C40 自密實(shí)微膨脹鋼管柱混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

孫志強(qiáng)，李佳奇，柳旭平，張學(xué)良

（寧夏科進(jìn)砼業(yè)有限公司，銀川 750002）

0 引言

自密實(shí)混凝土是一種新型高性能混凝土，也稱(chēng)為免振混凝土，其最大的優(yōu)點(diǎn)是在自重下不用振搗，能夠通過(guò)鋼筋密集、結(jié)構(gòu)截面比較復(fù)雜的工程部位，自行填充模板內(nèi)的空間并保持自身的均勻性和密實(shí)性，形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。

如果將自密實(shí)高性能混凝土灌入鋼管，形成鋼管自密實(shí)高性能混凝土，更能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

寧夏銀川市銀子湖項(xiàng)目一期工程雙層鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，共有21 根25m 高鋼管柱，直徑分別為φ1000mm、φ800mm、φ600mm，鋼管柱內(nèi)混凝土設(shè)計(jì)為C40 自密實(shí)微膨脹混凝土，要求從鋼管下部采用泵送頂升施工方法澆注，此為寧夏第一例該工藝施工工程。

2 試驗(yàn)用原材料

（1）水泥：賽馬P·O42.5R 水泥，3d 抗壓強(qiáng)度為28.9MPa，28d 抗壓強(qiáng)度為49.5MPa。

（2）粉煤灰：靈武電廠生產(chǎn)的Ι級(jí)粉煤灰，細(xì)度11.2%；需水量比：95%。

（3）礦渣微粉：平羅縣高強(qiáng)微粉有限公司公司生產(chǎn)，燒失量為0.46%；比表面積為426m2/kg。

（4）膨脹劑：寧夏科進(jìn)防腐保溫材料有限公司生產(chǎn)的HEA 膨脹劑。

（5）細(xì)骨料：青銅峽中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，連續(xù)級(jí)配，含泥量2.4%。

（6） 粗骨料：銀川市西夏區(qū)蘭山石料廠碎石，粒徑0 ～25mm，連續(xù)級(jí)配。

（7）泵送劑：寧夏科進(jìn)防腐保溫材料有限公司生產(chǎn)的KJB-N 泵送劑。

3 混凝土配合比

混凝土試驗(yàn)的配合比見(jiàn)表1。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

表1 C40 自密實(shí)微膨脹鋼管混凝土配合比

表2 C40 自密實(shí)微膨脹鋼管混凝土試配試驗(yàn)結(jié)果

混凝土拌合后，檢測(cè)混凝土的坍落度、坍落擴(kuò)展度、T50流動(dòng)時(shí)間。另外，分別測(cè)出各齡期混凝土抗壓強(qiáng)度及混凝土在水中養(yǎng)護(hù)7d、14d 齡期的限制膨脹值。

坍落擴(kuò)展度和T50 流動(dòng)時(shí)間用坍落度筒測(cè)試，混凝土試件成型時(shí)不需振搗。

具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)混凝土拌合物性能測(cè)試結(jié)果，J1 和J2 都具有良好的和易性，不離析，而且坍落度、T50 流動(dòng)時(shí)間均滿足規(guī)范要求，說(shuō)明具有較好的填充性。

根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，編號(hào)J1、J2 混凝土配合比28d 抗壓強(qiáng)度滿足配制強(qiáng)度要求，可以滿足工程設(shè)計(jì)和施工要求。另外，由于摻加了膨脹劑，混凝土水中14d 的限制膨脹率達(dá)到了1.46×10-4，可以較好的補(bǔ)償混凝土的后期收縮。

5 鋼管柱混凝土泵送頂升澆注施工方法

（1）鋼結(jié)構(gòu)柱制作期間，在其鋼管柱頂部鋼板中間設(shè)置排氣孔，直徑200mm；以保證鋼管柱頂部混凝土充滿密實(shí)。

（2）鋼管柱安裝完成之后，在高出自然地坪1.5m 左右的位置開(kāi)設(shè)混凝土澆灌口，焊接連接管，連接管與鋼管柱之間夾角45°，伸入鋼管柱內(nèi)20 ～30mm，焊接牢固可靠。

（3）鋼管柱底部上移50mm 處，安置排渣口，排出水及潤(rùn)管砂漿。此處焊接內(nèi)徑125mm 管，并設(shè)閘閥?；炷两K凝后，割除修補(bǔ)。

（4）施工場(chǎng)地宜平整，以便于車(chē)載輸送泵與輸送管連接，以及輸送管與連接管連接。

（5）連接管約長(zhǎng)0.6 ～1.0m，其鋼管壁厚必須不小于混凝土輸送管壁厚，連接管端頭與混凝土輸送管端頭之間用專(zhuān)用高壓卡具連接。

（6）混凝土澆灌口連接鋼管與鋼管柱之間的連接焊縫高度不小于壁厚。為防止施工時(shí)澆灌口處振動(dòng)劇烈，將澆灌口與鋼管柱之間的焊縫撕裂，在澆灌口下方的鋼管柱與連接管之間焊水平支撐或鋼板加肋板，加強(qiáng)其高度。

（7）在混凝土澆灌口連接鋼管上，距鋼管柱大于200mm的位置，裝設(shè)一兩頭帶管卡口的插板閘閥。兩頭上好膠圈，用管卡卡緊。下方用一根軟管與泵管連接卡好，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

（8）打開(kāi)插板閥，使管內(nèi)暢通，每一根鋼管柱芯混凝土澆灌連續(xù)泵送完成，其間不宜停頓，如果必須中斷，時(shí)間盡量縮短，最多不能超過(guò)20min，否則，由于混凝土在輸送管及鋼管柱內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能導(dǎo)致管內(nèi)混凝土泵不上去，造成工程質(zhì)量事故。

（9）混凝土頂升澆灌至鋼管柱頂部從排氣孔溢出后，輸送泵停止工作，待泵沉實(shí)一段時(shí)間后（約5min），在鋼管混凝土泵頂升澆灌完成后，拆除混凝土輸送管之前，關(guān)閉插板閥，使管內(nèi)封閉，阻止鋼管柱內(nèi)混凝土回流。

（10）拆除軟管及其他輸送管，混凝土輸送泵移至下一個(gè)鋼管柱前就位，待4 ～5h，混凝土凝結(jié)不流動(dòng)后拆除插板閥，連接管在鋼管柱以外部位約200 ～300mm 部位割斷，剩余部分連接管可以再次用于其他鋼管柱使用。

（11）在管內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以后，割去澆灌口處剩余部分連接鋼管，鑿除多余混凝土，然后再將混凝土表面用同標(biāo)號(hào)水泥砂漿抹平，鋼管柱澆灌口部位，用原有從該部位鋼管上割下來(lái)的鋼管壁，開(kāi)坡口后補(bǔ)焊恢復(fù)，用手持砂輪磨平突出的焊縫。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）C40 自密實(shí)微膨脹鋼管柱混凝土水膠比宜采用0.35以下，砂率宜取41%～45%，并具有良好工作性、粘聚性。

（2）采用科學(xué)實(shí)用的施工方法，運(yùn)用合理的預(yù)防措施，鋼管柱混凝土可完全符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

[1]朱效榮，李遷.綠色高性能混凝土研究[M].遼寧：遼寧大學(xué)出版社，2005

[2]CECS28:90.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].