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      淺談自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量控制
      ——以長沙世茂廣場(chǎng)項(xiàng)目為例

      2021-11-09 14:09:50劉小平上海建通工程建設(shè)有限公司上海200061
      建設(shè)監(jiān)理 2021年7期
      關(guān)鍵詞:鋼管鋼筋混凝土

      劉小平(上海建通工程建設(shè)有限公司, 上海 200061)

      0 引 言

      自密實(shí)混凝土與普通混凝土相比較,流動(dòng)性強(qiáng)、混凝土的和易性較好且離析性適中。自密實(shí)混凝土在施工時(shí)不用任何人工振搗,就能夠在自身的重力作用下自行流動(dòng)與密實(shí),是一種特殊性能的混凝土。自密實(shí)鋼筋混凝土最顯著的特征之一就是按試驗(yàn)室配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)的混凝土本身具有良好的施工效果和性能。自密實(shí)鋼筋混凝土的應(yīng)用場(chǎng)景較廣泛,即使是在小空間或鋼筋配箍體密集和異形構(gòu)件等大空間的情況下,僅僅依賴于鋼筋混凝土的自重而無需人工振搗,就能實(shí)現(xiàn)均勻密實(shí)的填充和成型,提高了現(xiàn)場(chǎng)的工作效率,避免了人工振搗容易發(fā)生的漏振、過振、蜂窩麻面等常規(guī)缺陷問題;同時(shí)也提高了鋼筋混凝土的澆筑質(zhì)量,改善了施工作業(yè)環(huán)境和施工組織,有利于加快施工進(jìn)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、降低工程造價(jià)。自密實(shí)混凝土因而被工程界譽(yù)為“建筑工程技術(shù)發(fā)展史中最具革命性的成果”,并且在一些重大項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行中,已經(jīng)獲得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

      1 工程概況

      長沙世茂國際金融中心地下主體工程 4 層,地上主要工程裙樓 5 層,塔樓 75 層,建筑物總高度 349.8 m,總工程規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑面積 229 223.1 m2。塔樓主體結(jié)構(gòu)框架是由塔式鋼管鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架+鋼筋混凝土框架核心筒+伸臂式鋼桁架的混合結(jié)構(gòu)建筑體系,外框共設(shè)置 16 根鋼管柱。其中:GKZ1 鋼管柱的尺寸由 φ2 500 mm×32 mm漸變?yōu)?φ1 100 mm×18 mm,強(qiáng)度等級(jí) Q345B, 共 8根;GKZ2 鋼管柱的尺寸由 φ1 800 mm× 25 mm 漸變?yōu)?φ900 mm×18 mm,強(qiáng)度等級(jí) Q345B, 共 8 根。鋼管柱內(nèi)的地基應(yīng)澆筑一層自密實(shí)的混凝土,26 層及以下的強(qiáng)度等級(jí)分別為 C60,27 層到 36 層之間的地基分別為C50,37 層及以上為 C40。鋼管柱每層 1 節(jié),標(biāo)準(zhǔn)層層高為 4.2 m (加強(qiáng)層為 4.5 m)。

      2 自密實(shí)混凝土澆筑施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)分析

      不同于一般常規(guī)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),鋼管柱體主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的自密實(shí)混凝土,是僅依靠鋼管柱在混凝土中的自重力作用而不需人工或機(jī)械振搗的作業(yè),在其澆筑施工中必須具有足夠的變形能力和流動(dòng)性,能夠充分地填補(bǔ)鋼管柱內(nèi)部空間,并最終建造成密實(shí)均勻的混凝土主梁構(gòu)件。自密實(shí)混凝土澆筑施工的工作特性和關(guān)鍵參數(shù)必須滿足其間隙透過性、耐離析力(或穩(wěn)定性)和良好填充性(或流動(dòng)性) 3 個(gè)方面。

      鋼管內(nèi)的混凝土具有強(qiáng)烈的不可逆轉(zhuǎn)性:混凝土一經(jīng)澆筑,外觀缺陷難以像常規(guī)混凝土那樣可以通過拆模發(fā)現(xiàn);密實(shí)度檢查手段不夠成熟,也難以進(jìn)行缺陷處理。自密實(shí)混凝土具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性:除了可大大減少由于施工人員振搗不到位造成的質(zhì)量缺陷之外;更重要的是可以保證結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼管構(gòu)件內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)能充盈密實(shí)的混凝土,確保了工程質(zhì)量的可靠性。

      由于本工程是當(dāng)?shù)亟ㄖ叨茸罡叩慕ㄖ?,且提供鋼管自密?shí)混凝土的當(dāng)?shù)厣虡I(yè)混凝土公司經(jīng)驗(yàn)不足。為了確?;炷临|(zhì)量,監(jiān)理單位多次組織建設(shè)單位、施工單位技術(shù)人員到混凝土公司考察和洽商。通過對(duì)比企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)能力、技術(shù)能力、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試塊檢驗(yàn)等,最終擇優(yōu)選定了混凝土公司。

      3 自密實(shí)混凝土的配合比及性能

      自密實(shí)混凝土的原材料組成必須具有如下特點(diǎn):粗骨料體積含量明顯減少,漿體體積含量明顯增加,粉體含量較高,水粉比較低,外加劑種類及摻量增加(可能包括增稠劑)。

      根據(jù)試驗(yàn)室的試配和檢驗(yàn),并結(jié)合施工采購的原材料情況,選定的配合比如表 1 所示。

      表1 本工程自密實(shí)混凝土配合比

      采用 P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥,Ⅱ級(jí)粉煤灰,細(xì)度模數(shù)為 2.4 的河砂,5~16 的連續(xù)級(jí)配合格的碎石,砂石均經(jīng)水沖洗后使用,采用 CR-P200-35 聚酸減水劑。

      在自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)和試配過程中,自密實(shí)混凝土拌和物性能的目標(biāo)塌落拓展度選定為(600±30)mm。對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)每輛汽車的商品混凝土料筒進(jìn)行塌落度和坍落拓展度檢測(cè),并嚴(yán)格控制商品混凝土從出廠到澆筑的時(shí)間不可能超過 120 min ;在自密實(shí)商品混凝土的運(yùn)輸工作過程中,攪拌機(jī)和汽車的料筒應(yīng)始終保持均勻的速度旋轉(zhuǎn),正常速度控制為 3 r/min~5 r/min;嚴(yán)禁擅自在運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)的混凝土車內(nèi)加水,對(duì)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)檢查合格的混凝土方能同意進(jìn)場(chǎng)使用。

      4 自密實(shí)混凝土樣板柱施工引路

      在商品混凝土公司安排技術(shù)人員監(jiān)控自密實(shí)混凝土生產(chǎn)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié),特別是對(duì)露天儲(chǔ)存的砂、石等原材料的含水量進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控,并嚴(yán)格按取樣要求測(cè)定粗細(xì)骨料堆場(chǎng)中的外層和內(nèi)層砂、碎石含水量。首先以所測(cè)砂、碎石最大含水量,并通過混凝土設(shè)計(jì)配合比用水量換算確定自密實(shí)混凝土拌合物生產(chǎn)時(shí)的外加水量,并按試驗(yàn)室的配合比采取一次性加足減水劑的使用量,然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定的混凝土工作性能測(cè)試結(jié)果,再適當(dāng)調(diào)整每批次料的加水量,直到得到滿足施工需要的工作性能的混凝土拌合物。并對(duì)原材料的最高輸送入機(jī)溫度做了規(guī)定,要求混凝土和碎石砂最高溫度不可能超過 60 ℃、碎石和砂子的最高溫度不可能超過 30 ℃、混凝土中的最高溫度不可能超過25 ℃、粉煤灰等摻合料的最高溫度不可能超過 60 ℃。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,骨料露天堆放溫度超過 30 ℃,立即采取了要求骨料堆場(chǎng)增加遮陽網(wǎng)的措施,增加遮陽網(wǎng)后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溫度符合要求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證確認(rèn)鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)施工工藝試驗(yàn)條件和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)檢驗(yàn)工藝下,自密實(shí)后的鋼筋混凝土應(yīng)力拌合物的穩(wěn)定工作性和鋼筋硬化后的高強(qiáng)度應(yīng)力波動(dòng)性和強(qiáng)度可控性,現(xiàn)場(chǎng)澆筑 2 個(gè)樣板柱(如圖 1 所示)和取芯樣品(如圖 2 所示)。澆筑的過程中要測(cè)試其塌落度和塌落拓展度,塌落拓展至 500 mm 所需時(shí)間(T500),分析拌合物的抗離析性能。每批次留置 150 mm 立方體試件,檢測(cè)其 28 d 強(qiáng)度,均符合要求。

      圖1 同條件澆筑自密實(shí)混凝土樣板柱

      圖2 同條件自密實(shí)混凝土芯樣

      5 自密實(shí)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)施工

      根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,混凝土采用塔吊調(diào)運(yùn)方法進(jìn)行澆筑,在料斗下安裝一定長度的柔性軟管,使自密實(shí)混凝土自由塌落高度不大于 300 mm。

      每次混凝土澆筑至離鋼管柱頂面 500 mm 左右,一方面便于鋼管柱的焊接,同時(shí)便于對(duì)混凝土表面浮漿進(jìn)行及時(shí)清理。同時(shí)在離鋼管柱上口 500 mm 處預(yù)留 3 個(gè) φ10 排水口(間距 30 mm),便于及時(shí)排除管內(nèi)集聚的雨水。在混凝土澆筑過程派專人敲擊鋼管外壁,檢查密實(shí)度情況。發(fā)現(xiàn)有空洞及時(shí)采取振動(dòng)棒振搗?;炷翝仓?24 h 后,巡查鋼管外壁有無空鼓現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取注漿處理(可采用結(jié)構(gòu)灌縫膠)。每次澆筑混凝土自由傾落高度嚴(yán)格控制在9 m 以內(nèi);超過 9 m 的,現(xiàn)場(chǎng)使用 HDPE 塑料管串筒配合澆筑,防止混凝土離析。

      鋼管柱深化設(shè)計(jì)時(shí),為了確?;炷恋臐仓拿軐?shí)度,我們大部分采用一層一節(jié)式,雖然加大了現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量,但減少了混凝土的自由塌落高度,確保了混凝土質(zhì)量。同時(shí)我們征得設(shè)計(jì)同意,將鋼管柱內(nèi)原有的栓釘優(yōu)化為豎向肋板,在不減少與混凝土的接觸面的情況下,確保了混凝土的密實(shí)度。

      在確定了自密實(shí)鋼管混凝土施工方案的情況下,項(xiàng)目嚴(yán)格按批準(zhǔn)的方案進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)澆筑工藝試驗(yàn),確保自密實(shí)混凝土的工作性能及施工性能。經(jīng)過各方的不懈努力,本工程自密實(shí)混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段順利完成;養(yǎng)護(hù)期后,質(zhì)量經(jīng)超聲波檢測(cè)均合格,滿足設(shè)計(jì)要求。

      6 結(jié) 語

      自密實(shí)混凝土施工要取得成功,需要各方的共同努力,需要一個(gè)優(yōu)良的管理團(tuán)隊(duì),需要團(tuán)隊(duì)為共同的質(zhì)量目標(biāo)落實(shí),技術(shù)上要勇于創(chuàng)新和實(shí)踐。

      (1)各施工單位對(duì)自密實(shí)混凝土施工的問題應(yīng)予以高度重視,要制定切實(shí)可行的解決辦法。一般來說,采用頂升工藝,混凝土密實(shí)度會(huì)更好,但工藝較復(fù)雜,需經(jīng)過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。監(jiān)理單位應(yīng)嚴(yán)格審查自密實(shí)混凝土澆筑專項(xiàng)施工方案的可行性、針對(duì)性及現(xiàn)場(chǎng)的可操作性,確保方案能指導(dǎo)施工。

      (2)加強(qiáng)對(duì)商品混凝土公司的考察。應(yīng)對(duì)商品混凝土公司材料來源、過程管理制度、攪拌站機(jī)械設(shè)備、管理人員配備等方面進(jìn)行考核。商品混凝土公司應(yīng)具備相應(yīng)工程經(jīng)驗(yàn),或現(xiàn)場(chǎng)采用同條件模擬試驗(yàn)。澆筑過程中進(jìn)行坍落度和拓展度的隨機(jī)抽查,嚴(yán)格控制混凝土出廠至現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)間;嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)擅自加水。要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn),既要保證混凝土的流動(dòng)性,又要確?;炷恋膹?qiáng)度。

      (3)在現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工過程中,要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查,避免雨天作業(yè)。有條件的話,應(yīng)盡可能采用泵送,在混凝土澆筑完成要做好養(yǎng)護(hù)工作。

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