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关键词:缓凝剂 作用机理 水泥混凝土 性能
中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)03(c)-0097-02
既然缓凝剂已经广泛应用于各大工程中,该文就对缓凝剂的作用原理和对水泥混凝土性能的影响展开分析研究。随着社会的快速发展,各项科技也得到迅猛发展,缓凝剂的发展前景十分广阔,国家相关部门必须加大对缓凝剂的研究力度,进一步扩大缓凝剂的应用范围。
1 缓凝剂的种类
目前,缓凝剂的种类非常多,大致可以分为以下两大类:一是无机缓凝剂,二是有机缓凝剂。其中,无机缓凝剂包括以下几种:一是磷酸盐,二是锌盐,三是硫酸铁,四是硫酸铜,五是硼酸盐;有机缓凝剂包括以下几种:一是木质素磺酸盐,二是多元醇,三是多元醇衍生物,四是糖类,五是碳水化合物。
2 缓凝剂的作用机理分析
2.1 无机缓凝剂的作用机理
通常情况下,有机缓凝剂会吸附在水泥混凝土表面,可以改变固体水泥混凝土的性质。有机缓凝剂也可以在水泥混凝土表面形成一层比较薄的水膜层,改变晶体的内部结构,进而抑制水泥混凝土性能的改变,起到缓凝的作用。但是,无机缓凝剂的作用机理和有机缓凝剂的作用机理不同,无机缓凝剂能够和水泥混凝土融合在一起并生成新的物质,也就是钙矾石,沉淀在水泥混凝土表面,这样就可以抑制水泥混凝土性能的改变。无机缓凝剂的发展受到水泥混凝土胶体粒子的影响比较大,水泥混凝土胶体粒子存在比较强的斥力,这样就可以保证水泥凝胶的稳定性。电解质可以在水泥混凝土颗粒表面形成双电层,这样就可以阻止水泥混凝土内部的粒子结合在一起。但是,如果电解质的量比较大,双电层就会被压缩,粒子之间的引力会不断增强,水泥混凝土凝胶也会开始凝聚。双电层的结构会受到高价离子的影响,当高价离子进入水泥混凝土胶体粒子时,就可以替代低价离子,双电层中的离子数量就会不断减少,动电电位的绝对值也会相应下降,水泥混凝土凝聚的作用会逐渐增强,出现凝聚的现象。事实上,大部分无机缓凝剂都属于盐类电解质,可以在一定条件下产生带电离子。阳离子的置换能力受到以下几个因素的影响:一是电负性大小,二是离子半径,三是离子浓度。通常情况下,原子的序数增大,水泥混凝土凝聚力就会增强。
2.2 有机缓凝剂的作用机理
有机缓凝剂以糖类和多元醇为例,多元醇可以在水泥混凝土水化的过程中起到一定的缓凝作用,缓凝作用产生的机理就是多元醇会吸附在水泥混凝土表面,形成氢键,氢键又可以和水泥混凝土内部的水分子结合在一起,水泥混凝土颗粒的表面就会形成一层水膜,这样就可以抑制水泥混凝土性能的转变。糖类中以下几种物质的缓凝作用比较强:一是单糖,二是低聚糖。
3 缓凝剂对水泥混凝土性能的影响
3.1 对新搅拌水泥混凝土性能的影响
缓凝剂应用于水泥混凝土中可以延长水泥混凝土凝结的时间。水泥混凝土的凝结时间和以下因素有关:一是缓凝剂的种类,二是缓凝剂的剂量,三是缓凝剂添加的方法,四是水泥混凝土的品种,五是水泥混凝土的配比,六是施工季节,七是施工技术。在搅拌水泥混凝土的过程中,添加少量的缓凝剂就可以起到缓凝的作用,而且不会出现异常现象。但是,由于缓凝剂的种类比较多,需要结合水泥混凝土的种类来选择缓凝剂,不同的缓凝剂所产生的作用不同,只有保证缓凝剂使用的合理性,才能真正发挥出缓凝剂在水泥混凝土中的作用。
糖类缓凝剂添加到水泥混凝土中,水泥混凝土的和易性会发生改变,缓凝剂的剂量越大,水泥混凝土的流动性也会越强,这样可以保证水泥混凝土搅拌的均匀性,避免水泥混凝土出现裂缝或者收缩问题。当缓凝剂添加到一定剂量后,水泥混凝土的和易性就会有所降低,这样水泥混凝土就可以保持长时间的塑性,更好地保证水泥混凝土的质量,避免水泥混凝土在短时间内出现质量问题。但是,由于缓凝剂有一定的减水作用,在水泥混凝土剂量不变的情况下可以适当减少用水量,提高水泥混凝土的强度。但是,添加过缓凝剂的水泥混凝土不应该存放太长时间,否则水泥混凝土的强度会变低,严重的甚至导致水泥混凝土长时间不凝固,无法达到工程施工要求,这也是施工企业必须注意的问题之一。
3.2 对硬化水泥混凝土性能的影响
通常情况下,缓凝剂在水泥混凝土中会产生物理效应,也就是说缓凝剂不会和水泥混凝土产生化学反应,也不会产生新的物质,只是在一定程度上减缓了水泥混凝土反应的速度。因此,缓凝剂对水泥混凝土的影响主要是针对硬化结构的调整和改变。从水泥混凝土强度的角度来看,在水泥混凝土里添加一定剂量的缓凝剂后,水泥混凝土的强度会逐渐降低,但是如果添加的时间超过7 d,水泥混凝土的强度就会恢复到未添加缓凝剂时的强度,30 d后水泥混凝土的强度还会有所提高,导致这一现象出现的主要原因就是在水泥混凝土内部添加一定剂量的缓凝剂后,水泥混凝土内部的水化物分布更加均匀,这样就可以让水泥混凝土颗粒得到充分水化,进而提高水泥混凝土的强度。但是,同样需要注意的问题就是必须合理选择缓凝剂的品种,如果缓凝剂的选择不合理,不仅达不到预期的效果,反而会起到反作用,影响水泥混凝土的质量和强度,进而影响工程的施工质量。缓凝剂还可以和引气剂一起使用,向水泥混凝土内部注射微小的气泡,这样就可以阻塞水泥混凝土内部的缝隙,避免水泥混凝土裂缝的出现,提高水泥混凝土的耐久性,进而保证工程的施工质量,避免安全事故的发生。
在使用缓凝剂之前,施工人员必须结合实际情况合理计算缓凝剂添加的剂量,缓凝剂剂量过大或者过小都会影响水泥混凝土质量,严重的甚至会导致安全事故的发生,给施工企业带来巨大的经济损失。除此之外,在使用缓凝剂之前必须进行多次试验,在一定条件下水泥混凝土会出现假凝的问题,只有多次试验才能保证缓凝剂添加剂量的正确性,才能使用到工程中,缓凝剂的使用必须十分谨慎。
4 结语
缓凝剂是一种比较常见的添加剂,主要添加于水泥混凝土中,以此来提高水泥混凝土的强度,保证水泥混凝土的质量,避免水泥混凝土裂缝的出现,进而保证工程的施工质量。但是,缓凝剂的种类比较多,不同的缓凝剂作用机理不同,对水泥混凝土性能的影响也会有所不同。对此,施工企业必须结合实际情况合理制定缓凝剂使用方案,合理计算缓凝剂的添加剂量,保证缓凝剂添加的合理性,充分发挥出缓凝剂的作用,如果缓凝剂的选择不合理,不仅达不到预期的效果,反而会起到反作用。但是,添加过缓凝剂的水泥混凝土不应该存放太长时间,否则水泥混凝土的强度会变低。在搅拌水泥混凝土的过程中,添加少量的缓凝剂就可以起到缓凝的作用,而且不会出现异常现象。如今,缓凝剂的应用范围在不断扩大,缓凝剂的发展前景是十分广阔的。
参考文献
[1] 肖丽,王新海,盛兴跃.缓凝剂对水泥混凝土性能影响的试验研究[J].公路交通技术,2007(2):25-28.
[2] 王振军,何廷树.缓凝剂作用机理及对水泥混凝土性能影响[J].公路,2006(7):149-154.
[3] 吴莉.缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究[D].重庆大学,2002.
关键词:高层建筑 转换层 钢筋混凝土 厚板转换层
1引言
随着我国经济的发展和工程建设规模的不断扩大,高层建筑逐步向多功能和综合用途发展,为满足建筑工程的要求,大部分高层建筑均设置了结构转换层。但由于高层建筑结构转换层的跨度和承受的竖向荷载均很大,致使它的截面尺寸高而大,钢筋含量大并且排布密集、互相穿插,混凝土的连续浇捣施工强度大,楼层高且自重大,模板支撑要求高,在施工中难度比较大。基于以往高层建筑转换层的施工实践,本文以厚板转换层施工为例,分析阐述钢筋混凝土厚板结构转换层的施工技术要点。
2工程概况
某工程项目是一座多功能的综合性大厦,地下1层,地上18层,大屋面总高度为58.5m,总建筑面积为30375,第4层为1.8m厚板结构转换层,将其上部5~18层的剪力墙结构体系转换成框架结构体系。转换层厚板的平面尺寸为1318,钢筋重达850t,混凝土总量为2430m3,强度等级C40。
3转换层施工方案分析与比较
厚板转换层自重及施工荷载为51.3kN/。采用常规的支模体系,单靠下层楼板承受如此大的荷载势必会破坏下层结构,而采用分层卸载的方法则必须从地下室底板起搭设4层支撑架,靠各层楼面的变形协调来传递扩散荷载,这样既不经济,也不能保证结构楼板不产生开裂现象。
经过分析比较和计算,确定采用叠合梁的原理转换厚板,即将转换板混凝土分两次浇筑,第一次浇筑0.8m厚,待其强度增长达到90%后再浇筑第二层1.0m厚混凝土,利用第一层先浇板承受第二层后浇板的施工荷载,转换板的钢筋相应分两层绑扎。
4厚板结构转换层施工技术
4.1模板支撑工程
模板支架采用扣件式钢管脚手架,钢管采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管。立杆用3.6m的整根钢管,中间不设接头,间距为0.5m×0.5m,立杆下满铺2.5cm厚木板,水平方向拉杆设4道,并设剪刀撑。顶端横杆与立杆的扣件下加设1个扣件,以增大抗滑移能力。顶端横杆上放10cm×10cm木檩条,间距为40cm。模板采用竹节板。转换层的侧模用 14钢筋在相应位置与暗梁主筋拉接,外部与模板背楞固定。经验算,上述模板支撑体系满足第一步0.8m厚混凝土的施工要求。
在转换层施工期间,1~3层的梁板支撑均不拆除,在第一步0.8m厚混凝土强度达到设计要求后,在第二步1.0m厚混凝土浇筑前,松开三层模板支撑顶端横杆与立杆的扣件进行卸荷,然后再全部上紧,以使第一步0.8m厚混凝土板和模板支撑体系共同承受上部荷载。在第二步1.0m厚混凝土强度达到设计要求后方可拆除全部模板及支撑。
4.2钢筋工程
钢筋绑扎分两次完成,先绑扎下层0.8m范围内 32@110和 20@200两层钢筋,待混凝土浇筑完并处理好上表面后再绑扎上部1.0m范围内钢筋。转换厚板1.8m高整板各层钢筋网片的固定,使用钢筋作立杆焊接形成间距1m的架立网,作为各层钢筋的支撑体系。在0.95m高位置增设 20@100双向钢筋网,以提高混凝土抗裂性,避免温度应力和收缩应力引起混凝土开裂。
4.3混凝土工程
4.3.1混凝土配合比
转换层混凝土强度等级为C40,提前进行试配,采用“三掺”技术,调整混凝土配合比。水泥:砂:石子:水:粉煤灰:外加剂=1:2.06:3.09:0.53:0.22:0.023,选用普通硅酸盐水泥;掺加适量粉煤灰以减少水泥用量,降低水泥水化热,可控制混凝土温度裂缝的出现,统筹改善混凝土的流动性和可泵性;掺加适量UEA膨胀剂,以补偿混凝土的收缩。可控制混凝土收缩裂缝的出现;掺加适量缓凝早强减水剂,以提高混凝土早期强度,可控制混凝土初凝时间。混凝土的水胶比控制在0.45以下,砂率控制在44%以内,水灰比控制在0.48以下,混凝土的入泵坍落度控制在140~160mm,混凝土总含碱量不大于3kg/m3。
4.3.2混凝土施工缝的处理
为使转换板的整板的承载性能不因混凝土分两次浇筑而下降,必须在两浇筑层结合面采取特殊处理措施,来保证两层混凝土板协同工作。
预留坑槽:在先浇层板上表面留设间距1m呈梅花形布置的混凝土坑槽,槽深为100mm,平面边长300mm,通过预埋木盒来实现。
混凝土表面处理:对先浇层板混凝土上表面。在混凝土初凝前涂刷一道高效缓凝剂即界面剂,混凝土终凝后立即用水冲洗即可露出表面石子,下次混凝土浇筑前再充分水润。
4.3.3混凝土的浇筑
采用泵送商品混凝土,使用插入式振捣器分层捣实混凝土。通过检测第一步0.8m厚混凝土浇筑时留置的同条件养护试件的强度,判定混凝土是否达到设计强度等级,以确定第二步1.0m厚混凝土的浇筑日期。
4.3.4混凝土测温
测温点布置必须具有代表性和可比性,沿浇灌高度,应布置在底部、中部和表面,垂直测点间距为500mm,水平测点间距为5m。当使用热电偶温度计时,其插入深度可按实际需要和具体情况而定,一般不少于热电偶体径的6~10倍,测温点的布置距边角和表面应大于50mm,并对测温数据进行分析,实施动态控制。
4.3.5混凝土养护
由于转换层在春季施工,所以采用蓄水法进行养护,在混凝土初凝后先洒水养护3h。随后进行蓄水养护,蓄水高度为100mm。板侧面挂草袋(或麻袋)进行浇水养护,使其保持湿润。根据在转换厚板不同深度各相关部位埋设的测温点,所显示的混凝土内部温度变化情况,及时采取措施,调整混凝土的养护水温。混凝土中心温度与表面温度之差。表面温度与环境温度之差均小于25℃。当中心温度与表面温度之差超过25℃时,可提高养护水温;表面温度与环境温度超过25℃时,可适当降低养护水温,反之亦然。
5结构转换层施工检测与效果分析
测温数据显示,转换层混凝土施工期间,第一次浇筑时间为3月1日至3月3日、第二次浇筑时间为2006年3月19日至3月21日。环境温度为12℃~26℃,混凝土入模温度为19℃~23.1℃,混凝土中心最高温度为60.7℃~63.5℃。低于预控极限75℃;最大温升为36℃~40℃,低于预控极限值45℃;内表温差最大值为24℃~24.5℃,表外温差最大值为23.8℃~24.6℃,远低于预控极限值30℃,温差得到有效控制,同时实践证明混凝土配合比设计达到了低水化热温升的预期目的。
混凝土28d抗压强度试验报告显示,试块强度达到设计强度等级的120%~140%,均值126%,试验结果表明,按设计配合比配制的混凝土强度完全满足设计要求,质量稳定。
该厚板转换层混凝土浇筑2个月后(收缩基本已完成),经现场全面检查1~4层楼板(包括转换层)未发现可见裂缝。
6结语
施工实践证明,采用叠合梁法原理将转换板混凝土分两次浇筑,很好地解决了厚板的施工荷载传递问题,同时将第一次与第二次浇筑的施工缝做成梅花形布置坑槽,解决了混凝土叠合面的抗剪承载力问题,取得了良好的施工效果和经济效益。
参考文献:
[1]混凝土结构设计规范.GB50010-2002.北京,中国建筑工业出版社,2002.
关键词:预应力,混凝土 , 转换梁结构,施工
Abstract: the conversion layers to meet the owner is special use function and transfer structure load needs of the structure change form. Now commonly used conversion layers structure form a beam type conversion, board type conversion, HangJiaShi conversion etc, among them with beam type conversion layers use most. Combined with the engineering practice of prestressed concrete conversion beam structure construction techniques discussed.
Keywords: prestressed concrete, concrete, transfer beam structure, construction
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
转换层是为满足业主的特殊使用功能和传递结构荷载的需要而产生的结构变化形式。目前常用的转换层结构形式有梁式转换、板式转换、桁架式转换等,其中以梁式转换层用得最多。在目前高大建筑日益增多的情况下,预应力混凝土转换梁结构的应用则更加广泛。本文结合工程实际,对预应力混凝土转换梁结构施工技术作一些探讨。
一、工程概况
某商用建筑地上7层,第2层中部需设置1个多功能厅兼大宴会厅,要求形成跨度为19.6m、局部2层高的大空间,并且在其上方再设4层公寓。采用单跨框架,在5层以上采用三跨框架,利用设备层作为结构转换层来实现上下柱网的改变,通过单跨(19.6m)转换层结构支承4层三跨(5.95m+7.3m+5.95m)框架。设计采用了转换梁的结构形式,预应力转换梁截面700mm×2400mm。
二、预应力转换梁结构施工技术要点
1、施工流程
安装模板支顶安装梁底板以及楼面模板钢筋安装(包括转换梁上柱钢筋、预应力波纹管及钢纹线)侧板安装浇筑混凝土(保养)预应力张拉及灌浆。
2、模板支顶及模板安装
由于转换梁设置在4层,梁自重(带板)施工荷载每米段为6t,地下室顶板(±0.000板)不可能满足施工荷载的要求,必须把荷载直接传递至地下室底板上,通过计算,采取φ48,t=3mm焊接钢管作立杆及横杆,两层立杆设于同一轴线上,地下室底板及柱脚采用20#槽钢作垫脚,其余利用钢托支座或双排木枋垫脚、共设四排。
3、钢筋安装
(1)钢筋施工。由于框支梁的钢筋需插入柱内1.2~1.5m(从梁底计),所以柱内混凝土必须待框支梁的钢筋绑扎完毕方可进行浇筑,浇筑时应避免钢筋移位和混凝土污染钢筋。框支梁钢筋绑扎时应先搭设临时钢管支撑,待柱混凝土浇筑完毕并拆除柱模后,重新搭设正式的框支梁支模架。预埋剪力墙钢筋安装定位后,应沿其两侧在梁、板面筋上加焊一根≥l0通长的定位钢筋,使预埋插筋在混凝土振捣时不会移位,同时在剪力墙(或暗柱)筋预留段应绑扎至少3道箍筋或分布筋,以保证预留位置的正确。对于梁宽≥850mm时框支梁,因梁自重大,若采用混凝土垫块设保护层,将压碎混凝土垫块,故采用Φ25(L=150mm)短钢筋作垫块,按纵距离≤l000mm、横距@≤300mm梅花形布置。
(2)预埋波纹管。采用内径80mm金属波纹管,管壁厚0.3mm,具有较好抗变形和抗渗性能。留孔时对束数与管的内径关系按设计图在梁板上定出曲线坐标标注在梁箍筋上,采用φ12间距1000mm,与箍筋焊接。波纹管与支撑钢筋用细铁丝扎牢,使波纹管固定,以防止浇筑砼时位置偏移或上浮。波纹管连接,采用大一号的同型波纹管,接头长200~300mm。波纹管与锚垫板接口处搭接长度适应放长,管口空隙要塞紧,接头两边用密封胶带封裹,以免粘脱漏浆。在构件两端设置灌浆孔设3道排气孔,中间设孔先按引管至楼面板,主管(波纹管)不留孔,用铁线固定,待梁混凝土浇注后采用电钻钻孔,以保证波纹管内不受浇筑砼影响。
(3)管内预应力筋穿束。本工程钢绞线较短,采用人工穿束。波纹管安装就位后,即将钢绞线穿入,穿筋时防止扭曲,保持筋束顺直。束的前端应扎紧并裹胶带,以免刺破波纹管,保证顺利通过管道。梁浇筑砼初凝前,应将钢绞线来回抽动,以免水泥浆渗入阻塞管道,确保孔道及灌浆孔道通畅。
(4)灌浆孔(泌水孔)设置。设置在波纹管最高点和两端部。先在波纹管上方开一直径20mm的圆孔,在开口上用带嘴的塑料压板和海绵覆盖,并用铁丝固定在波纹管上,接头周边用胶带封严,以防漏浆,在塑料压板的嘴上接上直径25mm的塑料管,向处延伸至梁面以上500mm,兼作泌水孔。
4、混凝土浇筑
转换梁钢筋密集,加上梁中预埋6组预应力的波纹管,弯矩集中处插入式振棒无法插入,浇筑难度大,为保证该梁混凝土的质量,除了采取分层分段浇筑外,采用梁腰部设窗口进行振捣及观察,梁侧挂平板辅助振捣的办法。
(1)混凝土配合比转换层混凝土强度等级为C50,提前进行试配,采用掺加粉煤灰和外加剂技术,调整混凝土配合比。
(2)叠合浇筑层表面处理。在分层浇筑的两浇筑层结合面采取特殊处理措施,保证两层混凝土板协同工作。预留坑槽:在先浇层板上表面留设间距1m呈梅花形布置的混凝土坑槽,槽深100mm,平面边长300mm,通过预埋木盒来实现。
混凝土表面处理:对先浇层板混凝土上表面,在混凝土初凝前涂刷一道高效缓凝剂,混凝土终凝后立即用水冲洗即可露出表面石子,下次混凝土浇筑前再充分水润。
(3)混凝土浇筑。采用泵送商品混凝土,使用插入式振捣器分层捣实混凝土。通过检测第一层0.8m厚混凝土浇筑时留置的同条件养护时间的强度,判定混凝土是否到达设计强度等级,以确定第二层1.0m混凝土的浇筑日期。
温度监测及后期养护
(4)混凝土的温度监测。为防止大体积混凝土出现施工浇筑阶段的温差开裂,造成结构质量隐患,根据国家现行标准、规范等以及同类工程经验,随时监测温差,并对相应的温差控制实施措施提供及时准确的预警和反馈。
①温差监测预警值以混凝土内外温差接近25℃或温度陡降大于10℃为准,在转换板混凝土内外温差接近25℃时,温控检测人员将及时通知相关人员,准备实施应急处理措施。
②埋设测温元件时,将元件按照测点纵向布置用扎丝固定在钢筋上,钢筋按照测区竖向固定在转换板的钢筋上,绑扎中保证测温元件和钢筋不发生位移。
③在埋设元件后,派专人负责施工和温度检测过程中元件和线路的保护工作。
④当混凝土内外温差超过25℃或温度陡降大于10℃,为保证转换板大体积混凝土的施工质量,可在侧面和顶面加盖麻袋等保温措施;如果仍然出现温差过大或温度陡降的情况,可在混凝土表面架设碘钨灯。
5、预应力施工
(1)选用锚固体系该工程采用QM锚固体系,张拉端用QM15—7夹片式锚具,固定端采用自行设计的群锚配件及挤压锚;配备机具有YCW-100~150型穿心式千斤顶及GYJ-l50挤压机等。
(2)张拉工艺。张拉程序:清理垫板测量钢筋长度从0开始,缓慢加压至张拉控制力随时校核伸长值顶压锚固千斤顶回程进入下一工作循环。
(3)张拉控制:张拉控制为双控,即当预应力筋张拉至设计力时,其实际伸长值与理论伸长值误差应在-5∽+10%之间。预应力梁张拉顺序了:先张拉曲率大的预应力束,后张拉曲率小的预应力束,以避免先张拉束挤压后张拉束,即先上后下。在张拉前,本公司根据设计给出每种预应力筋的理论伸长值,在张拉过程中,记录每根预应力筋的实际伸长值,实际伸长值与理论伸长值误差在-5∽+10%之间为合格,否则应暂停张拉,查明原因并采取措施予以调整后继续张拉。预应力筋张拉完毕后,采用砂轮切割机切断端部多余的预应力筋(要留下足够的保护长度,不得小于30mm)。
6、管道灌浆
张拉完成验收合格后,二天内进行灌浆,灌浆采用52.5水泥加外加剂(微膨胀剂),水灰比为0.4。灌浆压力0.5~0.6Mpa,灌浆时两端阀门均打开,一端加压灌浆,观察另端出浆情况,灌浆缓慢均匀地进行,不得中间停顿。当孔道另一端流出浓浆时,方封闭该出浆孔,及时适当加压继续进浆,压力在0.7Mpa时压力继续上升,方可停止灌浆,关闭阀门,经25分钟后,水泥浆不出现倒流时卸除阀门,用水泥浆封堵灌浆孔。
7、混凝土保养及抗裂措施
由于C50砼的水泥用量大,相应砼的水泥砂浆表面容易出现微小干缩裂缝。在设计与施工考虑,在梁两侧加1.2mm15×15钢丝网(绑扎梁后在钢筋两侧箍筋挂网),消灭了梁侧由于表面砂浆产生微小裂缝现象。保养工作极为重要,在浇筑12小时后,楼面与梁面部分及时麻袋覆盖,淋水湿润,面加薄膜密封。梁侧专人淋水,使梁侧模板湿润,混凝土在凝结时保持在潮湿的空间进行。
三、结束语
高层建筑的结构转换层作为建筑物内不同结构形式受力的连结与传承的关键节点,因此控制和把握转换层结构施工质量是非常重要的,尽管其施工过程质量控制难度较大,但只要科学规范施工,并采取严密科学的控制方案,其施工质量是可以得到保证的。
参考文献:
[1]混凝土结构设计规范(GB50010—2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002) [S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
【关键词】转换层大梁大体积混凝土配制;施工控制
广州某花园4#楼地下室一层,地面30层,建筑面积3.6万m²,在二层进行结构转换;转换层为粱式结构,主要有三种梁规格,即900×3500、1800×2350、10000×2150,混凝土强度等级为C40,设计要求掺12%UEA补偿混凝土收缩,1800×2350粱再掺0.8%钢纤维予于增加抗裂性和抗剪强度,转换大粱几何尺寸大,混凝土标号高、组份多,配制和施工这部分混凝土成为整个主体工程的关键。本文介绍该转换层大粱大体积混凝土的配制与施工。
1 混凝土的配制
1.1 原材料的选择
转换层大粱截面尺寸大,混凝土标号高,单方水泥用量多,水泥水化产生的热量大,容易引起较大的温度梯度。为避免出现温度裂缝,我们对原材料进行优选,同时采用掺粉煤灰和高效碱水剂多掺技术,尽可能降低水泥用量。我们选用的原材料:
1.1.1 水泥:大体积混凝土宜采用低水化热水泥,如矿渣或粉煤灰水泥,但因条件限制,只能选用525#普通硅酸盐水泥。
1.1.2 粉煤灰:火电站I级粉煤灰。此灰具有较好的活性,能替代部分水泥量,同时可改善混凝土可泵性。
1.1.3 钢纤维:在混凝土基体中,钢纤维的破坏是由基体中拨出而不是拉断,因此钢纤维的增强效果与其外观形式、长度、直径、长径比等几何参数有关。长径比大,增强效果好,但纤维太长影响拌合物质量,直径太细易在拌合过程中被弯折,太粗则在同样体积含量时其增强效果差。为此我们用选剪切型直条钢纤维,长度28mm,长径比约6O。
1.1.4 石子:由于转换大粱混凝土量大.需采用泵送施工,同时1800×2350粱为钢纤维混凝土,钢纤维在基体中的分布有沿粗骨料界面取向的趋势,若骨科粒径大而纤维短,钢纤维所起的作用就不明显。因此我们选用0.5-2.0cm碎石。
1.1.5 徽膨胀剂:福州市建科所生产的uEA。
1.l.6 碱水剂:根据施工工艺,转换梁混凝土需采用泵送连续浇捣,拌合物初凝时间要求不早于5小时。为此我们选用福建省建研院生产的Tw 一6高效缓凝泵送剂,减水率大于15%,缓凝3-4小时。
1.2 配合比的确定
由于混凝土组份多,为尽快找到各组份间的最佳配合,我们运用正交设计技术进行试验。采用的因素水平见表一。
因素水平表 表一
注:(1)粉煤灰、碱水剂,UEA的掺量均为占水泥量的重量百分比。(2)钢纤维掺量为混凝土中所占体积率。
根据因素水平表进行试验,试验结果经统计分析,得到各组份间的最佳匹配,出具混凝土配合比(见表二)。
注:(1)混凝土初凝时坷6-8小时;(2)拌合物坍落度16-18cm 3.钢钎维体积率0.8%。
2 混凝土施工
2.1 混凝土浇捣工艺
2.1.1 900×3500转换大梁同时跨越两层楼板(即夹层楼板和二层楼扳),混凝土量大,钢筋密集,混凝土不容易浇捣,因此我们在取得设计同意后,运用叠合原理将该粱分二次浇捣,施工缝设在距梁底1.5m 高处。第一擞浇捣1.5m高度以下和夹层粱板棍混凝土,在梁中形成叠合面,并通过在叠合面设置企口,进一步保证了此粱的完整性。第二次浇捣900×3500余下部分及其它粱和二层板混凝土。此部分混凝土由二台泵完成,每台泵负责5个区,最长搭接时间2.5小时,不会出现施工冷缝。浇捣程序见图一。
2.1.2 叠合面处理:因该叠合面处原设计就配有l4 Ø 25钢筋,足够用来作叠合面抗裂筋,故无需另加配抗裂钢筋。叠合面混凝土在初凝后终凝前需用钢丝刷刷毛,待终凝后再次将松动的砂粒刷除干净,并凿除松动的石子和松散混凝土。
2.1.3 节点处理:钢纤维混凝土粱与其它梁的交接处浇筑钢纤维混凝土。
混凝土浇捣顺序图
2.2 混凝土质量保证措施
2.2.1 混凝土的拌制:拌制微膨胀混凝土时,搅拌时问比普通混凝土延长1―1.5min。拌制钢纤维混凝土时,采用先干拌后湿拌法,即将钢纤维、水泥、粗细骨料、UEA先干拌均匀而后加水和减水剂湿拌,干拌时间不少于1.5min,湿拌时间不少于2min。
2.2.2 振捣:混凝土采用机械振捣,振捣时间以混凝土能密实为准,不宜过振。因为铜纤维有沿振捣棒插入方向排列的趋势,振捣时间过长会引起钢纤维下沉和取向不利
2.2.3 浇捣中质量抽查:除按GBJ50204 -92(混凝土结构工程及验收规范)留置试块和抽查拌合物坍落度外,在拌制地点和浇筑地点检查钢纤维体积率,每台班至少二次。
2.2.4 温度监测
(1)测温点的布置:由于转换粱混凝土量大,标号高,水泥水化易产生较高温升。为此我们选取具有代表性的部位布置测温点,对混凝土内部温度进行监控。根据混凝土量和粱的截面尺寸,我们在900 x 3500及1800×2350二根粱内部可能产生最大应力部位(即梁中)各布置一个测温点,每点沿梁高度方向均匀埋设5个热电偶。为监测1800×2350粱二侧与中心的温度差,在梁中横向布置一个测温电点,也均布5个热电偶。
(2)监测程序:混凝土浇筑后1-5天,每2小时测一次:5一l0天每4小时测一次:10―30天,每8小时测一次。
(3)控制标准:混凝土里外温差不大于25℃,每天降温不大于1.5℃ 。
2.2.5 保温保湿措施
为保证混凝土有足够的湿度和内外最大温差和降温速率符舍要求,我们采取 下措施:
(1)转换粱底模采用松木板制作,在浇混凝土前将底模充分湿润,并在底模下铺设一层塑料薄膜,以便保持松木板中的水分和起保温隔热作用。因胶合板具有良好的保温保湿性能,故我们采用胶合板作边模。若此措施不满足温控要求,再在模外侧钉挂草帘或用碘钨灯照射。
(2)混凝土表面覆盖料薄膜和草袋,根据实际需要增减塑薄膜和草袋的层数。
3 体会
3.1 配制多组份混凝土,采用正交试验法,能以较少试验次数探清各组份间的最佳匹配,可节约大量物力,人力。
3.2 TW一6泵送减水剂具有增塑,缓凝,低引气等特点,可防止混凝土拌合物在泵送管道中离析或阻塞,改善泵送性能,同时能在不同程度上降低混凝土成本。
3.3 钢纤维混凝土的施工关键在确保钢纤维在基体中分布均匀,浇捣不得留置施工缝。因为钢纤维有沿界面分布的趋势。
3.4 转换层大梁大体积混凝土的施工,只要方案可靠,方法正确,组织周密合理,完全可避免温度裂缝的出现,混凝土质量就有保证。
参考文献
[1]娄宇.高层建筑中粱式转换层的试验研究及理论分析:[学位论文].南京:东南大学土木工程系.1996
[2]申强.预应力桁架转换层结构抗震性能的试验研究和理论分析;[学位论文].南京:东南大学土木工程系,1996
[3]杜肇民,高智,张宽虎.张忠利 折曲撑框架在低周反复荷载下的抗震性能试验研究与设计建议.建筑结构学报.1992(5):2~ 5
关键词:混凝土转换梁;工程特点;质量技术措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
大体积混凝土施工具有工作强度较大、成本投入较多等特点,同时大体积混凝土结构在工程上一般担负着相对重要的承载或稳定等功用,一旦出现质量事故往往都是灾难性的,不可逆转、难以修复。因此,大体积混凝土施工过程中必须制定严密的质量保证措施,着眼于每个细小环节进行层层把控,确保工程产品质量合格。
1 工程概况
某建筑工程采用框架和剪力墙结构,3层顶的转换梁是本工程的关键构件,大小共计36根,在整个板面的分布较均匀。在楼体四周均通长设置,截面均为900mm×2000mm,最大净跨为6.9m,共计6根,最长30m;楼体内按房间设置剪力墙情况对应设置转换梁,截面尺寸最大的为1850mm×2000mm共1根,最大净跨为7.7m,其次为1700mm×2000mm。
2 该工程大体积混凝土转换梁的特点
①要求具有足够的强度,达到设计强度C45。水泥、掺和料、膨胀剂等胶凝材料在水化过程中将释放大量的热量。
②施工过程正值冬季,大气温度低、散热快。
③结构较复杂,钢筋密集,转换梁四面散热;梁板截面积变化大,梁、柱、板间约束多。
该工程大体积混凝土内外温差过大产生温度应力而导致有害裂缝(深层、贯穿性裂缝),是引起混凝土开裂的主要原因。
3 确保转换梁工程质量的主要技术措施
3.1 原材料要求与配合比
在大体积混凝土施工中,水化热引起的温升较高,降温幅度大,容易引起温度裂缝。为此,在施工中应选用水化热较低的水泥,同时控制骨料的最大尺寸,掺粉煤灰、减水剂等,尽量降低水泥用量。
①水泥:采用耀县水泥厂生产的秦岭P.O32.5R;
②粉煤灰:采用蒲城电厂Ⅱ级磨细粉煤灰;
③砂:采用霸河中砂,细度模数大于2.3,含泥量小于3%;
④石:采用泾河的卵石、碎石,粒径为5~32mm,含泥量小于1%;
⑤泵送减水剂:SDB-20泵送减水剂;
⑥膨胀剂:AEA-S抗裂防水膨胀剂;
⑦水:自来水;
一般混凝土强度等级为C45的水泥用量在400kg/m3左右,现与新意达公司总工、省建筑研究院共同谈论配合比的选择,经试配后,水泥用量为340kg/m3。一般来说水泥用量每增减10kg,温度亦相应升降1℃,这样水泥用量减少了60kg/m3,温度也随着降低6℃左右。因梁板混凝土容易下料及振捣,坍落度要求不超过18cm。
本次转换梁混凝土抗压强度试验数据,南段:R28=50.7MPa,R60=55.4MPa;北段:R28=49.2MPa,R60=52.2MPa。从以上数据来看,不论28d或60d强度都超过了C45混凝土的抗压设计强度。为降低水化热,采取60d龄期强度进行评定。
3.2 控制混凝土出机和浇灌温度
转换梁筏板大体积混凝土采用商品混凝土,泵送施工。由于施工过程正值冬季,需掺入一定量的防冻剂,要求商品混凝土厂家对现场石料及胶凝材料采取保温措施或使用热水搅拌,搅拌时间比平时时间长,要求必须达到3.5min,使混凝土入模温度不得低于10℃。为了减少混凝土在泵管内的温度损失,在泵管外包扎一层麻袋或毛毡。
3.3 混凝土的施工
由于该建筑沿长度方向的中点处设有一条横向伸缩缝,将该工程分成南北两个独立的区域,南北井筒内各设置一台布料机,可覆盖各自的区域,因而不再留竖向施工缝。
转换梁混凝土总量约1200m3。由于转换梁高度较大,数量又多,个别梁又较长(最长30m),因而,在同一区域内,由南向北在转换梁内先全部浇筑50cm厚,然后循环向上分层浇筑,每次展开范围在10m×25m以内,每层浇筑厚度不超过50cm,每层混凝土均应该振捣密实后再下料,下层混凝土初凝前随时将上层混凝土浇筑。浇筑高度至一般梁时与一般梁一同向上分层浇筑;最后浇筑至板底时由南向北一次推进。同时进行入模温度、环境温度的记录。
3.4 混凝土保温与养护
转换梁施工时间为12月上旬,刚刚进入冬期施工,平均温度在3e左右。为保证混凝土内外温差≤20℃,采用综合蓄热保温进行养护。
由于转换梁数量较多较长,单独保温并不能节约能源及材料,需要整体保温,在楼体四周均围两层塑料薄膜或1层彩条布,内部南北每段设8个火炉升温,保持底部温度10℃为宜。同时在转换层的四周侧面部位外挂两层棉毡并包裹1层塑料布。此外,护用的密目网也对保温有一定的好处。楼面混凝土初凝前用刮尺赶平,用木抹子第1次抹面。初凝后到终凝前用铁抹子碾压数遍,将混凝土表面不均匀、不规则的裂缝闭合。最后用木抹子第2遍抹面,闭合收水裂缝,随后立刻在混凝土表面覆盖塑料薄膜,减少混凝土表面水分散发,再覆盖2层棉毡和1层塑料薄膜,塑料薄膜与混凝土面接触,并保持薄膜内的凝结水。混凝土终凝后及时给楼面浇水,保持混凝土表面湿润。
3.5 水化热测定
为及时掌握转换梁混凝土温度变化情况,邀请陕西省建筑科学研究院测温人员到现场指导,依据其技术要求进行埋点布置,测定混凝土在浇灌过程中以及浇灌后的温度变化。
3.5.1 测温仪器及设置
测温所用仪器如下:
测温元件DALLS18B20(美国)数字式温度计。
温度检测仪型号J-01型大体积混凝土温度监测仪。
在混凝土浇筑前,将下端封闭的测温套管(如图1)固定在测温点平面位置上,并在套管的不同高度放置测温元件(如图2)。通过热电转换,数据采集及处理,在计算机上监控混凝土的温度变化。
图1 测温管制作
图2 测温点竖向布置
混凝土内部温度变化比较缓慢,升温最快5℃/h,降温更慢,最快(3~5)℃/d,该系统的巡检周期为30s,完全可以满足使用要求。
3.5.2 测温点布置
测温点的平面布置按浇筑前后顺序、不同混凝土厚度等共布置14个测温点,如图3所示。对其中最宽的转换梁(1.85m宽)安置3#、4#两测桩,监测梁中心与梁侧面等高度的温度。
图3 3层顶转换梁大体积混凝土测温点布置
14个测温点测温结果见表1。
表1 14个测温点测温结果
一般在混凝土中心热量聚积,且最不容易散热,温度最高;混凝土上表面散热最快,温度最低。因此,每个测温点在竖向测试3个深度处温度:混凝土表层温度(距混凝土表面10cm高度处的温度)、混凝土中心温度(即1/2高度处的温度)和混凝土底部的温度(距混凝土底面10cm高度处的温度),见图2。主要采取养护措施控制上述几个高度处温度的差值,防止温差裂缝的产生。
3.5.3 测温结果
该工程在混凝土浇筑及养护的过程中,大气温度(-2~7)℃、环境湿度41%~100%,混凝土入模温度(9~11)℃。现场温度监控情况:混凝土内部升温阶段,2h检测1次温度;混凝土内部恒温阶段,2h检测1次温度;混凝土内部降温阶段,4h检测1次温度,直至内部温度与外界环境温度相差低于20℃。
整个转换层经过19d的温度监控,内部最高温度升至52.5℃,最大温度差为19.7℃,温差控制满足规范要求。60d后进行模板的拆除工作,经检查整个混凝土转换梁未见有害裂缝,混凝土工程质量良好。
4 结语
综上所述,大体积混凝土施工具有工作强度较大、成本投入较多等特点,同时大体积混凝土结构在工程上一般担负着相对重要的承载或稳定等功用,被广泛应用于框支转换梁结构中。但是,混凝土极易受到水化热的问题而产生裂缝,从而破坏结构的质量和使用,因此,必须确保混凝土转换梁工程质量技术措施,防止混凝土出现裂缝,并最终取得较好的经济效益。
参考文献