高拋免振搗混凝土施工工法

1、高拋免振搗混凝土施工工法 一、前言 高拋免振搗混凝土采用的是高位拋落法，即拌合物是具有很高的流動(dòng)性且不離析、不泌水、不經(jīng)振搗或少振搗而利用澆筑過(guò)程中高處下拋時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)自流平并充滿(mǎn)鋼管柱的混凝土。 高拋免振搗混凝土的生產(chǎn)、施工在我集團(tuán)公司尚屬首次，通過(guò)進(jìn)行高拋免振搗混凝土施工的科研攻關(guān)，（試配混凝土配合比和現(xiàn)場(chǎng)澆灌模擬試驗(yàn)）并結(jié)合國(guó)內(nèi)外高拋免振搗混凝土施工的成功經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范，總結(jié)了一套行之有效的施工工法。 二、特點(diǎn) 使用功能上的特點(diǎn) 高拋免振搗混凝土的重要特征是必須從高處拋落，使混凝土利用其自身重量由高處拋落時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)自流平并充滿(mǎn)管柱。 施工方法上的特點(diǎn) 目前，鋼管柱混

2、凝土的澆筑方法主要有兩種：高位拋落澆灌法和泵送頂升法。本工法系指高位拋落澆灌法，它與泵送頂升法相比具有以下特點(diǎn)： 從澆筑形式上看，本工法所采用的澆筑方法是從上往下，在高位往下拋落。泵送頂升法是從低位將混凝土注入鋼管，由下往上，直至鋼管內(nèi)注滿(mǎn)混凝土。 從施工準(zhǔn)備上看，泵送頂升法比本工法施工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。 從施工過(guò)程的控制程序上看，泵送頂升法比本工法的控制程序復(fù)雜。 從施工裝置上看，泵送頂升法的施工裝置要比本工法復(fù)雜。泵送頂升法要有止流裝置、短管等。泵送頂升法還需在鋼管柱上開(kāi)進(jìn)料口和設(shè)置卸壓孔洞，輸送設(shè)備要求比較高。而本工法無(wú)需在鋼管柱上開(kāi)孔和進(jìn)行補(bǔ)焊。 三、適用范圍 高拋免振搗混凝土施工方法是適用

3、于管徑大于 350mm ，高度不小于 4m 鋼管混凝土柱。 四、工藝原理 高拋免振搗混凝土的工藝原理是采用合理的配合比，使混凝土拌合物具有很高的流動(dòng)性，在高空拋落中不離析、不泌水，不經(jīng)振搗或少振搗而利用澆筑過(guò)程中在高處下拋時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能達(dá)到自密實(shí)的要求。 五、工藝流程及操作要點(diǎn) 工藝流程 現(xiàn)場(chǎng)鋼管柱的施工程序?yàn)椋喊惭b第 k 層的空鋼管體系 支設(shè)第 k 層樓板的梁、柱模板 穿第 k 層的梁、柱鋼筋并綁扎 澆筑第 k 層樓板混凝土 搭設(shè)第 k 1 層梁板模板 安裝第 k 1 層的空鋼管體系 布設(shè)泵管 澆筑第 k 層的鋼管混凝土 穿第 k 1 層的梁、柱鋼筋并綁扎如此循環(huán)。 操作要點(diǎn) 澆筑時(shí)管內(nèi)不得有

4、雜物和積水，先澆筑一層 100200mm 厚與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥砂漿，以防止自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳。 泵管出料口需伸入鋼管內(nèi)，利用混凝土下落產(chǎn)生的動(dòng)能來(lái)達(dá)到混凝土的自密實(shí)。 當(dāng)拋落的高度不足 4m 時(shí)，用插入式振搗棒密插短振，逐層振搗。振搗棒垂直插入混凝土內(nèi)，要快插慢拔，振搗棒應(yīng)插入下一層混凝土中 5 10cm 。振搗棒插點(diǎn)按梅花形均勻布置，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行，不得漏振，每點(diǎn)振搗時(shí)間不少于 60s 。管外配合人工木槌敲擊，根據(jù)聲音判斷混凝土是否密實(shí)，每層振搗至混凝土表面平齊不再明顯下降，不再出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿為止。 除最后一節(jié)鋼管柱外，每段鋼管柱的混凝土，只澆筑到離鋼管頂端

5、 500mm 處，以防焊接高溫影響混凝土的質(zhì)量。 除最后一節(jié)鋼管柱外，每節(jié)鋼管柱澆筑完，應(yīng)清除掉上面的浮漿，待混凝土初凝后灌水養(yǎng)護(hù)，用塑料布將管口封住，并防止異物掉入。安裝上一節(jié)鋼柱前應(yīng)將管內(nèi)的積水、浮漿、松動(dòng)的石子及雜物清除干凈。 當(dāng)最后一節(jié)澆筑完畢后，應(yīng)噴涂砼養(yǎng)護(hù)液，用塑料布將管口封住，待管內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，用與混凝土強(qiáng)度相等的水泥砂漿抹平，蓋上端板并焊好。 澆筑過(guò)程中，必須由專(zhuān)人對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)作好塌落度檢測(cè)，對(duì)有和易性、塌落度不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象的混凝土堅(jiān)決不準(zhǔn)使用。每臺(tái)班混凝土取樣不少于 2 組。 六、材料： 膠凝材料 可選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。水泥

6、應(yīng)具有較低的需水性，同時(shí)還應(yīng)考慮其與高效減水劑的相容性。摻用的礦物細(xì)摻料也應(yīng)具有低需水性、高活性。綜合考慮后宜采用強(qiáng)度等級(jí)為 42.5 的硅酸鹽水泥。 骨料 骨料的粒徑、尺寸和級(jí)配對(duì)高拋免振搗混凝土拌合物的施工性，尤其拌合物通過(guò)的間隙影響很大。高拋免振搗混凝土的骨料采用粒徑 5mm25mm 的石子、粒徑 5mm10mm 的小石子，細(xì)度模數(shù)為 3.0 2.6 的中砂。粗骨料的最大粒徑，當(dāng)使用卵石時(shí)為 25mm ，使用碎石時(shí)為 20mm 。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制砂中粉細(xì)顆粒的含量和石子的含泥量，砂子的含泥量一般不宜大于 2% ，石子的含泥量一般不宜大于 1% 。砂中粉細(xì)顆粒含量通過(guò) 0.16 mm 篩

7、孔量不小于 5% 。 外加劑 對(duì)高拋免振搗混凝土外加劑性能的要求為：有優(yōu)質(zhì)的流化性能，保持拌合物的流動(dòng)性、合適的凝結(jié)時(shí)間與泌水率、良好的泵送性；對(duì)硬化混凝土的力學(xué)性質(zhì)、干縮和徐變無(wú)不良影響，耐久性（抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗鹽浸）好。同時(shí)為避免鋼管與混凝土間的微小空隙，必須在混凝土中加入微膨脹劑。 摻合料 摻合料采用級(jí)粉煤灰。 . 配合比 高拋免振搗混凝土的配合比應(yīng)滿(mǎn)足拌合物施工性能的要求。因此，與相同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土相比，它具有較大的漿骨比，砂率較大，細(xì)摻料用量多。為了保證耐水性，水膠比一般不宜大于 0.4 。采用如下配合比設(shè)計(jì)。 等級(jí) 水灰比 砂率（） 水 (kg/m 3 ) 水泥 (kg

8、/m 3 ) 砂 (kg/m 3 ) c50 0.29 43 180 485 667 石 (kg/m 3 ) (525mm) 小石 (kg/m 3 ) (510mm) 外加劑 (kg/m 3 ) kfdn-sp3000 粉煤灰 (kg/m 3 ) 膨脹劑 (8 ) 273 638 28.03 103 50 性能指標(biāo) 強(qiáng)度等級(jí)： c50 ，塌落度 s ip 255mm ，擴(kuò)展度 600mm ，充填性 h 5mm ，流動(dòng)性 700mm ，抗離析性 g 7% ，保塑性 90min 內(nèi)。 七、機(jī)具設(shè)備 混凝土輸送泵。 混凝土輸送管：規(guī)格可選 100 、 125 和 150mm 等，并配有各種拐彎角度的

9、短管。 振搗棒。 混凝土輸送泵應(yīng)備有足夠功率和穩(wěn)定電壓的電源。同時(shí)應(yīng)備有應(yīng)急發(fā)電設(shè)備。 澆筑現(xiàn)場(chǎng)與混凝土攪拌站以及澆筑現(xiàn)場(chǎng)的前、后臺(tái)之間必須有可靠的通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)備。 八、勞動(dòng)力組織和安全 勞動(dòng)力組織 本工法的勞動(dòng)力配備如下： 工 種 人 數(shù) 工 作 內(nèi) 容 管理人員 2 指揮調(diào)度 試驗(yàn)人員 1 待添加的隱藏文字內(nèi)容1監(jiān)測(cè)混凝土塌落度、和易性等 振搗工 2 振搗 放料工 2 泵車(chē)前放料、清理 混凝土工 3 安裝、拆卸泵管 木工 1 敲擊鋼管以檢查混凝土的密實(shí)性 機(jī)械操作人員 2 操作混凝土輸送泵 電工 2 保障現(xiàn)場(chǎng)用電 施工中的安全措施 操作平臺(tái)應(yīng)搭設(shè)牢固，施工人員在上面操作時(shí)必須系好安全帶。 使

10、用振搗棒的作業(yè)人員，應(yīng)穿膠鞋，戴絕緣手套，使用帶有漏電保護(hù)的開(kāi)關(guān)箱。 夜間作業(yè)，應(yīng)有足夠的照明設(shè)備，并防止眩光。 清管時(shí)，管端應(yīng)設(shè)置擋板或安全罩，嚴(yán)禁在管端站立人員，以防噴射傷人。 拆除泵管接頭時(shí) , 應(yīng)先進(jìn)行多次反抽，卸除管道內(nèi)混凝土壓力 , 以防混凝土噴出傷人。 九、質(zhì)量要求 本工法執(zhí)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 本工法主要執(zhí)行的是高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程。 （二）檢查質(zhì)量的方法 （ 1 ）敲擊法。即通過(guò)聲音來(lái)分析管內(nèi)混凝土是否密實(shí)。用質(zhì)檢專(zhuān)用的 3 號(hào)鋼錘進(jìn)行敲擊檢查，每層每根鋼管柱進(jìn)行全檢， 7 天、 28 天共兩次（敲擊時(shí)間不宜過(guò)早，以免影響混凝土與鋼管壁的粘結(jié)）。檢查方

11、法為沿柱周邊取等距離若干個(gè)點(diǎn)，從柱底敲至柱頂。注意：正常情況下，由于鋼管混凝土柱由于兩端固定的原因，振幅不同，柱中間與柱兩端的敲擊聲響不一致。如出現(xiàn)第三種聲音，則視為異常。 （ 2 ）超聲波檢測(cè)法。對(duì)鋼柱內(nèi)的砼是否密實(shí)，可用超聲波進(jìn)行逐個(gè)檢查。測(cè)試頻率宜選擇在 40-100khz 范圍內(nèi)。 （三）管內(nèi)混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法 一般情況下，按柱子數(shù)量的 25% 抽查，但不少于 3 根柱子。檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)和方法見(jiàn)下表： 序號(hào) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)方法及器具 1 混凝土組成材料的品種、規(guī)格和質(zhì)量 必須符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 檢查出廠證件和試驗(yàn)報(bào)告 2 混凝土強(qiáng)度 必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定 檢查混

12、凝土強(qiáng)度 3 混凝土澆灌振搗密實(shí) 鋼管混凝土密實(shí)無(wú)空隙 施工過(guò)程檢查 4 混凝土配合比及組成材料計(jì)量偏差 必須符合設(shè)計(jì)要求 檢查攪拌記錄 5 混凝土施工方法 應(yīng)符合有關(guān)現(xiàn)行施工規(guī)程的規(guī)定 觀察檢查和檢查混凝土施工記錄 （四）混凝土缺陷的處理 如發(fā)現(xiàn)局部混凝土不密實(shí)，應(yīng)在鋼管壁上鉆孔并壓漿補(bǔ)強(qiáng)，壓漿補(bǔ)強(qiáng)后將鉆孔塞焊補(bǔ)平。 十、效益分析 （一）技術(shù)效益 高拋免振搗混凝土技術(shù)，是對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝的進(jìn)一步完善，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人為影響混凝土質(zhì)量的因素，有效地控制混凝土的質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。 表一：同種配合比情況下混凝土振搗與自密實(shí)強(qiáng)度對(duì)比 3 天強(qiáng)度 7 天強(qiáng)度 自密實(shí)的砼 54.7

13、mpa 59.4 mpa 經(jīng)振搗的砼 56.2mpa 60.9 mpa 表二：數(shù)據(jù)記錄 坍落度 (mm) 擴(kuò)展度 (mm) 流動(dòng)度 (mm) 填充性 (mm) 初始記錄 270 740 910 2 1 小時(shí)后 270 750 920 3 1.5 小時(shí)后 275 755 910 3 從結(jié)果可以看出 , 高拋免振搗混凝土的 3 天強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到要求的 c50 混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，滿(mǎn)足施工需要。 （二）經(jīng)濟(jì)效益 深圳市民中心（中區(qū)）工程共完成鋼管柱 3458.86 噸，澆筑強(qiáng)度等級(jí)為 c50 的高拋免振搗混凝土 2710.4m 3 ，普通 c50 混凝土單價(jià)為 469.2 元 / m 3 ，免振搗混

14、凝土單價(jià)為 544.3 元 / m 3 ，原材料成本增加支出金 20.36 萬(wàn)元。采用高拋免振搗混凝土后節(jié)約人工、機(jī)械等施工費(fèi)用 19.78 萬(wàn)元，節(jié)約機(jī)械臺(tái)班費(fèi) 14.82 萬(wàn)元，綜合后共降低成本 14.24 萬(wàn)元，平均每方混凝土節(jié)約 52.5 元，節(jié)約率達(dá) 9.6% 。 雖然材料成本較普通混凝土有大幅度提高，但采用高拋免振搗混凝土后加快了施工速度、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、保證了工程質(zhì)量，降低了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 （三）社會(huì)效益 吸引了各方面專(zhuān)家學(xué)者前來(lái)工地考察，新聞媒體對(duì)工程的進(jìn)展進(jìn)行了全方位的報(bào)道，為公司贏得了良好的社會(huì)效益。十一、應(yīng)用實(shí)例 （一）深圳市民中心工程 深圳市民中心工程位

15、于深圳市福田中心區(qū)，中區(qū)部分地下 2 層，方塔 15 層，圓塔 12 層，其主體結(jié)構(gòu)為鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共有鋼管柱 70 根，其中圓塔 14 根，方塔 56 根。鋼管柱安裝工程量為 3458.86 噸，共澆筑強(qiáng)度等級(jí)為 c50 的高拋免振搗混凝土 2710.4m 3 。施工中高拋免振搗混凝土的實(shí)際拌制情況如下： 原材料 水泥：湖南“韶峰” p.o.42.5 水泥。 外加劑：深圳市兆深公司 kfdn-sp3000 高性能早強(qiáng)型混凝土外加劑，減水率達(dá)到 40% 。 摻合料：深圳媽灣電廠級(jí)粉煤灰。廣西“云燕” aea 抗裂防水膨脹劑。 砂子：東莞中砂，含泥量 1.6 ，泥塊含量 1.0% ， 石子：

16、深圳鹽田 5-25mm 碎石，含泥量 0.3% ，泥塊含量 0.15% ，壓碎指標(biāo) 9.7% 。深圳華達(dá)石場(chǎng) 5-10mm 碎石，含泥量 0.9% 。 水泥確定 為確定水泥的品種，選用了“韶峰”、“華潤(rùn)”、“銀羊”三種品牌的水泥進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果如下表： 序號(hào) 水泥 品種 w/c 外加劑 摻量（ % ） 塌落度（ cm ） 擴(kuò)展度（ cm ） 28 天抗壓強(qiáng) 度（ mpa ） 初始 靜停 1h 初始 靜停 1h 1 韶峰 0.35 4.3 25.5 25.0 660 620 55.3 2 0.32 4.6 27.0 26.5 700 670 59.1 3 0.29 4.9 27.0 27.0 7

17、40 700 71.4 4 華潤(rùn) 0.35 3.6 25.5 24.5 650 590 53.8 5 0.32 3.9 26.0 26.5 680 700 56.5 6 0.29 4.2 28.0 28.0 720 710 65.7 7 銀羊 0.35 3.5 25.0 20.5 600 400 54.2 8 0.32 3.8 25.5 20.0 680 390 57.5 9 0.29 4.1 26.5 22.0 720 410 60.5 從上述試驗(yàn)中可以看出，“銀羊”水泥在靜停 1h 后塌落度和擴(kuò)展度損失太大，“韶峰”水泥水灰比為 0.32 時(shí)， 28 天抗壓強(qiáng)度能滿(mǎn)足 c50 混凝土抗壓強(qiáng)

18、度要求，塌落度、擴(kuò)展度在靜停 1h 后仍能滿(mǎn)足高拋免振搗自密實(shí)混凝土的性能指標(biāo)。 配合比 水灰比為 0.32 時(shí)，減水劑的摻量對(duì)塌落度的影響試驗(yàn)，結(jié)果如下圖： 通過(guò)上述試驗(yàn)，可知 kfdn-sp3000 摻量在 4.0%-4.6% 區(qū)間較為合適。通過(guò)近一步試驗(yàn)，流動(dòng)度也能滿(mǎn)足要求，但充填性試驗(yàn)達(dá)不到指標(biāo)要求。通過(guò)加大砂率及加大粉煤灰摻量等方法，使混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足要求。 （ 1 ）混凝土的配合比最終確定如下表： 等級(jí) 水灰比 砂率（） 水 (kg/m 3 ) 水泥 (kg/m 3 ) 砂 (kg/m 3 ) c50 0.29 43 180 485 667 石 (kg/m 3 ) (525

19、mm) 小石 (kg/m 3 ) (510mm) 外加劑 (kg/m 3 ) kfdn-sp3000 粉煤灰 (kg/m 3 ) aea 膨脹劑 273 638 28.03 103 50 （ 2 ）混凝土配合比的性能指標(biāo)如下表： 塌落度（ cm） 擴(kuò)展度（ mm） 流動(dòng)度（ mm） 充填性（ mm） 初始 1h 1.5h 初始 1h 1.5h 初始 1h 1.5h 初始 1h 1.5h 27 27 27.5 740 750 755 910 920 910 2 3 3 （ 3 ）抗離析性能試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)下表： 靜停 h 1 g 1 g 1 /h 1 h 2 g 2 g 2 /h 2 g 1 +g 2 h 1 +h 2 g（%） 初始 23.09 7.42 0.321 22.69 7.50 0.331 14.92 45.78 3.1 1.5h 23.03 7.59 0.330 22.95 7.29 0.318 14.88 45.98 3.4 注： g=（g 1 /h 1 - g 2 /h 2 ）/（g 1 + g 2 ）/（h 1 +h 2 ）式中： g為抗離析性，h 1 為一腔的混凝土重量，h 2 為另一腔的混凝土重量，h 1 為一