摘要: 五棵松體育館清水混凝土柱施工中, 通過對混凝土原材料的優選、配合比的優化及在現場施工全過程中對鋼筋工程、模板工程、混凝土澆筑、養護等各個環節實行有效控制, 嚴把質量關, 使清水混凝土柱的施工質量達到預期效果。
關鍵詞: 清水混凝土柱; 配合比; 模板
中圖分類號: TU 528.7 文獻標識碼: B 文章編號: 1000- 4726( 2007) 02- 0087- 03
五棵松體育館是第29屆奧林匹克運動會的籃球比賽場地, 位于北京西四環五棵松橋東北角, 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層以下采用現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構, 2層以上至屋頂桁架的下弦這一高度范圍內沿建筑周邊布置了8道柱間支撐, 形成現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻—鋼支撐結構體系。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
根據設計要求, 首層至4層周邊20根承重柱為高標準清水混凝土。其中, 1 200mm×3 500mm的KZ1( 矩形柱) 共計16根, 1 200mm×4 350mm的KZ2( 異形柱) 共計4根。柱頂標高均為28.600m, KZ1、KZ2在首層( 標高9.890m) 以上由連墻柱變為獨立柱。首層和2層之間沒有頂板, 此部分框架柱高7 800mm, 2層頂板處柱兩側有600mm×1 800mm的框架梁。3至4層( 即上看臺層) 框架柱高10 910mm, 頂板處柱兩側有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, 混凝土強度設計等級為C40。
1.1 設計要求和外觀質量標準
1.1.1 設計要求
(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個對拉螺栓。對拉螺栓采用通長16超強冷拉螺桿, 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, 施工單位應與設計就模板、穿墻螺栓、表面顏色、設施設置、表面涂料選擇等問題通過實樣進行最后確定后, 方可大面積施工。
1.1.2 外觀質量標準
(1) 軸線通直、尺寸準確、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、裂紋和露筋現象;
(4) 表面無明顯氣泡, 無砂帶和黑斑, 無需裝飾粉刷或僅進行涂料罩面即可達到相當于高級抹灰的質量標準;
(5) 模板接縫、對拉螺栓和施工縫留設有規律性,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
根據體育館施工總體部署及進度要求, 首層到2層KZ1、KZ2第一步混凝土澆筑高度由標高9.890m到標高15.850m, 即1800mm框架梁底面標高以下40mm處, 模板支設高度為5960mm; 第二步KZ1、KZ2、框架梁與標高為17.690m的頂板同時澆筑混凝土, 即由標高15.850m澆筑到標高17.690m, 但模板支設高度為2165mm。
3層第一步混凝土澆筑高度由標高17.690 m到標高25.600m( 模板支設高度為7 960mm) ; 第二步清水混凝土柱、1 800 mm高框架梁與750 mm頂板同時澆筑混凝土, 標高為28.600m。
2 施工難點分析與解決思路
2.1 施工難點
(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) 設計要求標準高, 為與外立面玻璃幕墻水平、豎向分格縫相對應, 對清水混凝土柱所用對拉螺栓的數量和位置均有明確要求, 螺栓中心允許誤差10mm,對柱面模板加工的要求較高;
(3) 清水混凝土柱配筋數量多, 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錨固, 交錯復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, 從9月初開始, 12月中旬結束, 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有不同, 對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
清水混凝土區別于普通混凝土的主要特征是, 混凝土顏色、表面氣泡的數量、光潔度、密實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量, 我們對混凝土原材料的優選、配合比的優化、生產過程的有效控制以及現場施工過程中的鋼筋綁扎、模板拼縫、混凝土澆筑、養護等各個環節實行有效控制, 嚴把質量關, 從而確保清水混凝土柱的施工質量達到最佳的預期效果。
3 混凝土配合比設計
3.1 混凝土原材料的優選
為了避免混凝土表面出現色差等質量缺陷, 原材料應選用同品牌、同規格、同顏色、同產地。根據以往工程經驗, 本工程對原材料進行了如下優選。
(1) 水泥: 選用太行牌42.5級普通硅酸鹽水泥, 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, 同一熟料。
(2) 砂: 選用贏盤中砂, 細度模數為2.3～2.8, B類骨料。要求無雜物, 含泥量不大于2%, 定砂子細度模數、定顏色。
(3) 石子: 選用贏盤碎石, 粒徑5～25 mm連續級配, B類骨料。要求含泥量≤1%, 定規格、定顏色。
(4) 水: 采用地下井水。
(5) 摻合料: 選用Ⅰ級粉煤灰和優質礦渣粉, 礦渣粉的比表面積≤400m2 /kg, 但不可太細。
(6) 高效減水劑: 必須通過試驗確定最佳摻量, 本工程清水混凝土柱選用RJ- 3型減水劑。
(7) 防凍劑: 選用FJ1復合型防凍劑, 它兼有防凍、早強和減水三重功效。
3.2 混凝土配合比
為保證清水混凝土柱的澆筑質量, 避免混凝土表面出現質量缺陷, 要求混凝土拌合物的坍落度為200±20mm, 初凝時間為10 ～11 h, 終凝時間為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規范的要求, 水膠比≤0.42。
根據上述要求, 經試驗配合比, 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 保護層墊塊
柱鋼筋保護層為40mm, 墊塊選用與模板點接觸的塑料墊塊, 顏色與混凝土表面顏色接近。在柱橫向的四個角點、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、統一布置, 以保證保護層的厚度。
4.2 鋼筋定位
考慮到柱面清水效果要求的對拉螺栓位置的準確性, 在下一層柱主筋綁扎前, 提前根據螺栓眼的位置圖調整主筋位置, 使柱主筋錯開對拉螺栓位置。同時在綁扎柱箍筋前, 也根據螺栓位置圖, 調整箍筋的位置, 并在柱主筋上劃線表示出箍筋綁扎位置, 以保證對拉螺栓的順利穿越。同時, 在每一次混凝土澆筑面以上, 增加兩道柱主筋的內外定位框, 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選
選擇3根柱( 1 200 mm×2 400 mm) 作為試驗柱, 選擇不同的模板面板和脫模劑進行優選。
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) 進口的18mm厚Wisa板作面板。
通過試驗柱的感觀效果比較, 3種板材成型混凝土柱面觀感質量略有差別: 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部升溫后使其產生翹曲變形, 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, 對內層多層板采用八字硬拼, 切口處涂刷兩遍BD—01環氧保護劑; 外層多層板采用直角硬拼的方式來處理。
脫模劑從試驗柱面四側比較, 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局部麻面和較大氣泡。綜合經濟因素, 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為結構臨邊柱, 僅3個方向可以斜撐和拉結。臨邊一側利用對應一側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腳點分別橫拉一道610水平鋼絲繩, 以控制柱子根部的水平位移。柱模每邊設2根鋼絲繩, 固定于事先預埋在樓板內的鋼筋環上, 用經緯儀控制, 用花蘭螺栓調節校正模板垂直度。拉桿與地面夾角為45°, 斜撐用可調頂托的支撐體系, 支撐牢固。柱模板底部用100mm×100mm方木配合可調頂托頂住, 同時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。混凝土分層澆筑高度不得超過0.5 m, 待混凝土充分振搗后, 再澆筑上層混凝土。
振搗棒根據澆筑高度選用6m、8m、10m長, 表面每間隔50 cm作明顯標記, 控制混凝土澆筑厚度或振搗時間, 每次提升50 cm。澆筑前根據振搗棒理論位置圖在柱模上口用紅漆畫好位置, 并提前進行下棒試驗, 保證振搗棒順利下插至柱底面。振搗棒采用部分提前插入, 部分隨時插拔的方式進行振搗。操作時要做到快插慢拔, 振搗棒插點要均勻排列, 移動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浮漿, 造成柱頭混凝土開裂, 因此振搗完成后,應及時將浮漿層清理干凈。
6.2 養護和保護
柱頂四周混凝土人為抹出3 cm高的八字斜坡, 中間用來蓄水進行養護, 同時防止鋼筋銹污隨水流到柱側面。柱側模在混凝土澆筑1 d( 冬期施工為2 d) 后松扣, 4 d后拆模。
柱子養護采用兩層控制, 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, 并用透明膠帶臨時粘緊, 同時用8號鐵絲穿過螺栓孔將兩側的方木擰緊固定后, 方可給海綿板灌水, 養護柱混凝土, 以確保柱子不出現裂縫。冬施期間, 在外裹一層礦棉被保溫。
拆模后, 對已澆筑好的柱子進行成品保護, 在柱子的四角全高范圍內均貼上釘好的覆膜多層板( 陽角膜) , 并用鐵絲綁扎牢固。混凝土養護時間≥14 d。
7 結語
五棵松體育館清水混凝土柱目前已施工完畢, 通過對混凝土原材料的優選、配合比的優化以及現場施工過程中各個環節的有效控制, 嚴把質量關, 保證了清水混凝土柱的施工質量達到預期效果, 外觀質量優良,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。經兩次結構長城杯檢查, 均得到專家一致好評。
參考文獻
[1] 張金序, 周鵬華, 鄭玉華.清水飾面混凝土綜合施工技術.建筑技術,2004( 9) : 669- 670.
[2] 胡愛華, 秦緒林, 吳彥民.清水混凝土施工相關問題的探討.低溫建筑技術, 2005( 3) : 60- 61.
