C70自密实混凝土在地下室柱加固补强中的应用

2016-09-06杨明德中铁二十二局集团有限公司

广东建材 2016年2期

关键词：方孔试件模板

杨明德（中铁二十二局集团有限公司）

杨明德
（中铁二十二局集团有限公司）

对原材料优选，设计出了性能优异的C70自密实混凝土，并在某地下室柱加固补强工程中得以很好的应用；通过对增大截面法加固的具体施工环节进行控制，保障了混凝土质量，满足了本加固补强工程的设计要求。

自密实混凝土；增大截面法加固；工程应用

1　引言

增大截面加固法是一种传统的加固方法，工艺简单，适用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固［1］。但出现密集配筋或混凝土振捣困难的情况时，往往难以用普通混凝土进行正常施工［2］。自密实混凝土（简称SCC）是一种具有高流动度、高抗分离性，高间隙通过能力和高填充性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土［3］，应用于截面增大型钢筋混凝土结构加固的研究被广为关注。

采用增大截面加固法时，在设计构件方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题，新旧界面的结合性显得极为重要。研究表明同强度等级的自密实混凝土同普通混凝土粘结试件相比较，由于低水胶比而改善了孔结构，与老混凝土的粘结强度更高［4］。可见自密实混凝土用于增大截面法加固结构是极其良好的选择。

2　工程概况

某工程项目办公主楼高50层，周边3座群楼高27层，在主楼设有3层地下室，局部区域1层，地下室埋深15.15m，局部10.4m及7.2m，地下室层高分别为3.9m、3.92m、7.2m，总建筑面积33.6万m2，其中地下建筑面积9.83万m2，地上建筑面积23.77万m2。

由于在地下室新增加一层用于营建文体活动室，经设计院考核论证，需对原有的地下室C60墙柱进行加固。本次结构加固范围均为-14.970m～-0.100m，框架柱增大截面加固法所用混凝土为C70自密实混凝土。其中柱增大各截面尺寸参数见表1。

3　混凝土原材料的优选

⑴水泥：采用广西平南水泥厂生产的华润PII42.5R水泥，其性能指标见表2。

⑵矿粉：采用唐山首钢宝业钢铁公司S95矿粉，性能指标见表3。

⑶粉煤灰：广州电厂II级粉煤灰，细度12%，烧失量为2.3%，需水量比97%。

⑷硅粉：上海埃肯公司生产，二氧化硅含量为96%，比表面积为17000m2/kg，密度为2.2g/cm3，烧失量为2.5%，28d的活性指数为107%。

表1　增大截面法加固各柱参数

表2　水泥性能指标

表3　矿粉性能指标

⑸河砂：广州北江砂场生产的II区中砂，细度模数2.6，含泥量 0.7%，泥块含量 0.2%。表观密度为2550kg/m3，堆积密度1530kg/m3，氯离子含量0.007%。

⑹石子：采用5～20mm连续级配碎石，由惠州市博罗县石场生产的10～20mm反击破石，与增城石场生产的5～10mm瓜米石按比例7.5：2.5混合配制而成。

⑺减水剂：由广州市建科院生产的LMT-105改性聚羧酸缓凝低引气型高性能减水剂，固含量为20%，减水率35%。

4　混凝土配合比设计

前期在其他地区开展超高强混凝土的研制项目，取得了优异的成果，同时在实践过程中积累了丰富的经验。鉴于本工程特点，C70自密实混凝土浇筑方式为采用导管从上一层往下浇筑，两层结构柱最高落差为7.2m，对混凝土性能的要求较高。

混凝土设计思路为：①采用适量的硅灰来提高混凝土的粘聚性；②采用10～20mm的反击破石子，与瓜米石按适当的比例进行复掺；③掺适量的粉煤灰来代替砂，补充砂中0.315mm孔径以下的颗粒组分；④调整外加剂掺量及水胶比，使流动性和粘聚性均衡。经试配确定混凝土的基准配合比，如表4所示，按基准配合比进行试配复核，其拌合物性能见表5。

5　混凝土生产与现场浇筑的质量控制

5.1混凝土生产及供应过程

部分柱加固截面仅150mm宽，骨料的粒径须控制在20mm以内，为了防止生产过程中混有粒径较大的骨料，反击破石储存在专用的骨料仓内，用于C70自密实混凝土的生产；公司距离施工现场交通路况良好，仅30min路程，每条加固柱仅需6～8m3混凝土，为配合施工方作业，确保混凝土在炎热天气下和易性良好，每车装2m3混凝土；在每车混凝土生产完毕，取样测试混凝土的和易性，确保混凝土到达施工现场满足施工要求，并留样测试试件强度。

表4　C70混凝土基准配合比

表5　混凝土拌合物性能

5.2混凝土的现场浇筑

整个项目的施工工艺如图1所示；施工现场图片如图2和图3所示。

为使新增大截面与旧柱截面结合性良好，对所有新旧混凝土交接面处凿毛，凿毛深度10mm；用清水及钢丝刷将混凝土表面清理干净，用素水泥浆作为界面处理剂甩涂于混凝土基面上。

图1　增大截面加固法工艺流程图

图2　植筋与模板的准备

图3　自密实混凝土的浇筑

应充分熟悉图纸和既有框架柱的形状，对于贯通钢筋，要计算钢筋接头的部位并考虑现场连接的可操作性。受空间限制无法采用机械连接时，应满足焊接接头的相关规定；箍筋批量制造前，先进行试套。检查既有结构构件是否妨碍箍筋入位，并考虑柱加固截面形式（植筋深度等的要求）。

模板工程采用木模板组拼。加大截面加固施工，柱加大截面尺寸较小而钢筋较粗，致使混凝土浇注振捣尤为困难；当无法采用插入振捣时，需要通过敲打模板背楞等措施加强外部振捣，因此模板的强度、刚度、稳定性等要求更高。柱加大截面的模板一次支设到顶，模板底部留设边长5cm的方孔，在模板侧面沿高度方向每2m留置边长5cm的方孔，孔口模板做成活动盖板的形式，待混凝土浇注至孔口部位时，将孔口模板盖上，用步步紧将方孔盖板锁死，防止孔口模板歪斜。根据混凝土的浇筑进度，从下至上依次封堵方孔模板。

浇注前用水冲洗并润湿表面。混凝土应严格分层浇注，每层浇注高度不宜超过300mm，待下层混凝土振捣密实时方可浇注上层混凝土。混凝土的振捣可采用内外相结合的方式，当不能进行插入式振捣时，可从对称的两个面敲击柱箍、背楞来加强外部振捣混凝土，严禁直接敲击模板。混凝土应从顶板浇注口对称下料。方孔作为出气口使用，加强混凝土振捣，直至出气口混凝土翻浆至再封口向上浇注。加大截面柱上口顶着梁底时，宜在结合处设置簸箕口，混凝土浇注至突出构件30～50mm，侧模拆除后剔除多余部分。

柱加大混凝土截面采用浇水养护，养护时间7d。

5.3混凝土强度

试验室混凝土试件28d强度和现场用高强回弹仪回弹强度结果如图4所示，可发现，试验室成型试件强度在86.5MPa附近，表明生产控制较好，质量稳定；现场回弹值有轻微的离散，主要是受施工环节控制影响。混凝土强度均大于84MPa，达到设计要求。