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C70高性能混凝土芯柱施工工法C70高性能混凝土芯柱施工工法是一种适用于高层、超高层建筑及大跨度结构中关键承重构件的先进施工技术。该工法以C70高强混凝土为核心材料,结合优化的配合比设计、高效外加剂和优质骨料,显著提升芯柱的抗压强度、耐久性与体积稳定性。施工过程中,采用高精度模板系统与分层浇筑工艺,确保混凝土密实度与成型质量;通过智能温控与养护措施,有效控制水化热引起的温度裂缝。钢筋骨架采用整体预制与定位安装技术,保证纵筋与箍筋的空间精度,增强结构抗震性能。泵送施工选用高压混凝土输送设备,配合流态化控制,实现高难度部位的连续浇筑。该工法还注重施工过程信息化管理,利用BIM技术进行模拟预演,优化施工流程,提高工效并降低安全风险。C70高性能混凝土芯柱施工工法不仅提升了结构承载能力和使用寿命,还实现了绿色施工与资源节约,广泛应用于大型公共建筑、桥梁墩柱及核电设施等对结构性能要求极高的工程领域,具有显著的技术优势和推广价值。
7.2.3因芯柱采用超筋设计,特别在梁柱接头部位因钢筋过密,钢筋施工前,应进行实地排版,合理安排钢筋绑扎顺序,保证梁纵向主筋净距≥30mm、柱纵向主筋净距≥50mm,以保证混凝土的浇筑质量。
7.2.4为抑制碱-骨料反应的有害膨胀带来混凝土开裂和强度下降现象《公路工程技术标准jtg_b01-2003》正文,须采取以下措施:
1、严格选用不含碱活性物质的粗细骨料,严禁使用我市含白云石的粗集料和个别产地碱活性物质超标的河砂。
2、通过硅粉与粉煤灰配掺技术,大大改善混凝土密实度,提高混凝土抗渗性能,从而有效增强混凝土耐久性。
3、从水泥、粉煤灰、硅粉、外加剂中限制碱含量,使用非碱活性骨料(即非晶态或晶化较差的、不含碱活性SiO2的粗细骨料),从原材料优选上防止AAR反应。
7.2.5粗骨料选用质地坚硬、级配良好的石灰岩,骨料母体岩石的立方体抗压强度符合表6.1要求。
7.2.6混凝土使用材料应符合设计及规范要求,混凝土搅拌时应严格计量,每盘混凝土各组成材料计量允许偏差详表7.2.6。
表7.2.6 混凝土各组成材料计量允许偏差表
7.2.7混凝土到达现场后应检测坍落度、扩展度、排空时间、中边差等指标,保证混凝土的工作性能。
7.2.8混凝土强度采用标养试件、同养试件、局部破损(钻芯法)试验三种方法相结合,对混凝土强度进行评定,其中标养试件按混凝土结构施工验收规范要求留取,同养试件每层楼不少于1组,局部破损(钻芯法)每单位工程不少于3组。标养试件、同养试件作为混凝土强度评定的主要依据,局部破损(钻芯法)作为试件强度的校核。
8.2 施工现场按符合防火、防风、防雷、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置,并完善布置各种安全标识。
8.3 施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规范规定执行。
8.4 电缆线路应采用三相五线接线方式,电气设施和设备必须绝缘良好。室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫,并安装漏电保护装置。
8.5 编制安全技术方案,进行三级安全技术交底,现场进行班前检查、日常检查、安全周检、不定期检查多种方法相结合的形式,对现场的生产情况进行检查,发现隐患及时整改。
8.6 建立完善的施工安全保证体系,加强施工作业中的安全检查,确保作业标准化、规范化。
8.7设专人观察泵机工作压力,若超过泵机正常负荷,应及时停泵查明原因,避免爆管、堵泵事故发生。
8.8 高性能混凝土因其流动性大,设计模板支撑系统应考虑混凝土自身质量传递的湿压力为模板的主要作用压力(侧压力),避免爆模造成质量、安全事故。
8.9 操作平台应搭设牢固,施工人员在上面操作时必须系好安全带。
8.10 使用振捣棒的作业人员,应穿胶鞋,戴绝缘手套,使用带有漏电保护的开关箱。
8.11 夜间作业,应有足够的照明设备,并防止眩光。
8.12 清管时,管端应设置挡板或安全罩,严禁在管端站立人员,以防喷射伤人。
8.13 拆除泵管接头时 , 应先进行多次反抽,卸除管道内混凝土压力 , 以防混凝土喷出伤人。
9.2 将施工场地和作业限制在过程建设允许的范围内,合理布置、规范围挡,做到标牌清楚、齐全,各种标识醒目,施工场地整洁文明。
9.3 设立污水坑、集水坑、排水沟,认真做好无害化处理,从根本上防止施工废水外流。
9.4 优先使用先进的环保机械,采取设立隔音罩等消音措施降低施工噪音道允许值以下,合理安排施工进度,尽量避免夜间施工。
9.5 对施工场地进行硬化,运输车辆进行加盖处理,进出车辆应进行冲洗,防止带泥上路。晴天经常对施工通行道路进行洒水,防止尘土飞扬,污染周围环境。
10.效益分析
10.1 C70高性能混凝土芯柱,通过提高混凝土强度和柱的轴压比限值,减小了框架柱截面尺寸,增加了建筑使用面积、降低了混凝土用量。该施工方法中大量采用Ⅲ钢筋,与传统使用Ⅱ级钢筋比较,达到了节约钢材的目的。C70高性能混凝土还以良好的耐久性能,降低了大气污染所带来维修费用。故在超限高层建筑中采用C70高性能混凝土芯柱,与采用C50混凝土柱比较,可以达到节约100~200元/m2的经济效果。
10.2 C70高性能混凝土芯柱及复合箍筋技术的组合应用,不仅以常规的施工方法、较低的含钢率实现了钢管混凝土在超限高层结构中应用所发挥的系列作用,加快了施工进度,发挥了C70高性能混凝土在超限高层结构中的强度优势,克服了其应用中的脆性劣势。与传统钢管混凝土结构工艺比较,具有提前工期、节约管理费及设备和周转材料租赁费等经济效益。
10.3 C70高性能混凝土芯柱,通过减小框架柱截积,改善建筑使用功能的。芯柱和复合箍筋技术的组合应用,改善了柱的延性和耗能能力,而C70高性能混凝土的应用,增加了结构的安全性。该本工法的应用具有明显的社会效益
该工程位于商业黄金地带的解放碑民族路,于2001年5月开工,2004年6月竣工。工程建筑面积13.45万平方米,长115m,宽60m,高178.8m,结构型式为框架-核心筒结构,是一栋双塔楼共裙房超高层建筑。工程抗震设防按六度地震烈度验算,按七度构造措施设防,框架及筒体剪力墙抗震等级为二级。双塔结构中,A塔楼26层,层高3.6m,总高116.4m;B塔楼46层,层高3.3m-4.8m,总高178.7m。工程±0.000以下为4层地下室,地面以上为层高4.5m-6.0m的8层裙楼。
11.2 工法应用情况
该工程按建筑总高和楼层层数,属于超限高层建筑。A塔10.20标高以下、B塔37.50标高以下裙楼的柱都采用了C70高性能混凝土(配合比详表11.1)、附加芯柱、约束箍筋等新技术新工艺。共用C70高性能混凝土3863立方米,做混凝土试件119组。按照混凝土评定标准,满足设计并达到规范要求。混凝土的施工性能好,坍落度损失少,2小时坍落度损失控制在5~10mm,混凝土强度标准差1.84~3.48MPa,其生产质量达到优良标准。
表11.1 混凝土试配原材料及配合比
按以上材料及配合比配制出的高性能混凝土指标如下:①配制强度80MPa,大于规程规定1.12fcu,k=1.12×70=78.4Mpa。②混凝土单方用水量160kg不大于规程规定175kg。③胶凝材料总量573kg/m3,符合规程规定不大于600kg/m3的要求。④混凝土水胶比0.28,符合规程规定0.25~0.42范围。⑤矿物微细粉用量占胶凝材料总量的20.59%,不大于规程规定要求的40%。⑥砂率为39.8%,符合规程规定范围37%~44%的要求。⑦高效减水剂掺量为胶结材料总量的1.27%,符合规程规定0.4~1.5%的范围要求。⑧混凝土坍落度200±30mm,扩展度大于600mm,中边差<30mm,满足施工要求。
表11.2 对各个楼层通过不同试件和实体检测的强度平均值
图11 对各个楼层通过不同试件所测的强度曲线图
11.3工法应用经济效果
根据其附表指标,可计算此两项核心技术给本项目带来如下效益:
(1)由于竖向柱子截面积减小,增加了建筑使用面积,其增加值为:
(2)由于竖向柱子截面积减小,减少了混凝土的用量,由此节约混凝土:
B=(18.58-13.3)×290.3=1532.78m3
(3)由于本项目框架柱及芯柱大量采用Ⅲ钢筋,由此与传统使用Ⅱ级钢筋比较节约钢材:
C=(3388-3049)×290.3=98412kg
(4)与传统钢管混凝土结构工艺比较提前工期30天危险性较大的分部分项工程安全管理规定(建办质[2018]31号文),节约管理费及设备、周转材料租赁费:
D=15000×30=450000元。
(5)与传统钢管混凝土结构工艺比较节约结构表面防火处理费用:
E=2683×4.8×100=1287840元
长春至深圳高速公路福建段某高速标段(实施)施工组织设计以上五项合计概算节约费用:
S=A+B+C+D+E=319.32×8000+1532.78×500+98.41×5000+450000+1287840=5107995元
综上所述,在重庆帝都广场工程中的采用C70高性能混凝土芯柱,不仅取得了良好的质量,还获得了约510万元人民币的经济效果。通过重庆帝都广场工程的应用证明,本工法核心技术是可靠、可行的,随着方兴未艾的西部开发热潮和城市建设发展,这一施工技术将会有广阔的应用前景。