聚丙烯纤维高强混凝土在超高层建筑中的应用.pdf

聚丙烯纤维高强混凝土在超高层 建筑 中的应用 Ap p l i c a t i o n o f P o l y p r o p y l e n e F i b e r Re i n f o r c e d Hi g h — S t r e n g t h Co n c r e t e t o S u p e r Hi g h — Ri s e Bu i l d i n g 焦楚杰 胡志勇 1 、 广州大学土木工程学院广州5 1 0 0 0 6 ； 2 、 中建三局第一建设工程有限公司广西分公司 南宁 5 3 0 0 2 2 摘 要： 采用聚丙烯纤维高强混凝土应用于超高层建筑施工 ， 其施工效果表明混凝土强度和裂缝控制都达到了设计要求。 针对泵送中技术难题 ， 介绍了与泵送施工有关的输送泵和运输车数量的计算 、 泵管铺设方法、 钢管柱和剪力墙混凝土的 浇筑工艺等方面 ， 确保了施工顺利完成。 关键词： 聚丙烯纤维 高强混凝土 超高层建筑 泵送施工 中图分类号： T U 5 2 8 ． 5 7 2 ／ 文献标识码 【 文章编号】1 0 0 4 — 1 2 0 1 ( 2 0 1 2 ) 1 2 — 1 1 6 0 — 0 2 南宁市某工程是集金融办公、 电子物流、 会议 、 商场于 一 体 的综合公用建筑 ， 总建筑面积为 1 8 7 5 6 2 m ， 其中地下 室 5层 ， 地下部分总建筑面积为 7 5 9 0 7 m ； 地上部分 由主 楼及裙楼组成 ， 主楼共 5 0 层 ， 建筑高度为 2 3 1 ． 9 5 m 。 其中地 下 4层至地上 3 8层 的钢筋混凝土柱和剪 力墙采用 C 6 0聚 丙烯纤维混凝土。聚丙烯纤维高强混凝土的研究和应用虽 不乏先例 ， 但对于在超高层建筑中的泵送施工， 还是存在着 一 定的技术难度[ ] [ 2 ] 。本工程经施 工单位 、 混凝土供应商等 参建各方与高校专家多次研讨论证， 使施工得以顺利实施。 1 原材料与配合 比 1 。 1 原材料的选择 水 泥 ：采 用 P ． 0 5 2 ． 5 要 求 质 量 稳定 、含 碱 量低 ( < 0 ． 6 名 ) 、 强度富余系数大、 活性好、 标准稠度 用水量小 ， 出 厂温度不宜高于 6 0 o C， 与外加剂之间的适应性良好。 粗骨料 ： 采 用 5 m m～2 5 m m连续级配的碎石 ， 要求含 泥量 <1 ％， 骨料的空隙率控制在 4 0 ％ 以内。母岩立方体抗压 强度应比所配制的混凝土强度高 2 O％以上。 细骨料 ：采用中粗河砂 ，要求细度模数在 2 ． 6～2 ． 9之 间， 含泥量 < ， 碱活性含量必须符合要求。 粉煤灰 ： 采用非高钙的 I 级粉煤灰 ， 需水量比 <1 0 0 ％ 、 细度筛余量 8 ％ ～1 5 ％ 、 烧失量 < 3 ％ 。 减水剂 ： 采用聚羧酸系高效减水剂 ， 减水率 2 5 ％ ～3 5 ％， 氯离子含量 < 0 ． 0 3 ％ ， 碱含量 <1 ％ ， 压 力泌水比 <5 0 ％ 。 作者简介： 焦楚杰( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 博士， 教授， 硕士生导师。 通讯地址 ： 广东省广州市大学城外环西路 2 3 0 号( 5 1 0 0 0 6 ) 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 1 0 — 2 5 I 1 1 6 0 l 2 0 1 2 ’ 1 2 B l珂 g C o m a l - u t ~ li o n 聚丙烯纤维 采用束状网单丝纤维， 当量直径 < 1 0 0 m ， 密度 0 ． 9 1 g ／ c m 。 ， 弹性模量 4 2 0 0 M P a ， 抗拉强度 6 8 0 M P a ， 断 裂延伸率 1 0 ％ -2 5 ％ 。 1 ．2 配合比 搅拌站正式生产 C 6 0混凝土之前 ， 进行试配 ， 选定不同 的配比和投料顺序 ， 施行优选方案。 试配必须严格模拟实际 生产条件 ， 充分考虑施工运输和环境温度等条件进行设计 ， 通过试配并经现场试验确认满足要求后方可正式使用。优 选的 C 6 0混凝土配合 比为 ：水泥 ： 水 ： 粉煤灰 ： 砂 ： 石 ： 减水剂 ： 聚丙烯纤维 =3 8 0- 1 6 0： 1 2 0： 7 0 8： 1 0 6 2： 5： 0． 7 。 2混凝土性 能 2 ． 1 混凝土拌合物性能 对于优选 的配合 比， 混凝土拌合物不泌水、 不粘稠 、 不 板结 ， 具有良好的流动性和保塑性 、 可泵性( 表 1 ) 。 表 1 混凝土拌合物的工作性能 出盘 h 2 h 状态 静态 动态 静态 动态 坍落度 ／ m m 2 3 6 2 3 2 2 3 3 2 2 1 2 2 4 扩展度 ／ m m 6 3 5 6 0 2 6 3 4 5 6 3 6 0 8 排空时间 ／ s 1 0 1 4 1 0 2 0 1 6 2 ． 2 混凝 土强 度 针对优选的配合比进行 3次试生产 ， 每次生产 2 m 。 ， 分 别成型各龄期 3 组 1 5 0 m m x 1 5 0 m m1 5 0 m m标准试件 ， 立方体抗压试验结果如表 2所示 ， 强度都超过 C 6 0的要求 ， 而且有一定的安全储备。 表 2混凝土抗压强度试验 各龄期的立方体抗压强度值 ／ MP a 3 d 7 d 2 8 d 6 0 d 9 0 d 第 1 次试 生产 3 2 ． 2 5 5 ．0 6 9 ．2 7 5 ． 9 7 8 ． 5 第 2次试生产 3 6 ． 4 5 9 ．8 7 5 ．4 8 0 ． 3 8 3 ． 6 第 3次试 生产 3 5 ． 1 5 7 ．9 7 1 ．6 7 9 ． 2 8 1 ． 1 3 主要施 工机械 与施 工过 程 3 ． 1 混凝土输送泵和运输车 混凝土输送泵需用台数 N 计算按公式( 1 ) 计算。 N =-q ~ ／ ‰ ( 1 ) 式中 ： q J『 _ _ 一 混凝土浇注数量 q 5 0 m 。 q m 厂一 混凝土输送泵车最大排量， q =6 0 m 3 ／ h ； —— 泵车作业效率 ， 叼 = 0 ． 6 。 施工主楼混凝土输送泵 需用数量为 ： 5 0 ／ ( 6 0 X 0 ． 6 ) = 1 ． 3 台， 取 2 台。 考虑发生故障的修理时间， 额外采 用备 用泵 1 台。 混凝土搅拌运输车需用台数按公式( 2 ) 计算。 q m ( 6 0 x Y v +t ) ／ 6 0 0 ( 2) 式中 ： q ，广一 泵车计划排量，q 2 9 m ； 0 一混凝土搅拌运输车容量 ， o = 8 m 。 ； 卜一 搅拌站到施工现场的往返距离 ， 4 0 k m； 搅拌运输车车速 ， 按平均取为 3 0 k m ／ h ； 亡 _客观原因造成的停车时间 ， 取 8 m i n 。 每台混凝土输送泵需配备混凝土搅拌运输车台数为 ： n = 2 9 X( 6 0 X 4 0 ／ 3 0 + 8 ) ／ 6 0 X 9 ) 一 4 ． 7 3 台 ， 取 5 台 ； 高峰期施 工主楼共需 1 0台混凝土搅拌运输车。 3 ． 2主要施工过程 泵管铺设坚持“ 路线短、 弯道少、 接头严密” 的原则。泵 管必须架设牢固， 输送管线宜直 ， 转弯宜缓 ， 接头加胶圈 ， 以 保证其严密， 泵出口处要设一定长度的水平管 ， 须搭设专门 的支架支撑。 泵送前， 先用适量的与混凝土内成分相同的水 泥浆或水泥砂浆润滑混凝土输送管内壁。 泵送时， 若喷出混 凝土为 1 根柔软 的柱子 ， 直径微微变粗 ， 石子不喷 出， 证 明 泵送效果较好 ， 若喷出一半就撒开 ， 说 明和 易性不好 喷到 地面时砂子飞溅严重， 说明坍落度偏大。泵送过程中， 受料 斗内应有足够的混凝土 ， 以防止吸入空气产生阻塞。 剪力墙混凝土浇注 时， 先在墙根部浇注厚 5 0 m m与混 凝土强度等级相 同的水泥砂浆， 然后浇注混凝土。 第 1 步浇 注高度应控制在 3 0 0 m m～4 0 0 m m ， 以后每层浇注高度控制 在 4 5 0 m m ： 必须在下层混凝土初凝前 ， 浇注上层混凝土 ， 且 振捣上一层混凝土时要插入下一层面以下 5 0 m m 。采 用高 频振捣器进行混凝土的振捣 ，振动频率和时间以能使拌合 物中所含空气成分逸出为准 ， 达到表面平整 ； 在每个振动点 的延续时间内， 应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落为宜。 当混凝土强度达到 1 2 M P a时 ，拆除墙体侧模洒水 ， 并 采用塑料薄膜严密包裹。 及时监测薄膜内是否有结晶水， 如 有则表面养护情况 良好， 如无则表明混凝土可能失水， 应拆 除薄膜重新洒水包裹养护。 4 施工效果 剪力墙拆模后 ， 构件表面无任何蜂窝麻面 ， 无肉眼可见 裂缝。1 个月之后， 用 N M - 4 B非金属超声检测分析仪对墙 、 柱混凝土进行超声探测， 结果表明结构内部密实。 钻取墙体 芯样的轴心抗压强度平均值为 6 1 ． 5 M P a ，施工时同期制作 的混凝土立方试件的立方体抗压强度平均值为 7 2 ． 2 M P a 。 由上述数值可看出， 混凝土抗压强度符合要求。 通过观察抗 压强度试验后的碎块发现，聚丙烯纤维在混凝土中分布均 匀， 无结团、 结块现象。 5 结语 采用 P ． 0 5 2 ． 5 水泥 、 I 级粉煤灰、聚羧酸系高效减水剂 和聚丙烯纤维为主要原材料 ， 配制出了不泌水 、 不粘稠、 具 有良好的流动性和保 塑性、 可泵性 、 抗裂 l~fl g 优的 C 6 0级混 凝土 ， 实施泵送垂直高度达到 1 5 2 m， 施工结果表明， 混凝 土强度和结构裂缝控制均达到设计要求。 参考文献 [ 1 ] 焦楚杰，孙伟， 秦鸿根等． 聚丙烯 一钢纤维高强混凝土弯曲性能试验研究 叨建 筑技术， 2 0 0 4 ， 3 5 ( I ) ：4 8 — 5 0 ． f 2 ] 李兆雄． 高强轻骨料聚丙烯纤维混凝土在屋 面工程中的应用口 】 ． 施工技 术， 2 0 0 7 ， 3 6 0 1 ~ ) ： 8 6 — 8 9 ． 会议消息 “ 十二五 “ 国家科技支撑计划项 目 《 工业化住宅部品全过程信息化管理技术研 究》 子课题 启动与研讨会在上海召开 ( 本刊讯) 由 ” 十S． ft ． ” 国家科技计划 支撑的《 工业化 住 宅部品全过程信息化管理技术研 究》 子课题 日前在上海启动。 启动与研讨会 由同济大学建筑工程 系系副主任吴水根 主持 ， 课题 负责人 刘明教授介绍了研 究计划与方案 。 会议就 后续典型部品的调研 、 信息模型的建立、 管理平台及示范应 用等明确 了单位分工与协调 ， 以尽早 实现成果， 为国民经济 建设 ， 特别是保障性住房工业化设计与建造提供技术支撑。 ( 双 研 ) ll lK lll r 第 3 4 卷第l 2 期 I l 1 6 1