高抛免振自密实混凝土施工技术的应用

董新和

(江苏天宇建设集团有限公司太原分公司，山西太原 030006)

1 工程概况

新建太原铁路南站位于太原市小店区北营，地处太原市国家级高新区、经济技术开发区及物流区等交叉辐射的核心地段。站房主体结构为地下1层，地上2层，建筑总面积:20.00万m2，其中客运站房建筑面积5.5万m2。车场规模为:10台22线，设计年发送旅客量可达4 000万人次。总投资约30亿元，由原铁道部和山西省共同投资兴建。该项目是“2011年山西省十大建筑”之一，太原市标志性建筑之一。

2 技术方案的确定

该工程A区西站台局部采用钢管混凝土结构，钢管混凝土柱计18根，柱设计直径:D=(600～900)mm，高度:H=8 m，混凝土设计强度等级为C50，因该批钢管混凝土柱结构形式复杂，钢管隔板密集，最小浇筑孔仅有150 mm，这给后续混凝土工程带来一定的施工难度，为保证该区域混凝土施工质量，经设计、监理、施工、检测等参建方共同研究，最终决定采用高抛免振自密实混凝土技术方案，完成以上钢管混凝土柱的混凝土的施工。

3 施工工艺流程

高抛免振自密实混凝土试验、配合比确定(对比试验)→钢管柱清理→安装导管→混凝土浇筑→浮浆清理→混凝土养护。

4 主要施工方法

4.1 高抛免振自密实混凝土配合比对比试验

1)根据有关要求，高抛免振自密实混凝土骨料粒径宜为:5 mm～15 mm小石子配置，掺10%的UEA-T膨胀剂，混凝土扩展度控制在680 mm～720 mm，选用三个搅拌站进行高抛免振自密实混凝土配合比配置工作，每个搅拌站进行两组试验，一组检验其高抛免振自密实混凝土的抗离析性、微膨胀性，另一组检测其施工工艺。2)三家搅拌站初始配合比如表1～表3所示。3)制作试验工具:a.制作钢模具:采用3 mm厚钢板及40角钢焊接6个柱模型，规格800×1 000，其中3个增加内隔板，内隔板上开φ150 mm孔洞，在内隔板四周设置排气孔，详见图1。b.制作试验钢柱。按照现场钢柱的截面尺寸1∶1加工钢结构柱子，高度4 m，向钢柱内浇筑高抛免振自密实混凝土。4)试验方法:a.抗离析性、微膨胀性:在钢板模具上方放置一个钢筋篦子，篦孔间距50 mm，用塔吊吊起灰斗从8 m高处将混凝土通过篦子抛入模具中，观察混凝土是否离析，若混凝土无离析现象，对混凝土进行养护，混凝土初凝后，在模具内蓄水10 cm，防止混凝土早期失水产生收缩现象。48 h后，检查混凝土与钢板间是否有缝隙，无缝隙则说明混凝土未收缩，具有微膨胀性。b.施工工艺检验:在有隔板的模具上方搭设钢管架子，将长8 m，直径100 mm的钢导管通过隔板插入模具内，用灰斗通过导管上的漏斗将混凝土灌入模具内，直至混凝土灌注至钢板模具20 cm处停止浇筑。c.配合比选择与确定:经以上三家配比不同的混凝土分别进行的抗离析性与微膨胀性、施工工艺两组对比试验，试验结果表明:丙搅拌站提供的混凝土配合比为最优配比，其混凝土性能满足钢管混凝土柱的抗离析与微膨胀、施工工艺等要求，可以进行钢管混凝土实体试验。d.钢管混凝土浇筑:将导管插入至最下层隔板内，通过漏斗向导管内灌注混凝土，待混凝土灌入至隔板上20 cm后，将导管从下层隔板提升至上层隔板处继续浇筑，依次类推，直至混凝土浇筑到距钢管柱顶500 mm停止浇筑。e.检测:48 h后用超声波检测仪检测混凝土的密实度，达到要求后用该配合比及施工工艺进行全面混凝土浇筑。

表1 甲搅拌站

表2 乙搅拌站

表3 丙搅拌站

图1 钢柱模型图

4.2 钢管柱清理

钢管混凝土柱在混凝土浇筑前要仔细检查其内部情况，必要时应借助手电筒照明检查，查看是否有杂物、积水，内部隔板的浇筑孔是否被堵塞。清理干净后方可浇筑。

4.3 导管安装

根据不同柱高要求，选用相应的高抛免振自密实混凝土浇筑漏斗导管。用塔吊或其他垂直起重设备将其吊装，慢慢插入钢管柱内。其下口对上柱内最下层隔板的混凝土浇筑孔，并保证导管插入长度L≥200 mm。

4.4 混凝土运输

高抛免振自密实混凝土的运输为搅拌运输车，为预防其在运输过程中产生分层离析现象，在运输过程中，运输车的灌筒要保持慢速转动，速度应控制在(3～5)r/min。运输时间要加以控制，要保证高抛免振自密实混凝土从配料搅拌至浇筑完成结束，控制在120 min以内。

4.5 高抛免振自密实混凝土的浇筑

高抛免振自密实混凝土采用导管自下而上的顺序浇筑。在向上提升导管的过程中，要满足导管的下部出浆口始终掩埋在已浇筑的高抛免振自密实混凝土内部。在高抛免振自密实混凝土浇筑至第一层隔板以上200 mm处时，慢慢提升漏斗导管，用同样方法浇筑第二层高抛免振自密实混凝土。根据不同的高度要求更换相应的漏斗导管，依次从下往上浇筑，直到高抛免振自密实混凝土浇筑至设计标高停止浇筑。

4.6 浮浆处理

高抛免振自密实混凝土浇筑完成后，其最上部会有大量气泡逸出，将导致上部表面的浮浆泛起，为此在高抛免振自密实混凝土初凝前，必须将浮浆用容器清理干净。在高抛免振自密实混凝土终凝后，将混凝土上表面凿毛，直至露出石子为宜。

4.7 高抛免振自密实混凝土养护

高抛免振自密实混凝土泌水性小，为减少混凝土的水分散失和塑性开裂，应加强养护。高抛免振自密实混凝土初凝后应及时蓄水养护，以利于高抛免振自密实混凝土能够及时散热，降低水化放热的峰值温度。

5 高抛免振自密实混凝土质量控制要点

1)高抛免振自密实混凝土所用的水泥、水、骨料、掺料和外加剂等必须具备合格证及现场抽样试验报告。

2)水泥采用质量稳定的P.O42.5硅酸盐品牌水泥。

3)砂采用细度模数为2.8的中砂，含泥量不大于1.5%，泥块含量不大于0.3%。

4)石子选用粒径(5～16)mm，含泥量不大于0.5%，泥块含量不大于0.5%。

5)粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰。

6)外加剂:UEA-T膨胀剂掺量为水泥用量的10%，UNF-3B减水剂掺量为水泥用量的5%。

7)原材料配合比计量误差要求:原材料计量应按质量计，且计量允许偏差应符合表4要求。

表4 高抛免振自密实混凝土计量允许偏差表

8)流动性质量控制:要求混凝土出盘时扩展度为(680～720)mm，1 h以内不变，而且混凝土和易性良好，不泌水，不离析，不分层。

9)高抛免振自密实混凝土保塑性控制:要求该高抛免振自密实混凝土在净空高度10 m自由下抛不分离。

10)高抛免振自密实混凝土填充性要求控制:在钢管构件的上、下及中部有多层隔板，隔板中部有D=(150～350)mm的孔洞，要求高抛免振自密实混凝土依靠自身重力能自由穿越孔洞，自动填充密实整个空间，尤其是隔板的四周边缘及边角处。

11)高抛免振自密实混凝土的早期收缩性质量控制:要求高抛免振自密实混凝土与钢管内壁无分离现象。

12)高抛免振自密实混凝土的运输、浇筑、间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间，同一施工段的高抛免振自密实混凝土应连续浇筑，并应在底层混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完毕。

13)为减少各类气泡在钢管构件内部隔板下聚集，保证混凝土浇筑的密实性，每节柱高抛免振自密实混凝土浇筑至内隔板下200 mm处，要放慢高抛免振自密实混凝土的下料速度，以达到混凝土内部气泡全部逸出。

14)高抛免振自密实混凝土在浇筑过程中，为防止钢管柱内部与混凝土下料方向相对的隔板因高抛免振自密实混凝土受其相对冲击而松散，导致分散、离析现象产生，所以高抛免振自密实混凝土浇筑时必须采用预先定制的漏斗导管下料，严禁直接下料浇筑高抛免振自密实混凝土。

15)每节钢管混凝土柱在高抛免振自密实混凝土浇筑时，留置混凝土试块两组，用以高抛免振自密实混凝土的同养及标养强度的检测。

16)高抛免振自密实混凝土施工完毕后，管内混凝土的浇筑质量(密实度检测)先用小锤敲击钢管的方法进行初步检查，如有异常则用超声波检测。对不密实部位采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔补焊封固。

6 结语

高抛免振自密实混凝土施工技术，是近几年在自密实混凝土技术基础上发展起来的一项新型混凝土施工技术，通过本工程实际运用，充分说明了该项混凝土施工技术是一项工艺简单，方法简便，质量易于控制的新技术。尤其在结构复杂的钢管混凝土结构与构件的施工中更能突出其优越性。该项混凝土施工技术成功的解决了复杂构件混凝土难以施工的难题，同时又保证混凝土的密实度和结构的完整性。应用高抛免振自密实混凝土施工技术能大幅度节约人工、减少材料及机械消耗。本工程采用高抛免振自密实混凝土施工计消耗120.00 m3高抛自密实混凝土。根据同条件试块检测其强度均达到设计强度C50要求，与此同时对其进行超声波检测，其钢管混凝土柱的完整性均满足要求。经山西省有关专家验收该项目被评为“2012年度山西省新技术应用示范工程”。

［1］JGJ 138-2001，钢管混凝土组合结构技术规程［S］.

［2］JGJ 283-2012，高抛免振自密实混凝土应用技术规程［S］.

［3］CCES 02-2004，高抛免振自密实混凝土设计与施工指南［S］.

［4］CECS 159-2004，矩形钢管混凝土结构技术规程［S］.

［5］CECS 188-2005，钢管混凝土叠合柱结构技术规程［S］.

［6］JGJ 281-2012，高强混凝土应用技术规程［S］.