某辦公樓鋼管混凝土柱自密實混凝土配合比設計

■王 松 ■蘇州高新區建新審圖技術服務所，江蘇 蘇州 215163

1 項目概況

建筑面積:25876m2;地上7 層，地下1 層。

結構體系:鋼框架結構。

構件尺寸:鋼管混凝土柱采用矩形截面，多數鋼柱截面尺寸為400×400mm，個別荷載較大處截面尺寸為500 ×500mm，建筑中部每兩層通高，從下至上分別為大廳、報告廳、屋頂花園，跨度達31m，鋼管柱截面尺寸為700 ×700mm。

混凝土性能:混凝土強度等級為C40，每層層高為4.2m，鋼柱以每2-3 層為一節，為方便施工，確保工程質量，鋼管混凝土柱采用自密實混凝土澆筑。考慮到混凝土的收縮變形，為了使混凝土與矩形鋼管緊密結合，在拌合混凝土時摻入一定量的膨脹劑，制成微膨脹自密實混凝土。

2 設計依據

《自密實混凝土應用技術規程》(JGJ/T 283-2012)

《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55-2011)

3 自密實混凝土性能要求

強度等級:C40

填充性:SF1

其他:具有一定的微膨脹性。

4 原材料性能

水泥:P.O42.5，表觀密度ρc=3.1g/cm3;

粉煤灰:Ⅱ級粉煤灰，表觀密度ρm=2.3g/cm3;

細骨料:河砂，2 區中砂，表觀密度2.62g/cm3;

粗骨料:碎石，5—20mm 連續級配，表觀密度2.7g/cm3;

膨脹劑:ZY 高性能膨脹劑;

外加劑:聚羧酸系高性能減水劑。

5 配合比設計(以1 立方混凝土為例)

(1)粗骨料用量

表5.2.1 粗骨料的體積

本工程自密實混凝土填充性的性能等級為SF1，根據JGJ/T 283表5.2.1 取Vg=0.335m3，質量mg=Vg·ρg=0.335 ×2.7 ×103=905kg。

(2)砂的用量

砂漿體積Vm=1-Vg=0.665m3;

砂漿中砂的體積分數Φs取0.435，則砂的體積Vs=Vm·Φs=0.665 ×0.435=0.289m3;砂的質量ms=Vs·ρs=0.289 ×2.62 ×103=758kg。

(3)漿體體積Vp=Vm-Vs=0.665-0.289=0.376m3

水泥表觀密度ρc=3.1g/cm3;

β1—粉煤灰占膠凝材料的質量分數，根據JGJ/T 283 第5.2.1 條要求，β1不宜小于0.2;條文說明中的表17 規定:

表17 礦物摻合料膠凝系數

取β1=0.3;粉煤灰表觀密度ρ1=2.3g/cm3。

β2—膨脹劑占膠凝材料的質量分數，根據生產廠家的使用建議，取ZY 高性能膨脹劑β2=8%，表觀密度ρ2=2.95g/cm3。

(5)計算自密實混凝土配制強度fcu，0

根據《普通混凝土配合比設計規程》，fcu，0≥fcu，k+1.645σ，取σ=5.0MPa;

則fcu，0≥40 +1.645 ×5?fcu，0≥48.225MPa

(6)計算水膠比mw/mb

mw——水的質量(kg)

mb——膠凝材料的質量(kg)

fce——水泥的28d 實測抗壓強度(MPa)，fce=42.5 ×1.1=46.75MPa

γ——粉煤灰的膠凝系數，取γ=0.4

(7)計算膠凝材料的質量mb

mb=;ρw為混凝土拌合水的表觀密度，ρw=1000kg/m3

Va——每立方米混凝土中引入空氣的體積，依據JGJ/T 283 的建議值以及所使用外加劑的性能，設定自密實混凝土的含氣量為1.5%即15L。

(8)水的質量mw=mb·(mw/mb)=528 ×0.326=172kg。

(9)計算各膠凝材料的質量

粉煤灰質量mm=mb·β1=528 ×0.3=158kg

ZY 高性能膨脹劑質量m'm=mb·β2=528 ×0.08=42kg

水泥的質量mc=mb-mm-m'm=528-158-42=328kg

(10)聚羧酸系高性能減水劑用量取膠凝材料用量的1.4%

減水劑用量mca=mb·α=528 ×1.4%=7.4kg

(11)該工程混凝土的配合比為(單位:1 立方米):

6 結束語

經過試配，混凝土的自密實性能滿足規范中的各項指標要求;經混凝土強度試驗，混凝土試件的強度代表值滿足標準養護28d 的強度要求。在施工過程中，混凝土不需要振搗，避免了人為因素造成的混凝土欠振、漏振、過振等問題，使澆筑的混凝土質量比較均勻，施工質量容易保證。在混凝土澆筑過程中留置了標準養護試件及同條件養護試件，每組試件的強度代表值均滿足設計強度要求，經混凝土強度評定，符合評定標準的要求。施工單位技術人員會同監理單位采用人工敲擊法對每根鋼管柱進行了檢測，未發現鋼管壁與混凝土脫空等質量缺陷;經超聲法檢測，鋼管混凝土柱的密實度良好，鋼管壁與混凝土之間黏結較好，無蜂窩、孔洞、脫黏等質量缺陷。

［1］《自密實混凝土應用技術規程》(JGJ/T 283-2012).

［2］《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55-2011).