C70自密實(shí)混凝土在地下室柱加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

楊明德（中鐵二十二局集團(tuán)有限公司）

C70自密實(shí)混凝土在地下室柱加固補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

楊明德
（中鐵二十二局集團(tuán)有限公司）

對(duì)原材料優(yōu)選，設(shè)計(jì)出了性能優(yōu)異的C70自密實(shí)混凝土，并在某地下室柱加固補(bǔ)強(qiáng)工程中得以很好的應(yīng)用；通過對(duì)增大截面法加固的具體施工環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，保障了混凝土質(zhì)量，滿足了本加固補(bǔ)強(qiáng)工程的設(shè)計(jì)要求。

自密實(shí)混凝土；增大截面法加固；工程應(yīng)用

1　引言

增大截面加固法是一種傳統(tǒng)的加固方法，工藝簡單，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固［1］。但出現(xiàn)密集配筋或混凝土振搗困難的情況時(shí)，往往難以用普通混凝土進(jìn)行正常施工［2］。自密實(shí)混凝土（簡稱SCC）是一種具有高流動(dòng)度、高抗分離性，高間隙通過能力和高填充性，澆筑時(shí)依靠其自重流動(dòng)，無需振搗而達(dá)到密實(shí)的混凝土［3］，應(yīng)用于截面增大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的研究被廣為關(guān)注。

采用增大截面加固法時(shí)，在設(shè)計(jì)構(gòu)件方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題，新舊界面的結(jié)合性顯得極為重要。研究表明同強(qiáng)度等級(jí)的自密實(shí)混凝土同普通混凝土粘結(jié)試件相比較，由于低水膠比而改善了孔結(jié)構(gòu)，與老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度更高［4］。可見自密實(shí)混凝土用于增大截面法加固結(jié)構(gòu)是極其良好的選擇。

2　工程概況

某工程項(xiàng)目辦公主樓高50層，周邊3座群樓高27層，在主樓設(shè)有3層地下室，局部區(qū)域1層，地下室埋深15.15m，局部10.4m及7.2m，地下室層高分別為3.9m、3.92m、7.2m，總建筑面積33.6萬m2，其中地下建筑面積9.83萬m2，地上建筑面積23.77萬m2。

由于在地下室新增加一層用于營建文體活動(dòng)室，經(jīng)設(shè)計(jì)院考核論證，需對(duì)原有的地下室C60墻柱進(jìn)行加固。本次結(jié)構(gòu)加固范圍均為-14.970m～-0.100m，框架柱增大截面加固法所用混凝土為C70自密實(shí)混凝土。其中柱增大各截面尺寸參數(shù)見表1。

3　混凝土原材料的優(yōu)選

⑴水泥：采用廣西平南水泥廠生產(chǎn)的華潤PII42.5R水泥，其性能指標(biāo)見表2。

⑵礦粉：采用唐山首鋼寶業(yè)鋼鐵公司S95礦粉，性能指標(biāo)見表3。

⑶粉煤灰：廣州電廠II級(jí)粉煤灰，細(xì)度12%，燒失量為2.3%，需水量比97%。

⑷硅粉：上海埃肯公司生產(chǎn)，二氧化硅含量為96%，比表面積為17000m2/kg，密度為2.2g/cm3，燒失量為2.5%，28d的活性指數(shù)為107%。

表1　增大截面法加固各柱參數(shù)

表2　水泥性能指標(biāo)

表3　礦粉性能指標(biāo)

⑸河砂：廣州北江砂場生產(chǎn)的II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量 0.7%，泥塊含量 0.2%。表觀密度為2550kg/m3，堆積密度1530kg/m3，氯離子含量0.007%。

⑹石子：采用5～20mm連續(xù)級(jí)配碎石，由惠州市博羅縣石場生產(chǎn)的10～20mm反擊破石，與增城石場生產(chǎn)的5～10mm瓜米石按比例7.5：2.5混合配制而成。

⑺減水劑：由廣州市建科院生產(chǎn)的LMT-105改性聚羧酸緩凝低引氣型高性能減水劑，固含量為20%，減水率35%。

4　混凝土配合比設(shè)計(jì)

前期在其他地區(qū)開展超高強(qiáng)混凝土的研制項(xiàng)目，取得了優(yōu)異的成果，同時(shí)在實(shí)踐過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。鑒于本工程特點(diǎn)，C70自密實(shí)混凝土澆筑方式為采用導(dǎo)管從上一層往下澆筑，兩層結(jié)構(gòu)柱最高落差為7.2m，對(duì)混凝土性能的要求較高。

混凝土設(shè)計(jì)思路為：①采用適量的硅灰來提高混凝土的粘聚性；②采用10～20mm的反擊破石子，與瓜米石按適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行復(fù)摻；③摻適量的粉煤灰來代替砂，補(bǔ)充砂中0.315mm孔徑以下的顆粒組分；④調(diào)整外加劑摻量及水膠比，使流動(dòng)性和粘聚性均衡。經(jīng)試配確定混凝土的基準(zhǔn)配合比，如表4所示，按基準(zhǔn)配合比進(jìn)行試配復(fù)核，其拌合物性能見表5。

5　混凝土生產(chǎn)與現(xiàn)場澆筑的質(zhì)量控制

5.1混凝土生產(chǎn)及供應(yīng)過程

部分柱加固截面僅150mm寬，骨料的粒徑須控制在20mm以內(nèi)，為了防止生產(chǎn)過程中混有粒徑較大的骨料，反擊破石儲(chǔ)存在專用的骨料倉內(nèi)，用于C70自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)；公司距離施工現(xiàn)場交通路況良好，僅30min路程，每條加固柱僅需6～8m3混凝土，為配合施工方作業(yè)，確保混凝土在炎熱天氣下和易性良好，每車裝2m3混凝土；在每車混凝土生產(chǎn)完畢，取樣測試混凝土的和易性，確保混凝土到達(dá)施工現(xiàn)場滿足施工要求，并留樣測試試件強(qiáng)度。

表4　C70混凝土基準(zhǔn)配合比

表5　混凝土拌合物性能

5.2混凝土的現(xiàn)場澆筑

整個(gè)項(xiàng)目的施工工藝如圖1所示；施工現(xiàn)場圖片如圖2和圖3所示。

為使新增大截面與舊柱截面結(jié)合性良好，對(duì)所有新舊混凝土交接面處鑿毛，鑿毛深度10mm；用清水及鋼絲刷將混凝土表面清理干凈，用素水泥漿作為界面處理劑甩涂于混凝土基面上。

圖1　增大截面加固法工藝流程圖

圖2　植筋與模板的準(zhǔn)備

圖3　自密實(shí)混凝土的澆筑

應(yīng)充分熟悉圖紙和既有框架柱的形狀，對(duì)于貫通鋼筋，要計(jì)算鋼筋接頭的部位并考慮現(xiàn)場連接的可操作性。受空間限制無法采用機(jī)械連接時(shí)，應(yīng)滿足焊接接頭的相關(guān)規(guī)定；箍筋批量制造前，先進(jìn)行試套。檢查既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否妨礙箍筋入位，并考慮柱加固截面形式（植筋深度等的要求）。

模板工程采用木模板組拼。加大截面加固施工，柱加大截面尺寸較小而鋼筋較粗，致使混凝土澆注振搗尤為困難；當(dāng)無法采用插入振搗時(shí)，需要通過敲打模板背楞等措施加強(qiáng)外部振搗，因此模板的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等要求更高。柱加大截面的模板一次支設(shè)到頂，模板底部留設(shè)邊長5cm的方孔，在模板側(cè)面沿高度方向每2m留置邊長5cm的方孔，孔口模板做成活動(dòng)蓋板的形式，待混凝土澆注至孔口部位時(shí)，將孔口模板蓋上，用步步緊將方孔蓋板鎖死，防止孔口模板歪斜。根據(jù)混凝土的澆筑進(jìn)度，從下至上依次封堵方孔模板。

澆注前用水沖洗并潤濕表面。混凝土應(yīng)嚴(yán)格分層澆注，每層澆注高度不宜超過300mm，待下層混凝土振搗密實(shí)時(shí)方可澆注上層混凝土。混凝土的振搗可采用內(nèi)外相結(jié)合的方式，當(dāng)不能進(jìn)行插入式振搗時(shí)，可從對(duì)稱的兩個(gè)面敲擊柱箍、背楞來加強(qiáng)外部振搗混凝土，嚴(yán)禁直接敲擊模板。混凝土應(yīng)從頂板澆注口對(duì)稱下料。方孔作為出氣口使用，加強(qiáng)混凝土振搗，直至出氣口混凝土翻漿至再封口向上澆注。加大截面柱上口頂著梁底時(shí)，宜在結(jié)合處設(shè)置簸箕口，混凝土澆注至突出構(gòu)件30～50mm，側(cè)模拆除后剔除多余部分。

柱加大混凝土截面采用澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間7d。

5.3混凝土強(qiáng)度

試驗(yàn)室混凝土試件28d強(qiáng)度和現(xiàn)場用高強(qiáng)回彈儀回彈強(qiáng)度結(jié)果如圖4所示，可發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)室成型試件強(qiáng)度在86.5MPa附近，表明生產(chǎn)控制較好，質(zhì)量穩(wěn)定；現(xiàn)場回彈值有輕微的離散，主要是受施工環(huán)節(jié)控制影響。混凝土強(qiáng)度均大于84MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖4　混凝土試件28d強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)回彈強(qiáng)度

6　結(jié)論

⑴對(duì)原材料進(jìn)行優(yōu)選，設(shè)計(jì)出了性能優(yōu)異的C70自密實(shí)混凝土，其工作性能和力學(xué)性能優(yōu)異，新舊面粘結(jié)良好，在采用增大截面法加固結(jié)構(gòu)時(shí)可優(yōu)先選擇；

⑵采用增大截面法加固地下室柱，對(duì)混凝土生產(chǎn)供應(yīng)及施工各環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，加固效果良好，確保了本工程的加固質(zhì)量。●

［1］唐業(yè)清.建筑物改造與病害處理［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000，15-18.

［2］鄭建嵐，黃鵬飛，王國杰.自密實(shí)高性能混凝土及其配筋結(jié)構(gòu)的安全性能研究［J］.工程力學(xué)，2002（增刊）：139-162.

［3］廉慧珍.國內(nèi)外高性能自密實(shí)混凝土研究及應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.施工技術(shù)，1999，28（5）：1-4.

［4］陳鋒，鄭建嵐.自密實(shí)混凝土與老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的直剪試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2007，28（1）：59-63.