高抛免振捣混凝土施工工法

高抛免振捣混凝土施工工法

一、前言

高抛免振捣混凝土采用的是高位抛落法，即拌合物是具有很高的流动性且不离析、不泌水、不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中高处下抛时产生的动能来实现自流平并充满钢管柱的混凝土。

高抛免振捣混凝土的生产、施工在我集团公司尚属首次，通过进行高抛免振捣混凝土施工的科研攻关，（试配混凝土配合比和现场浇灌模拟试验）并结合国内外高抛免振捣混凝土施工的成功经验，依据国家现行规范，总结了一套行之有效的施工工法。 二、特点 • 使用功能上的特点

高抛免振捣混凝土的重要特征是必须从高处抛落，使混凝土利用其自身重量由高处抛落时产生的动能来实现自流平并充满管柱。 • 施工方法上的特点

目前，钢管柱混凝土的浇筑方法主要有两种：高位抛落浇灌法和泵送顶升法。本工法系指高位抛落浇灌法，它与泵送顶升法相比具有以下特点：

• 从浇筑形式上看，本工法所采用的浇筑方法是从上往下，在高位往下抛落。泵送顶升法是从低位将混凝土注入钢管，由下往上，直至钢管内注满混凝土。

• 从施工准备上看，泵送顶升法比本工法施工准备时间长。 • 从施工过程的控制程序上看，泵送顶升法比本工法的控制程序复

杂。

• 从施工装置上看，泵送顶升法的施工装置要比本工法复杂。泵送顶升法要有止流装置、短管等。泵送顶升法还需在钢管柱上开进料口和设置卸压孔洞，输送设备要求比较高。而本工法无需在钢管柱上开孔和进行补焊。 三、适用范围

高抛免振捣混凝土施工方法是适用于管径大于 350mm ，高度不小于 4m 钢管混凝土柱。

四、工艺原理

高抛免振捣混凝土的工艺原理是采用合理的配合比，使混凝土拌合物具有很高的流动性，在高空抛落中不离析、不泌水，不经振捣或少振捣而利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能达到自密实的要求。

五、工艺流程及操作要点

• 工艺流程

现场钢管柱的施工程序为：安装第 K 层的空钢管体系 → 支设第 K 层楼板的梁、柱模板 → 穿第 K 层的梁、柱钢筋并绑扎 → 浇筑第 K 层楼板混凝土 → 搭设第 K ＋ 1 层梁板模板 → 安装第 K ＋ 1 层的空钢管体系 → 布设泵管 → 浇筑第 K 层的钢管混凝土 → 穿第 K ＋ 1 层的梁、柱钢筋并绑扎„„如此循环。

• 操作要点

• 浇筑时管内不得有杂物和积水，先浇筑一层 100~200mm 厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳。

• 泵管出料口需伸入钢管内，利用混凝土下落产生的动能来达到混凝土的自密实。

• 当抛落的高度不足 4m 时，用插入式振捣棒密插短振，逐层振捣。振捣棒垂直插入混凝土内，要快插慢拔，振捣棒应插入下一层混凝土中 5 ～ 10cm 。振捣棒插点按梅花形均匀布置，逐点移动，按顺序进行，不得漏振，每点振捣时间不少于 60s 。管外配合人工木槌敲击，根据声音判断混凝土是否密实，每层振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止。

• 除最后一节钢管柱外，每段钢管柱的混凝土，只浇筑到离钢管顶端 500mm 处，以防焊接高温影响混凝土的质量。

• 除最后一节钢管柱外，每节钢管柱浇筑完，应清除掉上面的浮浆，待混凝土初凝后灌水养护，用塑料布将管口封住，并防止异物掉入。安装上一节钢柱前应将管内的积水、浮浆、松动的石子及杂物清除干净。

• 当最后一节浇筑完毕后，应喷涂砼养护液，用塑料布将管口封住，待管内混凝土强度达到要求后，用与混凝土强度相等的水泥砂浆抹平，盖上端板并焊好。

• 浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用。每台班混凝土取样不少于 2 组。

六、材料：

• 胶凝材料

可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。水泥应具有较低的需水性，同时还应考虑其与高效减水剂的相容性。掺用的矿物细掺料也应具有低需水性、高活性。综合考虑后宜采用强度等级为 42.5 的硅酸盐水泥。

• 骨料

骨料的粒径、尺寸和级配对高抛免振捣混凝土拌合物的施工性，尤其拌合物通过的间隙影响很大。高抛免振捣混凝土的骨料采用粒径 5mm~25mm 的石子、粒径 5mm~10mm 的小石子，细度模数为 3.0 ～ 2.6 的中砂。粗骨料的最大粒径，当使用卵石时为 25mm ，使用碎石时为 20mm 。施工过程中严格控制砂中粉细颗粒的含量和石子的含泥量，砂子的含泥量一般不宜大于 2% ，石子的含泥量一般不宜大于 1% 。砂中粉细颗粒含量通过 0.16 mm 筛孔量不小于 5% 。 • 外加剂

对高抛免振捣混凝土外加剂性能的要求为：有优质的流化性能，保持拌合物的流动性、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性；对硬化混凝土的力学性质、干缩和徐变无不良影响，耐久性（抗冻、抗渗、抗碳化、抗盐浸）好。同时为避免钢管与混凝土间的微小空隙，必须在混凝土中加入微膨胀剂。

• 掺合料

掺合料采用Ⅰ级粉煤灰。

• . 配合比

高抛免振捣混凝土的配合比应满足拌合物施工性能的要求。因此，

与相同强度等级的普通混凝土相比，它具有较大的浆骨比，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 。采用如下配合比设计。

• 混凝土输送泵。

• 混凝土输送管：规格可选φ 100 、φ 125 和φ 150mm 等，并配有各种拐弯角度的短管。

• 振捣棒。

• 混凝土输送泵应备有足够功率和稳定电压的电源。同时应备有应急发电设备。

• 浇筑现场与混凝土搅拌站以及浇筑现场的前、后台之间必须有可靠的通讯联络设备。 八、劳动力组织和安全

• 劳动力组织

本工法的劳动力配备如下：

（二）检查质量的方法

（ 1 ）敲击法。即通过声音来分析管内混凝土是否密实。用质检专用的 3 号钢锤进行敲击检查，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粘结）。检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，从柱底敲至柱顶。注意：正常情况下，由于钢管混凝土柱由于两端固定的原因，振幅不同，柱中间与柱两端的敲击声响不一致。如出现第三种声音，则视为异常。 （ 2 ）

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。

（三）管内混凝土的质量标准和检验方法

一般情况下，按柱子数量的 25% 抽查，但不少于 3 根柱子。检验的标准和方法见下表：

（二）经济效益

深圳市民中心（中区）工程共完成钢管柱 3458.86 吨，浇筑强度等级为 C50 的高抛免振捣混凝土 2710.4m 3 ，普通 C50 混凝土单价为 469.2 元 / m 3 ，免振捣混凝土单价为 544.3 元 / m 3 ，原材料成本增加支出金 20.36 万元。采用高抛免振捣混凝土后节约人工、机械等施工费用 19.78 万元，节约机械台班费 14.82 万元，综合后共降低成本 14.24 万元，平均每方混凝土节约 52.5 元，节约率达 9.6% 。 虽然材料成本较普通混凝土有大幅度提高，但采用高抛免振捣混凝土后加快了施工速度、减少劳动强度、保证了工程质量，降低了施工成本，取得了良好的经济效益。

（三）社会效益

吸引了各方面专家学者前来工地考察，新闻媒体对的进展进行了全方位的报道，为公司赢得了良好的社会效益。 十一、应用实例

（一）深圳市民中心工程

深圳市民中心工程位于深圳市福田中心区，中区部分地下 2 层，方塔 15 层，圆塔 12 层，其主体结构为钢－钢筋混凝土结构，共有钢管柱 70 根，其中圆塔 14 根，方塔 56 根。钢管柱安装工程量为 3458.86 吨，共浇筑强度等级为 C50 的高抛免振捣混凝土 2710.4m 3 。施工中高抛免振捣混凝土的实际拌制情况如下： • 原材料

• 水泥：湖南“韶峰” P.O.42.5 水泥。

• 外加剂：深圳市兆深公司 KFDN-SP3000 高性能早强型混凝土外加剂，减水率达到 40% 。 • 掺合料：深圳妈湾电厂Ⅰ级粉煤灰。广西“云燕” AEA 抗裂防水膨胀剂。

• 砂子：东莞中砂，含泥量 1.6 ％，泥块含量

1.0%

（二） 深圳赛格群星广场工程

深圳赛格群星广场工程，安装钢管柱 11 根，总高度 112.9m ，浇注高抛免振捣钢管混凝土 1403.8m 3 ，地下 3 层～地上 12 层的强度等级为 C60 ， 13 层～ 29 层的强度等级为 C50 。

（三）深圳港丰大厦工程

深圳港丰大厦工程，用强度等级为 C45 的高抛免振捣混凝土对主体钢筋混凝土柱加固，每层 16 根，原截面尺寸为 1500 × 1200mm ，加固完截面尺寸为 1700 × 1400mm ，加固从地下室至转换层，地下室柱长 10 m ，地上五层，每层层高 5.5 m ，总加固高度为 37.5m

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