高拋免振自密實混凝土施工技術的應用

董新和

(江蘇天宇建設集團有限公司太原分公司，山西太原 030006)

1 工程概況

新建太原鐵路南站位于太原市小店區北營，地處太原市國家級高新區、經濟技術開發區及物流區等交叉輻射的核心地段。站房主體結構為地下1層，地上2層，建筑總面積:20.00萬m2，其中客運站房建筑面積5.5萬m2。車場規模為:10臺22線，設計年發送旅客量可達4 000萬人次。總投資約30億元，由原鐵道部和山西省共同投資興建。該項目是“2011年山西省十大建筑”之一，太原市標志性建筑之一。

2 技術方案的確定

該工程A區西站臺局部采用鋼管混凝土結構，鋼管混凝土柱計18根，柱設計直徑:D=(600～900)mm，高度:H=8 m，混凝土設計強度等級為C50，因該批鋼管混凝土柱結構形式復雜，鋼管隔板密集，最小澆筑孔僅有150 mm，這給后續混凝土工程帶來一定的施工難度，為保證該區域混凝土施工質量，經設計、監理、施工、檢測等參建方共同研究，最終決定采用高拋免振自密實混凝土技術方案，完成以上鋼管混凝土柱的混凝土的施工。

3 施工工藝流程

高拋免振自密實混凝土試驗、配合比確定(對比試驗)→鋼管柱清理→安裝導管→混凝土澆筑→浮漿清理→混凝土養護。

4 主要施工方法

4.1 高拋免振自密實混凝土配合比對比試驗

1)根據有關要求，高拋免振自密實混凝土骨料粒徑宜為:5 mm～15 mm小石子配置，摻10%的UEA-T膨脹劑，混凝土擴展度控制在680 mm～720 mm，選用三個攪拌站進行高拋免振自密實混凝土配合比配置工作，每個攪拌站進行兩組試驗，一組檢驗其高拋免振自密實混凝土的抗離析性、微膨脹性，另一組檢測其施工工藝。2)三家攪拌站初始配合比如表1～表3所示。3)制作試驗工具:a.制作鋼模具:采用3 mm厚鋼板及40角鋼焊接6個柱模型，規格800×1 000，其中3個增加內隔板，內隔板上開φ150 mm孔洞，在內隔板四周設置排氣孔，詳見圖1。b.制作試驗鋼柱。按照現場鋼柱的截面尺寸1∶1加工鋼結構柱子，高度4 m，向鋼柱內澆筑高拋免振自密實混凝土。4)試驗方法:a.抗離析性、微膨脹性:在鋼板模具上方放置一個鋼筋篦子，篦孔間距50 mm，用塔吊吊起灰斗從8 m高處將混凝土通過篦子拋入模具中，觀察混凝土是否離析，若混凝土無離析現象，對混凝土進行養護，混凝土初凝后，在模具內蓄水10 cm，防止混凝土早期失水產生收縮現象。48 h后，檢查混凝土與鋼板間是否有縫隙，無縫隙則說明混凝土未收縮，具有微膨脹性。b.施工工藝檢驗:在有隔板的模具上方搭設鋼管架子，將長8 m，直徑100 mm的鋼導管通過隔板插入模具內，用灰斗通過導管上的漏斗將混凝土灌入模具內，直至混凝土灌注至鋼板模具20 cm處停止澆筑。c.配合比選擇與確定:經以上三家配比不同的混凝土分別進行的抗離析性與微膨脹性、施工工藝兩組對比試驗，試驗結果表明:丙攪拌站提供的混凝土配合比為最優配比，其混凝土性能滿足鋼管混凝土柱的抗離析與微膨脹、施工工藝等要求，可以進行鋼管混凝土實體試驗。d.鋼管混凝土澆筑:將導管插入至最下層隔板內，通過漏斗向導管內灌注混凝土，待混凝土灌入至隔板上20 cm后，將導管從下層隔板提升至上層隔板處繼續澆筑，依次類推，直至混凝土澆筑到距鋼管柱頂500 mm停止澆筑。e.檢測:48 h后用超聲波檢測儀檢測混凝土的密實度，達到要求后用該配合比及施工工藝進行全面混凝土澆筑。

表1 甲攪拌站

表2 乙攪拌站

表3 丙攪拌站

圖1 鋼柱模型圖

4.2 鋼管柱清理

鋼管混凝土柱在混凝土澆筑前要仔細檢查其內部情況，必要時應借助手電筒照明檢查，查看是否有雜物、積水，內部隔板的澆筑孔是否被堵塞。清理干凈后方可澆筑。

4.3 導管安裝

根據不同柱高要求，選用相應的高拋免振自密實混凝土澆筑漏斗導管。用塔吊或其他垂直起重設備將其吊裝，慢慢插入鋼管柱內。其下口對上柱內最下層隔板的混凝土澆筑孔，并保證導管插入長度L≥200 mm。

4.4 混凝土運輸

高拋免振自密實混凝土的運輸為攪拌運輸車，為預防其在運輸過程中產生分層離析現象，在運輸過程中，運輸車的灌筒要保持慢速轉動，速度應控制在(3～5)r/min。運輸時間要加以控制，要保證高拋免振自密實混凝土從配料攪拌至澆筑完成結束，控制在120 min以內。

4.5 高拋免振自密實混凝土的澆筑

高拋免振自密實混凝土采用導管自下而上的順序澆筑。在向上提升導管的過程中，要滿足導管的下部出漿口始終掩埋在已澆筑的高拋免振自密實混凝土內部。在高拋免振自密實混凝土澆筑至第一層隔板以上200 mm處時，慢慢提升漏斗導管，用同樣方法澆筑第二層高拋免振自密實混凝土。根據不同的高度要求更換相應的漏斗導管，依次從下往上澆筑，直到高拋免振自密實混凝土澆筑至設計標高停止澆筑。

4.6 浮漿處理

高拋免振自密實混凝土澆筑完成后，其最上部會有大量氣泡逸出，將導致上部表面的浮漿泛起，為此在高拋免振自密實混凝土初凝前，必須將浮漿用容器清理干凈。在高拋免振自密實混凝土終凝后，將混凝土上表面鑿毛，直至露出石子為宜。

4.7 高拋免振自密實混凝土養護

高拋免振自密實混凝土泌水性小，為減少混凝土的水分散失和塑性開裂，應加強養護。高拋免振自密實混凝土初凝后應及時蓄水養護，以利于高拋免振自密實混凝土能夠及時散熱，降低水化放熱的峰值溫度。

5 高拋免振自密實混凝土質量控制要點

1)高拋免振自密實混凝土所用的水泥、水、骨料、摻料和外加劑等必須具備合格證及現場抽樣試驗報告。

2)水泥采用質量穩定的P.O42.5硅酸鹽品牌水泥。

3)砂采用細度模數為2.8的中砂，含泥量不大于1.5%，泥塊含量不大于0.3%。

4)石子選用粒徑(5～16)mm，含泥量不大于0.5%，泥塊含量不大于0.5%。

5)粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰。

6)外加劑:UEA-T膨脹劑摻量為水泥用量的10%，UNF-3B減水劑摻量為水泥用量的5%。

7)原材料配合比計量誤差要求:原材料計量應按質量計，且計量允許偏差應符合表4要求。

表4 高拋免振自密實混凝土計量允許偏差表

8)流動性質量控制:要求混凝土出盤時擴展度為(680～720)mm，1 h以內不變，而且混凝土和易性良好，不泌水，不離析，不分層。

9)高拋免振自密實混凝土保塑性控制:要求該高拋免振自密實混凝土在凈空高度10 m自由下拋不分離。

10)高拋免振自密實混凝土填充性要求控制:在鋼管構件的上、下及中部有多層隔板，隔板中部有D=(150～350)mm的孔洞，要求高拋免振自密實混凝土依靠自身重力能自由穿越孔洞，自動填充密實整個空間，尤其是隔板的四周邊緣及邊角處。

11)高拋免振自密實混凝土的早期收縮性質量控制:要求高拋免振自密實混凝土與鋼管內壁無分離現象。

12)高拋免振自密實混凝土的運輸、澆筑、間歇的全部時間不應超過混凝土的初凝時間，同一施工段的高拋免振自密實混凝土應連續澆筑，并應在底層混凝土初凝之前將上層混凝土澆筑完畢。

13)為減少各類氣泡在鋼管構件內部隔板下聚集，保證混凝土澆筑的密實性，每節柱高拋免振自密實混凝土澆筑至內隔板下200 mm處，要放慢高拋免振自密實混凝土的下料速度，以達到混凝土內部氣泡全部逸出。

14)高拋免振自密實混凝土在澆筑過程中，為防止鋼管柱內部與混凝土下料方向相對的隔板因高拋免振自密實混凝土受其相對沖擊而松散，導致分散、離析現象產生，所以高拋免振自密實混凝土澆筑時必須采用預先定制的漏斗導管下料，嚴禁直接下料澆筑高拋免振自密實混凝土。

15)每節鋼管混凝土柱在高拋免振自密實混凝土澆筑時，留置混凝土試塊兩組，用以高拋免振自密實混凝土的同養及標養強度的檢測。

16)高拋免振自密實混凝土施工完畢后，管內混凝土的澆筑質量(密實度檢測)先用小錘敲擊鋼管的方法進行初步檢查，如有異常則用超聲波檢測。對不密實部位采用鉆孔壓漿法進行補強，然后將鉆孔補焊封固。

6 結語

高拋免振自密實混凝土施工技術，是近幾年在自密實混凝土技術基礎上發展起來的一項新型混凝土施工技術，通過本工程實際運用，充分說明了該項混凝土施工技術是一項工藝簡單，方法簡便，質量易于控制的新技術。尤其在結構復雜的鋼管混凝土結構與構件的施工中更能突出其優越性。該項混凝土施工技術成功的解決了復雜構件混凝土難以施工的難題，同時又保證混凝土的密實度和結構的完整性。應用高拋免振自密實混凝土施工技術能大幅度節約人工、減少材料及機械消耗。本工程采用高拋免振自密實混凝土施工計消耗120.00 m3高拋自密實混凝土。根據同條件試塊檢測其強度均達到設計強度C50要求，與此同時對其進行超聲波檢測，其鋼管混凝土柱的完整性均滿足要求。經山西省有關專家驗收該項目被評為“2012年度山西省新技術應用示范工程”。

［1］JGJ 138-2001，鋼管混凝土組合結構技術規程［S］.

［2］JGJ 283-2012，高拋免振自密實混凝土應用技術規程［S］.

［3］CCES 02-2004，高拋免振自密實混凝土設計與施工指南［S］.

［4］CECS 159-2004，矩形鋼管混凝土結構技術規程［S］.

［5］CECS 188-2005，鋼管混凝土疊合柱結構技術規程［S］.

［6］JGJ 281-2012，高強混凝土應用技術規程［S］.