高强度等级自密实补偿收缩钢管混凝土施工工法
摘要：在当今建筑业中，如何运用科学规范、高效节能的施工方法，使工程质量好、工期短、效益高，成为建筑施工企业广泛关注的热点。本文通过实例和数据，阐述了运用高强度自密实补偿收缩钢管混凝土施工方法，具有承载能力高、施工工期短、造型美观经济效果良好等特点，值得同类工程施工时借鉴。
关键词：钢管混凝土；自密实补偿收缩钢管混凝土；工艺流程；措施
1.前言
钢管混凝土做为一种介于钢结构和钢筋混凝土之间的结构形式之一，它是将混凝土填入薄壁钢管内而形成的一种组合结构材料。钢管内混凝土处于三向受力状态，钢管起到套箍作用，核心混凝土的抗压强度和抗裂能力都得到较大提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。
在很多工程实例中，由于混凝土强度等级过高，钢管管径较大且钢管高度较高，在浇筑过程中混凝土不易振捣，混凝土水化热大且养护效果不好。在钢管混凝土成型后，钢管混凝土内空隙较多，且钢管与混凝土间缝隙较大，导致钢管混凝土不能达到预期的承重效果。在高强度等级的钢管混凝土中参入HCSA膨胀剂的补偿收缩钢管混凝土，很好的解决了高强度等级钢管混凝土的瑕疵，以其优异的技术性能受到了广泛的关注，近年来，已在桥梁和多（高）层建筑中得到应用。
2.高强度等级自密实补偿收缩钢管混凝土的特点
2.1同普通钢管混凝土中一样，自密实补偿收缩钢管混凝土拥有承载能力高、能有效的缩短施工工期、具有良好的经济效果、具有美观的造型和最小的受风面积等特点。
2.2由于在混凝土中掺入了HCSA高性能膨胀剂，钢管混凝土成型过程中，由于膨胀剂的作用，有效的减少了钢管中混凝土的孔隙，增强了钢管壁与混凝土间的粘结，从而使其承载能力比普通钢管混凝土柱要更好。
2.3自密实补偿收缩钢管混凝土能利用浇筑过程中混凝土在高处下抛时产生的动能达到自密实的要求，可以不经振捣或少振捣，在多（高）层建筑中，可以2～3层一次浇筑，大大缩短了施工工期。
3.适用范围
3.1管径大于500mm，高度不小于4m的钢管混凝土柱。
3.2混凝土坍落度、扩展度的确定和保持性能方面，要求拌合物在出料2h时的坍落度损失不大于20mm，混凝土坍落度≥220mm，Ⅱ级扩展度不小于550mm，Ⅰ级扩展度不小于650mm，并保持有较高的填充性、补偿收缩性能和良好的泵送性能。
4.工艺原理
在混凝土中掺入一定量的膨胀剂，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。在混凝土硬化过程中，通过混凝土中膨胀剂的补偿收缩作用减少钢管混凝土中的孔隙，增强混凝土与钢管壁的粘结。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1）
图5.1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1混凝土的试配
1）自密实补偿收缩混凝土要求具有良好的粘聚性，最终的硬化混凝土表面的砂浆层厚度不大于15mm。这就要求混凝土在出料2h时的坍落度损失不大于20mm，混凝土坍落度220～240mm，同时观察拌合物状态，要求中间无石子堆集，外沿无水和浆泌出，将自密实补偿收缩混凝土装入较深的容器中观察1小时后粗集料基本无沉降，在施工中才能取得了较好的效果。
2）膨胀率的合理控制是自密实补偿收缩混凝土与外包钢管协同工作的关键，膨胀率的确定需要做的工作：混凝土最终收缩值、掺膨胀剂混凝土的膨胀率、膨胀剂掺量的确定，使钢管和混凝土紧密结合共同工作。
5.2.2混凝土浇筑
1）混凝土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。
2）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。
3）浇筑过程中派专职检验人员用小锤敲击管壁，听声音鉴定混凝土的密实。
4）当抛落的高度不足3m 时，应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。
5）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。
6）除最后一节钢管柱外，每段钢管柱浇筑完，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。安装上一段钢柱前应将管内的积水、浮浆、松动的石子及杂物清除干净。
7）当最后一节浇筑完毕后，应喷涂混凝土养护液，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。
5.3劳动力组织
施工前对作业进行详细的技术安全交底，明确各岗位职责。劳动力组织情况见表5.3。
表5.3劳动力组织情况
6.1.1水泥：采用PO42.5级普通硅酸盐水泥，其物理、力学性能均应符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007中各项技术要求。
6.1.2细骨料：河砂，中砂，Mx在2.4～3.0之间，其含泥量、泥块含量、堆积密度、表观密度均匀符合《建筑用砂》GB14684-2011中各项技术要求。
6.1.3粗骨料：5～28mm连续级配碎石，其含泥量、表观密度、堆积密度、针片状含量、压碎值指标均应符合《建筑用卵石、碎石》GB14684-2011中各项技术要求。
6.1.4膨胀剂：选用HCSA高性能膨胀剂，其减少率、泌水率、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、和对钢材的锈蚀作用均应达到《混凝土膨胀剂》JC476-2001中各项技术要求。
6.1.5混凝土中粉煤灰、矿粉等外加剂的各项技术要求均应满足GB 8076-2008《混凝土外加剂》中的各种要求。
6.2设备
采用的机具设备见表6.2。
表6.2机具设备一览表
7.质量控制
7.1本工法质量标准执行《钢管混凝土工程施工质量验收规范》GB 50628-2010 。
7.2在混凝土拌制及浇筑过程中，实验人员现场取样并制作多组试件，分别进行标养和同条件养护，检测不同龄期混凝土试件的强度。（标准养护3d混凝土试件平均抗压强度，标准养护7d混凝土试件平均抗压强度，标准养护、同条件养护28d混凝土试件抗压强度。）
8.安全措施
8.1进入施工现场的人员必须按要求带好安全帽，带好个人防护用具。
8.2混凝土输送泵按要求搭设安全防护棚，挂上安全操作使用规程。泵车司机必须经专业培训，持证上岗。
8.3加强混凝土输送泵的保养和维修，坚持一日三检制度，即：班前坚持、泵送中的检查、工作完成后的检查修理。
8.4施工时，现场车辆出入口，设置安全交通指挥人员；夜间施工时，在交通入口和运输道路上，应有良好的照明，危险区域，应设警戒标志。
9.环保措施
9.1混凝土施工时，现场要派专人进行洒水降尘，对遗撒在道路上的混凝土要及时清扫干净。
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