高強度鋼管混凝土的配制與應(yīng)用

1、自密實鋼管混凝土的配制與工程應(yīng)用權(quán)桂俠 王峰 焦鴻慶（陜西長城建筑制品有限公司710021 西安）摘要：在高層建筑的鋼管混凝土柱施工中， 采用高位拋落法澆注自密實混凝土， 不僅提高了 施工效率，降低了噪音，而且提高了工程質(zhì)量。 經(jīng)檢測不僅混凝土試件強度 （含柱頂部浮漿） 達到了設(shè)計要求，且鋼管壁檢查表明所澆筑的混凝土密實、飽滿，質(zhì)量優(yōu)良。關(guān)鍵詞：自密實混凝土、高流態(tài)1工程概況及特點位于西安市興慶北路的“海景大酒店”是一幢地上二十六層，地下兩層，總建筑面積31464平方米的高層建筑。該工程結(jié)構(gòu)體系為：矩形鋼管混凝土柱，H型鋼梁及矩形鋼管混凝土支撐的組合結(jié)構(gòu)，樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。矩形 鋼管

2、柱每層39根，規(guī)格有500mM 500mm 600mrK 600mm 及700mrK 700mm三種，五層以下矩形鋼管柱采用 C50混 凝土吧，五層以上采用C40混凝土。在鋼管內(nèi)部根據(jù)結(jié)構(gòu) 需要不等距設(shè)置中間開有200或300孔的水平工藝鋼 板（見圖1）。水平工藝板之間的最大間距為 2m最小間 距僅有0.18m,每次澆注鋼管混凝土高度為10-12m。圖1鋼管內(nèi)水平工藝板平面圖該工程由深圳市藝恒建筑設(shè)計，浙江中天建設(shè)集團第五建設(shè)公司承建，陜西長城建筑制品有限公司供應(yīng)免振搗自密實混凝土。2自密實混凝土的配制2.1自密實混凝土的優(yōu)點日本東京大學(xué)岡村甫教授在上世紀 80年代末即研制成功免振搗自密實混凝

3、 土。我國于上世紀90年代末開始應(yīng)用于工程。所謂免振搗自密實混凝土是指具 有高流動度、不離析、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時依靠自身流動，無需振搗而達到 密實的混凝土。它既能顯著降低混凝土施工中的噪音，減輕工人勞動強度，也解決了傳統(tǒng)混凝土澆注中極易產(chǎn)生的由于漏振、過振等人為因素而造成的工程缺 陷，為快速施工創(chuàng)造了條件。它的配制可摻用大量礦物摻合料，有利于資源利用 和生態(tài)環(huán)境保護。所以說在工程中推廣應(yīng)用免振搗自密實混凝土可同時達到：節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的目的。它不僅適應(yīng)了當(dāng)代混凝土工程高層大跨度發(fā)展的 要求，也為配制勻質(zhì)且耐久的高性能混凝土提供了技術(shù)保障，實屬混凝土技術(shù)發(fā)展歷程中的一個新里程碑。2.2

4、 C50自密實混凝土的配制2.2.1原材料的確定自密實混凝土配制的難點在于高流態(tài)化與泌水離析的矛盾， 對于采用高位拋 落法施工高強度自密實混凝土這一矛盾將更為突出， 為了解決高強度、大流動度、 易泌水(尤其是高位拋落)者之間的矛盾，我們優(yōu)選原材料如下：(1)砂石骨料。砂子細度模數(shù)控制在 2.3以上，含泥量小于1.0%,粗骨料 采取混合級配，即5mnrr 20mm吉凈卵石和16mmr 31.5mm碎石摻配使用，如此既 降低了空隙率，也有利于提高混凝土拌合物的和易性。當(dāng)5mm- 20mm卵石和16mm- 31.5mm碎石以不同比例復(fù)配時的空隙率見表 1。表1精骨料復(fù)摻時的空隙率碎石/卵石(重量比)

5、5:56:47:38:29:1空隙率(%46.346.243.148.548.1(2)用大型水泥企業(yè)采用新型干法旋窯工藝生產(chǎn)，富余強度高的PO42.5R普通水泥。本工程采用全國免檢的“秦嶺牌” P-O42.5R水泥，其技術(shù)指標如表2。表2 “秦嶺”牌P- O42.5R水泥技術(shù)指標性能化學(xué)成分物理性能抗壓強度抗折強度指 標SiO2FeOAl 2OCaOMgOSOf-CaO標準稠度用水量%初凝min終凝min3d28d3d28d21.24.205.6164.31.92.110.8125.117019530.552.16.87.9(3) 摻用專門配制的減水率達30%保塌落度時間2h且兼具增粘組分的復(fù)

6、 合泵送劑。(4) 摻用符合現(xiàn)行國家標準的寶雞寶源綜合利用有限責(zé)任公司生產(chǎn)的I級粉 煤灰，其技術(shù)指標見表3。表3I級數(shù)煤灰技術(shù)指標項目細度(0.045 叩 篩余)%需水量比%SO%燒失量%含水率%指標7.288.11.011.820.4(5)為確?；炷僚c鋼管之間不產(chǎn)生因混凝土收縮而出現(xiàn)縫隙，摻用高效膨脹劑，其摻量按上限控制。(6)適當(dāng)增大膠凝材料總用量并提高砂率，減少骨漿比。2.2.2配合比的確定為確保鋼管混凝土的力學(xué)性能均勻可靠，擬定混凝土配合比配制目標如下：(1) 混凝土拌合物坍落度：220mm-250gm擴張度：600mm-700m;(2) 混凝土拌合物90min經(jīng)時：塌落度玄220m

7、m塌落擴張度玄600mm(3) 標準養(yǎng)護及同條件養(yǎng)護試件強度 100泌到C50設(shè)計要求；(4) 柱頂層浮漿強度100泌到C50要求；（5）浮漿下邊粗骨料含量較高的拌合物強度 100泌到C50要求。 經(jīng)試驗室反復(fù)試驗，最終優(yōu)選配合比見表 4。表4 C50自密實混凝土配合比配合比（kg/m3）水膠比砂率PO42.5RI級灰膨脹劑砂卵石碎石復(fù)合泵送劑水380120387922 9167816.11650.310.45該鋼管混凝土柱每次澆筑 10mi 12m,由于混凝土各組分密實差異，且處于 高流態(tài)，根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)難及工程實例，在柱頂部位難免開成一定壓厚度的將層。 在試驗室模擬現(xiàn)場澆筑條件，測試了該配合

8、比混凝土不同澆筑條件不同部位混凝 土的試塊強度見表5。表5不同澆筑條件、部位混凝土強度（單位 MPa免振搗試件插搗試件上部150mim250mr內(nèi)漿體試件下部混凝土試件7d28d7d28d7d28d7d28d41.760.143.663.444.060.245.660.8注1 ：養(yǎng)護條件為溫度 20 C 2C，95%上相對濕度；注2:漿體試件為混凝土在大鐵桶內(nèi)靜置90min后，將其人置于振動臺上振動2min后，取上部漿體所制試件。3工程應(yīng)用于2004年9月中旬至10月底采用“高位拋落法”澆筑了該工程地下兩層和 地上一至三層的鋼管混凝土柱 39根，澆筑高度11.5m?，F(xiàn)場檢查混凝土拌合物 的塌落

9、度和塌落擴展度均符合要求，和易性良好，無離析、泌水現(xiàn)象，澆筑十分 順利。3.1現(xiàn)場檢驗混凝土拌合物指標在澆筑現(xiàn)場，對混凝土拌合物進行了檢驗，其結(jié)果見表6。表6現(xiàn)場檢測混凝土拌合指標測試時間混凝土出機45min后到現(xiàn)場混凝土在現(xiàn)場45min后坍落度，mm245225坍落擴展度，mm6806303.2該次所澆混凝土的試件強度試件強度見表7表7混凝土試件強度取樣地點現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣長城攪拌站取樣養(yǎng)護條件標準養(yǎng)護同條件養(yǎng)護標準養(yǎng)護組數(shù)P 201024強度值MPa7d38.335.439.428d58.255.460.33.3混凝土質(zhì)量檢測用敲擊法檢查柱內(nèi)水平工藝板密集部位及工藝板下部位時，根據(jù)聲頻判斷均無明顯空鼓感為了更確切驗證免振條件下混凝土澆筑的密實情況，在澆筑完 7d 后，對少 許有空鼓感的地方及水平工藝板下部共計九根柱表面開20孔洞檢查，證明所澆筑混凝土是完全密實的。分析之所以有空鼓感的原因是鋼管內(nèi)壁銹層所致。4 結(jié)束語作為陜西省第一個自密實混凝土在鋼管混凝土實際工程應(yīng)用， 實踐