浅析钢管混凝土施工
一．工程概况
依据中关村金融中心工程对钢管混凝土的设计要求，三层以下(标高为+15.000米)箱形钢骨里面内灌免振捣自密实混凝土，强度等级为C60。箱形柱断面尺寸为600×600mm和500×500mm，钢板厚度为60mm或70mm。三层以下框架柱内钢管柱的一个安装段为2个楼层，核心筒内钢管柱的一个安装段为3个楼层，因此管内混凝土一次浇注高度在8米和12米，钢管内在楼面与梁交接部位设加强板，加强板中间开有直径150mm洞。 二．施工工艺选择
由于钢管混凝土结构柱芯混凝土浇筑工艺的特殊要求，在以往的施工中主要采用了两类浇筑方法；第一类是传统的振捣浇筑法，第二类是无振捣浇筑法，在无振捣浇筑法中，又可将其分为高位抛落法和泵送顶升法两种。前者利用混凝土高位抛落的动能来实现混凝土的密实，后者利用混凝土在承压状态下成型来实现混凝土的密实。
根据本工程的钢管柱的设计情况，钢管混凝土采用高位抛落法，混凝土采用免振捣自密实混凝土技术。 三．混凝土的研制
1．免振捣自密实混凝土性能评价方法及性能指标
将坍落度和坍落扩展度作为控制免振捣自密实混凝土拌合物性能的重要指标：
① 坍落度指标Slp≥255mm,坍落扩展度指标lsf≥600mm；
② 用U型 仪做混凝土拌合物充填性试验并要求达到：充填性指标△h≤
5mm；
③ 用L型流动仪做流动性试验并要求达到：流动性指标Lf≥700mm； ④ 通过U型仪试验后左右两腔粗骨的含量来判别混凝土拌合物抗离析性，
并要求左右两腔骨的重量差△G满足：抗离析性指标△G≤7%。 2．混凝土研制阶段的划分及结果
免振捣自密实混凝土的研制分以下三个阶段进行：原材料初选和性能比较试验阶段、配合比设计阶段和模拟试验阶段。
A:原材料初选和性能比较试验阶段
首先选定几种不同的水灰比。配置C60高强度混凝土选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，初步从北京市场上质量比较好的冀东、拉法基等品牌中选定。细骨料选用质地坚硬、级配良好的中砂，其细度模数为2.9，含泥量不应大于1.0%。粗骨料选用粒径5～20mm连续级配的碎石，掺合料选用Ⅰ级粉煤灰。根据所选定的水泥和掺合料，在不同外加剂掺量时分别做水泥净浆扩展度的试验，以获得各种参数。
B：混凝土配合比设计阶段
混凝土配合比设计分三个阶段进行,即配合比探索试验阶段、优化试验阶段和验证试验阶段。
在配合比探索试验阶段，主要是在配合比相同的条件下，对各种不同原材料制成的混凝土性能优劣进行比较，从而筛选出既能符合可泵并免振捣自密实混凝土各种技术要求，又能降低混凝土造价的理想材料，另外，还要初步确定混凝土配合比。
配合比的优化试验阶段，主要是对砂率、水灰比、外加剂掺量这三个主要参数进行优化试验，并提出优化后的混凝土配合比。
配合比验证试验阶段，验证试验的目的是要验证特定配合比的混凝土各种性能。配合比验证试验分两次进行。第一次验证性试验是针对免振捣自密实的特点，验证其充填性和流动性。第二次是验证其配制强度是否符合规定的要求。
混凝土配合比如下表：
C：模拟试验阶段
模拟试验证实免振自密实混凝土拌合物具有高度的流动性、可泵性、充填性、抗离析性和保塑性能。工地现场已经用高抛施工方法进行了模拟试验，拆模后浇筑的钢管混凝土质量可靠，混凝土强度等级满足C60要求。 四．混凝土的现场浇筑 4.1 浇筑程序
浇筑申请通知搅拌站→混凝土搅拌后及时到现场→混凝土现场验收、认定→将混凝土吊运就位→混凝土自由抛落→ 混凝土养护
4.2 对浇筑前混凝土的要求
●混凝土搅拌完要求及时到达现场，免振混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕最长不宜超过3小时。
●混凝土卸料前应高速旋转搅拌罐90S，使车内混凝土拌合得到充分搅拌。 ●混凝土到现场时的环境温度，最高不宜超过35℃，最低不宜低于5℃。 4.3 现场验收
现场认定值确定的方法：为简化后续的检验手续，在混凝土罐车出料1/4与3/4处各取一次样，以混凝土坍落度值Slp与坍落扩展度值lsf为现场验收的依据。做坍落度与坍落扩展度值，用两次坍落度均值作为坍落度认定值Slp。认定坍落扩展度时，每次坍落扩展度两个垂直方向的直径应小于100mm，否则应查明原因后重做坍落度和坍落扩展度试验，然后计算出坍落扩展度的均值。
现场混凝土验收要求 表一
当第一次现场检查值小于表中最小值时被判定为不合格；当第一次现场认定值大于最小值而允许偏差不符合表一要求时，可做第二次试验，试验允许偏差仍不符合要求时，可做充填性和流动性试验，其结果符合表2要求时判为合格，否则为不合格。
现场混凝土验收要求 表二
对于现场检查为不合格的混凝土可做一次调整，调整后的混凝土符合表一要求时，判为合格，否则为不合格。调整方法如下：
1、当坍落度和坍落扩展度小于表一要求时，在混凝土搅拌车中加细粉总用量的0.2%～0.5% CABR-SF外加剂，加入外加剂后使搅拌车快速旋转90S后再进行检查。
2、当坍落度和坍落扩展度大于表一要求时，在混凝土搅拌车中加水总量的0.2%～0.5% 增稠剂，加入外加剂后使搅拌车快速旋转90S后再进行检查
4.4 混凝土浇筑
4.4.1混凝土采用料斗浇筑。集料斗尺寸如下图：
4.4.2 集料斗架设在管口中央并保持垂直，混凝土用塔吊送至料斗，使混凝土自由抛落，利用混凝土下落时产生的动能振实混凝土。浇筑速度不宜过快，以防止过量空气卷入，混凝土每次吊运不超过0.45m3，保证每次最大浇筑高度为2m。重复上述动作直至完成该段混凝土的灌注，每次要求时间间隔30min。
混凝土灌注示意图
4.4.3浇筑混凝土时根部不宜先铺砂浆。混凝土浇筑到顶时预留300mm，以便混凝土的芯柱的注水养护以及钢骨焊接时产生的高温影响混凝土的强度。
4.4.4混凝土宜在3小时内浇筑完（从搅拌开始计时），超过3小时应重新确认混凝土的各种性能后方可浇筑。
4.4.5柱脚板处浇筑示意图如下：
4.5 混凝土的养护
浇筑24小时后应在钢管顶端注水，直至下一次浇筑。 五．混凝土试块制作
5.1制作混凝土试块时，应采用免振捣方法进行，操作步骤如下：
用小铲将混凝土拌和物缓缓加入试模，加至1/2试模高度时停30S后，再缓缓加入直至加满。刮除多余混凝土，并用抹刀抹平。 5.2成型后覆盖塑料布，防止水份蒸发。 5.3养护宜在不流动的水中养护。
浅析钢管混凝土施工
一．工程概况
依据中关村金融中心工程对钢管混凝土的设计要求，三层以下(标高为+15.000米)箱形钢骨里面内灌免振捣自密实混凝土，强度等级为C60。箱形柱断面尺寸为600×600mm和500×500mm，钢板厚度为60mm或70mm。三层以下框架柱内钢管柱的一个安装段为2个楼层，核心筒内钢管柱的一个安装段为3个楼层，因此管内混凝土一次浇注高度在8米和12米，钢管内在楼面与梁交接部位设加强板，加强板中间开有直径150mm洞。 二．施工工艺选择
由于钢管混凝土结构柱芯混凝土浇筑工艺的特殊要求，在以往的施工中主要采用了两类浇筑方法；第一类是传统的振捣浇筑法，第二类是无振捣浇筑法，在无振捣浇筑法中，又可将其分为高位抛落法和泵送顶升法两种。前者利用混凝土高位抛落的动能来实现混凝土的密实，后者利用混凝土在承压状态下成型来实现混凝土的密实。
根据本工程的钢管柱的设计情况，钢管混凝土采用高位抛落法，混凝土采用免振捣自密实混凝土技术。 三．混凝土的研制
1．免振捣自密实混凝土性能评价方法及性能指标
将坍落度和坍落扩展度作为控制免振捣自密实混凝土拌合物性能的重要指标：
① 坍落度指标Slp≥255mm,坍落扩展度指标lsf≥600mm；
② 用U型 仪做混凝土拌合物充填性试验并要求达到：充填性指标△h≤
5mm；
③ 用L型流动仪做流动性试验并要求达到：流动性指标Lf≥700mm； ④ 通过U型仪试验后左右两腔粗骨的含量来判别混凝土拌合物抗离析性，
并要求左右两腔骨的重量差△G满足：抗离析性指标△G≤7%。 2．混凝土研制阶段的划分及结果
免振捣自密实混凝土的研制分以下三个阶段进行：原材料初选和性能比较试验阶段、配合比设计阶段和模拟试验阶段。
A:原材料初选和性能比较试验阶段
首先选定几种不同的水灰比。配置C60高强度混凝土选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，初步从北京市场上质量比较好的冀东、拉法基等品牌中选定。细骨料选用质地坚硬、级配良好的中砂，其细度模数为2.9，含泥量不应大于1.0%。粗骨料选用粒径5～20mm连续级配的碎石，掺合料选用Ⅰ级粉煤灰。根据所选定的水泥和掺合料，在不同外加剂掺量时分别做水泥净浆扩展度的试验，以获得各种参数。
B：混凝土配合比设计阶段
混凝土配合比设计分三个阶段进行,即配合比探索试验阶段、优化试验阶段和验证试验阶段。
在配合比探索试验阶段，主要是在配合比相同的条件下，对各种不同原材料制成的混凝土性能优劣进行比较，从而筛选出既能符合可泵并免振捣自密实混凝土各种技术要求，又能降低混凝土造价的理想材料，另外，还要初步确定混凝土配合比。
配合比的优化试验阶段，主要是对砂率、水灰比、外加剂掺量这三个主要参数进行优化试验，并提出优化后的混凝土配合比。
配合比验证试验阶段，验证试验的目的是要验证特定配合比的混凝土各种性能。配合比验证试验分两次进行。第一次验证性试验是针对免振捣自密实的特点，验证其充填性和流动性。第二次是验证其配制强度是否符合规定的要求。
混凝土配合比如下表：
C：模拟试验阶段
模拟试验证实免振自密实混凝土拌合物具有高度的流动性、可泵性、充填性、抗离析性和保塑性能。工地现场已经用高抛施工方法进行了模拟试验，拆模后浇筑的钢管混凝土质量可靠，混凝土强度等级满足C60要求。 四．混凝土的现场浇筑 4.1 浇筑程序
浇筑申请通知搅拌站→混凝土搅拌后及时到现场→混凝土现场验收、认定→将混凝土吊运就位→混凝土自由抛落→ 混凝土养护
4.2 对浇筑前混凝土的要求
●混凝土搅拌完要求及时到达现场，免振混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕最长不宜超过3小时。
●混凝土卸料前应高速旋转搅拌罐90S，使车内混凝土拌合得到充分搅拌。 ●混凝土到现场时的环境温度，最高不宜超过35℃，最低不宜低于5℃。 4.3 现场验收
现场认定值确定的方法：为简化后续的检验手续，在混凝土罐车出料1/4与3/4处各取一次样，以混凝土坍落度值Slp与坍落扩展度值lsf为现场验收的依据。做坍落度与坍落扩展度值，用两次坍落度均值作为坍落度认定值Slp。认定坍落扩展度时，每次坍落扩展度两个垂直方向的直径应小于100mm，否则应查明原因后重做坍落度和坍落扩展度试验，然后计算出坍落扩展度的均值。
现场混凝土验收要求 表一
当第一次现场检查值小于表中最小值时被判定为不合格；当第一次现场认定值大于最小值而允许偏差不符合表一要求时，可做第二次试验，试验允许偏差仍不符合要求时，可做充填性和流动性试验，其结果符合表2要求时判为合格，否则为不合格。
现场混凝土验收要求 表二
对于现场检查为不合格的混凝土可做一次调整，调整后的混凝土符合表一要求时，判为合格，否则为不合格。调整方法如下：
1、当坍落度和坍落扩展度小于表一要求时，在混凝土搅拌车中加细粉总用量的0.2%～0.5% CABR-SF外加剂，加入外加剂后使搅拌车快速旋转90S后再进行检查。
2、当坍落度和坍落扩展度大于表一要求时，在混凝土搅拌车中加水总量的0.2%～0.5% 增稠剂，加入外加剂后使搅拌车快速旋转90S后再进行检查
4.4 混凝土浇筑
4.4.1混凝土采用料斗浇筑。集料斗尺寸如下图：
4.4.2 集料斗架设在管口中央并保持垂直，混凝土用塔吊送至料斗，使混凝土自由抛落，利用混凝土下落时产生的动能振实混凝土。浇筑速度不宜过快，以防止过量空气卷入，混凝土每次吊运不超过0.45m3，保证每次最大浇筑高度为2m。重复上述动作直至完成该段混凝土的灌注，每次要求时间间隔30min。
混凝土灌注示意图
4.4.3浇筑混凝土时根部不宜先铺砂浆。混凝土浇筑到顶时预留300mm，以便混凝土的芯柱的注水养护以及钢骨焊接时产生的高温影响混凝土的强度。
4.4.4混凝土宜在3小时内浇筑完（从搅拌开始计时），超过3小时应重新确认混凝土的各种性能后方可浇筑。
4.4.5柱脚板处浇筑示意图如下：
4.5 混凝土的养护
浇筑24小时后应在钢管顶端注水，直至下一次浇筑。 五．混凝土试块制作
5.1制作混凝土试块时，应采用免振捣方法进行，操作步骤如下：
用小铲将混凝土拌和物缓缓加入试模，加至1/2试模高度时停30S后，再缓缓加入直至加满。刮除多余混凝土，并用抹刀抹平。 5.2成型后覆盖塑料布，防止水份蒸发。 5.3养护宜在不流动的水中养护。