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《混凝土》2011年第七期

【作者】 范潔群；

【機(jī)構(gòu)】 重慶大學(xué)土木工程學(xué)院；  重慶廣播電視大學(xué)；

【摘要】 某工程外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)層次多,異型構(gòu)件多,清水混凝土施工難度大。通過系列試驗(yàn),研制出C50清水混凝土以及C50大流態(tài)自密實(shí)清水混凝土并成功泵送施工。

【關(guān)鍵詞】 Y形柱；       大斜板；       清水混凝土；       自密實(shí)清水混凝土；       

清水混凝土是指直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土 ^[1]。清水混凝土因其結(jié)構(gòu)緊湊、內(nèi)堅(jiān)外美并具有良好的經(jīng)濟(jì)性能等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了大量成功應(yīng)用^[2]。但在復(fù)雜異型構(gòu)件中施工清水混凝土還存在較大的施工難度，同時(shí)清水混凝土不但應(yīng)注意外觀效果，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)以耐久性指標(biāo)^[3]為核心的內(nèi)在質(zhì)量控制。

1工程概況及難點(diǎn)分析

西安某工程總建筑面積為5.7萬(wàn)平方米，建筑外露的墻、柱梁和室內(nèi)中庭柱、墻設(shè)計(jì)采用飾面清水混凝土^[4]施工工藝，外刷透明無(wú)色保護(hù)涂料。該工程外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)層次多，斜柱、Y形柱、薄壁正斜板和背斜板、弧形板、特別是有條窗的、上下弧形的背斜板等異形構(gòu)件，使得完成清水混凝土工程有極大的難度。另外西北地區(qū)相對(duì)濕度低、氣溫變化幅度大的環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)混凝土的性能提出了更高的要求。即混凝土必須是高性能混凝土，有良好的耐久性，能滿足規(guī)定使用年限相關(guān)指標(biāo)的要求；有優(yōu)良的施工性能，能夠保證復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量和清水混凝土的外觀；在無(wú)法振搗的部位還需要采用自密實(shí)混凝土澆筑。

施工困難的主要異型構(gòu)件如下：

1.1Y型柱

Y 型柱位于建筑東西側(cè)，為建筑懸挑部分重要承重結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是整體清水混凝土效果的重要組成部分。

施工難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

（1）邊庭斜柱傾斜角度為60度，與豎向柱構(gòu)成整體的框架Y型結(jié)構(gòu)。高度較高，穿越各樓層，為懸挑結(jié)構(gòu)的核心承重構(gòu)件，截面較大，最大截面達(dá)1200×1000mm²。模板支設(shè)與定位，混凝土澆筑及表面清水效果的實(shí)現(xiàn)是這部分結(jié)構(gòu)難點(diǎn)。   

（2）鋼筋骨架剛度不足以抵抗其自重引起的變形，需如何采取適當(dāng)措施保證其位置的穩(wěn)定。

（3）朝上的弧形面的氣泡以及斜柱上表的氣泡控制也是施工中需重點(diǎn)解決的問題之一。

1.2大面積45°清水混凝土正斜板

大面積45°清水混凝土正斜板（向建筑內(nèi)側(cè)傾斜角度為45°的板結(jié)構(gòu)），共有四處，各部分斜板面積不等，總面積1780m²。斜板厚度為140mm，雙層雙向鋼筋，屬于鋼筋密集、振搗困難的薄壁構(gòu)件，氣泡和裂縫控制困難。

1.3大面積135°清水混凝土反斜板

大面積135°清水混凝土反斜板（向建筑外側(cè)傾斜45°的板結(jié)構(gòu)），為長(zhǎng)懸挑結(jié)構(gòu)，共有兩部分，總面積約1800m²。東側(cè)135°反斜板頂端伸出建筑物27.8m，西側(cè)135°反斜板頂端伸出建筑物22.3m。在該部分施工過程中，支模架搭設(shè)與加固，斜板與主體結(jié)構(gòu)施工的具體時(shí)間關(guān)系，確保細(xì)部能達(dá)清水混凝土效果等都是需解決的問題。

2復(fù)雜異型構(gòu)件清水混凝土研制

按照高性能清水混凝土的技術(shù)路線，選用同一料源的無(wú)堿活性、強(qiáng)度合格、級(jí)配優(yōu)良、粒形良好的粗細(xì)骨料，同一料源的優(yōu)質(zhì)粉煤灰、同一廠家同一品牌和強(qiáng)度等級(jí)的低堿水泥和優(yōu)質(zhì)外加劑。在試驗(yàn)試配的基礎(chǔ)上，優(yōu)化施工配合比。5～31.5mm連續(xù)粒級(jí)、混凝土坍落度/擴(kuò)展度180～200mm /600mm，強(qiáng)度等級(jí)C50的泵送清水混凝土配合比見表1。5～20mm粒級(jí)坍落度/擴(kuò)展度200～220mm /680mm，強(qiáng)度等級(jí)C50的泵送大流態(tài)自密實(shí)清水混凝土^[5]配合比見表2。

混凝土試配時(shí)著重考慮了耐久性指標(biāo)（表3）。

3復(fù)雜異形構(gòu)件清水混凝土施工要點(diǎn)

3.1 Y型柱清水混凝土施工

（1）為防止Y形柱鋼筋骨架在綁扎過程中因剛度不足在自重作用下引起撓曲變形難以校正，造成模板支設(shè)不到位或?qū)е落摻畹幕炷帘Ｗo(hù)層厚度不夠，采用鋼絲繩牽拉固定柱鋼筋的中上部，保證柱鋼筋骨架順直，確保構(gòu)件的外形尺寸和鋼筋的保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性。

（2）柱向外傾斜造成支撐架承受水平推力，施工中采取措施抵抗水平力，以保證架體安全，控制架體變形，保證斜柱沿斜度方向的順直度。

（3）柱下口的模板邊線和控制線彈線于樓板上。柱的控制線用線錘吊到支撐架水平鋼管圍成的平面上?？刂频闹攸c(diǎn)是平行與斜度方向的的支撐鋼管。

（4）混凝土攪拌站根據(jù)氣溫條件、運(yùn)輸時(shí)間（白天或夜天）、運(yùn)輸?shù)缆返木嚯x、砂石含水率變化、混凝土坍落度損失等情況，及時(shí)適當(dāng)?shù)貙?duì)原配合比（水膠比）進(jìn)行微調(diào)，以確?；炷翝仓r(shí)的坍落度能夠滿足施工生產(chǎn)需要，混凝土不泌水、不離析，色澤保持一致，確保混凝土供應(yīng)質(zhì)量。

混凝土澆筑以汽車泵完成，為了保證泵送能順利進(jìn)行，要求入泵時(shí)坍落度嚴(yán)格控制在180mm-210mm。

混凝土澆筑時(shí)采用標(biāo)尺桿控制分層厚度（施工時(shí)用燈照亮模板內(nèi)壁），分層下料、分層振搗，每層混凝土澆筑厚度嚴(yán)格控制在400mm。罐車下料前要求高速旋轉(zhuǎn)1分鐘，以保證混凝土不離析。

Y型柱清水混凝土效果見圖1.

圖1  Y型柱清水混凝土效果

3.2 大面積45°正斜板清水混凝土施工

45°正斜板下端與梁板、上端與屋面板均為圓弧連續(xù)過渡。斜墻和圓弧都需要雙面支模，支模需解決模板的平整度、斜板與圓弧過渡順暢、保證支撐體系的穩(wěn)定和足夠的剛度。特別是上表面的模板，在處理澆灌口、防止模板上浮等問題采取可靠措施。在已有的清水混凝土模板技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)模板和模板背楞鋁梁通過計(jì)算優(yōu)化布置；采用加密對(duì)拉螺栓、鋼筋定位撐和塑料保護(hù)層墊塊，施工過程中特別注意控制鋼筋最小保護(hù)層厚度。

清水混凝土斜板為鋼筋密集、振搗困難的薄壁構(gòu)件，對(duì)混凝土的流動(dòng)性要求高，混凝土采用大流態(tài)自密實(shí)清水混凝土進(jìn)行澆筑，并有效解決了大面積45⁰正斜板表面的氣泡和裂縫控制等難題。

下圖2為正斜板清水混凝土施工效果。

圖2  正斜板施工效果

3.3 大面積135°反斜板清水混凝土施工

（1）施工順序方案優(yōu)化

在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)過程中，起拱的懸挑梁下?lián)虾髸?huì)導(dǎo)致斜板產(chǎn)生次應(yīng)力而易產(chǎn)生裂縫，直接影響結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和清水混凝土外觀。同時(shí)施工腳手架和模板的搭設(shè)也相對(duì)復(fù)雜。對(duì)施工順序做了調(diào)整，即先施工梁、柱、樓板，預(yù)留拉結(jié)筋，最后單獨(dú)澆筑大面積135°反斜板結(jié)構(gòu)。待梁柱結(jié)構(gòu)達(dá)到較高強(qiáng)度和變形發(fā)生后，不會(huì)在135°反斜板上產(chǎn)生次應(yīng)力，有利于結(jié)構(gòu)的裂縫控制，方便施工。

（2）大面積135°反斜板鋼筋工程

斜板保護(hù)層厚度為15mm。為了確保保護(hù)層厚度，采用與清水混凝土顏色相近的灰色塑料墊塊。

135°反斜板的底模為清水混凝土模板，為保證清水混凝土效果合理安排施工，待模板即將鋪設(shè)好前進(jìn)行鋼筋加工，以免鋼筋半成品放置時(shí)間過長(zhǎng)而生銹。

135°反斜板雙層鋼筋之間設(shè)馬凳，保證鋼筋網(wǎng)片間距。

（3）大面積135°反斜板模板工程

清水混凝土對(duì)模板要求較高，所配置的模板，技術(shù)上必須先進(jìn)，模板品種和產(chǎn)品質(zhì)量必須可靠，面板表面硬度、光潔度等都要高于普通混凝土工程的要求，確保工程質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求和質(zhì)量目標(biāo)。

135°反斜板荷載較大，且向外傾斜造成支撐架承受水平推力，如圖3所示。施工中采取措施抵抗水平力，以保證架體安全，控制架體變形，保證斜板沿斜度方向的順直度。

大面積135°反斜板上口以及斜板下口的控制線用線錘吊到支撐架水平鋼管圍成的平面上。控制的重點(diǎn)是平行與斜度方向的的支撐鋼管。

大面積135°反斜板的底表面為清水混凝土，由于底模承受模板、鋼筋、混凝土等的自重和其它施工荷載后會(huì)產(chǎn)生變形，因而需對(duì)135°反斜板底表面模板的平整度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。為預(yù)防清水混凝土明縫處錯(cuò)臺(tái)，在模板體系的次龍骨上再加10#槽鋼延伸到上層未澆筑混凝土處。135°反斜板下部圓弧部分注意采取措施防止內(nèi)盒子模上浮。直線段木模板與圓弧段鋼模板的連接處，應(yīng)防止鋼木模板結(jié)合部位錯(cuò)臺(tái)。

（4）大面積135°反斜板混凝土工程

清水混凝土斜墻面積較大，內(nèi)部鋼筋較密集，對(duì)混凝土的流動(dòng)性要求較高，大面積135°反斜板混凝土采用大流態(tài)自密實(shí)清水混凝土技術(shù)，充分利用大流態(tài)清水混凝土的自流動(dòng)性對(duì)鋼筋的通過性和對(duì)模板的充填性能，特殊部位以機(jī)械振搗為輔助以達(dá)到更好的施工效果。混凝土坍落度控制在240～260mm，擴(kuò)展度控制在650mm左右。

    混凝土拆模后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免因過早失水，混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫、剝皮起砂等現(xiàn)象。做好混凝土初凝期間的養(yǎng)護(hù)工作，不僅有利于混凝土早期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，而且可以避免形成和減少混凝土表面的色差。該工程清水混凝土施工季節(jié)在4～9月，故采用覆蓋薄膜保濕的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）Y 型柱、正斜板、反斜板等復(fù)雜異型構(gòu)件清水混凝土施工難度大，應(yīng)從鋼筋工程、模板工程及混凝土的配制、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各方面采取措施，保證清水混凝土效果。該工程中清水混凝土飾面效果良好，施工過程中實(shí)時(shí)變形檢測(cè)和沉降觀測(cè)都在允許值范圍內(nèi)。清水混凝土相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用非常成功。

（2）清水混凝土不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)外觀效果，還應(yīng)同時(shí)注重內(nèi)在質(zhì)量的控制。以耐久性為核心的清水混凝土原材料選擇及配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，為該工程清水混凝土的成功應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)：

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