昆山密实自封袋(C80高抛免振自密实砼在住宅楼钢柱结构中的应用)

Posted 2023-05-28

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昆山密实自封袋(C80高抛免振自密实砼在住宅楼钢柱结构中的应用)

C80高抛免振自密实砼在住宅楼钢柱结构中的应用

昆山建山新型建材有限公司

张赛

摘要：自密实混凝土是高性能混凝土的一种，其拌合物具有很高的流动性，可不振捣而自行流平、密实，尤其用于难以浇筑的部位，如异形部位、钢筋密集部位等。可加快施工进度并且可避免由于振捣困难而造成的蜂窝、麻面等质量缺陷。

关键词;C80、高抛、自密实、钢柱。

1、工程概况：

昆山中南世纪城38#楼钢结构住宅项目，占地面积857平方米，建筑面积28318.3平方米，建筑高度98.60米。地下二层建筑面积2679.09平方米，地上34层建筑面积26239.29平方米，为结构形式钢桩架－中心支撑体系、钢管桩混凝土：C80高抛免振自密实混凝土。由上海绿地集团（昆山）商品混凝土有限公司供应。

前期中南世纪城21#楼住宅钢柱（钢结构）工程C55高抛免振自密实混凝土的成功案例为此次38#楼钢结构住宅项目奠定了良好的基础，此次项目施工方找到我集团公司，我集团公司高层领导得知此工程情况后，毅然接下该工程任务，指示：“申昆集团就要做行业所不敢，为行业之所先，一定要攻克这个技术难题！”并于2016年底成立专项科研小组开展课题研究。

2、 工程技术难点分析、自密实混凝土性能要求：

施工结构孔径小，无法使用泵送设备进行施工，单次浇筑高度最高13米，混凝土设计标号较高，为C80,运用什么输送方式？使用什么性能的混凝土才能保证工程进度与施工质量，是科研组需要解决的首要技术难题。

出机混凝土工作性能、到施工现场混凝土工作性能指标如何拟定才能确保施工进度、工程质量，是科研组需要研究确定的技术要点。

集团公司自密实泵送混凝土应用很广泛，但对于自密实非泵的应用实例很少，可参考技术资料较少。用什么原材料、配比才能保证在浇筑过程中混凝土，一直保证高流动性而且混凝土不离析，确保工程实体质量是科研组需攻克的技术难题。

单个工程构件施工体量小，仅0.3立方-1.6立方不等，单次施工量不到100立方，如何组织生产施工，才能保证合理的运营成本及保证工程质量，是科研组需考虑解决的技术难题。

钢柱钢框架结构住宅楼C80高抛免振捣自密实混凝土，此项工程为江苏省首例，该工程由浙江大地钢结构有限公司承建施工。所以我们公司格外重视此项目，组织专题小组同施工单位技术人员共同研究，对C80高抛免振捣自密实混凝土试配，在试验室进行四十次试配和调整、确定。最终由搅拌楼生产大样几次。为了模拟和实现高抛免振捣不分散混凝土，在钢柱浇筑中自上部1200mm或900mm圆孔自由落体到柱底部高抛免振捣不分散效果。试验从高度二层楼高度约7米，使用V型试验漏斗在<25秒通过，混凝土在高抛自由下落过程，在3.5米空中架设钢筋网，孔径为600mm网状，让混凝土在下落过程撞击钢筋网，观察混凝土落地现状，实现了混凝土高抛免振捣不分散的良好效果。

3、原材料：

水泥：盘景P.II52.5，平均强度58MPa，水泥统计标准差为4.8MPa，水泥设计强度fce=平均强度-1.645×标准差=58-1.645×4.8=50MPa

矿粉：宝田S95，28d活性系数为103%

粉煤灰：C类II级，细度为17.6%.

砂：II区中砂，细度为2.9，含泥量为1.5%.

碎石：湖州新开元5-20mm连续级配，针片状含量<8%,含泥量<0.5%.压碎值<4%

外加剂：南京中铁奥莱特聚羧酸型，减水率为35%。

HEA膨胀剂：武汉三源建材有限公司产，掺量为8%。

4、配合比设计验证：

高抛免振捣混凝土配合比设计原理：（1）混凝土拌合物流动性能、粘聚性、扩展度，（2）混凝土的强度，（3）混凝土的耐久性，（4）经济合理。

钢柱高抛免振捣自密实混凝土配合比设计的原则：拌合物的流动性、粘聚性、扩展度和耐久性，由于混凝土的自收缩会在钢柱中产生“空鼓”，为了减少“空鼓”现象，配合比设计可以从以下几个方面考虑：

采用5-20的连续级配二次打磨过的碎石，增加混凝土的流动性、致密性。

大掺量矿物掺合料取代水泥，减少水泥水化收缩。

掺加适量的膨胀剂。由于C80高抛免振捣自密实混凝土水胶比低，而且早期强度高，达到自密实自流平的效果，主要靠混凝土扩展度完成，扩展度与水不可分割，克服混凝土收缩大的缺陷，掺加适量的HEA膨胀剂，起到对混凝土的补偿收缩效果。

采用聚羧酸型外加剂，聚羧酸含有引气成分，可以改善混凝土的流动自密实性能。聚羧酸型外加剂经时扩展度损失保持在3小时不变，使用的中铁奥莱特聚羧酸外加剂配制的高抛免振捣自密实C80混凝土，3小时经时扩展度损失为零，适合38#楼钢柱高抛免振捣自密实混凝土在塔吊过程、混凝土料斗卸料、人工高抛免振捣自密实浇注施工中的技术要求。

（1）试配强度： Fcu,o≧1.15Fcu,k

式中：

Fcu,k--混凝土抗压强度标准值，为80MPa。

用水量mwo,按JGJ55-2011取值155。

胶砂28d强度fb=γf×γs×fce=45MPa。

粉煤灰掺量为12%，系数取值0.85。

矿粉掺量为16%。系数取值1.0。

水胶比W/B=aa×fb/(fcu,o+aa×ab×fb)=0.26

外加剂掺量βa=1.2%

HEA膨胀剂掺量=8%

（2）配合比的确定

经上述计算所得的配合比如表1.

表1 计算配合比

试配结果，混凝土的扩展度为500mm×550mm，且中间混凝土有碎石裸露现象，砂浆包裹性不良，混凝土的边缘有大量的水泥浆析出，出现离析、扒底现象，其余的V形漏斗试验和L形流动仪试验也达不到相应的要求。

根据工地施工要求及满足强度要求，适当降低砂率，减少外加剂掺量，出机试样和易性良好，静置半分钟后仍然出现扒底现象，后与外加剂厂家技术人员现场试配沟通对外加剂微调，通过反复几十次的试验，最终确定的施工配合比及相关性能试验结果如表2。

后经搅拌楼做大样试验验证，相关混凝土试验结果也满足施工要求。坍落扩展度达到500mm的时间“7.59’’s（规定5-15s)、倒桶试验时间“2.09”s、V形漏斗试验“9.91”s（规定9-20s）。7d混凝土强度71.3Mpa，28天混凝土强度89.2Mpa（满足施工单位100%强度的要求）。

表2 施工配合比及相关性能试验结果：

C80高抛免振捣自密实砼的难度在于标号高和性能，要满足相应的技术要求：由传统的自密实砼转型为高抛无动力加压入钢柱中。C80高抛免振捣自密实砼柱流型体转变液流型体，高扩展度、大坍落度状态的砼，不离析难度高于动力（泵送、顶升）的自密实砼，我们结合以C60、C50、C40自密实泵送或顶升砼经验，经大量试配试验，终于实现以下性能：

实现在高抛过程砼撞击落底后，砼自行石与水泥浆体融为一体。

在高度落下时，砼不分散，落底（地）不离析，完全达到砼无坍落度，扩展度大于650-700mm。

扩展度状的砼无石子外露，石子沾黏上有浆体包裹和粘稠。

砼扩展结束后长时间不能有扒底现象，扩展度边缘不得有水泌出。

砼手工铁板铲起流动性好，砼松，稠，黏。

3小时内扩展度650mm-700mm，经60分钟、120分钟、180分钟检测扩展度损失为零。

6、生产施工注意事项：

由于高抛免振捣自密实混凝土的特殊性，它在实际生产施工中与其他混凝土有所不同，主要表现如下：

（1）搅拌时间要适当延长，本混凝土搅拌时间定为120s，充分发挥外加剂的分散效果。

（2）由于钢柱隔板孔径小，不适合泵送，只能用塔吊料斗放（卸）料，为了减少搅拌车的等待时间，每车最多装5方，天气炎热最多装3方。

（3）搅拌车拌罐转速均匀，转速控制不低于在2-3r/min，严禁加水。

（4）搅拌车从装料到卸料的时间控制在120min以内，且在卸料前高速旋转20s以上。

（5）由于钢柱的高度都在5m以上，单根长度12m，最高不到13m，中间虽然有隔板，但不能完全避免离析，而且由于隔板孔径小，不便于串筒、溜管的浇筑，完全处于高抛状态。为了解决钢柱底部混凝土均匀，在自上而下多层隔板跌落撞击，易产生离析现象。所以施工浇筑前，对每根钢柱浇注使用同高抛免振捣自密实混凝土砂浆，润滑钢柱的内侧，防止混凝土在浇筑（高抛）时，钢柱底部混凝土因浆体不丰富从而产生的空洞不密实现象。

（6）钢柱浇筑时，为了排出气泡，可适当对钢柱外侧进行敲击辅助工作。

（7）自密实混凝土试块制作：严禁使用振动台振捣或人工插捣方法成型，应一次加料自密成型。

通过混凝土公司与施工方的紧密配合，混凝土各方面的性能，均满足了施工方技术要求。浇筑完成后用铁锤敲击钢柱底部、中部等处，均没有感觉到有空洞的现象。

施工现场图片如下：

7、结论：

1、在保持水胶比不变的情况下，调整用水量、砂率和外加剂的用量来调整高抛免振捣自密实混凝土的坍落扩展度及其他各方面的性能，均离不开中铁奥莱特聚羧酸高强高性能外加剂。

2、在设计时通过掺合料、HEA膨胀剂、使用5-20mm的连续级配二次打磨碎石和聚羧酸性外加剂可有效地减少混凝土的收缩，避免钢柱混凝土的“空鼓”出现。

3、在浇筑混凝土前，先浇筑同配比砂浆润湿钢柱，可避免由于混凝土在高抛过程中而产生的柱底部空洞和蜂窝现象。

8、实际应用效果：

昆山中南世纪城38#住宅钢柱（钢结构）工程，钢柱C80高抛免振捣自密实砼，属难度高、性能要求多样化。在无泵送（外压力）情况下，用人工，塔吊吊卸灌入每根钢柱中工程混凝土输送难度大、浇筑高度高，经工程实践检验，申昆集团供应的高抛免振混凝土具有流动性好、高抗分散性、收缩小，其施工质量得到施工方一致好评。

参考文献：

1.宋学锋.免振捣自密实高性能混凝土的研究〈d〉.西安：西安建筑科技大学，2002.
2.自密实混凝土设计及施工指南〈m〉中国建筑工业出版社，2004.
3.王国清，程利平.自密实混凝土的发展历史和研究现状〈j〉.

作者简介：

张赛：昆山建山新型建材有限公司生产技术部总经理