钢管混凝土实验方案

海悦广场26#办公楼及商业裙房项目海悦广场26#办公楼及商业裙房C60自密实混凝土试验方案编制：审核：审批：海悦广场26#办公楼及商业裙房项目部2014年3月6日海悦广场26#办公楼及商业裙房项目目录1、工程概况……………………………………………………………..22、实验目的……………………………………………………………..23、海悦广场26#办公楼及商业裙房项目一、工程概况海悦广场26#办公楼及商业裙房项目工程位于西安市文景路与凤城七路西北角，本工程为超高层综合楼，地下三层，地上38层；建筑面积约90000m2；建筑高度192.0m。建筑抗震设防烈度八度；结构类型为钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构。外框柱为方钢管柱混凝土32根；核心筒为十字钢柱，地下三层4根，地下二层至二十四层20根，二十五层至屋面4根；楼层位钢柱截面尺寸基础顶面～十二层1000×1000×28mm十三层～二十八层900×900×24mm二十九层～屋面800×800×20mm框柱混凝土强度等级钢见下表：楼层位混凝土强度基础顶面～九层C60十层～二十层C55二十一层～二十七屋C50二十八层及以上C45二、实验目的本工程实验目的在于根据施工实际情况，模拟施工工序，对预估的问题进行验证，并且分析实验数据，制定措施消除隐患。主要验证海悦广场26#办公楼及商业裙房项目以下几个方面问题：1、钢管混凝土塌落度控制混凝土塌落度施工要求为220~260，C60自密实钢管混凝土配合比方案中实验数据为260mm，取塌落度下限220mm实验，检验泵送混凝土过程中塌落度损失情况，根据塌落度损失情况混凝土在泵送前调整塌落度，保证泵送顺利。2、泵送混凝土的含气量控制混凝土含气量控制范围为2.4%~2.7%，C60自密实钢管混凝土配合比方案中实验数据为含气量2.4%，顶升实验时以2.7%含气量为判定标准，测试混凝土顶升施工后的收缩量。3、混凝土拌合物含水量的控制。C60自密实钢管混凝土配合比方案中实验数据为6.1%（根据配比数据折算出），顶升实验时含水量取值小于6.1%，检验顶升时泵送压力变化及施工后收缩量。4、混凝土粒径控制。顶升实验还原施工情况，采取1层一顶,取标准层高4.2m，C60自密实钢管混凝土配合比方案中实验数据为（5-20）mm石灰石碎石，实验时混凝土粒径取值大于上限值20，检测顶升施工时泵送压力变化趋势，保证顶升施工的顺利进行，实际施工时混凝土粒径（5-20）。5、钢柱柱顶无石混凝土检测混凝土顶升施工完后，待柱顶混凝土回落稳定后，检查柱顶混凝土表观密度，C60自密实钢管混凝土配合比方案中表观密度为海悦广场26#办公楼及商业裙房项目2460Kg/m3,柱顶混凝土与出罐混凝土重量对比，混凝土骨料含量为41.5%（根据配比数据折算出）。6、顶升速度控制在顶升施工时，控制混凝土顶升速度，避免因顶升过快造成混凝土排气不利，混凝土内部疏松影响强度。顶升速度控制在1m/h左右。速度控制在1m/h时泵送压力的控制。7、泵送压力验证本工程混凝土泵送施工采用三一泵厂生产的HBT90CH—2122D拖泵泵车性能参数及工作功率（见下表）泵车型号HBT90CH—2122D混凝土理论输送压力（低压/高压）19/28MPa混凝土理论输送量（低压/高压）95/70m3/h柴油机额定功率2×186KW最大骨料尺寸（mm）输送管径（Φ125mm）40混凝土塌落度100mm~230mm柴油机工作功率（取额定功率的75%）2×139.5KW实验时按实际计算出的静压值及工作压力进行验证，得出混凝土工作压力区间。静压值理论计算：计算依据：JGJ/T10-2011《混凝土泵送施工技术规程》混凝土泵送所需压力P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程阻力造成的压力损失P1、混凝土经过弯管的局部压力损失P2以及混凝海悦广场26#办公楼及商业裙房项目土在垂直高度方向因重力产生的压力P3。（1）、水平管压力损失式中：lp—单位长度的沿程压力损失。l—管道总长度，混凝土泵送临界高度按185.5m，加上水平管道50m，总长约按235.5m计。1k—粘着系数，取1k=（3.0-0.10S）×102(Pa),S为塌落度，取S=22cm，则1k=（3.0-0.10S）×102(Pa)=80Pad—混凝土输送管直径为125mm。2k—速度系数,取2k=（4.0-0.10S）×102(Pa/m/s)，则2k=（4.0-0.10S）×102=180Pa12tt—混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比，其值约0.3。2V—混凝土在管道内的流速，当排量达40m3/h时，流速约0.9m/s。2—径向压力与轴向压力之比，其值约0.95。计算得:P1=2.1MPa（2）、弯管压力损失：90º弯管，含地面水平弯管、竖管缓冲弯管约12个；45º弯管，约4个，管道设置1个截止阀。每个90º弯管压力损失0.1MPa；每个45ºlVttkkdlpPl221221114海悦广场26#办公楼及商业裙房项目弯管压力损失0.05MPa、截止阀压力损失0.1MPa；分配阀压力损失0.2MPa。P2=12×0.1+4×0.05+1×0.1+1×0.2=1.7MPa。（3）、竖管中混凝土自重压力损失：P3=ρgH=2460×9.8×185.5×10-6＝4.5MPa。式中：ρ—混凝土密度，取2460kg/m3g—重力加速度9.8m/S2H—泵送高度，按185.5m计算计算结果：泵送混凝土高度185.5m时理论计算所需要的压力P=P1+P2+P3=2.1+1.7+4.5=8.3MPa泵送混凝土的理论计算静压值为8.3MPa工作压力理论计算外框上部标准层高度为3.9m，取1层标准层高度为计算高度，钢柱净截面为920mm×920mm,栓钉为Φ22×80,水平截面共计12个，栓钉水平截面面积为22×80=1760mm2,钢柱净截面面积为（920×920-1760×12）=825280mm2，混凝土自重密度为2460Kg/m3,顶升中的混凝土承受向上的泵送压力F，向下的混凝土自重重力G、钢管柱壁与混凝土的摩擦阻力Fz、空气压强压力Fy：F=G+Fz+FyG=ρg=2460×9.8×4.2×0.82528=83.563KN混凝土与钢柱柱壁摩擦系数μ取0.2。Fz=Gμ=16.71KN海悦广场26#办公楼及商业裙房项目Fy=101325Pa×0.82528=83.62KNF=83.563+16.7+83.62=183.893KN泵送管道采用国标125A管道，S1=3.14×0.0625×0.0625=0.0123㎡.P1=F/S1=183.893KN/0.0123=14.99MPa1层钢柱顶升需要压力为14.99MPa，泵送混凝土高度185.5m时理论计算所需要的压力P=P1+P2+P3=2.1+1.7+4.5=8.3MPa混凝土泵送压力区间为[8.3~14.99]MPa实验时需验证泵送压力是否满足施工需要。三、钢管混凝土实验施工方案选型1、顶升施工工艺特点1、1减少高空作业及劳动强度顶升法是将混凝土从钢柱底部向上顶，顶升操作时工人可以在楼板施工完后的一个相对安全的操作面上进行施工。1、2混凝土浇筑速度快、无需振捣泵管与钢柱连接完毕后，可直接顶压至浇筑高度，无需人工振捣及停顿，混凝土依靠顶升挤压、高流动性自然密实。1、3确保混凝土质量顶升法是混凝土泵缓慢将混凝土从钢柱根部向上顶升，有利于排除钢柱内空气，尤其是横隔板下的空气，避免了隔板底混凝土不密实。1、4可与其他施工穿插进行，不占用关键线路工期时间顶升是从钢柱上不同标高处预留的顶升孔将混凝土压至预定标高，不需要从每段海悦广场26#办公楼及商业裙房项目钢柱的顶部灌入，不存在与上部钢柱安装的相互影响。1、5操作简单，节省人工顶升法只需将泵管与顶升口进行连接，在混凝土顶升到预定高度后，停止泵送，关上止回阀，最后拆除泵管即可。因此本工程±0.000以上采用顶升自密实混凝土进行钢管混凝土施工。±0.000以下因场地原因采取高抛免振法。2、实验柱选型实验柱选型施工，我公司参照国内成功经验的介绍，进行了1:1模拟试验柱施工。根据本工程特点选取一层□1000×1000×28×28mm钢管柱为试验柱，高度为4.2m。（钢柱试验件深化图纸见附件Ⅰ）四、自密实混凝土配合比确认顶升施工使用的混凝土工作性能品质是决定施工成败的关键，由于混凝土在钢柱内填充上升受到横向筋板等的制约，因此混凝土必须有很好的流变性能和黏聚性能，实际生产中按照«自密实混凝土应用技术规程»、«高性能混凝土应用技术规程»控制，主要控制塌落度扩展度大于650mm，不得出现泌水、离析、分层、抓底等现象，混凝土凝结时间控制在12h以上，限制膨胀率必须通过实验实现准确控制，防止混凝土与钢柱之间出现质量隐患。（自密实混凝土配合比见附件Ⅱ）1、技术指标1、1砼拌合物技术条件：水胶比:小于0.45；胶凝材料不小于400Ｋg/m3;海悦广场26#办公楼及商业裙房项目填充性：坍落度大于等于220mm，扩展度大于等于600mm；凝结时间：终凝（10-14）小时试配强度：按标准要求制作，标准养护试件，R60不小于69.9Ｍpa;间隙通过性：坍落扩展度与Ｊ环扩展度差值（mm）：25PA1≦50;限制膨胀率(设计要求):水中14天≧0.020%,空气中28天干缩率≦0.010%;混凝土碱骨料反应：采用非碱活性集料;氯离子含量：≦0.15%1、2施工性能：满足可泵性，和易性良好。2、原材料选用2、1水泥：PO.52.5水泥细度m2/kg抗折强度（Ｍpa）抗压强度（Ｍpa）凝结时间(min)需水量比%R3R28R3R28初凝终凝3407.09.831.254.419525525.42、2细骨料：灞河中砂，细度模数2.6，含泥量1.3%，泥块含量小于0.3%，非碱活性集料；2、3粗骨料：（5-20）mm泾阳石灰石碎石，压碎值5.3%,含泥量0.3%，泥块含量0，非碱活性集料；海悦广场26#办公楼及商业裙房项目2、4外掺料：矿粉：西安德龙生产Ｓ95级，比表面积：410m2/kg，活性：Ｒ７85%，Ｒ２８102%；2、5减水剂：兰州吉盛生产的聚羧酸高性能减水剂。适应性:掺量1.2%时初始240mm,1小时230mm，减水率27.5%，2、6膨胀剂：江西武冠生产ＷＧ-ＣＭＡ，限制膨胀率水中7天0.028%，空气中21天0.019%；3、混凝土配合比选用混凝土配合比的选择：商混站试验室在精心设计配制的同时，结合工程实际情况，参考工程实例，优选施工配合比（Ｋg）：Ｃ60自密实混凝土配合比：4、拌合物性能试验和易性：粘聚性良好，无离析，无泌水。坍落度：260mm,扩展度：620mm,1h坍落度损失：10mm;拌合物含气量2.4%；水灰比自来水水泥（Ｐ.Ｏ52.5）矿粉（Ｓ95）膨胀剂（全WＧ-ＣＭＡ）中砂碎石(5-20.0)mm减水剂(LONS-PM）凝结时间（min）初凝终凝0.281503851154573510208.0510700海悦广场26#办公楼及商业裙房项目坍落扩展度与Ｊ环扩展度差值（mm）：20；拌合物表观密度：2460kg/m3.5、混凝土性能试验5、1力学性能Ｒ３＝48.7Mpa,达设计强度81%；Ｒ7＝57.2Mpa,达设计强度95%；Ｒ28＝68.6Mpa,达设计强度114%；Ｒ60＝71.8Mpa,达设计强度120%；5、2限制膨胀率水中14天0.022%；空气中28天-0.009%；每方混凝土中氯离子含量占胶凝材料百分数：（0.0002*385+0.0002*115+0.000025*45+0.000037*150+8.0*0.0002）/545＝（0.077+0.0230+0.0011+0.00555+0.0016）/545＝0.10825/545＝0.020%6、泵送实验商混站提供数据6、1C60自密实混凝土顶升施工完后，前期收缩计算，并说明钢柱与混凝土脱粘范围。6、2砼与钢结构施工完后，保证不脱粘的措施有哪些?6、3如何解决C60