Su z h ou De L i Re a d y mix e d Co n c r e t e Co ， L t d Su z h o u 2 1 5 1 2 4 1 工程概况 东方之 门工程位 于苏州工业 园区金鸡湖 西岸 ，总高 2 8 2 m，为双塔式门形建筑 ，建成后将是苏州工业园区内融 高级商场、写字楼 、星级酒店、超市、娱 乐会所于一体 的 多功能建筑体 ，为苏州的标志性建筑。该项 目裙房有南北 2个区，裙房共8层 ，高约6 0m，屋面为钢结构 ，在钢结构 屋面上浇筑厚1 2 O mm的陶粒混凝土，约5 4 0 0 m 。根据设 计要求 ，强度等级为L C 2 5 ，干密度不大于1 7 0 0 k g m ，为 结构混凝土。 2 混凝土原材料 2 1 原材料 的选择 本工程 中的陶粒混凝土属结构承重混凝土，设计强度 等级较高 ，为L C 2 5 ，干密度不大于1 7 0 0 k g m ，使其既满 足强度 要求 ，又达到降低结构质量的要求。混凝土的垂直 泵送高度约6 0 m，水平泵送距离约1 5 0 m，因此本工程陶 粒混凝 土的可泵性是施工难点 ，其混凝土拌和物还应满足 可泵性、黏聚性和保水性要求。 目前 ，市场上 的陶粒 品种 主要有黏土陶粒和 页岩陶 粒 。黏 土陶粒堆积密度较 小 ，在混凝土拌和 物中容 易上 浮 ，不易泵送，且由于其筒压强度在2 MP a 左右，一般只能 配置1 5 MP a I _ 度等级 以下的混凝土。页岩陶粒密度 比黏土 陶粒大 ，在混凝土拌和物中容易上浮的比例较小 ，通过合 理 的配合比设计 ，能够满足泵送要求。且页岩陶粒筒压强 a 一 作者简介：周萍 ( 1 9 6 9 一)，女，本科，高级工程师。 通讯地址：上海市福山路3 3 号 ( 2 0 0 1 2 0 )。 收稿日期：2 0 1 4 0 8 2 6 度 比黏土陶粒高 ，可达到5 MP a 以上 ，可配置2 0 MP a I 度等 级以上混凝土，因此 ，陶粒品种我们选择 了页岩陶粒。 考虑到本地的可选原材料及常用原材料 ，细骨料采用 了天然砂 ，其细度模数为中砂 ；水泥采用R O 4 2 5 水泥，品 种及等级 为；采用双掺技术措施 ，添加了矿粉和粉煤灰 ， 以改善混凝土的工作性，也可降低混凝土的密度 ；还掺加 高效减水剂，以合理控制混凝土的单方用水量 ，降低水胶 比。 2 2 混凝土原材料性能指标 ( a)陶粒 ：选用上 海群拥 陶粒制 品有限公 司生产 的页岩陶粒 ，根据 轻集料及试验方法 第1 部分 ( G B T 1 7 4 3 1 1 _ 2 0 1 0) 和 轻集料及试验方法 第2 部分轻集料试 验方法 ( G B T 1 7 4 3 1 2 - 2 0 1 0) 规定的技术指标和试验 方 法 ，测得其性能指标见表1 。 表 1 上海群拥 页岩陶粒性能指标 堆积密度 1 h O 水率 粒型 筒压强度 含泥量 颗粒 空隙率 k g m m - 系数 ， MP a 级配 7 2 0 7 1 I 7 6 5 O 3 5 2 0 m m连续粒级 4 0 ( b) 砂 ：选用赣江中砂 ，其性能指标见表2 。 表2 赣江产 中砂性能指标 细度 级配区 表观密度 松散体积密度 空隙率 泥含量 泥块含量 模数 g c m - k g c m 2 5 区 2 6 O l 5 6 0 4 0 O 3 0 1 ( C)水泥 ：选用江苏金峰水泥集团有限公司生产的 R O 4 2 5 ，其性能指标见表3 。 ( d)粉煤灰 ：选用苏州华望新型建材有限公司生产 2 01 4 1 o Bu i l d i I I g c。 n s t r I l c t i 。 n I 1 1 6 5 表3 金峰P 04 2 5 水泥性能指标 比表面积 凝结时间 m i n 3 d 强度 MP a 2 8 d 强度 MP a 标准稠度 安定性 ， m - 初凝 I终凝 抗折 抗压 抗折 抗压 I 2 6 4 3 4 5 1 3 5 j 1 9 2 合 格 J 5 6 2 7 9 8 9 4 9 3 的 I 级粉煤灰 ，其性能指标见表4 。 表4 华望 I 级粉煤灰性 能指标 I细 度 。 m m I烧 失 量 含 水 量 需 水 量 I：L 三 氧 含 量 游 离 氧 化 钙 l 筛 筛 余 ) I 一 9 8 l 1 3 O _2 9 4 O _2 O 0 2 2 ( e)矿粉 ：选用选用张家港沙钢粒化高炉矿渣粉$ 9 5 级 ，其性能指标见表5 。 表5 沙钢矿粉S 9 5 级性能指标 密度 比表面积 活性指数， 流动度I ： t 含水量 烧失量 g c m一 m k g - 。 7 d 28 d 2 9 4 5 2 7 8 1 03 1 0 2 0 1 O3 ( f ) 外加剂 ：选用江苏苏博特新材料有限公司生产的 J M 一 1 O 混凝土高效减水剂，其性能指标见表6 。 表6 J M一 1 0 高效减水剂性能指标 f 外 观 密度 g c m 固 含 量 p H 值 减水率 坍落 度1 h 经时 变化量 m m 褐色液体 1 1 4 7 2 2 4 9 1 2 2 1 6 8 3 0 3 配合 比设计及试配 3 1配合比计算 基于上述选定的原材料品种及性能指标 ，为了满足陶 粒混凝土的强度、密度和稠度等技术指标 的设计要求，以 及满足施工泵送性要求，根据 轻骨料混凝土技术规程 ( J G J 5 1 2 O O 2 1，进行陶粒混凝土的配合比设计。 首先按照下式计算混凝土配合 比的试配强度 ： 0 k +16450 式中： 。 轻骨料混凝土的试配强度 ( MP a)； k 轻骨料混凝土强度等级 ，L C 2 5 ，E p 2 5 MP a ； 一 轻骨料混凝土强度标； 隹差，取 为5 0 MP a； 经计算， fJ f 0 3 3 2 MP a 。 根据试配强度、轻骨料密度等级、水胶比、用水量、 砂率等设计参数，采用松散体积法进行配合比计算，进行 陶粒混凝土的配合比设计 ，确定了各组成材料的用量。 3 2 混凝土试配 我们选取了采用3个不同水胶比 ( 净水胶比 )、3种不 同砂率 ( 体积砂率 ) 进行 了正交试验 ，共做 了9个混凝土 试配，具体 的试配配合 比见表7 。 根据以上配合比试配出的混凝土拌和物物理工作性能 以及混凝土的力学性能见表8 。 1 1 6 6 l 建 筑 施 工第 3 6 卷笫 l 0 期 表7 混凝土试配配合比 试配 混凝土配合 l： L k g m - 水胶比 砂率 湿密度 编号 水泥 陶粒 砂 粉煤灰 矿粉 水 外加剂 k g m A1 2 3 5 4 40 7 6 5 5 4 5 4 1 75 5 4 9 0 51 4 5 1 7 28 A2 2 6 0 4 40 7 6 5 6 0 6 0 1 75 6 4 6 0 46 4 5 l 7 6 6 A3 2 9 2 4 4 0 7 6 5 6 7 6 7 l 7 5 7 6 7 O 4 l 4 5 l 8 l 4 Bl 2 3 5 4 00 8 5 0 5 4 5 4 l 75 5 4 9 0 51 5 O 1 7 7 3 B 2 2 6 0 4 0 0 8 5 0 6 0 6 0 1 7 5 6 4 6 0 4 6 5 O 1 8 l 1 1 3 3 29 2 4 00 8 5 0 6 7 6 7 l 75 7 6 7 O4l 5 0 l 8 5 9 C1 2 35 36 0 9 35 5 4 5 4 1 75 5 4 9 O 51 5 5 1 81 8 C 2 2 6 0 3 6 0 9 3 5 6 0 6 0 1 7 5 6 4 6 0 4 6 5 5 1 8 5 6 C3 2 9 2 36 0 9 35 6 7 6 7 l 75 7 6 7 0 41 5 5 1 9 0 4 表8 混凝土拌和物的物理性能及混凝土的力学性能 试配 坍落度 m m 可泵性 和易性 实测湿密度 计 算干密度 抗压强度 MP a 编号 初始 1 h 后 k g m一 k gm 3 d 7 d 2 8 d A1 2 0 0 1 8 0 差 一般 l 7 1 O 1 5 9 9 l 6 2 2 4 1 3 5 3 A2 1 9 O 1 6 5 差 一般 l 7 4 0 1 6 4 2 1 8 3 2 6 5 3 8 6 A3 1 9 0 1 6 O 差 一般 l 8 0 0 1 6 9 5 2 0 5 2 9 3 4 2 l B1 2 1 0 l 8 5 良好 良好 l 7 5 0 1 6 4 5 1 3 6 2 0 9 3 l 8 B 2 2 0 0 l 7 0 良好 良好 l 8 2 0 l 6 8 7 l 6 0 2 3 6 3 5 5 B3 2 0 0 1 6 5 良好 良好 1 8 6 0 1 7 4 0 l 9 l3 2 8 0 3 9 3 C 1 2 l O 1 8 O 较好 黏稠 1 8 5 0 l 6 8 9 1 3 0 1 8 6 2 9 7 C 2 2 0 5 1 7 0 较好 黏稠 l 8 8 0 1 7 3 2 I 5 1 2 3 3 3 3 6 C 3 1 9 0 1 6 O 较好 黏稠 l 9 4 0 1 7 8 5 1 8 l 2 6 8 3 8 3 3 3 配合比的选取 对表7 、表8 的试验数据 进行 分析比较 可以看出 ，首 先从砂率 ( 体积砂率 ) 来分析 ，上述试配有3种砂率 ，即 4 5 、5 0 、5 5 ，试 2 A I 、A 2 、A 3 的砂率为4 5 ，可泵 性较差 ，不能泵送 iJ 6 0 m的高度 ，因此，在本工程 中不能 使用 i试配C1 、C 2 、C 3 的砂率为5 5 ，可泵性较好 ，但较 黏稠 ，且干密度超过了设计要求 ，也不能满足本工程的设 计要求 ；再试配B 1 、B 2 、B 3 的砂率为5 0 ，可泵性及和易 性良好 ，干密度也能满足本工程 的设计要求。 因此，选择 试B , B I 、B 2 、B 3 的砂率5 0 作为本工程混凝土配合 比的砂 率。 从试B 7 B I 、B 2 、B 3 的抗压强度数据来看 ，试配的2 8 d 抗压强度为3 5 5 MP a，满足混凝土的配制强度要求 ，可泵 性、干密度都 能满足设计要求，因此我们选取试B ? B 2 作 为 本工程预拌混凝土的配合比。 4工程应用情况 4 1 生产控制措施 ( a)陶粒进场时 ，严格控制陶粒的质量 ，进场时应 按照国家标； 隹 轻集料及试验方法 ( G B T 1 7 4 3 1 1 2 2 0 1 0)的要求进行检验验收 ，主要检查堆 积密度 、吸水 率、筒压 强度、颗粒级配等性能指标，凡不满足要求的均 严禁进场 ，作退货处理。陶粒运输和堆放应保持颗粒 混 合均匀，减少离析。应防止树叶、泥土或其他有害物质混 入 。 ( b) 陶粒进场后 ，必须进行淋水或泡水预湿。一般 提前3 d 进货，进场后堆放在专用堆场 ，堆场四周装有喷洒 水龙头 ，间距在1 m左右，喷洒水 的时间不少于1 d，使陶 粒达到吸水饱和状态。在气温低于5。 c 时 ，不宜进行预湿 处理 ，也就不宜泵送施工。 ( C) 陶粒混凝土生产时，混凝土拌和物的各组成材料 以质量计量。在生产时 ，应提前4 h 停止喷洒水 ，基本滤干 陶粒的表面水。在生产前 ，须测定陶粒的湿堆积密度 ，复 核陶粒 的质量用量。陶粒混凝土拌和物必须采用强制搅拌 机搅拌 ，搅拌时间适当延长 ，搅拌时间不少于4 5 s 。 ( d)在 生产过程 中 ，应加强 坍落度 的 出厂控 制。 考虑 到 陶粒 的 吸水 率 、运输 时 间及 等待 卸料 时 间 ，坍 落度 的损 失较 大。在施工过程 中 ，我们把 出厂坍 落度控 制在 1 9 02 0 0 mm，泵送卸料前 的坍 落度控制在 1 6 0 1 8 0mmo 4 2 施工情况 4 2 1 泵管布置 根据东 方之 门施工 现场 的布置 ，只 能采 用固定 泵接 泵管施工 ，每次浇筑使用1台泵。固定泵布置在南、北裙 房中间的地铁顶板上方。泵管可从楼层预 留洞口接至待浇 楼层 ，接管路径按浇筑 时 “ 后退”法布管。底层水平泵管 铺设时 ，每3 m左右设置一个混凝土支墩进行 固定。整个 施工中水平布置泵管约1 5 0 m，垂直布置泵管约6 0 m，采 用 中联Z L J 5 1 2 1 T H B 车载泵泵送施工 ，该泵车最大理 论泵 送 出口压 力可达2 2 MP a ，能够满足2 0 0 m泵送普通混凝土 的施工要求。在本工程泵送过程中，陶粒混凝土的出口泵 送压力一般在1 51 7 MP a ，比普通混凝土的泵送压 力要大 3 0 一4 0 。 本工程共 泵送施工 了3次 ，没有 出现堵 泵等异 常现 象，每次都很顺利地完成 了泵送施工。 4 2 2 浇 筑 流程 本次混凝 土浇捣 ，南裙房屋面 由南 向北一 次完成 ， 北裙房屋面由北 向南一次完成。裙房屋面东西 向为弧线截 面，采用钢丝网片分隔分段施工 ，间距2 m。为保证结构稳 定性 ，南北 向泵管设置在裙楼屋面最高处 ，浇筑顺序为 以 南北 向泵管为中心 ，先左2 m，后右2 m，再左4 m，再右 4m，以此类推。 4 2 3坡屋 面的平整度控制 在按要求安装好坡屋面的梁板钢筋后 ，在板筋上设置 钢筋导轨 ，导轨采用 1 0 mm的二级钢筋 ，导轨钢筋上表面 即为混凝土面 ，导轨与板筋焊接牢固 ，钢筋头不得高出导 轨面 ，支撑间距为5 0 0 8 0 0 mm且每根导轨不得少于3个 支撑点。在屋面混凝土浇筑过程中，采用2 m刮尺在导轨上 对浇注 的混凝土进行板面找平 ，并控 制混凝土面标高。如 图 1 所 示 图1 坡屋 面的平整度控制 4 2 4浇筑和成型 陶粒 混凝 土拌 和物 浇筑 倾 落 的 自由高度 不应 超 过 1 5 m。 当倾落高度大于1 5 m F l , ，应加串筒、斜槽或溜管等 辅助工具。 本工程陶粒混凝土浇注的厚度1 2 O mm，采用平板振动 器振捣成型。振捣时间根据 实际拌和物稠度和振捣部位确 定 ，控制在1 0 3 O S ，具体延续时间以拌和物振实和避免 陶粒上浮为原则。 浇筑成型后 ，采用拍板、刮板、辊子或振动抹子等工 具 ，及时将浮在表层的陶粒压入混凝土内。对陶粒上浮面 积较大的地方 ，采用表面振动器复振 ，使砂浆返上 ，再做 抹面。 4 2 5混凝 土养护 陶粒混凝土浇筑成型后应及时覆盖或喷水养护。采用 自然养护时 ，湿养护时间不应少于7 d 。用塑料薄膜覆盖养 护时 ，须全部表面覆盖严密 ，以保持膜内有凝结水。 4 - 2 6 施 工后 的情 况 施工现场硬化后 的陶粒混凝土表面平整 ，与普通混凝 土相 类似 ，且未见明显的裂缝 ，强度及密度均达到 了设计 要求 。 5 结 语 在高层建筑施工中，对有较高强度等级且低密度要求 的承重结构陶粒混凝土 ，在选择陶粒品种时，可采用页岩 陶粒。通过合理的配合比设计及生产工艺 ，陶粒混凝土不 仅能够满足泵送要求，还可满足强度及密度要求。 陶粒 混凝 土相 对密度轻 ，能减轻结构 自重 ，且 在隔 热、隔音、保温、抗渗抗冻 、防火等方面有其优越性能 ， 从价值工程及节能环保角度考虑有使用及推广价值。 9 0 0 0 【 1 】刘雁军 陶粒混凝 土空心砌块墙体抹灰施工工艺 J 】 建筑工人， 2 0 1 4 ( 5 ) ： 2 4 - 2 5 2 】 宋成材 浅谈 双层钢 网细陶粒混凝土在建筑空心隔墙板的施工 技术 J _ 决策与信息， 2 0 1 4 ( 1 4 ) ： 9 2 3 】唐慧华 陶粒混凝土的吸声性与保温性 J 四川建材，2 0 1 4 ( 3 ) ： 1 5 1 6 4 冯乃谦 实用混凝土大全【 M】 ， 北京： 科学出版社， 2 0 0 1 2 0l 4 1 0 Bl m d i l c。 n s t r uc t i 。 n I l l 6 7