高拋免振搗混凝土施工工法

高拋免振搗混凝土施工工法(編號(hào)：SZJXGF01-)中鐵建工集團(tuán)有限企業(yè)深圳分企業(yè)一、序言

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)振搗或少振搗而運(yùn)用澆筑過程中高處下拋時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)自流平并充斥鋼管柱的混凝土。

高拋免振搗混凝土的生產(chǎn)、施工在我集團(tuán)企業(yè)尚屬初次，通過進(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)，根據(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性是必須從高處拋落，使混凝土運(yùn)用其自身重量由高處拋落時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)自流平并充斥管柱。?

施工措施上的特點(diǎn)

目前，鋼管柱混凝土的澆筑措施重要有兩種：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如下特點(diǎn)：?

從澆筑形式上看，本工法所采用的澆筑措施是從上往下，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進(jìn)料口和設(shè)置卸壓孔洞，輸送設(shè)備規(guī)定比較高。而本工法無需在鋼管柱上開孔和進(jìn)行補(bǔ)焊。三、合用范圍

高拋免振搗混凝土施工措施是合用于管徑不小于350mm，高度不不不小于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)振搗或少振搗而運(yùn)用澆筑過程中在高處下拋時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能到達(dá)自密實(shí)的規(guī)定。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)不得有雜物和積水，先澆筑一層100~200mm厚與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相似的水泥砂漿，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)，運(yùn)用混凝土下落產(chǎn)生的動(dòng)能來到達(dá)混凝土的自密實(shí)。?

當(dāng)拋落的高度局限性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)，按次序進(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)聲音判斷混凝土與否密實(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。?

除最終一節(jié)鋼管柱外，每段鋼管柱的混凝土，只澆筑到離鋼管頂端500mm處，以防焊接高溫影響混凝土的質(zhì)量。?

除最終一節(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)的石子及雜物清除潔凈。?

當(dāng)最終一節(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)度到達(dá)規(guī)定后，用與混凝土強(qiáng)度相等的水泥砂漿抹平，蓋上端板并焊好。?

澆筑過程中，必須由專人對(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、一般硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。水泥應(yīng)具有較低的需水性，同步還應(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，尤其拌合物通過的間隙影響很大。高拋免振搗混凝土的骨料采用粒徑5mm~25mm的石子、粒徑5mm~10mm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適宜不小于2%，石子的含泥量一般不適宜不小于1%。砂中粉細(xì)顆粒含量通過0.16mm篩孔量不不不小于5%。?

外加劑

對(duì)高拋免振搗混凝土外加劑性能的規(guī)定為：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)、干縮和徐變無不良影響，耐久性（抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗鹽浸）好。同步為防止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Ⅰ級(jí)粉煤灰。?

.配合比

高拋免振搗混凝土的配合比應(yīng)滿足拌合物施工性能的規(guī)定。因此，與相似強(qiáng)度等級(jí)的一般混凝土相比，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，水膠比一般不適宜不小于0.4。采用如下配合比設(shè)計(jì)。等級(jí)水灰比砂率（％）水(Kg/m3)水泥(Kg/m3)砂(Kg/m3)C500.2943180485667石(Kg/m3)(5~25mm)小石(Kg/m3)(5~10mm)外加劑(Kg/m3)KFDN-SP3000粉煤灰(Kg/m3)膨脹劑(8％)27363828.0310350?

性能指標(biāo)

強(qiáng)度等級(jí)：C50，塌落度SIP≥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φ100、φ125和φ150mm等，并配有多種拐彎角度的短管。?

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。同步應(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)力配置如下：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)量規(guī)定?

本工法執(zhí)行的有關(guān)原則

本工法重要執(zhí)行的是《高強(qiáng)混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程》、《鋼管混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》。（二）檢查質(zhì)量的措施（1）敲擊法。即通過聲音來分析管內(nèi)混凝土與否密實(shí)。用質(zhì)檢專用的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)間不適宜過早，以免影響混凝土與鋼管壁的粘結(jié)）。檢查措施為沿柱周圍取等距離若干個(gè)點(diǎn)，從柱底敲至柱頂。注意：正常狀況下，由于鋼管混凝土柱由于兩端固定的原因，振幅不一樣，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)的砼與否密實(shí)，可用超聲波進(jìn)行逐一檢查。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)量原則和檢查措施

一般狀況下，按柱子數(shù)量的25%抽查，但不少于3根柱子。檢查的原則和措施見下表：序號(hào)檢查項(xiàng)目質(zhì)量原則檢查措施及器具1混凝土構(gòu)成材料的品種、規(guī)格和質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定和有關(guān)現(xiàn)行原則的規(guī)定檢查出廠證件和試驗(yàn)匯報(bào)2混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定檢查混凝土強(qiáng)度3混凝土澆灌振搗密實(shí)鋼管混凝土密實(shí)無空隙施工過程檢查4混凝土配合比及構(gòu)成材料計(jì)量偏差必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定檢查攪拌記錄5混凝土施工措施應(yīng)符合有關(guān)現(xiàn)行施工規(guī)程的規(guī)定觀測(cè)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)鋼管混凝土構(gòu)造施工工藝的深入完善，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，防止人為影響混凝土質(zhì)量的原因，有效地控制混凝土的質(zhì)量，加緊施工進(jìn)度。表一：同種配合比狀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54.7MPa59.4Mpa經(jīng)振搗的砼56.2MPa60.9Mpa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27074091021小時(shí)后27075092031.5小時(shí)后2757559103

從成果可以看出,高拋免振搗混凝土的3天強(qiáng)度已經(jīng)到達(dá)規(guī)定的C50混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，滿足施工需要。（二）經(jīng)濟(jì)效益

深圳市民中心（中區(qū)）工程共完畢鋼管柱3458.86噸，澆筑強(qiáng)度等級(jí)為C50的高拋免振搗混凝土2710.4m3，一般C50混凝土單價(jià)為469.2元/m3，免振搗混凝土單價(jià)為544.3元/m3，原材料成本增長(zhǎng)支出金20.36萬元。采用高拋免振搗混凝土后節(jié)省人工、機(jī)械等施工費(fèi)用19.78萬元，節(jié)省機(jī)械臺(tái)班費(fèi)14.82萬元，綜合后共減少成本14.24萬元，平均每方混凝土節(jié)省52.5元，節(jié)省率達(dá)9.6%。

雖然材料成本較一般混凝土有大幅度提高，但采用高拋免振搗混凝土后加緊了施工速度、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、保證了工程質(zhì)量，減少了施工成本，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。（三）社會(huì)效益

吸引了各方面專家學(xué)者前來工地考察，新聞媒體對(duì)工程的進(jìn)展進(jìn)行了全方位的報(bào)道，為企業(yè)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，其主體構(gòu)造為鋼－鋼筋混凝土構(gòu)造，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2710.4m3。施工中高拋免振搗混凝土的實(shí)際拌制狀況如下：?

原材料?

水泥：湖南“韶峰”P.O.42.5水泥。?

外加劑：深圳市兆深企業(yè)KFDN-SP3000高性能早強(qiáng)型混凝土外加劑，減水率到達(dá)40%。?

摻合料：深圳媽灣電廠Ⅰ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：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)，其成果如下表：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1h1

韶峰0.354.325.525.066062055.320.324.627.026.570067059.130.294.927.027.074070071.44

華潤(rùn)0.353.625.524.565059053.850.323.926.026.568070056.560.294.228.028.072071065.77

銀羊0.353.525.020.560040054.280.323.825.520.068039057.590.294.126.522.072041060.5

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)度能滿足C50混凝土抗壓強(qiáng)度規(guī)定，塌落度、擴(kuò)展度在靜停1h后仍能滿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)，成果如下圖：

通過上述試驗(yàn)，可知KFDN-SP3000摻量在4.0%-4.6%區(qū)間較為合適。通過近一步試驗(yàn)，流動(dòng)度也能滿足規(guī)定，但充填性試驗(yàn)達(dá)不到指標(biāo)規(guī)定。通過加大砂率及加大粉煤灰摻量等措施，使混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)定。（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/m3)水泥(Kg/m3)砂(Kg/m3)C500.2943180485667石(Kg/m3)(5~25mm)小石(Kg/m3)(5~10mm)外加劑(Kg/m3)KFDN-SP3000粉煤灰(Kg/m3)AEA膨脹劑27363828.0310350（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1h1.5h初始1h1.5h初始1h1.5h初始1h1.5h272727.5740750755910920910233（3）抗離析性能試驗(yàn)，成果見下表：靜停H1G1G1/H1H2G2G2/H2G1+G2H1+H2△G（%）初始23.097.420.32122.697.500.33114.9245.783.11.5h23.037.590.33022.957.290.31814.8845.983.4注：△G=［（G1/H1-G2/H2）］/［（G1+G2）/（H1+H2）］式中：△G為抗離析性，H1為一腔的混凝土重量，H2