细石混凝土自密法在钢筋混凝土轻钢组合结构柱施工中的应用

66试验研究ExperimentalResearchCHINACONCRETE2011.10NO.281工程概况浙江省绍兴（柯桥）轻纺城联合大市场工程由浙江中和建筑设计有限公司设计，绍兴市东城建设监理有限公司监理，浙江精工世纪建设工程有限公司总承包。该工程占地面积30800m2，总建筑面积161196m2，分地下二层、地上五层。地下室墙柱与地上各层梁板均采用框剪结构，地上五层独立柱设计为钢筋混凝土轻钢组合结构，是该工程施工的难点。按一般常规混凝土方法进行施工，其密实度和强度很难达到规范与设计要求。施工图设计要求：柱内芯为钢筋混凝土，中间采用12mm、14mm、16mm、18mm厚型钢板，柱底采用H型钢厚度为8mm×12mm焊接而成的轻钢方柱，其柱身四方各焊有三排φ20钢钉，长度为100mm、＠100mm。钢筋混凝土轻钢组合结构柱断面尺寸为：500mm×500mm；400mm×400mm；300mm×300mm三种型号。柱内芯均采用混凝土进行现场浇注。详见图1。2施工工艺（1）混凝土内芯柱浇注的落差大，其中组合柱层高有4.80m、5.00m、5.60m、7.20m四种高度，轻钢内钢柱内空断面尺寸也有三种不同类型。梁底与地面以上轻钢柱任何部位均不宜切割开洞。因为经过氧割、焊接反复高温后，会造成轻钢柱多次退火，刚度明显降低、变软、变薄，且自防锈功能减弱，抗腐蚀能力自然减退。（2）如不开洞，从上部楼地面层直接浇筑混凝土，其自然层断面高度落差太大。且轻钢柱内芯断面尺寸较小，混凝土浇注时，自由下落，容易产生离析，达不到设计要求。（3）内芯混凝土灌满后，空气和自含水分无法外排，将细石混凝土自密法在钢筋混凝土轻钢组合结构柱施工中的应用青义学1青慧娟1青光绪1孙建苗2（1.汉寿青源建设工程研发中心，湖南汉寿415900；2.浙江精工世纪建设工程有限公司，浙江绍兴312000）摘要：钢筋混凝土轻钢组合结构用于公共建筑，其构造、工艺复杂，但其强度与安全性能具有可靠性；其设计与施工工艺都较复杂，特别是在施工中，若按常规方法进行施工，无法保证它的施工质量。因此，也成为建筑行业施工中的几大疑难问题之一。而采用细石混凝土自密法新技术进行施工，则可获成功。关键词：细石混凝土；自密法；轻钢组合结构；自防锈减退；自密混凝土浇注收稿日期：2011-05-0467ExperimentalResearch试验研究总28期2011.10混凝土世界产生气孔和空洞，给工程留下质量隐患。（4）外包混凝土因钢柱外部四方设计有三排φ20mm钢钉，长度100mm并带有钉帽，其间距100mm×100mm，用常规混凝土浇筑石子无法落下，密实度达不到设计要求。（5）在混凝土保护层内，还设计有φ25mmHRB335竖向钢筋20根，分布在柱子四周，箍筋φ8＠100/200，插入式振动器无法操作施工。如采用传统混凝土或传统施工方法进行施工，达不到设计效果，满足不了质量要求和规范规定。3自密法细石混凝土配合比设计3.1材料碎石粒径级配为5mm~20mm，水灰比为0.45，砂率为45%~47%，粗砂级配为2mm~5mm，粗集料用量为0.63m3~0.65m3，坍落度为250mm~260mm，施工现场坍落度确保245mm左右。为确保自密实混凝土的高流动性，由混凝土自流动能力自行平衡，密实、填充柱芯与轻钢柱外模内空间，并延长拆模时间。3.2减水剂采用上海某公司生产的早强高效纯萘系减水剂，掺用量为1.5%～1.8%，减水率可达35%以上。3.3配合比设计按照普通混凝土配合比的设计基本原则和方法进行设计[1]。混凝土强度等级为C40，塌落度为250mm。（1）水灰比的确定配制强度为49.8MPa的C40混凝土所需水灰比约为0.40~0.50，初步确定水灰比为0.45。（2）按塌落度为250mm～260mm的要求及减水剂的减水率，用水量确定为200kg/m3。（3）根据水灰比及用水量，可求得水泥用量Mco=200/0.45=444kg/m3（4）砂率及砂石用量的确定：选用砂率为45%，假定混凝土密度为2350kg/m3，则每立方混凝土中砂质量Mso，碎石质量Mgo之和为：Mgo+Mso=2350-444-200=1706kg/m3砂率为0.46，则：Mso=785kg/m3、Mgo=921kg/m3（5）高效减水剂用量：0.015×444=6.7kg/m3。一般情况掺入适当的高效减水剂可增大塌落度，同时也同样增大了塌落度的损失。如高效减水剂掺入量大于1%时，它对混凝土的强度影响不是很大，根据成本考虑，把减水剂掺用比例调整为1.5%，试验证明28d强度均值达50MPa以上，满足设计要求。4装模与浇注混凝土施工因采用细石混凝土自密法施工，塌落度大，具有高流淌性，施工难度大，其中层高有4.80m、5.00m、5.60m、7.20m四种，施工比较复杂，轻钢内柱外部与内心均设计有混凝土内筑外包。特别是钢柱外模板内四周均设计有100mm长三排钢钉，每根钢钉均设计有钉帽，保护层内设计有20根φHRB25mm钢筋分布在其中。于是，采取的施工措施为：（1）施工前编写《钢筋混凝土轻钢组合结构柱》专项施工方案及《钢筋混凝土轻钢组合结构柱支模架》施工专项方案。确保柱模板强度和代木（横木枋）刚度，用以抵抗浇筑混凝土时的变型，防止胀模、炸模等工程质量事故的发生；同时，精心组织施工。（2）细石（自密法）混凝土浇筑时，临时施工缝处利用泵送管内的同强度等级砂浆在柱心先铺200mm厚、钢柱外包处铺300mm厚，可防止细石混凝土产生离析与泌水。每一层图1细石钢筋混凝土轻钢构造图（a）（b）68试验研究ExperimentalResearchCHINACONCRETE2011.10NO.28分2～3段施工，先浇筑柱心混凝土，用φ100mm的橡胶软管伸入轻钢心柱内下部，利用泵送混凝土时的冲击力，让柱心内混凝土自行密实。同时根据泵送的速度，慢慢提升溜筒软管，直到将柱内芯混凝土浇筑满时为止，通过沉实，使其达到自密效果[2]。然后按照同样的施工方法，其软管伸入柱内四角，按顺序螺旋式提升方法进行，浇筑轻钢柱外包混凝土。其施工顺序：制造轻钢心柱→轻钢柱安装→校准固定→检测、验收→安装焊接钢筋→绑扎（箍）钢筋→隐蔽工程验收→安装模板→模板验收→临时施工缝与模板湿水、处理→浇灌内芯柱第一段混凝土→沉实→浇灌钢筋内第一段混凝土→沉实→封闭柱两侧面开洞口处模板→浇灌内芯柱上部混凝土→沉实→浇灌钢筋内第二段混凝土→沉实→补浇混凝土→湿水养护→拆模。5结语采用细石混凝土自密法新技术、新工艺进行施工取得了良好的效果。该工程中近百根钢筋混凝土轻钢组合结构柱大小规格不一的柱子全部顺利浇筑完毕。拆模后，外观感质量符合设计要求，经实测、检验，各项指标均符合设计与规范[3]、规程[4]、规定要求。参考文献：[1]《中国建筑业协会施工员培训教材》1986(4)404-412.[2]沈蒲生，罗国祥.《混凝土结构疑难释义》武汉工业大学出版社1992（3）49-64.[3]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）.[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）.作者简介青义学（曾用名青立学），男，1952年出生，1970年毕业于四川大学土木工程系、建筑工程技术管理专业；建筑工程（正）高级工程师。曾任浙江精工世纪建设工程有限公司总工程师，现任湖南省汉寿青源建设工程研发中心总经理，湖南省建筑施工安全技术专家库专家。地址：湖南省汉寿县老县能源办（东门堤上）东侧第八栋青宅（415900）电话：[phone]（办）手机：[phone]E-mail：[e-mail]青慧娟，女，1977年生。毕业于湖南湘潭大学建筑工程系、工民建专业，工程师，现任江苏省昆山市盛世建设工程监理有限公司项目部总监理工程师。工作单位：昆山市盛世建设工程监理有限公司地址：江苏省昆山市震川中路398号物价大楼8楼（215300）电话：[phone]欢迎订阅《中国建材》（2-43）《中国建材》杂志创刊于1980年，是中国建筑材料联合会主管主办的建材行业国内外公开发行的综合性月刊，大16开本，全彩色铜版纸印刷，正文128页，每月6日出版。《中国建材》杂志是中文核心期刊，中国学术期刊综合评价数据库来源期刊，《中国学术期刊》、《中国期刊网》全文收录，中国核心期刊遴选数据库全文收录。办刊宗旨：时事政策性、行业指导性、新闻纵深性、专业研究性、信息科学性、读者广泛性、业界权威性；面向企业策划层、决策层、管理层；全方位服务读者。主要内容：行业新闻，行业重大事件和人物的深度报道，行业发展、现状及趋势的全面分析，新技术新材料的介绍和推广，经营管理和技术应用类文章。栏目设置：特别关注、独家视角、交流与沟通、论坛、史海钩沉、休闲长廊等。读者对象：建材行业及相关企业策划层、决策层、管理层人员，以及建筑设计、建筑施工、机械设备、科研院所、房地产开发商、建材市场等相关专业人员。定价：20元/期，240元/年，全国各大邮局均可订阅，邮发代号：2-43，也可向本社发行部直接订阅（需加收邮寄费20%）。地址：北京市海淀区三里河路11号邮编：100831电话：[phone]传真：[phone]E-mail：[e-mail]