摘要: 五棵松體育館清水混凝土柱施工中, 通過對(duì)混凝土原材料的優(yōu)選、配合比的優(yōu)化及在現(xiàn)場(chǎng)施工全過程中對(duì)鋼筋工程、模板工程、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效控制, 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān), 使清水混凝土柱的施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果。
關(guān)鍵詞: 清水混凝土柱; 配合比; 模板
中圖分類號(hào): TU 528.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1000- 4726( 2007) 02- 0087- 03
五棵松體育館是第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的籃球比賽場(chǎng)地, 位于北京西四環(huán)五棵松橋東北角, 毗鄰長安街。建筑面積為6.3萬m2, 可容納1.8萬名觀眾。五棵松體育館地下1層、地上6層。2層以下采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu), 2層以上至屋頂桁架的下弦這一高度范圍內(nèi)沿建筑周邊布置了8道柱間支撐, 形成現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻—鋼支撐結(jié)構(gòu)體系。比賽館屋頂采用雙向正交鋼桁架體系, 鋼屋頂支撐在周邊20根鋼筋混凝土柱上。
1 清水混凝土柱概況
根據(jù)設(shè)計(jì)要求, 首層至4層周邊20根承重柱為高標(biāo)準(zhǔn)清水混凝土。其中, 1 200mm×3 500mm的KZ1( 矩形柱) 共計(jì)16根, 1 200mm×4 350mm的KZ2( 異形柱) 共計(jì)4根。柱頂標(biāo)高均為28.600m, KZ1、KZ2在首層( 標(biāo)高9.890m) 以上由連墻柱變?yōu)楠?dú)立柱。首層和2層之間沒有頂板, 此部分框架柱高7 800mm, 2層頂板處柱兩側(cè)有600mm×1 800mm的框架梁。3至4層( 即上看臺(tái)層) 框架柱高10 910mm, 頂板處柱兩側(cè)有400mm×1 800mm的框架梁, 有柱間支撐處頂板厚180～750 mm, 無柱間支撐處頂板厚180mm。柱受力鋼筋為32、箍筋和拉鉤為12, 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C40。
1.1 設(shè)計(jì)要求和外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
1.1.1 設(shè)計(jì)要求
(1) 模板尺寸為1 088( 1 087)mm×1 950( 2 060)mm、1 200( 1 150)mm×1 750( 2 060)mm, 每塊模板布置6個(gè)對(duì)拉螺栓。對(duì)拉螺栓采用通長16超強(qiáng)冷拉螺桿, 螺栓孔用密封材料封頭, 并將洞口用同顏色水泥封好。
(2) 所有清水混凝土表面應(yīng)保持顏色一致, 顏色為淺灰色。
(3) 清水混凝土柱上的禪縫, 模板之間的縫, 保留線條, 略做打磨。
(4) 在正式澆筑柱混凝土前, 施工單位應(yīng)與設(shè)計(jì)就模板、穿墻螺栓、表面顏色、設(shè)施設(shè)置、表面涂料選擇等問題通過實(shí)樣進(jìn)行最后確定后, 方可大面積施工。
1.1.2 外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
(1) 軸線通直、尺寸準(zhǔn)確、棱角方正、線條順直;
(2) 表面平整、清潔、色澤一致;
(3) 表面無蜂窩、麻面、裂紋和露筋現(xiàn)象;
(4) 表面無明顯氣泡, 無砂帶和黑斑, 無需裝飾粉刷或僅進(jìn)行涂料罩面即可達(dá)到相當(dāng)于高級(jí)抹灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);
(5) 模板接縫、對(duì)拉螺栓和施工縫留設(shè)有規(guī)律性,上下樓層的連接面搭接平整;
(6) 模板接縫與施工縫處無掛漿、漏漿。
1.2 清水混凝土柱澆筑高度
根據(jù)體育館施工總體部署及進(jìn)度要求, 首層到2層KZ1、KZ2第一步混凝土澆筑高度由標(biāo)高9.890m到標(biāo)高15.850m, 即1800mm框架梁底面標(biāo)高以下40mm處, 模板支設(shè)高度為5960mm; 第二步KZ1、KZ2、框架梁與標(biāo)高為17.690m的頂板同時(shí)澆筑混凝土, 即由標(biāo)高15.850m澆筑到標(biāo)高17.690m, 但模板支設(shè)高度為2165mm。
3層第一步混凝土澆筑高度由標(biāo)高17.690 m到標(biāo)高25.600m( 模板支設(shè)高度為7 960mm) ; 第二步清水混凝土柱、1 800 mm高框架梁與750 mm頂板同時(shí)澆筑混凝土, 標(biāo)高為28.600m。
2 施工難點(diǎn)分析與解決思路
2.1 施工難點(diǎn)
(1) 清水混凝土柱的截面尺寸大, 最小邊長為1200mm, 最大邊長4 350mm, 屬于大體積混凝土施工范疇;
(2) 設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)高, 為與外立面玻璃幕墻水平、豎向分格縫相對(duì)應(yīng), 對(duì)清水混凝土柱所用對(duì)拉螺栓的數(shù)量和位置均有明確要求, 螺栓中心允許誤差10mm,對(duì)柱面模板加工的要求較高;
(3) 清水混凝土柱配筋數(shù)量多, KZ1有172根直徑32mm的主筋, KZ2有162根直徑32mm的主筋; 此外, 清水混凝土柱跟框架梁有多處交叉, 框架梁的主筋均在清水混凝土柱內(nèi)錨固, 交錯(cuò)復(fù)雜的鋼筋理論最小間距僅為25mm, 混凝土澆筑和振搗不易控制;
(4) 一次性澆筑高度高, 最高澆筑高度7 930mm/
(5) 清水混凝土柱施工跨季節(jié), 從9月初開始, 12月中旬結(jié)束, 常溫施工和冬期施工均存在, 混凝土配合比中外加劑的摻加會(huì)有不同, 對(duì)清水混凝土柱外觀顏色和氣泡率的一致提出要求。
2.2 解決思路
清水混凝土區(qū)別于普通混凝土的主要特征是, 混凝土顏色、表面氣泡的數(shù)量、光潔度、密實(shí)度等觀感效果以及混凝土的耐久性等特性都比普通混凝土要求高。為保證清水混凝土柱的施工質(zhì)量, 我們對(duì)混凝土原材料的優(yōu)選、配合比的優(yōu)化、生產(chǎn)過程的有效控制以及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的鋼筋綁扎、模板拼縫、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效控制, 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān), 從而確保清水混凝土柱的施工質(zhì)量達(dá)到最佳的預(yù)期效果。
3 混凝土配合比設(shè)計(jì)
3.1 混凝土原材料的優(yōu)選
為了避免混凝土表面出現(xiàn)色差等質(zhì)量缺陷, 原材料應(yīng)選用同品牌、同規(guī)格、同顏色、同產(chǎn)地。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn), 本工程對(duì)原材料進(jìn)行了如下優(yōu)選。
(1) 水泥: 選用太行牌42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥, 要求含堿量<0.6%, 用量不低于280 kg/m3, 溫度≤60 ℃,7d水化熱<300KJ /kg, 定批號(hào), 同一熟料。
(2) 砂: 選用贏盤中砂, 細(xì)度模數(shù)為2.3～2.8, B類骨料。要求無雜物, 含泥量不大于2%, 定砂子細(xì)度模數(shù)、定顏色。
(3) 石子: 選用贏盤碎石, 粒徑5～25 mm連續(xù)級(jí)配, B類骨料。要求含泥量≤1%, 定規(guī)格、定顏色。
(4) 水: 采用地下井水。
(5) 摻合料: 選用Ⅰ級(jí)粉煤灰和優(yōu)質(zhì)礦渣粉, 礦渣粉的比表面積≤400m2 /kg, 但不可太細(xì)。
(6) 高效減水劑: 必須通過試驗(yàn)確定最佳摻量, 本工程清水混凝土柱選用RJ- 3型減水劑。
(7) 防凍劑: 選用FJ1復(fù)合型防凍劑, 它兼有防凍、早強(qiáng)和減水三重功效。
3.2 混凝土配合比
為保證清水混凝土柱的澆筑質(zhì)量, 避免混凝土表面出現(xiàn)質(zhì)量缺陷, 要求混凝土拌合物的坍落度為200±20mm, 初凝時(shí)間為10 ～11 h, 終凝時(shí)間為12～14 h, 入模溫度≤30℃, 單方堿含量≤3.0 kg/m3, 氯離子含量≤0.30%, 膠凝總量不低于380 kg/m3, 砂率為37%～45%,氨含量符合GB18588規(guī)范的要求, 水膠比≤0.42。
根據(jù)上述要求, 經(jīng)試驗(yàn)配合比, 得到C40清水混凝土柱在常溫施工期間配合比( kg/m3) 為水泥∶水∶砂∶石∶RJ- 3減水劑∶粉煤灰∶礦粉=320∶162∶659∶1123∶12.0∶80∶80; 在冬期施工期間配合比( kg/m3) 為水泥∶水∶砂∶石∶FJ1防凍劑∶粉煤灰∶礦粉=340∶162∶667∶1088∶20.0∶80∶80。
4 鋼筋工程
4.1 保護(hù)層墊塊
柱鋼筋保護(hù)層為40mm, 墊塊選用與模板點(diǎn)接觸的塑料墊塊, 顏色與混凝土表面顏色接近。在柱橫向的四個(gè)角點(diǎn)、1 200mm中間、3 500mm(KZ1) 等間距布置5排及4 350mm(KZ2) 等間距布置6排塑料墊塊, 豎向間距600mm, 起步墊塊距樓板面200mm。塑料墊塊掛在柱子箍筋上, 均勻、統(tǒng)一布置, 以保證保護(hù)層的厚度。
4.2 鋼筋定位
考慮到柱面清水效果要求的對(duì)拉螺栓位置的準(zhǔn)確性, 在下一層柱主筋綁扎前, 提前根據(jù)螺栓眼的位置圖調(diào)整主筋位置, 使柱主筋錯(cuò)開對(duì)拉螺栓位置。同時(shí)在綁扎柱箍筋前, 也根據(jù)螺栓位置圖, 調(diào)整箍筋的位置, 并在柱主筋上劃線表示出箍筋綁扎位置, 以保證對(duì)拉螺栓的順利穿越。同時(shí), 在每一次混凝土澆筑面以上, 增加兩道柱主筋的內(nèi)外定位框, 以確保在澆筑過程中柱主筋不位移。為避免澆筑面以上的柱主筋被混凝土污染, 在澆筑前應(yīng)用塑料布將柱主筋包裹。
5 模板工程
5.1 模板類型及脫模劑的優(yōu)選
選擇3根柱( 1 200 mm×2 400 mm) 作為試驗(yàn)柱, 選擇不同的模板面板和脫模劑進(jìn)行優(yōu)選。
模板面板選擇了3種形式: ( 1) 15 mm厚多層板配PVC塑料板作面板; ( 2) 雙層15mm厚多層板作面板;( 3) 進(jìn)口的18mm厚Wisa板作面板。
通過試驗(yàn)柱的感觀效果比較, 3種板材成型混凝土柱面觀感質(zhì)量略有差別: PVC塑料板的混凝土表面氣泡較多, 接縫不易處理, 且在大體積混凝土內(nèi)部升溫后使其產(chǎn)生翹曲變形, 造成接縫較明顯, 不順直; 而Wisa板雖然混凝土表面觀感較好, 但是造價(jià)偏高; 雙層多層板的混凝土表面觀感與Wisa板基本一致, 且造價(jià)較低。
因此決定選用雙層多層板模板。一為增加模板自身的剛度, 二為模板板面陰角拼縫處跑漿, 對(duì)內(nèi)層多層板采用八字硬拼, 切口處涂刷兩遍BD—01環(huán)氧保護(hù)劑; 外層多層板采用直角硬拼的方式來處理。
脫模劑從試驗(yàn)柱面四側(cè)比較, 涂刷地板蠟成型柱面最光滑, 且有光澤; 涂刷色拉油成型柱面光滑, 氣泡少且均勻; 涂刷水性脫模劑柱面和不涂刷脫模劑的柱面均出現(xiàn)局部麻面和較大氣泡。綜合經(jīng)濟(jì)因素, 決定選用食用色拉油作為清水混凝土柱的脫模劑。
5.2 模板支撐
KZ1和KZ2為結(jié)構(gòu)臨邊柱, 僅3個(gè)方向可以斜撐和拉結(jié)。臨邊一側(cè)利用對(duì)應(yīng)一側(cè)的撐拉組合體系來控制柱子位移和垂直度。并在柱子根部的兩個(gè)腳點(diǎn)分別橫拉一道610水平鋼絲繩, 以控制柱子根部的水平位移。柱模每邊設(shè)2根鋼絲繩, 固定于事先預(yù)埋在樓板內(nèi)的鋼筋環(huán)上, 用經(jīng)緯儀控制, 用花蘭螺栓調(diào)節(jié)校正模板垂直度。拉桿與地面夾角為45°, 斜撐用可調(diào)頂托的支撐體系, 支撐牢固。柱模板底部用100mm×100mm方木配合可調(diào)頂托頂住, 同時(shí)增加一道接近水平的斜拉鋼絲繩, 避免模板根部位移。
6 混凝土工程
6.1 澆筑方法
清水混凝土柱均采用地泵配布料桿進(jìn)行澆筑, 混凝土采用泵管( 或自制漏斗形8150鋼管) 向下插入柱身的輸送方式, 確保自由落差不大于2m?；炷练謱訚仓叨炔坏贸^0.5 m, 待混凝土充分振搗后, 再澆筑上層混凝土。
振搗棒根據(jù)澆筑高度選用6m、8m、10m長, 表面每間隔50 cm作明顯標(biāo)記, 控制混凝土澆筑厚度或振搗時(shí)間, 每次提升50 cm。澆筑前根據(jù)振搗棒理論位置圖在柱模上口用紅漆畫好位置, 并提前進(jìn)行下棒試驗(yàn), 保證振搗棒順利下插至柱底面。振搗棒采用部分提前插入, 部分隨時(shí)插拔的方式進(jìn)行振搗。操作時(shí)要做到快插慢拔, 振搗棒插點(diǎn)要均勻排列, 移動(dòng)間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍, 并確保振搗棒插拔順暢及混凝土不漏振, 。振搗順序見圖1。
由于摻加礦粉的混凝土表面, 特別是柱頭部位極易出現(xiàn)浮漿, 造成柱頭混凝土開裂, 因此振搗完成后,應(yīng)及時(shí)將浮漿層清理干凈。
6.2 養(yǎng)護(hù)和保護(hù)
柱頂四周混凝土人為抹出3 cm高的八字斜坡, 中間用來蓄水進(jìn)行養(yǎng)護(hù), 同時(shí)防止鋼筋銹污隨水流到柱側(cè)面。柱側(cè)模在混凝土澆筑1 d( 冬期施工為2 d) 后松扣, 4 d后拆模。
柱子養(yǎng)護(hù)采用兩層控制, 緊貼柱子用一層5～8mm厚的純白無紡布, 外面包裹一層塑料薄膜, 并用透明膠帶臨時(shí)粘緊, 同時(shí)用8號(hào)鐵絲穿過螺栓孔將兩側(cè)的方木擰緊固定后, 方可給海綿板灌水, 養(yǎng)護(hù)柱混凝土, 以確保柱子不出現(xiàn)裂縫。冬施期間, 在外裹一層礦棉被保溫。
拆模后, 對(duì)已澆筑好的柱子進(jìn)行成品保護(hù), 在柱子的四角全高范圍內(nèi)均貼上釘好的覆膜多層板( 陽角膜) , 并用鐵絲綁扎牢固?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14 d。
7 結(jié)語
五棵松體育館清水混凝土柱目前已施工完畢, 通過對(duì)混凝土原材料的優(yōu)選、配合比的優(yōu)化以及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制, 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān), 保證了清水混凝土柱的施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果, 外觀質(zhì)量優(yōu)良,表面平整光滑, 顏色基本一致, 無蜂窩、麻面、露筋、露石、夾渣、粉化、銹斑和明顯氣泡, 無缺棱掉角等缺陷。經(jīng)兩次結(jié)構(gòu)長城杯檢查, 均得到專家一致好評(píng)。
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