1、1浅谈高性能砼在建筑工程框架剪力墙施工中的应用摘要：近年我国经济技术高速发展，综合国力显著提高，随着国家加大房建工程建设步伐的加快，房地产行业的投资越来越大，特别是近两年国内高层建筑、超高层建筑以及地标建筑的施工建设，标志着我国在房建工程中进入一个快速的发展阶段，混凝土作为施工建设最主要的基础材料之，其性能品质成为关键，以耐久性为特点的高性能混凝土混凝土就是在这种高标准、高要求的前提下应用而生的。 关键词：框架剪力墙；高性能混凝土；施工；应用 中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号： 概述 天津诗景颂苑工程位于金钟河大街与育红路交口，是中铁房地产集团（天津）置业有限公司在天津市开发的
2、第一项目，同时也关系到天津地产公司品牌落地。诗景颂苑一起 1C 地块占地面积 230887m2，建筑面积为 246489m2，其中由中铁十三局施工的诗景颂苑二标段为 82965m2,全部为商住楼，层数为 32 层地下两层，层高为 3m，总高度为 96.7m,地下室耐火等级为一级，地上为二级，设计施工年限为 50 年，框架剪力墙结构，使用高强度混凝土。在建筑物的梁、柱结构中采用高强度混凝土优越性非常明显，在同等条件下，混凝土强度越高，其结构构件的尺寸、体积就会相对减少，混凝土用量也将成比例地减少。同时由于结构断面的减少，不但使建筑物在观感上给人以舒适的感觉，而且增加了建筑物的实2际使用面积，经济
3、效益非常明显。成型后的混凝土 28 天实测强度应在65Mpa 左右，混凝土各项指标（抗冻性，抗渗性，抗氯离子渗透及原材料碱活性等等）均要满足耐久性要求。 高性能混凝土的主要特点 高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是 20 世纪 80 年代末 90 年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供 100 年以上的使用寿命。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工
4、程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过参加一定的外加剂和矿物掺合料配制成具有高工作性，高强度，高耐久性的综合性能优良的混凝土。具体是指： 混凝土拌和物呈高塑或流态、适于泵送、不离析不泌水，便于浇注密实； 在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定，水化热底，不产生微细裂缝，徐变小； 有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能混凝土必须具备的首要条件，即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高
5、密实性、3高稳定性；并同时具备底成本的技术经济合理性。 能满足地域性差异造成主要原材料变化及气候等因素的影响，适合各种施工环境。 高性能混凝土具有非常丰富的技术内容，很多专业人士对其理解和认识也不尽相同，但基本上都认为高性能混凝土区别于普通混凝土的特点主要体现在在对耐久性影响方面的考虑，从以往追求高强度转变到现在对耐久性方面的认可是高性能和普通混凝土的本质区别，主要为保证混凝土结构物满足设计年限提高建筑物的安全性。在配合比设计要保证拌和物易于浇注和密实成型，不发生或尽量少发生有温度和收缩产生的裂缝，硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有底渗透和高抗化学侵蚀。 三、天津诗景颂苑对于高性能混凝土
6、的控制 1、高性能度混凝土原材料及实验配合比 诗景颂苑建筑层数为地上 32 层、地下 3 层，层高为 3 米，墙柱混凝土强度为 C60，地库混凝土为 C40P6，由于混凝土强度高、抗渗性能高，在主体结构阶段混凝土的质量至关重要，混凝土由胶凝材料水泥、粗细骨料、外加剂、粉煤灰、水组成。这些成分是直接影响混凝土的强度、自密性以及抗渗性，而高性能混凝土的受力破坏一般出现在骨料和分界面上 而骨料先破坏的可能性小，因为骨料强度大大超过了水泥石与粘结面的粘结强度。所以混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度又与水泥的强度等级、水灰比及骨料的性质有密切
7、的关系。综上所述要考虑混凝土4强度问题，必须考虑混凝土中的组份问题。 首先，施工用混凝土所需原材料必须满足规范要求： 1、在混凝土配合比设计时，都要求粗集料的强度大于混凝土的强度 粗集料最大粒径为 31.5mm，堆积密度大、含泥量少、针片状少、细集料要求细度模数在 2.6 以上，含泥量低。在一般情况下，骨料强度对混凝土的强度几乎没有什么影响，但当骨料含有较多的软弱颗粒或杂质时，将会使混凝土的强度降低，配制高强度砼所用骨料的抗压强度应比所配制的混凝土强度高 50%以上。 细集料为中粗砂，细度摸数 2.63.0 之间,属于 II 区砂且级配合格,含泥量要小于 2%；杂质含量及少。道里制梁场所用砂为
8、五常拉林河砂,细度模数基本上在 2.7-3.0 的范围内波动,含泥量 0.4%-0.8%,泥块含量为 0；其各项指标均满足 JGJ52-2006 及铁科技2004120 标准的规定。粗集料要求采用二级配掺配成 520 连续级配碎石,而且碎石进场后全部按照要求进行二次清洗，诗景颂苑采用蓟县石场碎石,其碎石粒径 5-20 粒径适中,其各项指标均满足 JGJ52-2006 及铁科技2004120 标准的规定。 2、水泥强度等级 配制高强混凝土应选用质量稳定、强度等级为 PO42.5 以上的硅酸盐水泥或普通水泥。水泥是混凝土中的活性组分，其强度的大小直接影响混凝土强度的高低，在配合比相同的条件下，所用
9、的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度就越高。 水泥采用要求采用 PO42.5 水泥，比表面积、凝结时间、体积安定性及抗折、抗压等其它性能指标相对稳定。诗景颂苑所用水泥属于河北冀5东水泥厂的 PO42.5 水泥，比表面积在 310-340/范围,初凝时间 155-180min 范围,安定性合格,28 天（抗折 7.5-8.5Mpa，抗压 50 Mpa 左右） 。其各项指标均满足 GB175-2007、铁建设2005160 及铁科技2004120 的相关标准要求。 3、粉煤灰的选用 新拌混凝土的和易性受浆体的体积、水灰比、骨料的级配、形状、孔隙率等的影响。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大浆体
10、的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水 粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性，同时粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度下会使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而掺用粉煤灰对防止新拌混凝土的泌水是有利的。掺用粉煤灰，可以提高混凝土的后期强度，在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28 天以前）逐减，而后期强度逐渐增加。 活性矿物掺合料矿渣和粉煤灰的细度、烧失量比较稳定。粉煤灰属于天津热电厂生产 F 类粉煤灰，4、其烧失量在 2.5-2.8%之间,需水量
11、比90-97%之间；矿粉为唐山水泥厂 S95，比表面积在 400-450/之间，烧失量在 0.4-1.0%。粉煤灰和矿粉其各项指标均能满足 GB/T1596-2005 及科技基2005101 、GB/T18046-2008 铁科技2004120 号文要求。 4、配制高强度混凝土必须使用高效减水剂。首先我们分析一下减水剂在混凝土的作用，减水剂通常是一种表面活性剂，属阴离子型表面6活性剂。它吸附于水泥颗粒表面使颗粒显示电性能，颗粒间由于带相同电荷而相互排斥，使水泥颗粒被分散而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用。另一方面，由于加入减水剂后，水泥颗粒表面形成吸咐膜，影响水泥的水化速度，使水泥石晶体的生
12、长更为完善，减少水分蒸发的毛细空隙，网络结构更为致密，提高了水泥砂浆的硬度和结构致密性。 其具体的功能：使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性在混凝土中加入减水剂 减少用水量，可提高混凝土的强度。研究表明，减水剂的减水率达到 25% 35%时，才便于配制出既具有高强度又具有大流动性的混凝土来。外掺剂应根据季节要求优选高效减水剂或缓凝高效减水剂，以满足施工需要和强度要求。 诗景颂苑采用的是河北唐山外加剂厂生产的 LQ-II 多功能高效减水剂,两者减水率基本上都在 25%以上,但是后者在同样的掺量下混凝土的流动性、扩展度较大,特别是在振捣作用下显得更
13、加明显。其余各项指标均满足 JG/T223-2007 及铁科技2004120 号文标准要求。 5、高性能混凝土的配制 高性能混凝土配合比的计算方法、试配、调整的步骤按普通混凝土方法进行。进行配合比设计时，首先应按原材料性能及对混凝土的技术要求进行初步计算，得出“初步计算配合比”经在实验室试拌调整得出“基准配合比”然后进行强度复核，最终确定出满足设计和施工要求并比较经济合理的“实验室配合比” 。 本次我们采用的办法为目前国际上较为流行的办法即：美国学者7P.K.MEHTA 提出了一种半经验半实验性的方法,其要点是:设定胶结浆体与骨料的体积比为 35:65;根据混凝土强度等级确定用水量;水泥与粉煤
14、灰的体积比为 75:25;高效减水剂的掺量可取 1%;混凝土粗细骨料体积比对强度等级 A 可取 3:2,并随强度等级提高而增加。这样选定初步试配的配合比,再通过试验不断调整,求得最终的配合比。总体应用分析认为：以0.250.35 低水胶比为原则，其每立方砼中的用水量宜在130150kg/m3，胶体料占 3040%，水泥用量在 350400 kg/m3 为基准，砂率 3035%，粉煤灰掺量 60 kg/m3。 第二，混凝土的搅拌及运输上根据实际情况要满足。 诗景颂苑采用和商品混凝土搅拌站联合生产，由施工单位和搅拌站共同进行治疗控制，试验室根据高性能混凝土的各项要求设定搅拌总时间不少于 120S，
15、分冬季和夏季两种投料方式进行搅拌。 冬季对所需原材料分别加热，特别是砂、石按量堆放在小仓库里采用地热形式进行加热，仓库进行全封闭保温，水用锅炉加热温度基本上控制在 40-55之间，粉煤灰、矿粉和水泥罐加盖外衣进行保温，根据计算热量损失情况，搅拌出来的混凝土出机温度应保证在 10以上.搅拌投料顺序为：先加骨料和热水搅拌 30S 后再加入水泥和矿粉、粉煤灰搅拌三十秒，搅拌均匀后最后投入外加剂至少搅拌 90S，充分搅拌均匀后再卸料. 夏季施工不需要对混凝土所需原材料加热，投料顺序是：先向搅拌机投入细骨料、水泥和矿粉、粉煤灰充分搅拌后再加入水将其搅拌成砂浆，接着投入粗骨料搅拌均匀后再加入外加剂并搅拌均
16、匀，搅拌总时间8不能少于 120S。 诗景颂苑的混凝土属于工厂化施工，搅拌站位置较远，所以采用罐式混凝土输送车运输混凝土，运输时搅拌罐匀速转动保证混凝土的施工和易性良好，冬季施工时为满足混凝土入模温度 5-30的要求也对搅拌罐进行保温（对搅拌罐外面进行包裹） ，并取得了良好的效果。 实践证明根据实际情况，通过不同的搅拌方式、投料顺序及对搅拌时间的控制和合理的混凝土输送对现场预制梁的施工起到了很好的帮助。有效的保证了混凝土各种出机性能指标。 第三，诗景颂苑工程位于天津市属于我国的华北城市，夏季施工时间短，冬季寒冷，春秋季节多大风，因此高性能混凝土的重点控制在其施工中。 浇筑高性能混凝土必须采用高
17、频振捣器捣实，浇筑层厚度控制在500mm 左右。垂直点震，不得平拉，不偏振、不漏震，振捣棒严禁触碰模板，待混凝土翻浆不下沉，表面无气泡可停止该点振捣。梁、板、楼梯混凝土强度等级为 C40，当它们与高性能混凝土柱、剪力墙构件相连时，两种混凝土的接缝应设置在低强度等级的构件中，并离开高强度等级构件一定距离，接缝两侧不同强度等级混凝土先后施工时，沿预定的接缝位置设置孔径 55mm 的固定钢丝网，先浇筑高强度等级的混凝土。 1、泵送混凝土浇筑方案 1.1 泵送设备配置 1）输送泵选择：泵送垂直高度超过 100m 后，选用专门用于超高混凝土浇筑的三一重工 HBT80C-1818DIIIA 型柴油混凝土输
18、送泵。 92）泵管选择 泵送高度超过 100m 后，根据骨料最大粒径与泵管管径为 1：5 的要求，选用 A125A 型泵管（A125 表示泵管内直径 12.5cm，A 表示为高压泵管） 。 1.2 布管方案 在泵机料斗出口处铺设 120m 水平管。根据施工现场使用弯管情况，应相应减少水平管长度，保证换算后水平管长度达 120m，实际水平管长度不小于楼层高度的 1/4，即 52m。在水平管 110120m 处安装液压截止阀一个（当混凝土浇筑暂时停顿时，关闭该液压截止阀以避免超高垂直泵管内混凝土回流） ，然后通过 90弯头接 206.5m 立管直接到屋面最高处，作业面水平管铺设 60m 到达布料机
19、。管件必须布设在坚实的基础上，固定牢靠，以承受在泵送过程中产生的周期性颤动，防止管道产生漂移和变形甚至破坏管接头的密封构造。在夏季天气炎热时为防止泵管温度过高，在泵管表面覆盖麻袋布，浇水保湿，冬季则用保温材料包覆，防止泵管内混凝土受冻，保证混凝土的入模温度。 1.3 泵送注意事项 在每次混凝土泵送前，必须对设备进行全面检查：泵管的密封性能直接影响固定泵的泵送压力和混凝土的泵送能力，必须检查泵管是否漏气，泵管是否有磨薄现象，并按时对胶圈、管卡等零件进行检查，严防爆管带来的安全及质量事故。 在泵机出口处设置一段弯曲管路，是混凝土能以某一角度流动，以减缓轴向力的不利影响。混凝土浇筑移动方向与泵送方向
20、相反，在混凝10土浇筑过程中，只许拆除管段，不能增设管段。混凝土搅拌运输车到达施工现场后，必须高速旋转 30s 后方能将混凝土拌合物喂入料斗。混凝土开始泵送时应保持慢速运转，以观察泵压（不宜大于 20Mpa）及各部分情况，待确认工作正常后再以常速运转。 综上原因，针对高性能混凝土施工的上述分析，本诗景颂苑工程二标段的高性能混凝土施工制定了专门的混凝土施工作业指导书，在搅拌站的设置和布料机的选择，以及作业人员岗前培训都做扎实的工作，以便后续的施工得以顺利的进行，本工程剪力墙作为混凝土养护工作的重点，其截面尺寸大，长度长，浇筑高度高，混凝土初凝后随即拆除模板，覆盖塑料薄膜，防止混凝土内部水分蒸发，
21、保持薄膜内有凝结水，并用喷雾器对薄膜表面用水喷淋，养护 14d。墙体模板拆除后采用同型钢柱混凝土养护的方法。型钢柱混凝土养护除保证湿度外，还必须保证混凝土内部温度不高于 75，与表面温度相差不大于 25，必要时可以进行测温监控。 最后,应加强混凝土的养护。 养护的目的就是保证混凝土的硬化以及水泥的水化达到一定程度，从而获得性能优良的混凝土。合适的养护能提高混凝土的强度、抗渗性、耐磨性、抗冻融性。如果混凝土养护不当，混凝土强度和耐久性将明显降低混凝土拌和物是由骨料、胶凝材料及水组成的混合物，在凝结过程中各种组分之间存在一定的空隙，这些空隙被称为毛细孔。水泥混凝土在凝结硬化过程中的除了和水泥水化的水之外还存在一部分为改善新拌混凝土的工作性的自由水，这些自由水在混凝土浇注完后随着水化反
