复杂异型构件清水混凝土技术研究与应用.pdf

2 0 1 1年 第 7期 (总 第 2 6 1期 ) Nu mb e r 7i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 C0NCRE TE P RODUCTS d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 7 0 3 9 复杂异型构件清水混凝土技术研究与应用 范洁群 ( 1 重庆大学 土木工程学院，重庆 4 0 0 0 4 5 ；2 重庆广播电视大学， 重庆 4 0 0 0 5 2 ) 摘要： 某工程外形复杂、 结构层次多， 异型构件多， 清水混凝土施工难度大。 通过系列试验， 研制出C 5 0 清水混凝土以及 C 5 0 大流态自 密实清水混凝 土并成功泵送施工 。 关键词： Y形柱；大斜板；清水混凝土；自密实清水混凝土 中图分类号： T U 5 2 8 7 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 l 1 5 0 2 Re s e ar c h a nd ap pl ica t i on of f a i r - f ac e d c onc r e t e i n c om p l e x h e t e r oge ne ous c omponen t F AN J i e q u n ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， C h o n g q i n g Un i v e r s i t y ， C h o n g q i n g4 0 0 0 4 5 ， C h i n a ； 2 Ch o n g q in gR a d i o a n dT VUn i v e r s i ty， Ch o n g q i n g 4 0 0 0 5 2 ， C h i n a ) A b s t r a c t ：Ap r o j e c t w i t h c o m p l e x s h a p e h a s c o m p l e x h e t e r o g e n e o u s c o m p o n e n t s ， and t h e c o n s t r u c t i o n i s d i ffic u l t y T h r o u g h s e ri e s e x p e ri me n t ， C5 0 f a i r - f a c e d c o n c r e t e and C5 0 s e l f c o mp a c t i ng f a ir f a c e d c o n c r e t e a l e d e ve l o p e d， and p u mp e d o v e r c o n s t r u c t i o n s u c c e s s f u l l y Ke yw or d s ： Y s h a pe c olumn； wi d ean g l el e ansp l a t e； f a i r -f a c e d c o nc r e t e ； s e l f c o mp a c t i n gf a i r - f a c e d c o n c r e t e 0 引言 清水混凝土是指直接利用混凝土成型后的自然质感作为 饰面效果的混凝土【 l J 。 清水混凝土因其结构紧凑、 内坚外美并具 有良好的经济性能等优点， 在国内外得到了大量成功应用圆 。 但 在复杂异型构件中施工清水混凝土还存在较大的施工难度， 同 时清水混凝土不但应注意外观效果 ， 还应强调以耐久性指标为 核心的内在质量控制【 3 】 。 1 工程概况及难点分析 西安某工程总建筑面积为 5 7万 m2 ， 建筑外露的墙、 柱梁 和室内中庭柱 、 墙设计采用饰面清水混凝土施工工艺4 1 ， 外刷透 明无色保护涂料。 该工程外形复杂、 结构层次多， 斜柱、 Y形柱 、 薄壁正斜板和背斜板、 弧形板、 特别是有条窗的、 上下弧形的背 斜板等异形构件， 使得完成清水混凝土工程有极大的难度。 另外 西北地区相对湿度低、 气温变化幅度大的环境特点 ， 对混凝土 的性能提出了更高的要求。 即混凝土必须是高性能混凝土， 有 良好的耐久性， 能满足规定使用年限相关指标的要求； 有优 良 的施工性能， 能够保证复杂异形结构的浇筑质量和清水混凝土 的外观； 在无法振捣的部位还需要采用自密实混凝土浇筑。 1 1 Y 型 柱 Y型柱位于建筑东西侧 ， 为建筑悬挑部分重要承重结构， 同 时也是整体清水混凝土效果的重要组成部分。 施工难点主要体 现在： ( 1 ) 边庭斜柱倾斜角度为 6 0 。 ， 与竖向柱构成整体的框架 Y 型结构。 高度较高， 穿越各楼层， 为悬挑结构的核心承重构件 ， 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ 0 1 _ 2 5 截面较大 ， 最大截面达 1 2 0 0 mmx l 0 0 0 i l l m。 模板支设与定位， 混凝土浇筑及表面清水效果的实现是这部分结构难点。 ( 2 ) 钢筋骨架刚度不足以抵抗其 自重引起的变形， 需如何 采取适当措施保证其位置的稳定。 ( 3 ) 朝上的弧形面的气泡以及斜柱上表的气泡控制也是施 工中需重点解决的问题之一。 1 2 大面积 4 5 。 清水混凝土正斜板 大面积 4 5 。 清水混凝土正斜板( 向建筑内侧倾斜角度为 4 5 。 的板结构) ， 共有四处 ， 各部分斜板面积不等， 总面积 1 7 8 0 m 。 斜板厚度为 1 4 0 ml n ， 双层双向钢筋， 属于钢筋密集、 振捣困难 的薄壁构件， 气泡和裂缝控制困难。 1 3 大面积 1 3 5 。 清水混凝土反斜板 大面积 1 3 5 。 清水混凝土反斜板( 向建筑外侧倾斜 4 5 。 的板结 构) ， 为长悬挑结构， 共有两部分， 总面积约 1 8 0 0 r n 2 。 东侧 1 3 5 。 反斜板顶端伸出建筑物 2 7 8 m， 西侧 1 3 5 o 反斜板顶端伸出建筑 物 2 2 _ 3 m 。 在该部分施工过程中， 支模架搭设与加固， 斜板与主 体结构施工的具体时间关系， 确保细部能达清水混凝土效果等 都是需解决的问题。 2 复杂异型构件清水混凝土研制 按照商眭能清水混凝土的技术路线， 选用同一料源的无碱活 性、 强度合格、 级配优良、 粒形良好的粗细骨料， 同一料源的优质 粉煤灰、 同一厂家同一品牌和强度等级的低碱水泥和优质外加剂。 在试验试配的基础上， 优化施工配合比。 试验采用 P O 4 2 5 级低 碱水泥； 粉煤灰为 I I 级灰； $ 9 5级磨细矿渣比表面积 3 5 0 mZ k g ； 中砂 ， 细度模数为 2 5 ； 碎石粒径为 5 2 5 mm； F J P C E V聚羧酸 l 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 减水剂。 强度等级 C5 0的泵送清水混凝土和泵送大流态 自密 实清水混凝土配合比为水泥： 水： 粉煤灰： 矿渣： 砂： 石： 减水剂= 3 4 0 ： 1 7 0 ： 7 7 ： 6 7 ：6 9 1 ： 1 0 1 6 ： 1 4 7 。 水胶比为0 3 5 ； 砂率为4 0 5 。 混凝土 拌合物流动f生好， 不泌水、 不离析， 裹浆良好； 新拌混凝土 9 0 mi n 坍落度基本不损失， 现场浇筑时混凝土入模坍落度 扩展度控制 在 1 8 0 2 1 0 mm 6 0 0 i l l n 。 2 8 d 强度满足 G B J 1 0 7 混凝土强度检验评定标准 的要求； 抗渗、 抗冻 、 抗碳化和收缩性能满足 GB J 8 2 普通混凝土长期性 能和耐久性能试验方法 的要求( 符合 P 8抗渗性能要求； 满足 2 0 0次冻融要求； 2 8 d碳化深度为 8 mm； 2 8 d收缩值 0 0 2 7 ) ； 抗氯离子渗透满足C E C S 0 1 混凝土结构耐久生 设计与施工指南 附录 B的要求( 氯离子渗透性属 I I I 级， 即渗透性低) 。 3 复杂异型构件清水混凝土施工要点 3 1 Y 型柱 清水 混凝 土施 工 ( 1 ) 为防止 Y形柱钢筋骨架在绑扎过程中因刚度不足在 自 重作用下引起挠曲变形难以校正， 造成模板支设不到位或导致 钢筋的混凝土保护层厚度不够 ， 采用钢丝绳牵拉固定柱钢筋的 中上部 ， 保证柱钢筋骨架顺直 ， 确保构件的外形尺寸和钢筋的 保护层厚度的准确性。 ( 2 ) 柱向外倾斜造成支撑架承受水平推力， 施工中采取措 施抵抗水平力 ， 以保证架体安全 ， 控制架体变形， 保证斜柱沿斜 度方 向的顺直度 。 ( 3 ) 柱下口的模板边线和控制线弹线于楼板上。 柱的控制 线用线锤吊到支撑架水平钢管围成的平面上。 控制的重点是平 行与斜度方向的的支撑钢管。 ( 4 ) 混凝土搅拌站根据气温条件、 运输时间( 白天或夜天) 、 运输道路的距离、 砂石含水率变化、 混凝土坍落度损失等情况 ， 及时适当地对原配合比( 水胶比) 进行微调， 以确保混凝土浇筑 时的坍落度能够满足施工生产需要， 混凝土不泌水 、 不离析 ， 色 泽保持一致， 确保混凝土供应质量。 混凝土浇筑以汽车泵完成， 为了保证泵送能顺利进行， 要求 人泵时坍落度严格控制在 1 8 0 - 2 1 0 i n l n 。 混凝土浇筑时采用标尺杆控制分层厚度( 施工时用灯照亮 模板内壁 ) ， 分层下料 、 分层振捣， 每层混凝土浇筑厚度严格控 制在 4 0 0 r u i n 。 罐车下料前要求高速旋转 1 h ， 以保证混凝土不 离析。 Y型柱清水混凝土效果见图 1 ( a ) 。 ( a ) Y 型柱 ( b ) 正斜板 图 1 清水混凝土 3 2 大面积 4 5 o 正斜板清水混凝土施工 4 5 。 正斜板下端与梁板、 上端与屋面板均为圆弧连续过渡。 斜墙和圆弧都需要双面支模， 支模需解决模板的平整度 、 斜板 与圆弧过渡顺畅、 保证支撑体系的稳定和足够的刚度。 特别是上 表面的模板 ， 在处理浇灌 口、 防止模板上浮等问题采取可靠措 施。 在已有的清水混凝土模板技术的基础上 ， 对模板和模板背楞 l1 6 铝梁通过计算优化布置； 采用加密对拉螺栓、 钢筋定位撑和塑 料保护层垫块， 施工过程中特别注意控制钢筋最小保护层厚度。 清水混凝土斜板为钢筋密集、 振捣困难的薄壁构件， 对混 凝土的流动性要求高， 混凝土采用大流态自密实清水混凝土进 行浇筑，并有效解决了大面积 4 5 。 正斜板表面的气泡和裂缝控 制等难题。 3 3 大面积 1 3 5 。 反斜板清水混凝土施工 ( 1 ) 施工顺序方案优化。 在混凝土强度增长过程中， 起拱的 悬挑梁下挠后会导致斜板产生次应力而易产生裂缝， 直接影响 结构的施工质量和清水混凝土外观。 同时施工脚手架和模板的 搭设也相对复杂。 对施工顺序做了调整 ， 即先施工梁、 柱、 楼板， 预留拉结筋， 最后单独浇筑大面积 1 3 5 。 反斜板结构。 待梁柱结构 达到较高强度和变形发生后， 不会在 1 3 5 。 反斜板上产生次应力， 有利于结构的裂缝控制， 方便施工。 ( 2 ) 大面积 1 3 5 。 反斜板钢筋工程。 斜板保护层厚度为 1 5 r n l n 。 为了确保保护层厚度， 采用与清水混凝土颜色相近的灰色塑料 垫块。 1 3 5 。 反斜板的底模为清水混凝土模板， 为保证清水混凝土 效果合理安排施工， 待模板即将铺设好前进行钢筋加工， 以免 钢筋半成品放置时间过长而生锈。 1 3 5 。 反斜板双层钢筋之间设马凳， 保证钢筋网片间距。 ( 3 ) 大面积 1 3 5 。 反斜板模板工程。 清水混凝土对模板要求 较高， 所配置的模板， 技术上必须先进， 模板品种和产品质量必 须可靠， 面板表面硬度、 光洁度等都要高于普通混凝土工程的 要求， 确保工程质量达到规定要求和质量目标。 1 3 5 。 反斜板荷载较大， 且向外倾斜造成支撑架承受水平推 力， 如图 2 所示。 施工中采取措施抵抗水平力， 以保证架体安全， 控制架体变形 ， 保证斜板沿斜度方向的顺直度。 图 2 大面积 1 3 5 。 反斜板及支撑架示意图 大面积 1 3 5 o 反斜板上口以及斜板下口的控制线用线锤吊 到支撑架水平钢管围成的平面上。 控制的重点是平行与斜度方 向的的支撑钢管。 大面积 1 3 5 。 反斜板的底表面为清水混凝土， 由于底模承受 模板 、 钢筋、 混凝土等的自重和其他施工荷载后会产生变形 ， 因 而需对 1 3 5 。 反斜板底表面模板的平整度进行严格的控制。 为预 防清水混凝土明缝处错台， 在模板体系的次龙骨上再加 1 0 槽钢 延伸到上层未浇筑混凝土处。 1 3 5 。 反斜板下部圆弧部分注意采 下转第 1 2 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m