钢管内无收缩混凝土施工技术的研究.pdf

著提高混凝土密实度 ，其振动频率高达1 2 0 0 0 次 mi n ，其 激振力强，具有普通振动器无法达 到的高密实度，可促使 钢管内混凝土被钢管完全约束 ，使抗压强度进一步提高 ： 同时钢管 由于内部得以充实，刚度增加 ，钢管混凝土能够 承受的压力相当于两者单独受压的压力之和 的2倍 ，真正 实现钢管混凝土承载力强、耐久性高、经济性能优越 的特 点 。 图1 分层振捣浇筑示意 3施工操作要点 3 1 配合比试验 由于钢管内混凝土性能有多方面的要求，混凝土的配 合 比优化设计尤为重要。其中水胶 比、粉煤灰和微膨胀抗 裂膨胀剂掺量是钢管混凝土的关键和重要因素。要在满足 强度下尽量降低水胶比，降低水泥用量。 首 先 ，混凝 土拌和物要 求流动 性和 保水性能最佳 ， 浆骨料比例适当 ( 若砂浆量太小 ，影响混凝土的流动性 ； 砂浆量过大 ，混凝土 自身收缩性增 大；同时，粗骨料体积 比例 小 ，混凝土的弹性模量 降低 ，混凝 土的受压变形增 大 ) 。 其 次 ，在浇混凝土前 ，为优化 配合比并确定膨胀剂 最优掺量 ，要按不同膨胀剂掺量制作多组试验试块 ，标养 室养护 ，测量初始长度及3 d 、7 d 、1 4 d 、2 8 d 、6 0 d 的试 件长度。本工程根据试验结果，同时参考膨胀剂推荐掺加 量 ，采用s Y G 高性能抗裂膨胀剂 ，膨胀剂掺量为水泥用量 的8 。并经设计院认可后按此配合 比实施。 3 2 混凝土制备 ( a) 严格按混凝土配合 比通知单下料 ，严格控制混凝 土的配料顺序 ，确保配料准确无误。 ( b) 对搅拌站微机控制系统及 自动计量 系统严格认 真监控 ，经常检查其工作状 况是否正常。投料时确保原材 料 品种 使用无误 ，计量 允许偏差 不应超过下列规定 ：水 泥 、掺合料 、水为 1 ；粗细 骨料为 2 ；外加剂 为 4 - 1 。 3 -3 混凝土运输 ( a) 混凝土搅拌运输车装料前应冲洗拌筒 ，并清除筒 内积水后方能装料。混凝土出厂前必须经质检员检查合格 后才能签证放行。 ( b) 运输途中拌筒以1 3 r mi n 速度进行搅动。搅拌 车到达现场卸料前应使拌筒以8 1 2 r mi n 再转1 2 mi n ， 然后进行反转卸料。 ( C) 混凝 土搅拌车到达工地卸料前 ，如检查发现混 凝土的和易性 、坍落度不符合要求，需进行处理时 ，应 由 搅拌站驻现场技术代表进行处理 ，如需加外加剂 ，在添加 后要再快速搅拌3 mi n 才能卸料。如该车混凝土达到初凝时 间，应作报废处理。 ( d)必须按发货单注 明的工程名称、部位 、混凝土 强度等级 ，及时、准确地运送到施工现场 ，搅拌车运送频 率和运送时间必须符合施工要求，混凝土在运送途中及至 施工现场均严禁加水。 3 4 混凝土浇筑 准备 ( a) 钢管柱 已安装完毕 ，达到浇筑混凝土要求。 ( b)混凝 土浇筑操作平 台搭设完成 ，满足施工操作 需求。 ( C ) 施工现场 已架设足够的照明设施 ，满足夜间施工 照明要求。 ( d) 将钢管柱 内的杂物、积水清理 干净，不能有明 水。 ( e) 安装串筒或溜槽。 3 5 混凝土浇筑 ( a) 选用高频低噪声环保型 电机 内装插入式振动器 及成套设备代替普通插 入式振 捣棒 ，本工程选用型号 为 Z D N 3 6 5 0 5 6 型 ( 3种型号振动棒 ) ，其振动频率高 ， 振动 棒长度达1 5 m，能保证混凝土振捣到位。 ( b) 在钢柱每个分段 ( 2 3 个楼层一段 ) 安装完成 并焊接、楼层全部钢梁安装完成 ，除悬挑梁外全部校正 紧 固焊接后，开始浇灌本段钢管内混凝土。 ( C) 为保证有良好的工作面 ，在浇灌钢管 内混凝土 前铺好楼承板。天气不好时 ，应增设局部照 明，以保证能 看清钢管内混凝土振捣情况。 ( d) 混凝土采用塔式起重机 吊运 ，浇筑混凝土前检 查料斗口开启、关闭是否顺利，料斗内是否清除干净。 ( e) 浇筑前对钢 管安装质量进行确认 ，并检查钢管 内壁干净 、无油污 、尘土 、杂 物等 ，符合后再浇筑 混凝 土 。 ( f )钢管内混凝土选用人工逐段浇筑法浇筑 ，混凝 土 自钢管上 口灌入 ，采取分层浇注、分层振捣 ，一次浇灌 高度不大于1 5 m，现场操作 图及直管段、节点处混凝土振 捣 系统布置如图2 、图3 所示。 ( g) 采用新型插入式高频振动机代替普通插入式振 捣器进行钢管内混凝土的振捣 ，启动时应先确定机组旋转 2 0 1 4 2 Bl 】 i l d j n g c。 ns l l c t i 。 n I 1 6 3 图2 直管段混凝土振捣 系统布置示意 杆 图3 节点段混凝土振捣 系统布置示意 方向和棒头的偏摆 方向与箭头标示一致 ( 棒体在启动 的第 一 时间呈逆 时针偏摆 )，振捣时要快插慢拔 ，插点沿梅花 型布置 ，逐点移动 ，按顺序进行 ，移动间距 8 0 0 mm，每 点振捣时问不小于3 0 S ，以混凝土表面 已呈现浮浆及石子 不再沉落、不冒出气泡为止。不得漏振。 ( h)当混凝土浇注至钢管 内环肋板位置时，停止灌 注混凝土 ，此时应沿内环肋板方向加强振动 ，使混凝土内 气泡通过 内环肋板排气孔排 出 ，防止 内环 肋板 下气泡聚 集 ，使混凝土在 内环肋板下产生孔洞现象。 ( i )钢管内混凝土浇筑应连续进行 ，不得中断，必须 间歇时 ，应在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。 ( j ) 每段 钢管柱 的混凝 土 ，只浇筑 到离钢 管顶 端 5 0 0 mm 处 ，以防焊接高温影响混凝土的质量。若表面出 现少量浮浆，可用人工刮除浮浆至完成面标高，并将混凝 土表面刮花处理。 ( k) 浇筑后对管口进行封闭，防止水等杂物进入。混 凝土浇筑后不得再对钢管进行任何调整。 ( I ) 冬期施工时，采取在钢管外包毯子等进行保温养 护，防止受冻。 3 6 混凝土养护 为 了减少混凝土 的水分散 失和塑性开 裂 ，应 加强养 护。混凝土初凝后及时蓄水养护 ，以使混凝土能够及时散 J 1 6 4I 建筑旌工 第3 6 卷 第2 期 热 ，降低水化放热的峰值温度。 3 7钢管内混凝土超声波检测 用超声波检测钢管混凝土的完整性。根据合理布设检 测点对钢管混凝土的密实程度和均匀性。检测钢管混凝土 是否存在缺陷及缺陷位置 ，做好详细的记录和标记 ，对不 密实的部位采用局部钻孔、压浆法进行补强 ，然后将钻孔 补焊封 闭牢固。 4质量控制 4 1 工程 质量控 制标准 ( a) 钢 管混凝土工程施 工质量验 收规 范 ( G B 5 0 6 2 8 - 2 0 1 0) ( b) 混凝 土结构 工程施工规范 ( G B 5 O 6 6 6 2 0 1 1)： ( c) 混凝 土结构工程 施工质量验 收规范 ( GB 5 0 2 0 4 - 2 0 0 2)： ( d) 混 凝 土 质 量 控 制 标 ； 隹 ( G B 5 0 1 6 4 2 0 1 1)； ( e) 混凝土外加剂应用技术规范 ( G B 5 0 1 1 9 2 0 1 3) ( f) 钢 结 构 工 程 施 工 质 量 验 收 规 范 ( G B 5 0 2 0 5 -2 0 0 1)； ( g) 型钢混凝土组合结构技术规程 ( J G J 1 3 8 2 0 0 1)； ( h) 补 偿 收缩 混凝土 应 用技 术规 程 ( j G J T 1 7 8 -2 0 0 9)： ( i ) 普通 混凝土 配合 比设计 规程 ( J G J 5 5 2 0 1 1)： ( j ) 矩形钢管混凝士结构技术规程 ( C E C S 1 5 9 ： 2 0 0 4)。 4 2 施工质量控制要求 ( a) 钢管内混凝土的强度等级应符合设计要求。 ( b) 钢管内混凝土的工作性能和收缩性应符合设计要 求和国家现行有关标准的规定。钢管柱 内混凝土与钢管壁 应粘结紧密，无收缩空隙。 ( C ) 钢管内混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应 超过混凝土的初凝时间，同一施工段钢管内混凝 土应连续 浇筑。当需要留置施工缝时应按专项施工方案留置。 ( d) 钢管内混凝土浇筑 应密实 ，包括钢管 内环肋板 下混凝土应振捣密实，无空鼓现象。 ( e) 钢管柱顶混凝土表面密实 ，无浮浆 ，无松散颗 粒 ，无龟裂现象。 4 3 质量保证措施 ( a) 混凝土的各种原材料，包括水泥、磨细矿渣、粉 煤灰 、砂、石、外加剂等按国家规范和有关规定检验 ，在 每项技术指标符合要求后方能使用。 ( b) 对 已安装好的钢管柱柱头立即加盖保护盖板 ， 以防雨水、油、异物落入。并进行中间环节验收 ，确保钢 管柱在浇筑前干净 ，无积水。检查混凝土浇筑设备完好， 防止在浇筑过程中出现故障。 ( C) 混凝土在入模前，应对拌合物的工作性能进行检 验 ，主要检测坍落度等 ，不得发生外沿冒浆和中心骨料堆 积现象。 ( d) 混凝土现场取样制作试块 ，应以搅拌车卸料 1 4 后至3 4 前 的混凝土为代表 。混凝土取样、试件 制作 、养 护 ，均应 由搅拌站、施工现场双方人员及见证取样员共同 签证认可。控制入模温度在 1 O 。 C3 0。 c 范围，钢管柱局部 温度不超过4 O。 C 。 ( e) 浇筑 过程 中 ，混凝 土下 落速度 时间宜慢 不能 快 ，要注意混凝土浇筑连续性。如间断浇筑时 ，浇筑 间断 时间不得超过混凝土的初凝 时间。 ( f )混凝土 浇筑完毕 后 ，混凝 土表 面会有气 泡排 出，并在混凝土表面泛起浮浆 ，应在混凝土初凝前将浮浆 除去，并在混凝土终凝前 ，将混凝土表面剔毛 ，至外露石 子 为止。 ( g) 防止混凝 土浇筑过程中溅到隔板 ，导致混凝土 松散、离析 ，采用钢导管下料，有效防止混凝土离析。 【 h) 在施工现 场对工人进行操作培训及技术交底。 并加强操作人员质量意识教育，制订奖罚措施。 5 安全措施 ( a) 浇筑钢管柱前 ，在钢管周边应搭设 临时操作平 台，设防护栏杆 ；振捣、下料人员用的脚手架应稳固可靠 并做好临边防护，同时佩戴好劳动保护用品。 ( b) 用塔式起重机 吊运混凝 土时，要经常检查料斗 吊钩是否牢固可靠 ，料斗口开启及关闭是否灵活稳当，否 则应及时更换、维修。 ( C) 机械设备、电动工具等必须有可靠的接地接零 和漏电保护装置 ，建立安全生产保障体 系，项 目部设安全 监督员和专职安全员，有相应的安全生产责任制。 ( d) 现场浇筑所产生的混凝土浆污染应及时清理。 6环保措施 6 1 建筑垃圾及粉尘控制的技术措施 ( a) 施工现场应经常晒水和浇水 ，以降低粉尘对人体 的危害。 ( b) 混凝土材料搅拌时 ，工人应佩戴橡胶手套 、防 毒口罩，阻止粉尘和外加剂对人体的危害。 ( C) 吊斗内混凝土不应装得过满，防止溢出。 6 2 噪声控制的技术措施 ( a ) 施工 中尽量采用低噪声的工艺和施工方法，必要 时采取搭设隔音棚进行噪声防护。 ( b)结构层表面进行处理 的噪声可能超过建筑施工 现场 的噪声限值时 ，应在开工前向建设行政主管部门和环 保部门申报 ，核准后再施工。 7应用效益分析 7 1技术效果 该工法解决 了钢管内混凝土收缩不均及与钢管连接不 紧密的技术难题 ，本工程采用敲击钢管法进行初步检查 ， 结果表明其整体密实度均良好。其 中对重要部位钢柱混凝 土进行了超声波实体探测，均达到 了钢管 内混凝土与钢管 结合紧密、混凝土密实无收缩的效果。 我们曾对普通振动器和高频振动器2种设备振捣 的混 凝土 进行密实度检测 ，通过检测 图比对 ，高频振 动器 振 捣的混凝土雷达反射波波幅较稳定 ，表 明混凝土密实度较 好。同时对混凝土取芯进行干表观密度检测对 比，发现密 实度进一步提高，耐久性增强。 7 2 经济效益 保证 了混凝土灌芯的质量 ，节约了返修 的费用 ，提高 了经济效益。 7 - 3 社会效益 此工法可行性强，对施工速度无影响，工程质量好。 特别是耗能小 ，施工噪声小 ，在施工现场同条件下 ，对普 通振动器和高频振动器进行噪声检测 ，普通振动器的噪声 为9 5 d B ，而高频振动器的噪声为7 5 1 d B ，大大降低了噪 声对环境 的影响。同样 ，在金隅 杭政储出1 8 号2 一 D 地块 工 程钢管混凝土柱、海 宁长安大酒店工程矩形钢管混凝土柱 施工中，应用钢管内无收缩混凝土工法 ，均 收到了良好效 果 ，凸显其广阔的应用与发展前景。 一0 0 0 1 姚宏旭， 陈政清， 李瑜 钢管混凝土收缩、徐变性能试验研究 J 中外公路、 2 0 o 7 ( 6 ) ： 1 3 3 1 3 6 【 2 】席耀忠 关于膨胀混凝土若干问题的讨论 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 1 5 3 】阮周刚， 陈银标， 孙明华， 等 关于微膨胀剂在混凝土工程中防裂 作用的讨论 J 建筑施工， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 4 8 0 - 4 8 1 4 陈萌， 刘立新， 彭少民 商品混凝土收缩 变形的试验【 J 工业建筑， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 7 0 - 7 2 ，9 4 5 丁庆军， 陈江， 李悦等龙潭河大桥钢管混凝土配合比设计与施工【 J 建筑材料学报， 2 0 0 1 ( 3 ) ： 2 6 5 2 6 9 【 6 荣劲松石雪飞 湘潭莲城大桥钢管混凝土配合比设计及施工技术 J 水 运 工程 ， 2 0 0 9 ( 1 1 ) ： 1 8 2 1 8 8 2 0 1 4 2 B l li ld i I I g c o I Is t r Il c 廿 o n l 1 6 5 I