自密实混凝土在钢管混凝土结构中的应用

自密实混凝土在钢管混凝土结构中的应用

本文结合本公司承建的国家地球空间信息产业园项目中的钢管混凝土结构施工过程，验证自密实混凝土在钢管柱中施工技术的合理性，并从自密实混凝土的配比、运输、浇筑部署、采用底部顶升浇筑法、柱身封堵等各个方面进行实验和研究，以期为后续的类似工程提供借鉴和参考。

标签：自密实混凝土；顶升浇筑法；超声波检测法；钢管混凝土

一、概况简述

（一）工程概况

本工程建筑总长150米，宽42米，地上5层，屋面层结构标高为22.68米。钢结构部分总体上可分成：两端主体结构和中间钢桁架连廊，基本属于对称结构。

两端的主体结构A3、A10#楼为钢框架—支撑结构，由中心框架结构和外圈框架结构组成；钢梁采用H型钢和箱型梁；楼板采用混凝土钢筋桁架楼板，楼板采用普通现浇混凝土。钢梁、钢桁架构件、钢管柱及直径≥300mm高度的梁均采用Q345鋼，其余构件均采用Q235钢。本工程总共有58根钢管柱，柱子截面形式分为两种：圆形和方形。钢管柱壁厚均为20mm厚度。柱内均采用C50强度等级的自密实混凝土进行浇筑，每根柱子的浇筑方法均采用一次顶升至设计高度。

（二）配合比及坍落扩展度的试配

自密实混凝土的配合比应满足拌合物施工性能的要求。与相同强度等级的普通混凝土相比，它需具有较大的浆骨比，砂率较大，细掺料用量多。为了保证耐水性，水胶比一般不宜大于0.4。钢管柱内砼浇筑之前，需要进行试配工作，以此来确定本次需要进行浇筑的C50砼的工作性能是否满足设计要求。根据以往经验，确定本工程中的混凝土坍落度为230±20mm，配合比中水胶比为0.32，坍落度为230±20mm。由于本次进行浇筑的砼标号C50属于较高强度标号的混凝土，为了平衡混凝土流动性与抗离析的矛盾，除了对其进行常规的坍落度的检测，更重要的是需要对其检测坍落扩展度和坍落时间，采用混凝土坍落度筒进行检测。

二、自密实混凝土浇筑方案的可行性实验

（一）方案的可行性论述

本工程共有58根钢柱为钢管混凝土柱，柱内采用C50自密实混凝土。常见的自密实混凝土浇筑方法主要有两种：自由下落法和顶升法。自由下落法需要满足自由下落高度不得小于4m的要求，否则仍然需要人工振捣的配合，达不到真

正的自密实效果，且由于本工程中的梁柱连接节点区域，在钢柱内壁设计有柱内横向加劲板。故在结合了本工程的特点之后，为了保证钢柱内混凝土密实程度能满足设计要求，此次工程特选用顶升法，以此来保证管内混凝的浇筑质量。

（二）混凝土底部顶升具体施工流程

1.钢管混凝土泵升采用混凝土车泵，泵车由专人操作，其他人员不得进入泵车的控制区。钢管柱混凝土泵送顶升时，应保持连续进行，严禁中途停顿现象发生。施工前必须经过计算，确定混凝土需求量，并确保前后混凝土罐车前后充分衔接上。

2.泵送过程中，派专人负责监督柱顶部混凝土溢流情况，一旦顶部出现混凝土溢流现象，及时用对讲机通知泵车操作工停止混凝土的输送。

3.混凝土顶升完成后，立即用水枪把溢流出来粘附在钢管上的混凝土残渣及水泥浆及时冲洗干净，以免造成对柱身的污染。

4.浇筑完毕30min内，观察柱顶处混凝土有无回落下沉，若有下沉，则可采取塔吊配合人工的方法，用料斗对准柱内进行补浇柱顶混凝土。

三、柱身混凝土的自密实检测

（一）超声波检测法

对钢柱内的砼是否密实，可用超声波进行逐个检查。测试频率宜选择在40-100KHZ范围内。超声波检测钢管混凝土就是根据超声波在传播过程中声时、声幅、频率的相对变化，对钢管混凝土的质量进行分析判断。比如需要进行逐点径向检测导致检测进度慢，而且由于不能连续检测易造成漏检，但是为更好地确保每根柱身的质量，在本工程当中最终选用的是精度较高的该方法。

（二）敲击法检查

即通过声音来分析管内混凝土是否密实。用专用的钢锤进行敲击检查，每层每根钢管柱进行全检，7 天、28天共两次（敲击时间不宜过早，以免影响混凝土与钢管壁的黏结）。检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，从柱底敲至柱顶。如出现第三种声音，则视为异常。

对本次共浇筑的58根钢管柱，采用国产武汉岩海公司生产的RS-ST01C型超声波检测仪检测钢管混凝土质量，经过超声波全数检测之后，均未出现内部脱壳、空鼓不密实等质量问题，施工质量得到了很好的保证。

【参考文献】

[1]自密实混凝土应用技术规程[JGJ/T283-2012].

[2]庞二波，王艳.武汉中心C70钢管自密实混凝土试验与工程应用[J].商品，2012（09）.

[3]王红生.自密实混凝土矩形钢管柱在宁波钱湖天地项目中的应用[J].建筑科技开发，2011（3）.