超高层建筑自密实混凝土施工技术.pdf

第 4 3 卷第 1 1 期 2 0 1 2 年 1 1 月 Vo 1 ． 4 3 No ． 1 1 NO V ．2 01 2 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 1 0 2 9 超高层建筑 自密实混凝土施工技术 马小军 ，毛长 国 ，傅 旭2 ，包东存2 ，黄 伟 ( 1 ． 北京建_T四建工程建设有限公司， 1 0 0 0 7 5 ， 北京； 2 ．甘肃省电力公司， 7 3 0 0 0 0 ， 兰州) 摘 要：调度通讯楼工程型钢混凝土结构， 钢骨体型大 、 钢筋配置多、 节点连接复杂。为确保在钢筋和钢骨 密集的区域混凝土振捣密实、 不出现蜂窝、 孔洞， 主楼竖向构件采用C 6 0 自密实混凝土施工。通过采取模拟试验、 检验原材料 、 调整配合比等措施， 有效地保证了施工质量。 关键词 ： 超高层建筑； 自密实混凝土； 配合比； 钢筋密集 中图分类号 ： T U 7 5 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 2 ) 1 1 - 1 0 2 9 — 0 3 CoNS T RUCT I oN TEC HNI QUE OF S E LF - C OMP AC TI NG CONCRE TE I N S UP ER- HI GH B UI L DI NG MA X i a o - j u n ，MA O C h a n g - g u o ，F U X u ，B A O D o n 9 一 C U D ，H U A N G We i ( 1 ． B e i j i n g F o u r t h C o n s t r u c t i o n＆ E n g i n e e ri n g C o ． ， L t d ． ， 1 0 0 0 7 5 ，B e i j i n g ，C h i n a ； 2 ． G a n s u E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n ，7 3 0 0 0 0 ，L a n z h o u，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e d i s pa t c h i n g a n d c o mmu n i c a t i o n b u i l d i n g a d o p t s p r o f i l e s t e e l r e i n f o r c e d c o n c i e t e s t r’ 。u’ c t u r e wi t h l a r g e s t e e l f a me ． d e n s e s t e e l b a r s a n d c o mp l e x n o d e s ．C6 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e i s u s e d f o r v e r t i c a l me mb e r s o f t h e ma i n b u i l d i n g t o e n s u r e t h a t t h e c o n c r e t e a t p o s i t i o n s wh e r e s t e e l b a r s a n d s t e e l~a me s a r e d e n s e i s c o mp a c t e d a n d i s f r e e o f b e e hi v e a n d p e r f o r a t i o n ． Di f f e r e n t me a s u r e s ， s u c h a s s i mu l a t i o n t e s t ， i n s p e c t i o n o f r a w ma t e r i a l s a n d a d j u s t me n t o f mi x i n g p r o p o rt i o n ，e t c ，a r e a d o p t e d t o e f f e c t i v e l y e n s u r e t h e c o n s t r u c t i o n q u a l i t y ． Ke y wo r d s ：s u p e r - h i g h b u i l d i n g；s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e；mi x i n g p r o p o r t i o n；d e n s e s t e e l b a r s 调度通讯楼工程紧邻黄河 ， 是甘肃省重点工程、 国 家电网重点工程 ， 建筑面积9 0 6 9 1 m ， 建筑高度1 8 8 m， 是甘肃省第一高楼， 兰帅1市新地标建筑。 混凝土工程量 约6 ．9 万m 3 。 1 混凝 土施工难点 主楼采用型钢混凝土结构 ， 钢骨体形大 、 钢筋配置 多、 节点连接复杂． 尤以地下室墙柱为甚， 不但有形状 复杂的钢骨、粗大密集的箍筋， 还有大量墙体水平钢 筋，而且钢柱截面形式主要采用交叉双工字钢和并联 双工字钢形式， 柱头、 柱身兼有水平加劲板 ， 尤其梁柱 接头核心区的水平加劲板多达4 道 ， 较钢管( 箱) 混凝土 结构复杂。为确保钢筋和钢骨密集的区域混凝土振捣 密实、 不出现蜂窝、 孔洞 ， 主楼竖向构件采用C 6 0 自密 实混凝土施工， 以保证混凝土构件施工质量。 2 材料与设备 2 ． 1 材料 水泥选用P - O 5 2 ．5 ， 实测强度为5 9 ．2 M P a 。砂为河 砂 ， 细度模数2 ． 8 ， 含泥量1 ． 8 ％。 碎石为5 ～ 2 0 mm， 压碎指 标7 ．0 ％。粉煤灰为细度为0 ．0 4 5 ， 孔筛余8 ％， 需水量比 9 3 ％。矿渣粉比表面积4 2 0 m ~ k g 。外加剂选用T MS — Y J 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 7 — 1 2 作者简介： 马小军( 1 9 6 5 ～ ) ， 男， 北京市人， 高级工程师， 项 目经理 ， e — ma i l ： b e e g l z x mb@1 6 3 ． e o n 1 ． 聚羧酸盐高效减水剂。 2 ． 2 主要机具设备 主要机具设备有：高压混凝土输送泵、塔式起重 机、 灰斗、 布料杆、 插入式振动器、 附着式振动器、 柴油 发电机 。 3 施工工艺流程及操作要点 3 ． 1 工艺 流程 施工工艺流程为：混凝土设计配合比叶原材料选 择检验 计量搅拌 运输一泵送一浇筑振捣一养护。 3 ． 2 设计配合 比 C 6 0 自密实混凝土配合比见表1 。 表 1 C 6 0自密实混凝土配合 比 强度 昆凝土材料用量／ ( k g ／ m 3 ) P O 5 2 ． 5 粉煤 矿渣 膨 胀 5 ~ 2 0fi l m 聚羧酸盐 等级 砂 水 水泥 灰 粉 剂 碎石 外加剂 C 6 0 3 8 0 9 0 1 0 0 2 0 7 7 2 8 1 O 1 6 5 5 ．0 3 ． 3 原材料选择试验 ( 1 )一般1 m 。 自密实混凝土中粗骨料的松散体积 为0 ． 5 0 ～ 0 ． 5 5 m。 。 ( 2 )据有关试验表明，当砂在砂浆中的体积含量 超过4 2 ％， 堵塞概率随砂体积含量的增加而增加； 当砂 体积含量超过4 4 ％后， 堵塞的概率为1 0 0 ％， 因此砂浆 l 0 3 0 建筑技术 第 4 3 卷第 1 1 期 中砂的含量不能超过4 4 ％。当砂体积含量小于4 2 ％时 。 虽可保证不堵塞，但砂浆收缩却会随砂体积含量减小 而增大 ， 故砂浆中砂的体积含量也不应小于4 2 ％。 ( 3 )为保证混凝土具有足够强度和 良好耐久性 ， 水胶比应控制在不大于0 ． 4 ， 并掺 用细掺合料调节混凝 十强度和拌合物粘度。 ( 4 )在兰州地区石子级配较差， 石子硬度较高， 无 较好中砂， 水泥储备少， 自密实混凝土应用经验少， 为 配制较好工作性的混凝土， 选用P 0 5 2 ．5 水泥， 砂选用 河砂， 外加剂采用聚羧酸盐高效减水剂。 按要求控制混 凝土拌合物的坍落度和扩展度。 3 ． 4 计量搅拌 自密实混凝土施工技术的关键在于配合比设计和 生产质量控制， 即生产设备、 生产工艺、 原材料配制等 生产过程是否有保证 ； 生产过程( 混凝土拌合物搅拌) 中应主要保证实现混凝土塑 眭状态性能 ， 包括流动 眭、 稳定性等， 须确保混凝土的质量波动减小、 性能达到配 合比设计要求或实际性能得到全面提高 。此过程中重 点考虑与控制因素有以下几点 。 ( 1 )生产系统质量控制。须保证严格按质量控制 体 系的标准对生产过程进行控制 ， 选择业务素质高 、 责 任心强的丁作人员监督生产。 ( 2 )原材料控制。生产过程中应严格控制原材料 实际质量和用量 ， 确保原材料无质量变异。 生产过程 中 增加对原材料的检测频率， 尤其是骨料级配和含水率， 骨料颗粒级配要稳定连续。 ( 3 )加水量控制。 严格按设计配合比的要求 ， 对加 水量进行精确控制， 并充分考虑骨料的含水率， 生产过 程中随着骨料含水率的变化随时调整。 ( 4 )外加剂及矿物掺合料 。外加剂和矿物掺合料 掺量对混凝土塑性 性能影响大 ，生产过程 中应严格控 制， 并加强进场材料随机抽检频率， 保证外加剂成分的 连续稳定。 ( 5 )生产检测与控制。 混凝土生产过程中受许多 因素影响，尤其刚开机生产时混凝土性能易出现波 动 ， 应 当加 强混凝 土拌合物质量性能测试 ， 并适 当调 整 ， 直至性能稳定 。 同时 ， 生产过程中应加强专人 目测 检验。 混凝土拌和生产的第一罐须在有关人员见证下 开盘鉴定 。 3 ． 5 运输 ( 1 )混凝土出厂 前进行检测，不合格的混凝土不 允许出厂 ，到现场的混凝土如果出现扩展度不够等问 题应退回搅拌站 。混凝土浇筑时主要技术人员和管理 人员到场 ， 发现异常情况马上采取措施 。 ( 2 )搅拌站自密实混凝土不能做到专罐专车， 要 求搅拌站在搅拌完普通混凝土后，搅拌自密实混凝土 前须将搅拌机罐清洗干净，罐车在运完其他混凝土后 须清洗干净，罐车装入混凝土前应仔细检查并排除罐 内残存的刷车水， 否则会影响自密实混凝土T作性能。 ( 3 )自密实混凝土运送及卸料时间控制在2 h 以 内， 以保证自密实混凝土的高流动陛。 ( 4 )卸料前罐车应高速旋罐9 0 s 左右， 再卸入料 斗内。 3 ． 6 泵送 ( 1 )混凝土泵启动后 ， 应先泵送适量水 ， 以湿润混 凝土泵料斗 、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接 触部位。 ( 2 )经泵送水检查 ， 确认混凝土泵和输送管中 无异物 、 无渗漏后 ， 泵送与混凝土内除粗骨料外的其他 成分相同配合比的水泥砂浆。润滑用的水泥砂浆应分 散布料， 不得集中浇筑在同一处。( 3 )开始泵送时， 混 凝土泵应处于缓慢匀速并随时可反泵的状态。泵送速 度， 应先慢后陕， 逐步加速。 同时， 应观察混凝土泵的压 力和各系统的工作情况， 待各系统运鞫}f页 利后， 方可以 正常速度进行泵送 。 ( 4 )混凝土泵送应连续进行 。 如须 中断时， 其中断时间不得超过混凝土从搅拌至浇筑完 毕所允许的延续时间。 ( 5 )泵送混凝土时 ， 活塞应保持 最大行程运转。( 6 )在混凝土泵送过程中 ，若需接长 3 m 以上( 含3 m) 的输送管时， 仍应预先用水和水泥浆 润滑管道内壁。 ( 7 )在混凝土泵送过程中， 有计划中断 时 ， 应在预先确定的中断浇筑部位停止泵送 ； 且中断时 间不宜超过1 h 。( 8 )混凝土泵送结束前 ， 应正确计算 尚需用的混凝土数量， 并及时告知混凝土搅拌站。 3 ． 7 浇筑振捣 3 ． 7 ． 1 墙 柱 ( 1 )事先制备与浇筑混凝土同配合比的无石子砂 浆 ， 自密实混凝土浇筑前， 对竖 向混凝土构件用塔式起 重机吊料斗运至浇筑点，人工在浇筑面底部铺浆3 0 ～ 5 0 m Ⅱ lf ， 以避免根部损坏。 ( 2 )高强 、 自密实混凝土由于浇筑速度快 ， 混凝土 下沉时间长．须进行二次振捣。复振时间在施工完毕 3 0 mi n 左右 ， 防止产生横向开裂 ( 钢模板在外侧悬挂振 动器振捣、 木模板在外侧敲击模板) 。 ( 3 )混凝土浇筑过程中垂直自由下落高度控制在 2 in 以内， 水平流动距离控制在1 0 rn 以内。 ( 4 )高性能自密实混凝土的浇筑速度较快，不得 在出料口过多集中堆料。 ( 5 )墙混凝土采用混凝土地泵送料 ， 混凝土的浇 筑方向为从一端开始 ， 采用斜面分层法向另～端推进。 2 0 1 2 年 1 1 月 马小军， 等 ： 超高层建筑自密实混凝土施工技术 1 0 3 1 ( 6 )混凝土下料点选在每跨墙的中间和柱边部 位， 下料点间距不应大于7 m， 这样分散布置下料点， 可 使各边墙混凝土浇筑高度同步，又不致下料点过于集 中而产生的石子多而砂浆少的现象 ，从而保证混凝土 在拆模届的外观质量。 ( 7 )对于洞口过梁钢筋较密处 ， 用3 0 型振动棒均 匀振捣， 不可过振。 在无法下棒的部位采用振动模板的 方式辅助混凝土流动。 ( 8 )浇筑外简柱混凝土时， 料斗前方安置软管。 利 用塔式起重机高抛免振浇筑。 3 ． 7 ． 2梁柱 节点 ( 1 )梁柱节点钢筋较密时， 浇筑此处混凝土时宜 用小粒径石子同强度等级的混凝土浇筑，并用小直径 振动棒辅助振捣。 ( 2 )当梁柱节点钢筋密度较大， 影响振动棒插入 时， 应在混凝土浇筑前与钢筋专业配合， 调整插棒点部 位钢筋，在混凝土振捣不受影响时，由钢筋工及时恢 复。混凝土振捣时。 严禁碰触钢筋。 ( 3 )由于钢骨将柱混凝土分成4 个区域， 在用振动 棒辅助振捣时， 两个振动棒对角同时下棒振捣， 然后振 捣另一对角混凝土， 保证混凝土均匀密实， 同时能够将 混凝土中的气体赶出， 保证混凝土内实外光。 3 ． 8 养护 3 ． 8 ． 1 墙体的养护方法 ( 1 )为减少混凝土结构开裂， 保证混凝土的后期 强度增长， 施工后期的混凝土养护是关键， 洒水养护时 间不得少于7 d 。 ( 2 )规范规定， 墙体模板拆除时间可保证墙体表 面及棱角不因拆除而受损坏。 在气温高的日 子， 终凝后 1 2 — 1 5 h 艮 口 台 邕 达至 0 要求。 ( 3 )模板拆除后对混凝土进行连续养护。墙体养 护一般采取刷养护剂或喷洒 自来水两种方式进行养 护。由于目前市场上养护剂质量差别大， 不易控制， 故 本工程采用喷洒自来水养护， 为保证养护及时， 在顶部 钢结构上放置4 ～ 5 m 的水箱，设专人不间断对竖向墙 体洒水养护 。 3 ． 8 ． 2 柱的养护方法 柱混凝土采用包裹塑料薄膜养护， 柱模板拆除后， 立刻用塑料薄膜包裹，使水分不散失。夏天温度较高 时， 适当洒水。 4 质量控制 4 ． 1 质量控制措施 ( 1 )进行工程模拟试验， 证明试验结果正确性， 即 混凝土强度及泵送性能均达到设计要求， 找出影响现 场混凝土质量的因素， 从而加以控制。 ( 2 )严格检验原材料，特别是石子粒级压碎指 标 、 针片状含量 ， 砂的砂率、 含泥量等均应符合有关规 范标准及试验规定要求。 ( 3 )混凝土的检验主要通过调整配合比来控制新 拌混凝土坍落度在规定范围，从而保证混凝土的可泵 性和硬化后强度。 ( 4 )定岗定责在施工中严格管理是C 6 0 泵送混凝 土成功的关键。 在施工中从混凝土的搅拌、 运输、 泵送 到浇筑振 捣 ，各岗位都定有专门管理 人员监督和指 导， 并事前对每个施工人员进行培训， 做到心中有数， 对重要环节如混凝土搅拌点 、 泵送点， 均安排试验人 员2 4 h 值班 ， 及时进行通报 、 调整 ， 保证C 6 0 混凝土的顺 利施工 。 4 ． 2 施工注意事项 ( 1 )聚羧酸盐高效减水剂严禁与其他类型外加剂 混用。因此， 生产前外加剂、 搅拌机、 混凝土运输车、 混 凝土泵车等设备须充分清洗干净，否则易引起混凝土 急凝。 ( 2 )用聚羧酸高效减水剂配制混凝土，必须延长 搅拌时间至3 — 5 m i n 。 5 安全措施 ( 1 )所有人员高处作业时须佩戴安全帽。现场禁 止吸烟， 严禁酒后上岗作业。 ( 2 )清管时， 管端设挡板或安全罩， 管端严禁人员 站立 ， 以防喷射伤人。 ( 3 )混凝土输送使用的泵管、 卡具， 使用前应仔细 检查， 对于磨损严重、 存在裂缝的泵管及变形破损卡具 禁止使用。 4 )使用振动棒前检查部件和软管，接线是否正 确， 试行运转后， 方可使用。 ： ( 5 )振动棒应单设电源线和电源箱，箱内要有漏 电保护器，电动机外壳做好接零保护，工作时两人操 作， 一人持棒， 一人看电动机， 随时挪动， 不得拖拉。 6 结语 自密实混凝土适用于大多数混凝土结构。具有非 常广阔的应用前景。该项工程C 6 0 [~密实混凝土施工 工艺合理 ， 操作性强 ， 有效保证了施工质量， 适合在同 类工程中推广应用， 解决了施工噪声扰民问题， 降低了 工人的劳动强度问题， 改善了劳动环境， 加快了工程进 度， 提高了工程质量 ， 受到了各界好评。 参考文献 [ 1 ] 谢夫海． 凯恒中心型钢混凝土施工技术 [ J ] _ 建筑技术， 2 O l O ， 4 1 ( 1 ) ： 2 3 - 2 5 ．