高抛免振捣混凝土施工工艺

11高抛免振捣混凝土施工工艺一、前言深圳****工程位于深圳市****中心区，我公司承建的中区部分地下2层，方塔15层，圆塔12层，其主体结构为钢—钢筋混凝土结构，共有有钢管柱70根，其员圆塔14根，方塔56根。由于本工程的钢管柱长度大部分都大于振捣棒的长度，振捣棒难以有效的对钢管内混凝土进行振捣，而且钢管混凝土属于隐蔽工程，施工完成后无法直观的检查混凝土的质量，所以本工程钢管柱混凝土的施工采用的是高位抛落法，即拌合物具有很高的流动性且不离析、不泌水、能不经振捣或少振捣而通过浇筑过程中在高处下抛时的动能来实现自流平并充满管柱的混凝土。其关键是混凝土抛落后不产生离析现象，这主要是要求采用的混凝土配合比合适。高抛免振捣混凝土的生产、施工在我局尚属首次，通过进行高抛免振混凝土施工的科研攻关，（试配混凝土配合比和现场浇灌模拟试验）并结合国内外高抛免振捣混凝土施工的成功经验，依据国家现行规范，总结了一套行之有效的施工工法。二、高抛免振捣混凝土的技术攻关在现场进行高抛免振捣混凝土施工前，首先对该项目进行了科研成果攻关。攻关为四个阶段，分别为准备阶段、实施阶段、试验数据收集阶段、分析结论阶段。不同阶段由专人负责，确保每个步骤完全按照预先设计的程序进行，以保证最后得出高抛免振混凝土真实的性能指标。1、准备阶段准备阶段主要包括实验室进行技术准备，现场准备机械设备和实验设施。（1）原材料混凝土标号为C50。方案采用的材料为525号硅酸盐水泥；中砂；5～25mm碎石；HOC-P-100高性能混凝土外加剂，UEA微膨胀剂；Ⅰ级粉煤灰。（2）配合比设计高抛免振混凝土的配合比应满足拌合物高施工性能的要求，因此，与相同强度等级的普通混凝土相比，它具有较大的浆骨比，即较小的骨料用量，胶凝材料总量一般要超过500kg/m3；砂率较大，即内料用量较小，砂率最大可达50%左右；使用高效减水剂；由于胶凝材料用量大，必须掺用大量矿物细掺料，细掺料总掺量一般大于胶凝材料总量的30%。为了保证耐水性，水胶比一般不宜大于0.4。试验室对混凝土的工作性能和硬化后力学及耐久性能等各因素进行分析研究后，初步设计出了高抛免振捣混凝土的配合比。择日在工地现场正式进行模拟试验。等级水灰比砂率（%）水（kg/m3）水泥（kg/m3）砂（kg/m3）C500.3940180362703石（kg/m3）外加剂（kg/m3）粉煤灰（kg/m3）膨胀剂（8%）坍落度（mm）105511．09k=2.469.3k=1.031.4235（3）外加剂对高抛免振混凝土外加剂性能的要求为：有优质的流化性能，保持拌合物流动性的性能、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性；对硬化混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响、耐久性（抗冻、抗渗、抗碳比、抗盐浸）好。另外，为避免钢管与混凝土间的微小空隙，必须在混凝土中加入微膨胀剂。（4）模板：根据试验要求，在****工地现场北侧空地处采用18mm厚九夹板加工成Φ600mm和800mm×800mm两种形状的柱状模板，模板内衬铁皮，外用钢管和卡扣支撑和加固，独立柱模板高3m。(5)机械：根据现场实际情况，选用地泵和塔吊配合进22行混凝土的灌注，准备手推车、振捣棒、串筒等。另外，现场应备有试验设备对坍落度等性能指标进行现场测量。2、实施阶段（1）现场准备工作就绪后，由混凝土运输车送C50高抛免振混凝土到现场。由试验人员检查混凝土的坍落度和和易性，混凝土相关性能指标必须满足试验要求。（2）混凝土罐车到现场后，由吊车将装有混凝土的吊斗提到距离地面11m高的地方，混凝土经过串筒落到柱模中，利用其自身动能和混凝土良好的和易性达到自流平充满柱模并自密实的目的。（3）混凝土浇注24小时后，800mm×800mm方柱进行拆模，对混凝土进行外观检查然后用麻袋包裹，浇水养护7d。为模仿****工程钢柱混凝土施工的实际情况，Φ600mm圆柱不拆模。（4）28d龄期后进行了回弹，检查从柱顶到柱底的混凝土的密实度、均匀性和强度。选择柱上、中、下、底四个部位进行抽芯检验。3、试验数据收集阶段在准备阶段和试验实施阶段进行过程中，即开始进行有关数据的收集。混凝土浇注7天后，即对免振捣混凝土的强度进行了比较分析，记录如下试验数据：表一：同种配合比情况下混凝土振捣与自密实强度对比3天强度7天强度砼自密实54.3MPa59.4MPa砼经振捣56.2MPa60.9MPa表二：调试后混凝土配合比等级水灰比砂率（%）水（kg/m3）水泥（kg/m3）砂（kg/m3）免振捣C500.2943180485667石（kg/m3）（5～25mm）小石（kg/m3）（5～10mm）外加剂（kg/m3）KFDN-SP3000粉煤灰（kg/m3）膨胀剂（8%）27363828.031035033高抛免振捣混凝土的坍落度损失情况：原始坍落度：270mm；扩展度740mm；流动度910mm；填充性：2mm。1小时坍落度损失：270mm；扩展度750mm；流动度920mm；填充性：3mm。1.5小时坍落度损失：275mm；扩展度755mm；流动度910mm；填充性：3mm。从结果可以看出，高抛免振捣混凝土的3天强度已经达到要求的C50混凝土的设计强度等级，经试验28天强度等各项指标亦符合要求。4、分析结论阶段混凝土模拟浇注试验结束后，对试验数据进行综合分析，并借鉴国内有关数据，进行对比。得出以上确定的高抛免振混凝土配合比适用于结构工程施工。三、现场高抛免振捣混凝土的施工1、材料及施工特点：（1）高抛免振混凝土是一种高性能混凝土，能保证混凝土在不利的浇筑条件下密实成型，同时，因使用大量矿物细掺料可降低混凝土的温升，提高其抗裂化能力，从而可提高混凝土的耐久性。（2）高抛免振混凝土在质量上对原材料和配合比很敏感，管内的混凝土属隐蔽工程，混凝土的浇筑质量不易检查。施工前，要制订出完善的操作程序。施工中，要加强管理，严格遵守有关的施工技术要求。（3）高抛免振混凝土，一般来说，适合于泵送，如用料斗，应使出料口伸入钢管内。（4）为了避免因钢管外部焊接烧伤混凝土的可能，对管外的零部件应在工厂内焊接好。现场浇筑混凝土后，也允许在加焊一些必要的零部件，但应采用焊接能量较小的焊接工艺措施。2、操作要点（1）浇筑时管内不得有杂物和积水，先浇筑一层100～200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。（2）使泵管出料口伸入钢管内不小于2m，利用混凝土下落产生的动能来达到混凝土的自密实。（3）当抛落的高度不足4m时，用插入式振捣棒密插短振，逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内，要快插慢拔，振捣棒应插入下一层混凝土中5～10cm。振捣棒插点按梅花形均匀布置，逐点移动，按顺序进行，不得漏振，每点振捣时间不少于60s。管外配合人工木槌敲击，根据声音判断混凝土是否密实，每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止。（4）除最后一节钢管柱外，每段钢管柱的混凝土，只浇筑到离钢管顶端500mm处，以防焊接高温影响混凝土的质量。（5）除最后一节钢管柱外，每节钢管柱浇筑完，应除掉上面的浮浆，待混凝土初凝后灌水养护，用塑料布将管口封住，并防止异物掉入。（6）当混凝土分段浇筑到钢管柱顶时，即最后一节浇筑完毕后，宜敞口3～4d，待管44内混凝土收缩后，用与混凝土强度相的水泥砂浆抹平后，盖上端板并焊好。（7）浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用。每台班混凝土取样不少于2组。除按规定留取立方体试块外，尚宜留一组长方体试块，补充测定混凝土的弹性模量。3、施工顺序安装第K层的空钢管体系→支设第K层楼板的梁、柱模板→穿第K层的梁、柱钢筋并绑扎→浇筑第K层楼板混凝土→搭设第K+1层梁板模板→搭设混凝土浇筑的操作平台→布设泵管→浇筑第K层的钢管混凝土→安装第K+1层的空钢管体系……4、安全措施（1）操作平台应搭设牢固，施工人员在上面操作时必须系好安全带。（2）使用振捣棒的作业人员，应穿胶鞋，戴绝缘手套，使用带带有漏电保护的开关箱。（3）夜间作业，应有足够的照明设备，并防止眩光。（4）清管时，管端应设置挡板或安全罩，并严禁管在端站立人员，以防喷射伤人。（5）拆除泵管接头时，应先进行多次反抽，卸除管道内混凝土压力，以防混凝土喷出伤人。5、检查质量的方法（1）敲击法。即通过声音来分析管内混凝土是否密实。用质检专用3号钢锤进行敲击法检查，每层每根钢管柱进行全检，7天、28天共两次（敲击时间不宜过早，以免影响混凝土与钢管壁的粘结）。检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，从柱底敲至柱顶。注意：正常情况下，由于钢管混凝土柱由于两端固定的弦，因振幅不同，柱中间与柱两端的敲击声响不一致。如出现第三种声音，则视为异常。（2）超声波检测法。对于柱子的一些重要部位。可用超声波进行逐个检查。测试频率宜选择在40-100KHZ范围内。具体检验法是对比法，即对无缺陷的混凝土的强度和各种缺陷等进行标定，求得超声波通过时的一些超声参数，以此作为实际测试时的比较，从而确定管内混凝土的状况，并评定其质量。序号检验项目质量标准检验方法及器具1混凝土组成材料的品种、规格和质量必须符合设计要求和有关现行标准的规定检查出厂证件和试验报告2混凝土强度必须符合设计规定检查混凝土强度3混凝土浇灌振捣密实钢管混凝土密实无空隙施工过程检查4混凝土配合比及组成材料计量偏差必须符合设计要求检查搅拌记录5混凝土施工方法应符合有关现行施工规程的规定观察检查和检查混凝土施工记录55四、效益分析：1、经济及技术效益高抛免振混凝土技术，是对钢管混凝土结构施工工艺的进一步完善，可减轻工人的劳动强度，避免管内危险作业和人为影响混凝土质量的因素，有效地控制混凝土的质量，加快施工进度。同时减少现场钢柱的焊接工作量，保证钢管柱的焊接质量，虽然原材料成本有所提高，但总体来说节约了工程成本。工程中共完成钢管柱3458.86吨，浇注高抛免振捣混凝土2710.4m3，普通C50混凝土单价469.2元/m3，免振捣混凝土单价544.3元/m3，原材料成本增加支出金20.36万元，采用高抛免振捣混凝土后节约人工、机械等施工费用19.78万元，减少焊接工作量后节约机械台班费14.82万元，综合后共降低成本14.24万元，平均每方混凝土节约52.5元，节约率达9.6%。2、社会效益吸引了各方面专家学者前来工地考察，新闻媒体对工程的进展进行了全方位的报道，为公司赢得了良好的社会效益。五、高抛免振捣混凝土技术总结根据现场钢管柱高抛免振混凝土施工实际情况和实验实测结果，我们认为高抛免振混凝土施工方法是在特定施工条件下所采取得施工手段，即在类似****工程的钢管柱内浇注混凝土但不能采用振捣密实的情况下采用。该方法的重要特征是必须从高处抛落，使混凝土利用其自身由高处抛落的动能来实现自流平并充满管柱，而且管柱内应尽量保持通畅，以利于混凝土的自密实。对于管柱上部可能由于混凝土的动能小而密实度较差的地方，应用振捣棒进行补振。高抛免振混凝土施工的关键是混凝土拌合物具有很高的流动性、能不经振捣或少振捣而通过浇筑过程中在高处下抛时的动能达到自密实的要求。这主要是采用的混凝土必须有合适的配合比而在高空抛落中不离析、不泌水。综上所述，高抛免振混凝土施工方法是在特定施工条件下一种行之有效的施工手段，采用高抛免振混凝土施工方法不仅解决了超长管柱内（或类似环境下）的混凝土振捣难题，而且由于混凝土免于振捣，减少了人工，缩短了施工时间，给项目部创造了较好的效益