C40 自密实微膨胀钢管柱混凝土配合比设计及施工技术

孙志强，李佳奇，柳旭平，张学良

（宁夏科进砼业有限公司，银川 750002）

0 引言

自密实混凝土是一种新型高性能混凝土，也称为免振混凝土，其最大的优点是在自重下不用振捣，能够通过钢筋密集、结构截面比较复杂的工程部位，自行填充模板内的空间并保持自身的均匀性和密实性，形成密实的混凝土结构。

如果将自密实高性能混凝土灌入钢管，形成钢管自密实高性能混凝土，更能充分发挥钢结构与混凝土结构的优点。

1 工程概况

宁夏银川市银子湖项目一期工程双层钢结构项目，共有21 根25m 高钢管柱，直径分别为φ1000mm、φ800mm、φ600mm，钢管柱内混凝土设计为C40 自密实微膨胀混凝土，要求从钢管下部采用泵送顶升施工方法浇注，此为宁夏第一例该工艺施工工程。

2 试验用原材料

（1）水泥：赛马P·O42.5R 水泥，3d 抗压强度为28.9MPa，28d 抗压强度为49.5MPa。

（2）粉煤灰：灵武电厂生产的Ι级粉煤灰，细度11.2%；需水量比：95%。

（3）矿渣微粉：平罗县高强微粉有限公司公司生产，烧失量为0.46%；比表面积为426m2/kg。

（4）膨胀剂：宁夏科进防腐保温材料有限公司生产的HEA 膨胀剂。

（5）细骨料：青铜峡中砂，细度模数2.8，连续级配，含泥量2.4%。

（6） 粗骨料：银川市西夏区兰山石料厂碎石，粒径0 ～25mm，连续级配。

（7）泵送剂：宁夏科进防腐保温材料有限公司生产的KJB-N 泵送剂。

3 混凝土配合比

混凝土试验的配合比见表1。

4 试验结果分析

表1 C40 自密实微膨胀钢管混凝土配合比

表2 C40 自密实微膨胀钢管混凝土试配试验结果

混凝土拌合后，检测混凝土的坍落度、坍落扩展度、T50流动时间。另外，分别测出各龄期混凝土抗压强度及混凝土在水中养护7d、14d 龄期的限制膨胀值。

坍落扩展度和T50 流动时间用坍落度筒测试，混凝土试件成型时不需振捣。

具体试验结果见表2。

根据混凝土拌合物性能测试结果，J1 和J2 都具有良好的和易性，不离析，而且坍落度、T50 流动时间均满足规范要求，说明具有较好的填充性。

根据强度试验结果，编号J1、J2 混凝土配合比28d 抗压强度满足配制强度要求，可以满足工程设计和施工要求。另外，由于掺加了膨胀剂，混凝土水中14d 的限制膨胀率达到了1.46×10-4，可以较好的补偿混凝土的后期收缩。

5 钢管柱混凝土泵送顶升浇注施工方法

（1）钢结构柱制作期间，在其钢管柱顶部钢板中间设置排气孔，直径200mm；以保证钢管柱顶部混凝土充满密实。

（2）钢管柱安装完成之后，在高出自然地坪1.5m 左右的位置开设混凝土浇灌口，焊接连接管，连接管与钢管柱之间夹角45°，伸入钢管柱内20 ～30mm，焊接牢固可靠。

（3）钢管柱底部上移50mm 处，安置排渣口，排出水及润管砂浆。此处焊接内径125mm 管，并设闸阀。混凝土终凝后，割除修补。

（4）施工场地宜平整，以便于车载输送泵与输送管连接，以及输送管与连接管连接。

（5）连接管约长0.6 ～1.0m，其钢管壁厚必须不小于混凝土输送管壁厚，连接管端头与混凝土输送管端头之间用专用高压卡具连接。

（6）混凝土浇灌口连接钢管与钢管柱之间的连接焊缝高度不小于壁厚。为防止施工时浇灌口处振动剧烈，将浇灌口与钢管柱之间的焊缝撕裂，在浇灌口下方的钢管柱与连接管之间焊水平支撑或钢板加肋板，加强其高度。

（7）在混凝土浇灌口连接钢管上，距钢管柱大于200mm的位置，装设一两头带管卡口的插板闸阀。两头上好胶圈，用管卡卡紧。下方用一根软管与泵管连接卡好，便于现场施工。

（8）打开插板阀，使管内畅通，每一根钢管柱芯混凝土浇灌连续泵送完成，其间不宜停顿，如果必须中断，时间尽量缩短，最多不能超过20min，否则，由于混凝土在输送管及钢管柱内停留时间过长，有可能导致管内混凝土泵不上去，造成工程质量事故。

（9）混凝土顶升浇灌至钢管柱顶部从排气孔溢出后，输送泵停止工作，待泵沉实一段时间后（约5min），在钢管混凝土泵顶升浇灌完成后，拆除混凝土输送管之前，关闭插板阀，使管内封闭，阻止钢管柱内混凝土回流。

（10）拆除软管及其他输送管，混凝土输送泵移至下一个钢管柱前就位，待4 ～5h，混凝土凝结不流动后拆除插板阀，连接管在钢管柱以外部位约200 ～300mm 部位割断，剩余部分连接管可以再次用于其他钢管柱使用。

（11）在管内混凝土达到设计强度70%以后，割去浇灌口处剩余部分连接钢管，凿除多余混凝土，然后再将混凝土表面用同标号水泥砂浆抹平，钢管柱浇灌口部位，用原有从该部位钢管上割下来的钢管壁，开坡口后补焊恢复，用手持砂轮磨平突出的焊缝。

6 结语

（1）C40 自密实微膨胀钢管柱混凝土水胶比宜采用0.35以下，砂率宜取41%～45%，并具有良好工作性、粘聚性。

（2）采用科学实用的施工方法，运用合理的预防措施，钢管柱混凝土可完全符合设计和规范要求。

[1]朱效荣，李迁.绿色高性能混凝土研究[M].辽宁：辽宁大学出版社，2005

[2]CECS28:90.钢管混凝土结构设计与施工规程[S].