C30頂升混凝土試驗(yàn)研究及在工程上的應(yīng)用

陳向哲

（河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司，河北 保定 071051）

C30頂升混凝土試驗(yàn)研究及在工程上的應(yīng)用

陳向哲

（河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司，河北 保定 071051）

本文介紹某工程 C30 頂升混凝土的配合比設(shè)計(jì)、工作性能、頂升施工方法。在公司技術(shù)、維修制造車間配合下，該項(xiàng)目施工取得良好效果。

頂升混凝土；抱箍；配合比優(yōu)化

0 引言

河北冶金建設(shè)集團(tuán)—唐銀南、北料堆場(chǎng)封閉改造工程±0.000mm 以上采用鋼框架結(jié)構(gòu)（圖 1），其核心筒柱采用C30 頂升混凝土進(jìn)行施工，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)合受力。

圖 1 工程現(xiàn)場(chǎng)圖

鋼管柱混凝土頂升澆筑工藝就是在鋼柱的下部（高度以便于施工為宜）柱壁上開(kāi)一個(gè)比輸送管略大的孔洞，用輸送管將混凝土輸送泵的出口與之連接，混凝土靠泵壓通過(guò)輸送管連續(xù)注入鋼柱內(nèi)，直至柱內(nèi)注滿混凝土。公司維修制造車間，運(yùn)用廢棄泵管及鋼材，制作了一組簡(jiǎn)易抱箍裝置（圖2），既將該裝置用螺栓固定在已開(kāi)口的鋼管上，然后連接輸送泵管，混凝土澆筑采用“低壓慢打”的方式，待鋼管頂部開(kāi)口處有砂漿冒出，停止打泵，緩慢松螺栓至將事先割好、尺寸開(kāi)口稍大的小鐵板用鐵錘嵌入抱箍?jī)?nèi)，擰緊螺栓。混凝土終凝后，拆除抱箍裝置，并對(duì)小鋼板與鋼管間進(jìn)行焊接處理。

圖 2 抱箍裝置

根據(jù)工程實(shí)際要求，該頂升混凝土應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求：首先保證不離析、不泌水、不分層；其次流動(dòng)性、勻質(zhì)性、穩(wěn)定性要好，具備良好的保塑性能，現(xiàn)場(chǎng)坍落度、擴(kuò)展度較普通房建混凝土相比要大，且坍落度損失要小，凝時(shí)要稍長(zhǎng)；此外還應(yīng)具有一定的微膨脹性能。根據(jù)本站現(xiàn)有的原材料，通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比和外加劑配合比，配制出的C30 混凝土達(dá)到了鋼管柱混凝土頂升澆筑工作性能的要求。

1 試驗(yàn)研究

1.1 原材料

（1）水泥：唐山冀東 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)見(jiàn)表 1。

表 1 水泥性能指標(biāo)

（2）礦粉：河北鋼建 S95 級(jí)高爐礦渣粉，流動(dòng)度比102%，7d 活性為 77.6%，28d 活性為 101.3%。

（3）粉煤灰：勇昭 F 類Ⅱ 級(jí)，細(xì)度 13%，燒失量2.3%，需水量比 103%，含水率 0.4%。

（4）粗骨料：豐潤(rùn)碎石，粒徑范圍 5～25mm，堆積密度 1495m2/kg，表觀密度 2690m2/kg，石粉含量 1.1%。

（5）細(xì)骨料：鐵選尾礦砂，細(xì)度模數(shù) 2.2，含泥量2.6%；灤縣河砂，細(xì)度模數(shù) 3.3，含泥量 1.1%。

1.2 試驗(yàn)方案[1]

（1）要保證鋼管內(nèi)芯混凝土的順利澆筑和質(zhì)量，使其在無(wú)振搗下具備一定的自密實(shí)性能。關(guān)鍵步驟之一是選用性能良好的外加劑，根據(jù)唐山地區(qū)十月份的氣候條件，結(jié)合本地的原材料情況，復(fù)配的聚羧酸泵送劑具備緩凝、保塑效果好、坍損小（135min 內(nèi)無(wú)損失）的特點(diǎn)，外加劑配合比（聚羧酸母液：唐山恒譽(yù)；緩凝劑：葡萄糖酸鈉，唐山恒譽(yù)；保坍劑 S-6：天津武清）及混凝土性能[2]見(jiàn)表 2。

（2）運(yùn)用所選的原材料，進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)選試驗(yàn)，根據(jù)美國(guó)墾務(wù)局 Denver 實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，以細(xì)度模數(shù) 2.75 為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，（細(xì)碎機(jī)）砂子細(xì)度模數(shù)每增減 0.1，相應(yīng)混凝土砂率應(yīng)增減 0.5%；同時(shí)砂率每增減 1%，混凝土用水量相應(yīng)增減 1%。因此按照 A1（10% 河砂＋90% 尾礦砂）、A2（15%河砂＋85% 尾礦砂）、A3（20% 河砂＋80% 尾礦砂）、A4（25% 河砂＋75% 尾礦砂）、A5（30% 河砂＋70% 尾礦砂）、A6（35% 河砂＋65% 尾礦砂）、A7（40% 河砂＋60%尾礦砂）、A8（45% 河砂＋55% 尾礦砂）、A9（50% 河砂＋50% 尾礦砂）將其分別進(jìn)行篩分，結(jié)果如表 3，根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果，確定 A6 為本次試驗(yàn)細(xì)骨料方案。

表 2 聚羧酸泵送劑及其性能

表 3 A1～A9 篩分試驗(yàn)細(xì)度模數(shù)

（3）配合比設(shè)計(jì)：選定砂率為 48%，分別以膠材總量380kg/m3、410kg/m3、440kg/m3 進(jìn)行試拌，確定 B3 為最佳方案，混凝土性能[3]如表 4。

表 4 試拌混凝土的性能

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配合比優(yōu)化，制定對(duì)比優(yōu)選方案，混凝土配比如表 5。

表 5 優(yōu)化配合比 kg/m3

對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表 6。

（1）從表 6 可知，在坍落度相同的情況下，膠材總量越多，混凝土擴(kuò)展度越大，中心石子堆積現(xiàn)象越不明顯，要想使混凝土達(dá)到自密實(shí)性能，除坍落度要大，砂率要適當(dāng)提高外，水灰比一定要低，保證有足夠多的膠材包裹骨料。

（2）摻合料的摻量對(duì)混凝土的強(qiáng)度、坍落度、擴(kuò)展度及粘聚性存在一定影響。礦粉摻量越多，混凝土黏度越大，混凝土流動(dòng)性較小；隨著粉煤灰摻加比例的提高，流動(dòng)性增加，到達(dá)一定程度后，由于缺少礦粉黏度的制約，保水能力變差，混凝土表面氣泡增多，泌水加大。當(dāng)粉煤灰摻量在20%、礦粉摻量在 25% 時(shí)混凝土狀態(tài)最佳。

表 6 混凝土工作性能與力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

2 結(jié)語(yǔ)

綜上得知，C4 混凝土配合比工作性能最佳，抗壓強(qiáng)度能夠滿足結(jié)構(gòu)要求，確定 C4 為最佳的配合比施工方案；在維修制造車間配合下制作簡(jiǎn)易抱箍裝置，混凝土澆筑采用“低壓慢打”的方式成功在工地應(yīng)用，項(xiàng)目施工取得了良好效果。

[1] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

[2] GB 8076—2008．混凝土外加劑[S]．

[3] GB/T 50081—2002．普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[4] GB/T 50107—2010．混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]．

［通訊地址］河北省保定市天威西路 3083 號(hào)（071051）

陳向哲，男，工程師，主要從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn)管理相關(guān)工作。