内筒外模高强度混凝土的应用

□文/张 斌 郑全乐 姚有为 王梦华

内筒外模高强度混凝土的应用

□文/张 斌 郑全乐 姚有为 王梦华

高强度、高性能混凝土技术被住房和城乡建设部定为“建筑业10项新技术”推广项目之一，C80混凝土属于高强度混凝土范畴，具有高强度、高耐久性、高体积稳定性、高工作性能等优点，是今后高层、超高层建筑结构发展要求的一种需要，其应用前景无限广阔。文章结合工程实例，论述C80高强度混凝土的工作性能、施工方法、检测方法等，进一步说明了该施工工法的可行性。

内筒外模；高强度；C80；混凝土

1 工程概况

某工程总规划用地7.07 hm2，总建筑面积56.32万m2，其中，A5、A4、A3 三栋写字楼主楼地上 43 层，总设计高度为150 m，因超高限制每栋塔楼20根框架柱内设置20根直径700 mm钢管，钢管壁厚50 mm，钢管柱内混凝土设计强度等级为C80，管外为C60。

2 工程特点及难点

1）C80混凝土配合比要求高。钢管柱C80混凝土的工程应用在国内尚未广泛，CECS 28—2012《钢管混凝土结构设计与施工规程》中也无高性能混凝土钢管柱施工条文。

要求混凝土的流动性好，坍落度损失少；混凝土拌和物粘聚性要好，不离析、不分层、不泌水，达到自密实免振捣效果；混凝土收缩很小，甚至不收缩，保证混凝土与钢管粘结，使钢管与混凝土整体工作。

2）混凝土浇筑难度大。每3层浇筑一次，混凝土自钢管上口落下，不能进行振捣，此种施工工艺将出现以下难点：

（1）混凝土自由下落高度约11 m，因在钢管内上口浇筑，自由度过高要求混凝土不能出现离析现象；

（2）混凝土需穿过3层结构，至少12层纵横向主梁交叉钢筋，钢筋间空隙约在70～150 mm，混凝土不能在梁钢筋处出现堆积现象，要求混凝土达到免振捣自密实效果，因此需要加大塌落度，选用合适外加剂、掺合料及配比用量。

3）成型质量检测。混凝土自钢管柱上口进行浇筑，一次成型，直接隐蔽，对内部混凝土浇筑完成质量密实度及成型质量检测技术面临考验。

3 原材料及混凝土配合比设计

3.1 材料选择

采用现有国产优质原材料和添加剂，优化混凝土配合比，提高混凝土的各项性能，通过掺入高效减水剂、细磨矿渣、I级粉煤灰配制C80级高性能混凝土。

粗骨料选用沈阳哈达碎石，级配较好，直径5～20 mm，20～25 mm较少，细骨料选用浑河中砂，经过水洗降低含泥量至1%，水泥选用小野田52.5级普通硅酸盐水泥，掺合料加入Ⅰ级粉煤灰、矿粉和硅灰，外加剂选用高效减水剂聚羧酸型，搅拌后试配现场测试塌落度达到230 mm，扩展度达到600 mm，拌和后2～3 h内塌落度损失较小，试验观察浆体握裹力较强，碎石能较好的随着浆体扩散到四周，不出现碎石堆积及离析现象。

3.2 材料用量

材料用量见表1。

表1 C80级混凝土配合比

4 混凝土施工

4.1 混凝土搅拌

1）控制室必须严格按搅拌站试验室发出的混凝土配合比通知单下料，严格控制混凝土的配料顺序，先进行干料搅拌，均匀后再加水拌和。

2）对搅拌站微机控制系统及自动计量系统要严格认真监控，经常检查其工作状况是否正常。投料时要确保原材料品种使用无误，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、水为±1%；粗细骨料为±2%；外加剂为±1%。

3）严格控制水灰比，搅拌站试验室要定时进行砂石含水率的检测，发现砂石含水率变化应及时调整配合比并及时通知控制室。

4）混凝土搅拌采用湿拌方式，严格控制混凝土的搅拌时间和投料顺序，水泥、砂、掺合物、石投料后在搅拌机进行搅拌60 s，均匀后再加入水、外加剂，然后装入搅拌车内再搅拌。

4.2 混凝土运输

1）混凝土搅拌运输车装料前应冲洗拌筒并清除筒内积水后方能装料。混凝土出厂前必须经质检员检查合格后才能签证放行。

2）运输途中拌筒以1～3 r/min速度进行搅动。

3）搅拌车到达现场卸料前应使拌筒以8～12 r/min转1～2 min，然后再进行反转卸料。

4）必须按发货单注明的工程名称、部位、混凝土强度等级，及时、准确地运送到施工现场，搅拌车运送频率和运送时间必须符合施工要求。

5）混凝土在运送途中及至施工现场均严禁加水。

4.3 抽样检测

在混凝土搅拌车卸料约1/4～3/4之间取样，装入150 mm×150 mm尺寸试模，人工捣拌，在初凝前抹平并用湿麻包覆盖，第二天进行保养。每根钢管柱每次浇筑均应取样，取样数量为2组，测取7、28 d的抗压强度。

混凝土搅拌车出站前和卸料前塌落度抽检每柱不少于2次，塌落度损失≯20 mm。

4.4 混凝土浇筑

在工程施工中，由于钢管混凝土柱位置分散，采用了塔吊吊运施工。

1）混凝土浇筑前施工现场应做好各种准备工作。搭设施工操作平台，检查塔吊的工作状况，料斗和振动器的使用情况。

2）混凝土的任务单上必须写明工程名称、地点、部位、数量、混凝土各项技术要求(强度等级、塌落度、缓凝时间等）、交接班搭接要求，连同混凝土施工配合比通知单一起下达。

3）混凝土的浇筑采用吊斗吊运，在钢管柱口采用溜槽缓冲混凝土下落，尽量保持混凝土零速自由下落。

4）混凝土应分层浇筑，分层厚度应≤2 000 mm，等待10 min，排除大量气泡后再进行上层浇筑。为保证梁钢筋交叉处混凝土成型质量，在浇筑第2段和第3段混凝土前先将振捣棒放入管内，采用边浇筑边振捣方式逐渐上提振捣棒，振捣时间不宜过久。

5）浇筑混凝土应连续进行，不得中断，如出现间歇时间，则应在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。

6）每次浇筑混凝土完成后应低于管面标高200 mm，混凝土胶凝体中石子不下沉，呈均匀分布。因采用聚羧酸外加剂表面会出现少量浮浆，则可用人工刮除浮浆至完成面标高并将混凝土表面刮花处理。

7）雨天施工时，施工现场应采取防雨措施，接料斗、混凝土搅拌车出料口及钢管柱顶均用塑料编织布遮盖、防止雨水渗入。大雨时严禁施工。

5 管内混凝土质量检测

最下面一段钢管柱内混凝土振捣棒因钢筋纵横交错众多，间隙较小无法插入不能进行振捣，混凝土结合面处浇筑时容易出现气泡，造成脱粘、空洞等现象，这将直接影响钢管柱内剪力的传递，从而影响整个结构体系的安全。因此对钢管芯框架柱第一段内部混凝土密实情况采用超声进行检测。

框架柱截面尺寸为1 200 mm×1 200 mm，水平四周每200 mm布置一测点，上下相邻测点距离为200 mm，见图1。

图1 框架柱断面测点布置

根据超声检测参数并经综合分析判定认为：该工程所测钢管芯钢筋混凝土框架柱（在层高范围）内部未发现蜂窝、孔洞等不密实混凝土，即框架柱内部（钢管芯内、外）混凝土浇筑基本密实，可满足施工质量要求。

6 结语

高性能混凝土在建筑工程中的应用产生的经济效益和技术效果是十分明显的，在高层、超高层建筑竖向构件中应用高性能混凝土，可有效缩小竖向构件的断面尺寸，建筑的有效使用面积扩大，减轻建筑物自重，降低造价；高强高性能钢筋混凝土结构可以获得更大跨度，而又能节省混凝土材料。高性能混凝土大量使用超细矿渣和优质粉煤灰，节省资源、能源，与环保相协调。通过本工程应用实践制定的钢管柱C80级高性能混凝土施工工法，实践证明是可行的。

□郑全乐、姚有为 、王梦华/中国建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU528.31

C

1008-3197（2013）04-16-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.04.006

2012-09-25

张 斌/男，1968年出生，天津新金融投资有限责任公司，从事工程技术管理工作。