C70混凝土施工方案.docx

1、C70混凝土施工方案C70混凝土施工方案C70高性能混凝土芯柱施工工法重庆第三建设有限责任公司重庆建工集团熊渝兴 何志刚 符 建 杨 帆 魏河广 鲍安红1前言C70高性能混凝土芯柱由于综合应用了C70高性能混凝土、附加纵向钢筋芯柱和复合箍筋技术，可以解决房屋建筑中的“胖柱”问题，是实现建筑节地和节材的重要途径，将成为解决各种房屋结构轴压比超限并提高其抗震性能的核心技术。重庆建工集团第三建设有限责任公司，在2001年9月至2002年10月，成功地将C70高性能混凝土芯柱施工技术应用于重庆帝都广场工程，并在工程施工技术总结的基础上，不断进行C70高性能混凝土芯柱施工技术的研究，完善形成了“C70高

2、性能混凝土芯柱施工工法”，该工法的核心技术在重庆帝都广场工程中的成功应用在重庆属首例，据科技查新目前国内未见该项技术的报道。2工法特点2.1 C70高性能混凝土芯柱，可以解决高层建筑中柱的轴压比问题，减小超限高层建筑中柱的截面积，达到节地和节材的经济效果。2.2 C70高性能混凝土和芯柱及复合箍筋组合技术的应用，可以提高柱的变形能力，加强结构延性，提高房屋建筑的抗震性能。2.3 C70高性能混凝土的高工作性能，可以解决芯柱钢筋和复合箍筋密集难以下料振实及远程泵送极易堵泵、离析等问题，加强混凝土的均匀性和密实性，提高混凝土的浇筑质量。2.4 C70高性能混凝土芯柱，由于方便操作，对加快施工进度具

3、有显著的效益。3适用范围适用于超高层、高层、多层及大跨度柱网结构中其轴压比和抗震设防控制具有严格要求的房屋建筑。4工艺原理4.1 C70高性能混凝土配制的原理4.1.1 C70高性能混凝土配制的基本原理1、水泥浆料和集料孔隙率越低，混凝土孔隙率越低、孔径越小，混凝土越密实，混凝土强度及耐久性越高（详图4.1.1-1）。图4.1.1-1 混凝土孔隙率与混凝土强度变化曲线图2、水泥浆体与集料界面粘结力越大，浆骨界面结构越紧密，混凝土孔隙率越低，混凝土强度越高（详图4.1.1-2）。 3、水胶比越适中，混凝土的工作性越好、强度越高（详图4.1.1-3）。图4.1.1-3 新拌混凝土水胶比与工作性能曲

4、线图4、 C70高性能混凝土的配制不仅要控制水胶比，还要降低混凝土的孔隙率、提高浆骨料界面粘结力。5、C70高性能混凝土不仅具有混凝土结构所要求的各项力学性能，且要具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性。要实现这些性能，C70高性能混凝土的配制应有三个核心技术，即超塑化剂的使用、细粉掺合料的使用和混凝土试配优化技术。4.1.2 超塑化剂在C70高性能混凝土配制中的应用原理1、超塑化剂的应用原理超塑化剂是配制C70高性能混凝土的重要组分，混凝土的主要工作性能，如：流动性、填充性、抗离析性能等，主要靠超塑化剂来调节。超塑化剂的特点是对水泥的分散能力强，减水率高，可大副降低混凝土单方用水量，使混凝土获

5、得高强等级，同时混凝土拌合物的流动性大、可泵性好，且减小混凝土坍落度损失功能强。由于超塑化剂中不含Na2SO4，能提高混凝土耐久性。超塑化剂有改善混凝土粘聚性，使混凝土在高流动状态下不离析、不分层，保持良好工作性能的作用。混凝土配制时掺入适量超塑化剂，不仅可以大幅降低水灰比，还可以使混凝土中水泥石孔隙率降低，从而提高混凝土强度。同时超塑化剂的应用还可以使混凝土坍落度提高到200mm以上，坍落扩展度提高到600mm左右，而混凝土拌合物仍能保持良好的粘聚性和抗离析能力，其作用机理见混凝土拌合物流变方程（式4.1.2）。 （4.1.2）式中：为剪切应力；为屈服剪切应力；为塑性粘度；为剪切变形速率。分

6、析上式可知，是阻止塑性变形的最大应力，是混凝土内部阻止其流动的性能，越小，相同外力作用下流动速度越快。因此，和越小，混凝土拌合物初始流动阻力及流动过程中阻力就越小，就越有利于混凝土拌合物获得高流动性。但是，另一方面混凝土拌合物的匀质性及抗离析能力同样取决于和，和越小，阻止粗骨料与水泥浆料相对移动的能力越弱，又容易导致混凝土拌合物抗离析能力降低。解决混凝土工作性能之关键，即在于解决高流动性与离析性之间的矛盾，通过混凝土配合比优化设计，在二者之间找到最佳平衡点超塑化剂减水率可达到25%30%，使混凝土水灰比降低到0.250.26，而水泥用量仍可达到500kg/m3左右，混凝土坍落度可以保持在200

7、mm左右。合理选择使用超塑化剂，是解决上述矛盾的有效途径。2、混凝土高工作性能的检测掺加适量超塑化剂的混凝土，其良好的工作性能可以采用以下方法测试：1） 流动性检测对混凝土拌合物流动性的检测，传统方法是坍落度测试。该方法简单易行，但对影响其流动性的屈服剪切应力和塑性粘度仅靠目测判断，不能较准确地量化其流动性指标。即使混凝土坍落度很大，由于过大，拌合物粘滞酽稠，仍不能满足流动性要求。因此，还必须考虑流变时间这一因素，从时间及空间两个层面，全面评价其流动性指标和。为此，可采用以下方法检测并量化其流动性能。1 L型流动仪检测法“L型流动仪检测法”工作原理为图4.1.2-1所示。图4.1.2-1 L型

8、流动仪检测法工作原理把L型流动仪置于水平位置，混凝土拌合物装入左侧箱内，抹平上表面后迅速提起隔板，量取2min混凝土流动长度L1。本方法克服了坍落度试验之不足，受人为因素影响较小，是衡量流动性指标比较理想的方法。2 倒置坍落度筒检测法“倒置坍落度筒检测法”工作原理如图4.1.2-2所示。图4.1.2-2 倒置坍落度筒检测法工作原理将坍落度筒倒置并在底部加盖，固定于支架上，底部距地约500mm。筒内装满混凝土并抹平，迅速滑开底盖，用秒表计量混凝土流空时间。同时，结合测坍落度时测得的混凝土流动直径（坍落扩展度），以及中间与边缘的高差值（中边差），作为控制流动性的指标。一般，坍落度在200mm左右，

9、坍落扩展度大于600mm，流动时间在812s，中边差小于或等于30mm，则混凝土工作性能优良。2） 混凝土拌合物离析性、匀质稳定性检测混凝土拌合物的坍落扩展度指标量化了混凝土在自重作用下克服屈服应力、粘度和摩擦后的流动性，坍落扩展之后形状越接近圆形，则表明匀质、变形能力越好；中边差则反映了石子在砂浆中的悬浮流动能力、抗分离能力和稳定性，所以中边差越小则表明越好。同时，要求粗骨料中间不集堆，而且混凝土拌合物扩展边缘无砂浆析出和泌水现象。3）混凝土拌合物充填性检验：“混凝土拌合物充填性检验”采用U型仪检测法。U型仪分左右两腔，中间有距底板一定距离的隔板分开。试验时用挡板挡住间歇。把混凝土装入左侧箱

10、内，装满后迅速提起挡板，混凝土拌合物从底部间隙流过，测量2min两侧混凝土的高度差H，H值越小，表明混凝土拌合物填充性越好。4.1.3细粉掺合料在C70高性能混凝土中的应用原理1、细粉掺合料的应用原理细粉掺合料，如硅灰、粒化高炉矿渣微粉、粉煤灰等。它不仅可以改善混凝土工作性能，而且部分矿物超细粉料可以填充水泥在凝结硬化过程中形成的空隙，改善孔结构，改善水泥石与骨料之间的“浆骨界面结构”，使混凝土强度及耐久性能明显提高，因此，细粉掺合料成为了高性能混凝土的重要组成成分。硅灰是铁合金生产企业的一种主要副产品。其平均粒径为0.11m；比表面积1520m2/g，硅灰颗粒比水泥颗粒小50100倍。硅灰对

11、混凝土强度增强之原因：1）硅灰具有较强的火山灰性能，在混凝土中生成的凝胶增强了混凝土内部胶结性能，能以25倍的数量取代水泥。2）硅灰的火山灰反应，改变了浆体的孔结构，使大于0.1m的大孔减少，小孔孔径变细，细颗粒硅灰填充在水泥颗粒空隙间，使浆体更加密实。3）明显改善浆骨界面结构，增强浆体与骨料界面之粘接。2、配制高强混凝土用的硅灰的要求1）平均粒径0.11m，比表面积20m2/g左右，含水率3%。2）活性SiO285%，其余为少量Fe2O3，Al2O3，CaO等，火山灰活性指数90%。3、硅灰混凝土施工注意事项1）加硅灰一般要增大新拌混凝土的粘聚性、粘度和需水量，如要保持一定流动性，必须采用“

12、双掺技术”，即同时加减水剂或超塑化剂，同时应适当增加混凝土搅拌时间。2）加硅灰可减少泌水，可快速收光，但也增加了混凝土塑性收缩开裂之风险，尤其是在炎热干燥条件下，因此初凝前应二次压实收光并加强养护。4.1.4高性能混凝土的试配及优化技术原理1、高性能混凝土试配原理高性能混凝土的技术方案及配合比优化设计，实质就是通过对原材料精选和对配合比的调整试配，使屈服剪切应力0和塑性粘度保持到一个适宜区间，使混凝土既具有足够的塑性粘度即粘聚性，不致离析泌水，又具有良好的流动性、充填性。配合比优化设计，主要考虑混凝土强度等级和工作性能两大因素。混凝土试配强度计算式如下，见式(4.1.4)： （4.1.4）式中

13、： 混凝土强度标准值(MPa）；混凝土强度标准差；混凝土试配强度(MPa）。在进行混凝土试配时，首先根据强度等级要求，根据公式(4.1.4)确定试配强度，根据施工水平，一般可取67MPa。然后，在混凝土试配中，主要从流动性、填充性、抗离析性等方面考虑解决流动性与抗离析性之间的矛盾，并充分重视工作性能与混凝土力学性能及耐久性能之矛盾。2、高性能混凝土试配优化规律1）按照用水量、外加剂、砂率及掺合料对混凝土工作性能的影响规律，对配合比作调整，把工作性能指标控制在适当范围内。2）通过应用超塑化剂，缓凝保塑剂及适量引气剂等降低水胶比，保证混凝土工作性能及强度等级。3）在混凝土工作性能适宜但强度值离试配

14、值相差较大时，可通过提高胶凝材料浆量及用水量，降低水胶比，以满足强度等级。4）混凝土拌合若出现离析，可采用增加砂率或减小细骨料细度模数，以及增加掺合料，减少用水量等办法解决。5）若配制的混凝土拌合物“粘滞”，可适当增大细骨料细度模数，控制细粉含量；调整掺合料品种或掺量；或通过更换水泥品种，以保证水泥与外加剂的良好适应性。4.2 C70高性能混凝土芯柱的力学原理4.2.1为防止房屋在经受大变形的情况下倒塌，现行设计规范GB500102002混凝土结构设计规范，根据不同结构体系及抗震等级要求，对高层建筑框架柱轴压比作出了限值要求。 4.2.2 轴压比N/（fcA）指考虑地震作用组合的框架柱轴向压力

15、设计值N与柱全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积之比值。4.2.3 C70高性能混凝土芯柱可以提高框架柱的轴压比限值。1、强度等级C60的混凝土在强度提高的同时，脆性也在增加，故强度等级C60的混凝土柱的轴压比限值比强度等级C60的混凝土柱的轴压比限值低， C70混凝土柱的轴压比限值要比强度等级C60的混凝土柱轴压比限值减小0.05。 2、由于芯柱和复合箍筋可以减小混凝土的横向变形，故芯柱和复合箍筋可以提高混凝土柱轴压比限值。当芯柱的附加纵筋总面积大于原柱截面面积0.8时，设有芯柱的混凝土柱轴压比限值可以增加0.05；在柱全高采用间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于

16、12mm的复合箍筋，可以增加柱的轴压比限值0.10；上述二者同时采用，可以增加柱的轴压比限值0.15。3、综合上述两项，C70高性能混凝土芯柱可以提高柱的轴压比限值0.10。4.2.4 C70高性能混凝土芯柱，通过提高混凝土强度和柱的轴压比限值，实现了减小框架柱的截面积的目的，改善了柱的延性和耗能能力。5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程本工法施工工艺如下：施工准备芯柱及复合箍筋施工柱模安装C70高性能混凝土施工混凝土养护拆模 5.2 操作要点5.2.1 施工准备1、 C70高性能混凝土材料的选择1）水泥选用强度等级为52.5Mpa或52.5R的普通硅酸盐水泥。2）活性掺合料种类、掺添

17、方法及掺量详表5.2.1。3）外加剂选用减水率不低于25%的超塑化剂（即：采用多羧酸类或氨基磺酸系）。4）粗骨料选用520mm高强石灰岩碎石。5）细骨料选用人工复合机制砂，即特细砂和机制砂各50复合而成。6）拌合用水选用自来水。2、C70高性能混凝土配合比设计C70高性能混凝土要满足高工作性要求，必须满足混凝土坍落度20030mm、扩展度大于600mm、倒坍落度筒排空时间在525s的要求，按照这些要求来进行混凝土的配合比设计。混凝土配合比设计时，各种活性掺合料种类、掺添方法及掺量范围见表5.2.1。在有条件情况下应尽量采用复掺，不仅可以改善新拌混凝土的和易性，而且可以提高混凝土的强度和耐久性。

18、表5.2.1活性掺合料种类、掺添方法及掺量一览表 超细粉种类及掺添方法超细粉掺量范围单掺硅灰(A)1012单掺超细粉煤灰（B）1520单掺超细矿渣粉（C）1525单掺超细沸石粉(D)1015复掺A+BA(810)B（1015）复掺A+BA（810）B（5）复掺A+DA（810）D（510）复掺B+CB（10）C（1015）复掺B+DB（10）D（510） 3、新级钢机械连接施工技术培训。（详JGJ1072003）4、材料和机械设备准备。（详见表6.1、表6.2）5.2.2 芯柱及复合箍筋施工1、芯柱及复合箍筋施工流程 2、施工准备1）施工放线：根据设计要求（例如图5.2.2所示柱），钢筋制作绑

19、扎前不仅要放出框架柱纵筋X及Y向控制线，更要严格放出芯柱纵筋X及Y向控制线，以利于复合箍筋的定位及框架梁与芯柱节点纵横交错处，钢筋的成型既符合设计要求，又有利于混凝土的下料振捣。2）芯柱纵筋及复合箍筋和框架梁箍筋的下料尺寸，必须满足机械连接的技术要求，满足接头错接及锚固长度要求，满足框架梁水平筋与芯柱纵筋布置要求。3）钢筋加工机械及材料准备详见表6.1、表6.2。3、芯柱及复合箍筋的制作1）芯柱纵筋为20MnSiV级钢，其接头设计要求采用机械连接，制作需严格控制下料端头切口的平直。施工一般采用专用切割刀片和专用直螺纹加工设备控制其加工质量，待其接头加工完毕，使用前必须采用专用胶套对其直螺纹丝口

20、进行保护。图5.2.2 混凝土芯柱及配筋大样图2）芯柱复合箍筋一般为1214级钢，其加工尺寸的精度直接影响芯柱纵筋与框架梁筋的定位偏差。施工前应根据不同设计要求对梁柱配筋进行放样制作，芯柱与框架梁纵筋放样原则是：应将其柱角筋布置在外，梁角筋布置在内，再适当调整复合箍筋及框架梁套箍尺寸。3）确保复合箍筋弯钩平直长度满足抗震设防及设计要求。4、脚手架搭设。（略）5、柱筋安装绑扎1）柱筋安装严格控制同一受力钢筋接头不超过两个；同一连接区段（35d或500mm范围）接头面积不超过50，接头位置宜设置在受力较小处。2）机械连接接头安装时，注意控制钢筋的攻丝长度和连接后的外露丝数，以确保钢筋与直螺纹套筒的

21、咬合长度。3）柱筋与箍筋交叉点必须满扎1820扎丝，注意箍筋弯钩与柱筋连接处交错布置。4）钢筋绑扎完毕在监理见证下现场作接头力学抽检试件取样，取样频率详附表四要求。取样后钢筋断头处采用同规格、同级别钢筋搭接焊补强。6、梁板架搭设。（略）7、梁柱节点钢筋绑扎根据梁柱节点钢筋放样布置要求，先穿框架梁水平筋于芯柱内，再绑扎芯柱复合箍筋。由于此处梁柱纵横钢筋交错密集，可将部分柱箍筋加工成门字箍相互搭接绑扎安装就位。8、钢筋隐蔽验收与普通钢筋隐蔽验收程序相同。5.2.3柱模安装。(略)5.2.4 C70高性能混凝土施工1、C70高性能混凝土施工流程 2、混凝土搅拌及运输泵送1）高性能混凝土在混凝土搅拌站

22、拌制参照图5.2.4-1所示的投料顺序，当其粗细骨料采用露天堆放时，应根据其含水率变化随时调整施工配合比，其计量允许偏差详表7.2.6。 本投料顺序图与高性能砼规程6.2.6条投料顺序及泵站实际投料顺序不符，建议恢复原投料顺序图。 2）混凝土搅拌时间控制在90s120s之间。3）运输混凝土采用专用搅拌运输车，确保混凝土在运输过程中不离析不分层。4）混凝土入场后泵送前除按规定作混凝土同养和标养试件外，还应在监理见证下做坍落度检测和匀质稳定性检测，确保混凝土坍落度、坍落扩展度、中边差、排空时间满足表7.1.2施工要求。5）混凝土从搅拌车中卸出后到现场浇筑完毕，其延续时间控制在120min内。6）混

23、凝土泵送前先用清水检查管道无异物后，再泵送结构砂浆润滑混凝土泵和输送管内壁，并在框架柱根部薄铺约50厚结构砂浆以解决框架柱烂根等质量通病。7）其他未尽条款严格遵守混凝土泵送施工技术规程JGJ/T10-95。3、混凝土浇筑1）混凝土拌合物运至现场后，应立即浇筑入模，在浇筑过程中，如混凝土坍落度损失较大，影响混凝土泵送下料时，可采用二次添加混凝土外加剂等措施，解决泵送混凝土困难问题，但需严格控制混凝土水灰比不超过混凝土试配要求。给料（螺旋输送机）混合搅拌60s（数控自动微机搅拌机）称重（重量计）水泥（储仓）混凝土搅拌运输车给料（螺旋输送机）称重（重量计）掺合料（储仓）砂（储仓）给料（皮带输送机）称

24、重（重量计）混合搅拌90s（数控自动微机搅拌机）水（水池）给料（供水设备）称重（体积计重）称重（体积计重）给料（输送管道、泵送）外加剂溶液（储池）石（堆场）称重（重量计）给料（皮带输送机）图5.2.4-1 混凝土拌制顺序2）混凝土拌合物运至现场后，经坍落度检测为20030 mm，扩展度检测大于600mm，排空时间在525s，中边差小于30mm，说明其工作性能较好，可增加其混凝土浇筑自由倾落高度，但不超过4m。3）混凝土浇筑采用分层（层厚300500mm）下料，分层振捣，振捣设备采用高频振捣器，垂直点振，振动棒移动间距控制在400mm左右，不得平拉，也不得过振，更不得欠振，确保芯柱混凝土密实。4

25、）梁柱节点钢筋特密，还应增加专门小直径振动棒插振及人工插钎等振捣措施，以确保节点混凝土密实。4、混凝土养护及检测方法1）混凝土采用专人浇水和带模养护（梁柱节点处）方法同时进行。养护时间不少于14d，养护期间确保混凝土表面湿润。并按图5.2.4-2要求作好测温记录，控制其内外温差小于25。 图5.2.4-2 测温点布置图图5.2.4-3 温度变化图线图2）混凝土试件采用150mm150mm150mm的标准试件。3）每次混凝土浇捣不超过100m3的同配合比混凝土，其取样不少于一次。4）每次应留置7d、14d、28d、60d及600。C.d试件各一组。其中7d和14d试件为两种养护方法的早期拆模试件

26、，28d试件为标养试件，60d试件为标养后期试件。600.c.d试件为同养试件。5）为取得结构实体混凝土强度，现场可采取钻芯法或回弹法检测混凝土实体强度。6材料与设备采用的原材料名称、品种及要求见表6.1，采用的设备见表6.2。 表6.1原材料名称、品种及要求一览表序号材料名称材料型号品种材料要求一钢筋1主筋HRB400符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋规范要求2箍筋HRB335符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋规范要求3钢筋连接机械连接型式检验应达到级接头要求，每一验收批（500个接头）随机抽取的接头试件抗拉强度符合级接头要求。二混凝土1水泥普通硅酸盐水泥安定性、凝结时间合格，强度达到52.5R标准2细骨料50%机制砂、50%渠河砂细度模数2.6，含泥量1%3粗骨料5-20石灰岩碎石岩石强度1.5混凝土抗压强度，压碎指标600mm5中边差泌水性35次/工作班30mm6排空时间流动性35次/工作班525S7.2质量保障措施7.2.1主筋采用HRB400、箍筋采用HRB335，钢筋的强屈比不应小于1.25、屈标比不应大于1.3。7.2.2主筋采用机械连接，机械连接接头应达到级接头标准，并经型式检