赵勋
武汉港航发展集团有限公司 湖北 武汉 430000
1前言
进入21世纪以来，建筑施工技术飞速发展，随着工程建设的规模越来越大型化，高强混凝土已经在高层建筑及特殊结构中得到广泛的应用。高强混凝土流动性大，在高强混凝土墙柱与普通混凝土梁板节点处施工时，极易出现墙柱处高强混凝土大量流入梁板处普通混凝土中的现象。本工法是通过控制C80高强混凝土拌制、运输、浇筑、养护等质量，同时在C80高强混凝土墙柱与普通混凝土梁板节点处设置拦截装置，从而有效控制C80高强混凝土墙柱与普通混凝土梁板节点施工质量的一种施工方法。
2工法特点
在高层建筑中，梁柱节点比较复杂，竖向荷载常常大于水平荷载，要求竖向构件（柱、墙）的混凝土强度等级高于水平构件（梁、板）的混凝土强度等级。在不同混凝土强度等级节点处施工时，除分别控制高强混凝土施工质量及普通混凝土施工质量外，还必须处理好不同强度等级混凝土相互流入的问题，否则易产生裂缝等质量通病。
本工法能有效的控制高强混凝土本身施工质量问题，同时能有效的控制不同强度等级混凝土相互流入的问题：若低等级混凝土流入高强混凝土中，会出现结构安全问题（一般规定，节点处强度等级最多在两个等级内时，不受影响），从而增加重新加固处理等工程成本；若高强混凝土不断流入低等级混凝土中，会造成材料浪费，增加工程成本。
3适用范围
本工法适用于混凝土墙柱与梁板节点处施工，尤其适用于高强混凝土墙柱与普通混凝土梁板节点处施工。
4工艺原理
严格控制高强混凝土施工配合比，加强高强混凝土拌制、运输、浇筑、养护等质量控制；在梁柱节点处设置一道混凝土拦截装置（非常规的快易收口网，先考虑到结构中部分梁截面较大，混凝土侧压力较大，在浇筑混凝土时，容易将已经绑扎好的钢丝网片破坏，采用该种方法可以有效避免此种情况的发生），即在低等级强度梁板混凝土与高等级强度墙柱混凝土之间设置钢丝网片的方法来隔离不同强度等级的混凝土。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
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5.2操作要点
5.2.1施工准备
1、材料准备：3mm厚钢板和钢丝网片，在钢筋绑扎之前完成该装置框架箍筋、定位耳板、支撑杆、拦截网等构件的制作。
2、技术准备：为保证顺利施工，应组织召开现场技术讨论、交底会议，就模板、钢筋、及砼施工技术要求逐一明确成文，并下发至相关单位。
5.2.2模板工程及钢筋工程施工
按图纸设计要求及国家现行规范进行钢筋绑扎工作。
5.2.3拦截装置制作
在梁板钢筋绑扎的同时进行混凝土拦截装置制作，该装置由框架箍筋，定位耳板，支撑杆，拦截网构成，如下图所示：
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图5.2.3.1拦截装置效果图
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图5.2.3.2拦截装置立面图
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图5.2.3.3拦截装置剖面图
框架箍筋（中间位置加一道竖向钢筋）是由施工现场的钢筋加工而成，框架箍筋直径、尺寸与拦截处的梁箍筋直径、尺寸皆相同， 定位箍筋的弯钩的加工按照钢筋标准图集进行加工；定位耳板是钢板切割而成，定位耳板尺寸为30mm×30mm×3mm，定位耳板上设有一个直径为25mm 的圆孔，圆孔可起到固定支撑杆的作用，定位耳板的数量根据梁高度进行设置，间距100mm， 并与梁腰筋间隔分布；支撑杆是由直径25mm 的三级钢切割加工而成，其长度略大于定位箍筋的宽度。拦截网是由密目钢丝网剪切而成，其尺寸略大于框架箍筋的尺寸，并预留面筋、底筋与腰筋的穿过空间。所述拦截装置是将若干组（一组为两块）定位耳板焊接在框架箍筋的两侧，并与框架箍筋垂直，同时保证一组中二块耳板相互平行，并且对应两块耳板上的圆孔位于同一直线；在梁钢筋绑扎的时候，将焊接而成的装置套在离柱约0.5m处，具体根据图纸要求进行设置，并用扎丝绑扎固定；再将支撑杆插入对应耳板两个圆孔中，并用扎丝绑扎固定。最后将已剪切完成的拦截网从梁侧面穿入，布满整个框架箍筋，并用扎丝绑扎固定。拦截装置侧压力计算如下：
新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值:
F=0.22γtβ1β2V1/2 （5.2.3-1）
F=γH （5.2.3-2）
其中 γ -- 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；
t -- 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h；
T -- 混凝土的入模温度，取20.000℃；
V -- 混凝土的浇筑速度，取1.500m/h；
H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取2.100m（该工程最大梁截面为1.6m×2.1m）；
β1-- 外加剂影响修正系数，取1.200；
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。
分别计算得 17.84kN/m2、50.400 kN/m2，取较小值17.84 kN/m2作为拦截装置所受侧压力。
将拦截网等效分为若干简支梁（以支撑杆@100mm划分），最大弯矩为跨中弯矩M=ql2/8=17.84×0.1×0.8×0.8/8=0.143KN.m
由下式计算得出截面所受最大正应力：
σ(max)=|M|(max)×y(max)÷I(z) （5.2.3-3）
其中σ-- 截面的正应力；
M-- 截面弯矩；
y-- 到截面中性轴的距离；
I-- 截面对中性轴的惯性矩（对于钢筋为π*d4/64）。
计算得σ(max)=373.1N/mm2＜σ(钢筋)=400N/mm2
即按上述要求设置拦截装置能满足要求。
5.2.4混凝土工程施工
5.2.4.1搅拌站选择
根据对本工程混凝土浇筑特点分析，在选择混凝土搅拌站时，在保证混凝土搅拌站具备生产普通混凝土及C80高强混凝土技术前提下，重点考察以下两点：
1、搅拌站的生产能力，选择能够保证混凝土充足供应的搅拌站；
2、搅拌站距离工程所在地的距离，选择与工程所在地距离近的搅拌站，减少混凝土运输路径上的时间，保证混凝土到达工地现场的性能。
5.2.4.2混凝土制备
混凝土大量生产前，应进行试验，控制室必须严格按试验合格后的混凝土配合比通知单下料，严格控制混凝土的配料顺序，确保配料顺序准确无误。
严格控制水灰比，混凝土搅拌采用湿拌搅拌方式，严格控制混凝土的搅拌时间，搅拌站必须储备足够材料数量以保证后续供应。
C80高强混凝土材料除满足通用性要求外，还应符合下述特殊性要求：
表5.2.4.2 混凝土制备
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某工程C80高强混凝土原材料及配合比设计应用实例如下：
①采用PⅡ 42.5R硅酸盐水泥，水泥用量为390kg／m3；
②砂石：砂细度模数为2.8，级配良好，含泥量为0.4%，碎石采用5～25mm连续级配，含泥量为0.1%；
③外加剂选用S8325聚羧酸，掺量为1.5%；
④在试配中选用等级为S95韶钢矿粉；
⑤坍落度：220±30mm；
⑥28d平均抗压强度达到93.2MP；
⑦水胶比为0.22，含砂率为39.4%，质量密度为2460kg／m3。
5.2.4.3混凝土运输
(1)装料前应冲洗拌筒，并清除筒内积水后方能装料。混凝土出厂前必须经质检员检查合格后才能签证放行。
(2)运输途中拌筒以1 -3r／min速度进行搅动。
(3)搅拌车到达现场卸料前应使拌筒以8 - 12r／min转1 - 2min，然后再进行反转卸料。
(4)混凝土搅拌车到达工地卸料前，如检查发现混凝土的和易性、塌落度不符合要求，需进行处理时，应由搅拌站驻现场技术代表进行处理，如需加外加剂，添加后要快速搅拌3min才能卸料。如达到初凝时间，该车混凝土应作报废处理。
(5)必须按发货单注明的工程名称、部位、混凝土强度等级，及时、准确地运送到施工现场，搅拌车运送频率和运送时间必须符合施工要求。
(6)混凝土在运送途中及至施工现场均严禁加水。
5.2.4.4抽样检测
按规定在混凝土搅拌车卸料约1／4 -3／4之间见证取样送检。
混凝土搅拌车出站前和卸料前应进行塌落度抽检，塌落度损失不应大于20mm。
5.2.4.5混凝土泵送
(1)泵机型号及性能应满足泵送高度的要求。
(2)泵送前应对泵机进行试运转，达到泵机技术说明书中可工作状态的性能。
(3)泵管布置应按照泵送先远后近，在浇筑中逐渐拆管的原则。
(4)泵送混凝土前，应先泵送清水，达到湿润和清洁管道的目的，然后泵送与混凝土配合比相同的水泥砂浆，润滑管道后方可泵送混凝土。
(5)泵送初始时，应慢速泵送，油压变化应在允许范围内，待泵送顺利时，再用正常速度进行泵送。
(6)泵送宜连续作业，当混凝土供应不及时时，应降低泵送速度，如因意外需暂停泵送时，应采取倒泵措施。
(7)在高温季节泵送，宜用湿麻包袋覆盖泵管，并定时淋水降温，以降低混凝土入模温度。
(8)混凝土泵送结束后，应及时彻底清洗搅拌车、泵机、输送管道、布料机、吊斗、串筒等。
5.2.4.6混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑前施工现场应做好各种准备工作。检查塔吊及泵机的工作状况，料斗和振动器的使用情况。钢串筒及接料斗需在安装前淋水润湿。混凝土浇筑前进行清理，清除杂物及存在的积水。
(2)混凝土的任务单上必须写明工程名称、地点、部位、数量、混凝土各项技术要求(强度等级、塌落度、缓凝时间等)、交接班搭接要求，连同混凝土施工配合比通知单一起下达。
(3)混凝土运输车供料必须满足要求。
(4)在搅拌站、浇筑现场和运输车辆之间应有可靠的通讯联络设备。
(5)施工现场必须备足抽检试模。
(6)浇筑混凝土前必须切实检查料斗口开启，关闭是否顺利，料斗内是否清除干净。雨天施工时，施工现场应采取防雨措施，大雨时应严禁施工。施工时先浇筑较高等级的墙柱（施工顺序一般是先施工核心筒剪力墙柱，然后由远及近施工其他墙柱及梁板）混凝土至梁板顶面，在混凝土初凝前再浇筑较低强度等级的梁板混凝土，对于较低强度等级的梁板与高强混凝土墙柱在浇筑砼时墙柱高强在梁板方向要至少多浇筑500mm宽，梁高超过1000mm的，墙柱砼要在梁板方向多浇筑二分之一梁高的宽度，然后砼流淌斜面与水平向成30°-60°，如下图所示。
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图5.2.4.6混凝土施工节点大样
此外，节点钢筋密集处的混凝土振捣可采用加强振捣或二次振捣法，因为钢筋的密集决定了粗骨料容易被钢筋卡住，只有细骨料能够落下去，会严重影响强度，并且因为粗骨料对钢筋缝隙的填充，导致下部被封闭住，形成空洞，加强振捣可以缓解这个问题，所以钢筋密集时不但需要加强振捣而且最好是同时放慢浇筑速度；二次振捣法即在混凝土初凝前再振捣一次，增强高低强度等级混凝土交接面的密实性，减少收缩。现场实际施工中，必要的时候要采用直径较小的振动棒加人工插捣相结合的方法，或者在设计允许的范围内调大混凝土塌落度。
5.2.4.7混凝土养护
高强度混凝土施工时，基本不泌水，混凝土浇筑后必须立即采取措施防止水分蒸发造成表面开裂（高性能混凝土的配合比中，水胶比低，用水量少，从水泥水化角度看，更需要采取良好的保养手段），因此，对于C80高强混凝土混凝土表面，混凝土浇筑完成后应及时用塑料薄膜粘贴或用无水养生液进行混凝土表面封闭，以达到保水的目的。在养护期间，派专人随时检查，修复脱落的保水面层，直至上一层混凝土浇筑前。
为保证高强混凝土质量，防止混凝土开裂，高强混凝土的入模温度应根据环境状况和构件所受的内、外约束程度加以限制。养护期间混凝土的内部最高温度不宜高于75℃，并应采取措施使混凝土内部与表面的温度差小于25℃。
6材料与设备
表6 C80高强混凝土与普通混凝土节点施工所需主要材料与设备
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7质量控制
7.1质量管理控制
1、应建立健全质量管理体系，质量管理落实到人。
2、在高强混凝土配制与施工前，设计生产和施工各方必须共同制定书面文件规定质量控制和质量保证实施细则，并明确专人监督施行。
3、本工法执行《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）、《高强混凝土应用技术规程》（JGJ/T281-2012）。
7.2质量保证措施
1、C80高强混凝土材料选用符合设计要求。
2、搅拌站的计量：对搅拌站微机控制系统及自动计量系统要严格认真监控，要经常检查其工作状况是否正常。投料时要确保原材料品种使用无误，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、水为±1％；粗细骨料为±2％；外加剂为±1％。
3、C80高强混凝土由于水泥用量较高、和易性比较好，因此在泵送中主要注意时间的控制和不使混凝土离析。施工中振捣应适时，混凝土下落入槽时应注意集中和均匀下料，接头处特别注意振动棒的插入深度和连续性。
4、C80混凝土由于混凝土强度等级高，初凝后强度值上升快，收缩率大，因此必须重视养护工作。
7.3高强混凝土施工难点及要点及处理措施
1、低水灰比，大坍落度
高强混凝土一般要求低水灰比，这种低水灰比的混凝土早在60年代末，我国就有过研究与应用，但由于混凝土在低水灰比的情况下，坍落度很小，甚至没有坍落度，其成型和捣实都很困难，无法在现浇混凝土施工中应用。
高强混凝土大多用于高层建筑或大跨度结构中,这些建筑物配筋率大，混凝土浇注困难，坍落度若小于15 cm ，施工很困难，故一般都采用220mm的坍落度。
2、坍落度损失问题
现代城市混凝土施工，一般采用预搅或商品混凝土。施工工地往往与搅拌站相距很远，要把混凝土从搅拌站运到工地需用较长的时间。混凝土在运输的过程中，其坍落度随时间的增加而减小，这对高强混凝土来说无疑又增加了难度。
3、混凝土可泵性问题
泵送混凝土几乎是高层建筑施工的唯一方法。所以高强和泵送几乎是不可分割的。所以对高强混凝土要解决混凝土可泵送的要求。
4、浇筑时间延长问题
通过对砼市场（广州）的调研，基本上所有的砼厂家C80高标号砼的生产线只有一条，每小时最大生产能力为25-30m3，由此大大延长了现场混凝土浇筑施工时间。
5、处理措施
为保证商品混凝土的供应及时和满足现场混凝土的使用要求，保证混凝土的搅拌质量和运输质量，设专门的商品混凝土调度员，负责协调商品混凝土对外对内事宜，以保证能够满足现场混凝土使用要求。
8安全措施
1、在施工生产过程中贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的安全工作方针。
2．本工法执行现行国家、地方有关安全技术规范、规程。
《建筑施工安全技术统一规范》（GB50870-2013）、《手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程》（GB/T3787-2006）、《用电安全导则》（GB/T13869-2008）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）。
3．搅拌车及车辆的登高爬梯、防护栏杆等设施要勤于检查，确保安全生产。
4．搅拌车每次出车前，均应检查主机性能、刹车、雨刮器、转弯灯等附属机件性能是否灵敏可靠，确保行车安全。
5．必须经常检查泵管固定、管扣是否牢固可靠，应及时更换已磨损的泵管及已断裂的管扣。
6．施工现场内的一切电源、电线路的安装和拆除，必须由持证电工专管，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护开关。
7．为防止泵送的突然中断而产生的混凝土反向冲击，宜在水平管线近泵机位置增设逆止阀。
8．用塔吊吊运混凝土时，应经常检查料斗吊钩是否牢固可靠，料斗口开启及关闭是否灵活稳当。否则应及时更换、维修。
9环保措施
1、成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对工程材料、设备、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。
2、本工法执行《城市区域环境噪声污染》（GB3096-2008）、《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-2011）。
3、及时清运弃渣及其它工程材料的废料等。弃渣及其他工程废弃物按相关要求进行合理堆放和处治，现场注意材料的节约，并做到工完场清。
4、严格执行用火申报、审批制度。凡是电气焊及用明火处，要有灭火措施及设备，周围无易燃易爆物品，并有专人看管。
10效益分析
由于高强混凝土流动性大，其单价约为普通混凝土的2倍，在施工过程中，若不采取相应措施加以控制，将造成高强混凝土的浪费，大大增加工程成本，如某工程C80图纸预算量为3918m3， 实际消耗量为4486m3，C80混凝土单价为808元/m3，直接增加成本约46万元人民币。采用此工法施工设置拦截装置后，能有效地控制高强混凝土的浪费，极大地节约了工程成本。
11应用实例
珠江新城D3-2项目（自编广州高德美居中心）是由广州市天河区猎德经济发展公司开发投资的商业综合体，工程建设地点位于珠江新城D3-2 地块，此地段属于天河区CBD 地段，北临黄埔大道，西临勤建大厦，东侧及南侧均为在建超高层建筑。该工程负一层至二层塔楼区域框架柱混凝土强度等级为C80，一、二层梁板混凝土强度等级为C35。通过对混凝土工程施工全过程的有效控制以及加设拦截装置对高强混凝土墙柱与普通混凝土梁板节点处进行处理，效果显著，有效地控制了高强混凝土的施工质量，获得了良好的社会效益。
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图11 工程应用实例
作者简介：赵勋（出生年份1988—），性别男，民族土家族，籍贯湖北建始，项目建设一级主管/工程师，学历本科， 研究方向：项目建设管理