鋼管混凝土如何保證混凝土密實

A. 鋼管混凝土澆築施工時主要的技術要求有哪些

GB50666-2011《混凝土結構工程施工規范》

8.3混凝土澆築

8.11澆築混凝土前，應清除模板內或墊層上的雜物。表面干 燥的地基、墊層、模板上應灑水濕潤；現場環境溫度髙於35°C 時，宜對金屬模板進行灑水降溫；灑水後不得留有積水。

8.3.2混凝土澆築應保證混凝土的均勻性和密實性。混凝土宜一次連續澆築。

8.13混凝土應分層澆築，分層厚度應符合本規范第8.4.6條 的規定，上層混凝土應在下層混凝土初凝之前澆築完畢。

8.3.4混凝土運輸、輸送人模的過程應保證混凝土連續澆築, 從運輸到輸送人模的延續時間不宜超過表8. 3. 4-1的規定，且不 應超過表8. 3. 4-2的規定。摻早強型減水劑、早強劑的混凝土, 以及有特殊要求的混凝土，應根據設計及施工要求，通過試驗確 定允許時間。

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B. 鋼管混凝土結構澆築應符合哪些規定

1
宜採用自密實混凝土澆築；
2
混凝土應採取減少收縮的措施；
3
在鋼管適當位置應留專有足夠的排氣孔，排屬氣孔孔徑不應小於20mm；澆築混凝土應加強排氣孔觀察，並應在確認漿體流出和澆築密實後再封堵排氣孔；
4
當採用粗骨料粒徑不大於25mm
的高流態混凝土或粗骨料粒徑不大於20mm
的自密實混凝土時，混凝土最大傾落高度不宜大於9m；傾落高度大於9m時，應採用串筒、溜槽、溜管等輔助裝置進行澆築；
5
混凝土從管頂向下澆築時應符合下列規定：
1)
澆築應有充分的下料位置，澆築應能使混凝土充盈整個鋼管；
2)
輸送管端內徑或斗容器下料口內徑應小於鋼管內徑，且每邊應留有不小於100mm
的間隙；
3)
應控制澆築速度和單次下料量，並應分層澆築至設計標高；
4)
混凝土澆築完畢後應對管口進行臨時封閉。
6
混凝土從管底頂升澆築時應符合下列規定：
1)
應在鋼管底部設置進料輸送管，進料輸送管應設止流閥門，止流閥門可在頂升澆築的混凝土達到終凝後拆除；
2)
合理選擇混凝土頂升澆築設備，配備上下通訊聯絡工具，有效控制混凝土的頂升或停止程；
3)
應控制混凝土頂升速度，並均衡澆築至設計標高。

C. 配製高性能鋼管微膨脹混凝土應注意的幾個問題

配製高性能鋼管微膨脹混凝土應注意哪些問題？下面中達咨詢為大家帶來相關內容的介紹，以供參考。
最近幾年，我國在鋼管拱橋應用技術方面發展很快，在許多大跨度的橋梁設計中都採用鋼管拱橋施工技術。該橋型是目前國內風行的一種新型結構，其橋梁結構形態優美，工藝復雜，跨度大，既省材料又省時間，且在施工期間不影響下部正常的通行，發展前景十分廣闊。該橋梁在設計中為了充分發揮鋼管套箍作用，內灌注高性能微膨脹混凝土，以提高鋼管的承載能力，提高構件的穩定性。在鋼管中灌注的一般是C40～C50的高性能微膨脹混凝土。該混凝土施工要求早期強度高，高流態，緩凝，自密實及可泵性非常好，最為關鍵性問題是，該鋼管混凝土為微應力混凝土。因三向應力混凝土的主要特性是強度高，變形性好，在外荷載作用下，由於鋼管約束其內部核心混凝土的橫向變形，使在三向應力作用下的核心混凝土的強度比普通澆注的混凝土提高了2～3倍。普通混凝土受壓的壓縮應變≥0.002時，出現縱向裂縫而破壞。三向應力作用下的混凝土可看作彈塑性材料，當壓縮應變達0.002時，不但仍有承載能力，而且表面不發生裂縫，它是一種很好的抗震材料。所以設置微應力，可提高構件的承載力及改變普通灌注法造成混凝土和鋼管間有間隙的現象。在設計中確定微膨脹率和如何設計該種配合比是關鍵因素。鋼管內部混凝土質量對工程結構安全影響很大，稍有不慎，就會出現質量事故，造成泵送困難，內有空氣，不飽滿，混凝土和鋼管間有收縮空唯尺隙及承重能力下降等現象。作者成功地主持了本單位兩座鋼管拱橋鋼管微膨脹高性能混凝土的設計工作，根據已成功的經驗對配製過程中需注意的事項進行分析說明。
1材料
1.1水泥
水泥是混凝土中的膠凝材料，可為混凝土提供活性。混凝土中的水泥用量過多會產生不良後果：如水化熱過大，混凝土收縮過大產生裂縫及空隙。因此，設計高性能微膨脹混凝土的水泥用量不宜過大，選擇水泥時應選擇525R早強型水泥為主體。該種混凝土在施工時，一般都要求高早強、緩凝及摻加外加劑、外摻料。所以，設計中對水泥的品種、細度、化學組成含量以及礦物組成，都有比較高的要求。水泥礦物組成中C3A和C3S對水化速度和強度發揮起決定作用。C3S與水反應快，凝結硬化也快，早、後期強度都高。因此，控制C3S在40%～50%為宜；C2S與水反應慢，硬化也慢，早強低，但後期強度高，產生水化熱低，C2S和C3S占水泥成分的70%～74%；C3A與水反非常快，水化熱也高，但強度不高，所控制C3A在5%～9%；當減水劑加到水泥—水系統中，首先被吸附C3A，C3A含量高，吸附的就多，使C3S和C2S吸附的就少。因此，C3A含量高的，減水效果就差。而水泥中鹼含量過高，使水泥凝結時間縮短，早強及流動性降低。水泥細度大，有利於減水劑增強效果。所以配製高性能微膨脹混凝土選擇水泥時，應全面考慮，稍有不慎，會造成性能降低，膨脹值過大或過小，造成混凝土收縮，鋼管內不飽滿。
1.2細骨料
配製高性能微膨脹混凝土要求使用干凈的河砂。使用時，必須考慮到砂中的雲母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎指標值，該四種指標對混凝土強度和對鋼筋的腐蝕性影響都非常大。因而，對該種河砂專門供應。對砂進行上述三種指標值的測定，嚴格按高標准控制砂中雲母含量、硫化物含量、含泥量及壓碎指標值，並且，此種混凝土對細度模數也有較高要求，細度模數選用2.6～3.1的中砂為宜。不宜選用砂岩類山砂、機制砂、海砂，此類砂對膨脹混凝土的膨脹率影響非常大。
1.3粗骨料
骨料的品質對高性能微膨脹混凝土有很大的影響，主要體現在骨料—砂漿界面粘結強度、骨料彈性模量和骨料的強度。在考慮該種混凝土的可泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和後期強度。卵石混凝土的可泵性很好，但混凝土中砂漿和卵石的界面粘結力較差，強度較低，造成水泥用量過高。碎石混凝土的可泵性較差，但早期和後期強度較高。有的碎石採用拆山鬧含硅旅罩質的岩石，在此類岩石中由於SiO2對混凝土影響很大，所在設計中全面考慮影響因素，一般不用此類碎石。為提高混凝土和易性可以用碎石和卵石雙摻的方法，也可以增大砂率用碎石單獨作粗骨料。使用碎石需經過二次破碎，使碎石基本無稜角，並減少針片狀顆粒的含量。碎石和卵石的粒徑都控制在小於30mm。粗骨料中的含泥量以及本身的強度和骨料的彈性模量，在配製時，需引起重視。
1.4摻合料
在我國高性能混凝土使用粉煤灰已相當普遍。該材料來源廣泛，價格便宜，可減少環境污染，是值得推廣的外摻料。粉煤灰主要的四種化學成分，摻入混凝土內在水泥水化過程中，能與分解出來的Ca(OH)2起化學反應，生成具有膠凝性的水化產物。這些水化產物，能在空氣中硬化，逐漸具有水硬性，所以也稱二次水化反應。該新生凝膠封住了毛細管路，增強了混凝土的密實性。因此，粉煤灰能取代部份水泥，從而節約水泥，降低水化熱，使混凝土升溫降低15%～35%。二次水化反應主要取決於粉煤灰中的硅酸鹽和鋁硅酸鹽微細顆粒的含量，同時也取決於粉煤灰的細度。細度越大，水化觸及面越大，二次水化反應越充分，且二次反應產生的凝膠封堵了毛細管路，增強了密實性，提高了混凝土的耐久性。這種二次水化反應只有Ⅰ級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成。所以摻加Ⅰ級或磨細粉煤灰是很有必要的。
但使用粉煤灰時，還應嚴格控制SO3的含量。因硫酸鹽與硅酸鹽發生反應後，生成鈣礬石。如SO3含量過大，生成的鈣礬石過多，則會引起混凝土的體積的不穩定性，降低混凝土耐久性。這種現象在學術上稱為水泥桿菌。所以，配製高性能微膨脹混凝土時，粉煤灰中SO3含量應控制在0.5%～1.5%左右。並且在配製高等級高性能的微膨脹混凝土時，摻用粉煤灰，它可以起到減少水泥用量的作用，也可以起到增加混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土的強度的作用，並可降低混凝土中的水化熱，提高新拌及硬化混凝土性能。配製C50及以上的高性能微膨脹混凝土必須摻用外摻料，並應摻加Ⅰ級或磨細粉煤灰。如摻Ⅱ級及以下的粉煤灰，會造成強度降低，混凝土干縮增大。粉煤灰的技術指標，應符合現行國家標准《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》的規定。
1.5外加劑
高效減水劑能使水泥起到分散作用，以改善混凝土的和易性並相對地釋放出一部分水，在維持W/C不變時，可以減少立方用水量，減少由於多餘的水分蒸發而留下的毛細孔體積，且孔徑變細，結構緻密，同時水化使生成物分布均勻，這對於減少混凝土的收縮，提高混凝土的密實性是很有好處的。W/C不變，立方水泥用量可以減少，從而對於減少水化熱、降低混凝土溫度也起到很好的效果。有的減水劑摻有緩凝成份，能抑制水泥初期水化作用，這就有可能使溫升速度緩慢，可改善混凝土的密實性、粘度等。所以，高效減水劑是配製高性能混凝土的主要成份。國內這種減水劑主要是萘系高效減水劑及密胺樹脂類高效水劑。由於鋼管混凝土在整個灌注期間，混凝土是蠕動性的，需一定的運輸和泵送時間，且鋼管混凝土在灌注後無法排出氣泡及養護。所以對外加劑的選擇尤為重要，因外加劑摻在不同膨脹劑的混凝土中產生的效果不同，選擇外加劑一定要多次試驗後方可使用。根據試驗，緩凝型減水劑會降低混凝土膨脹率，所以，摻加緩凝型減水劑時應多次試驗，認為混凝土膨脹率合適才可使用。配製高性能微膨脹混凝土選用的高效減水劑應具有緩凝作用或是高效減水劑和緩凝劑搭配使用，且是非引氣型、低氣泡的減水劑。此類高效減水劑的質量應符合現行國家標准《混凝土外加劑》規定。
1.6膨脹劑
混凝土中摻加膨脹劑，在水泥硬化過程中，形成大量的體積增大的結晶體—水化硫鋁酸鈣C3A-3CaSO4-32H2O(又名鈣礬石)。它能產生一定的膨脹能，在有鋼管約束條件下，在結構中建立0.2～0.3MPa預應力，可抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮應力，從而能使混凝土中的孔隙減小，毛細孔徑減小，提高混凝土的密實性，混凝土的抗壓強度和軸心抗壓強度也成倍地增長，這時膨脹能轉變為自應力，使混凝土處於受壓狀態，從而提高抗裂能力。所以微膨脹混凝土在有應力情況下，自身的強度遠遠大於設計值，其強度保證率大於97%。
選擇膨脹劑一定要多試驗幾個品種，膨脹劑應對混凝土後期強度及質量無損害，與所用水泥適應性好。在我國主要是使用U型膨脹劑、復合膨脹劑及明礬石膨脹劑。
2設計高性能膨脹混凝土的幾個問題
2.1試配強度
混凝土的施工配製強度應高於設計要求的標准值，以滿足強度保證率的需要。標准差的確定，可按一般高性能混凝土的設計方法進行配製強度的計算，不需要計算後按高一級強度等級的強度值作為施工配製強度，主要一點在於進行施工配合比的驗證工作。該種微膨脹混凝土設計強度一般為C40～C50，根據以往的經驗和高性能混凝土的設計原則，應控制水灰比，把水灰比確定為定值。由於W/C對鋼管混凝土的膨脹系數影響很大，W/C小，膨脹時間延長，不利於鋼管受力；W/C大，則膨脹發揮較早，強度下降，對提高結構受力不利。所以在設計過程中一定要根據多次試驗，控制好W/C。然後，進行各種材料用量的調整。
2.2砂率的確定
由於在高性能混凝土的設計中，砂率是根據測得砂、石混合最小空隙率(a＝(表觀密度-容重)/表觀密度)計算而來，該計算值為最佳砂率。在配製高等級高性能混凝土過程中尤其重要。但鋼管混凝土的灌注過程和一般高等級混凝土的灌注過程是不一樣的，該種混凝土是採用在鋼管中頂升灌注，在頂升的過程中，混凝土要有極好的和易性。粗骨料在頂升過程中不會由於自身的重力作用而下落，否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設計混凝土配合比過程中混凝土中碎石應稍微呈懸浮狀態，不能下沉。所以該種混凝土的砂率可提高一些。由於提高了砂率，會造成混凝土的水泥用量比原來要大些，膨脹率會小些。但只要能保證灌注的鋼管混凝土後期為無應力或微應力即可。
2.3凝結時間的確定
由於鋼管混凝土一般都採用頂升灌注法，在頂升的過程中，不允許混凝土初凝，所以在設計中就應考慮摻加高效減水劑或緩凝劑，以延緩混凝土的凝結時間。但摻加緩凝劑會減少混凝土的膨脹率，這樣就產生了相互矛盾。為解決此問題，在膨脹值不符合設計要求的情況下，可摻加礬土水泥或石膏，或在現場進行模擬試驗，在什麼膨脹條件下，可保證鋼管混凝土的飽和度，也可在允許的范圍內，增大高效減水劑的摻量，使緩凝延長。但摻用范圍應嚴格控制試驗，摻量過大，會引起泌水及和易性降低。這樣幾個方面同時進行多次試驗，就可解決緩凝條件下，混凝土的膨脹率問題。
2.4膨脹劑摻量
對膨脹混凝土來說，膨脹劑的摻量，直接關繫到混凝土膨脹率的問題。以下是我部進行的試驗研究(。
2.5膨脹值的確定
鋼管拱橋混凝土一般都是在限制條件下膨脹，膨脹值小，則鋼管中混凝土會與鋼筋間產生空隙，造成鋼管與混凝土無法連成整體，受力降低；而膨脹過大，則在鋼管內部形成很大的自應力，就會破壞混凝土內部結構，鋼管本身一直在橫向自應力的受力情況下，對本身結構受力有很大影響。因此，膨脹混凝土應有一個宜於控制的較大的膨脹值范圍。根據我們施工實踐認為鋼管混凝土設計為無應力或微應力時，膨脹混凝土限制膨脹率28天控制在(2～6)-10-4的膨脹值是合理的。經現場超聲波檢測達到飽滿、密實、無空隙，經測試其動靜載試驗都達到設計要求。所以根據成功的事例證明，控制無應力或微應力鋼管橋中膨脹混凝土的膨脹值時。可考慮較大范圍，這樣易於控制，不至於因膨脹值微小的變化，造成構件結構受力的破壞。
3結束語
我國在鋼管拱橋施工方面有成功的例子，也有失敗的。我認為失敗的原因主要是微膨脹混凝土的設計失敗造成的鋼管混凝土飽和度很差，引起結構受力下降，當然還有鋼管本身結構缺陷造成的受力下降。設計工作是非常重要的環節，但也不可忽視施工方面的因素。由於膨脹混凝土的特殊性，在拌制混凝土的過程中，材料計量很小的誤差，就會造成混凝土強度波動，及膨脹率增大或減小，引起結構受力降低、及鋼管混凝土飽和度下降等破壞事故。因此，在施工前，優化設計，嚴格施工控制，是鋼管微膨脹混凝土施工生產中必不可少的兩大重要環節。
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D. 鋼管混凝土柱底是否需要開孔

鋼管混凝土柱底不需要開孔但在鋼管側壁分段開孔。
圓形鋼管柱肢結構內混凝土的施工方法
1、逐段澆搗法
由於圓柱肢鋼管很高，插入式振搗棒不能從柱頂部溢流孔處一直下插到混凝土澆注的部位，所以只能將圓柱肢鋼管側壁分段開孔，分段灌入混凝土，分段憑感覺和經驗振搗，此時用眼睛觀察不到振搗情況，完成一段封閉該段的開孔，然後再進行下一段施工。混凝土澆注時腳手架必須事前搭好，由於鋼管柱肢外側開孔較多，材質內部晶格也發生變形，削弱了鋼管本身的剛度和塑性。因此這種方法費工、費力，工種交叉施工，增加了工序，成本高，勞動強度大，也不容易控制住施工質量，效果不好。
2、高拋法
在圓鋼管柱肢混凝土澆注施工中，也嘗試用了高位拋落方法，澆注了4肢鋼管柱的混凝土，混凝土從鋼柱頂部溢流孔連續灌入鋼柱內部，鋼管柱外部均勻分段綁設了附著式振搗器，每個振搗器在混凝灌入部位振搗都超過1分鍾，但振搗點是固定的，至於振搗多長時間合適是和許多因素相關的，譬如：鋼管的壁厚、混凝土的坍落度、附著振搗器綁置的松緊程度等等，所以不能保證混凝土的密實性和均勻性，混凝土是否產生了離析、分層現象，眼睛也觀察不到。隨著鋼管柱肢內的混凝土灌入的高度不斷上升，在接近鋼管柱頂約10米范圍只能再使用插入式振搗棒用人工振搗，也是比較麻煩費工費人的高空作業程序，而且延長了作業時間。
3、泵送頂升法
此方法是利用混凝土輸送泵的壓力將自密實混凝土從圓鋼管柱底部預留的開孔位置連續不斷由下往上擠壓頂入鋼管內，直到注滿整肢鋼管柱的免振搗施工方法，減少了許多工序環節，降低了勞動強度，加快了施工進度。
3.1施工時的主要事項：
3.1.1在距離圓鋼管柱底部400~600mm處開一個125~145mm圓孔，用一截長約600mm、45~60°、直徑和鋼管柱開孔相適宜的短鋼管彎頭一端插入鋼管柱孔內，外部四周和鋼管柱點焊；另一端和混凝土輸送管用管卡相連。
3.1.2澆注前，要計算好單肢混凝土的用量，合理有計劃地訂購商品混凝土，從混凝土攪拌至開始頂升的時間要控制在混凝土的初凝以前，並做好坍落度的檢測工作。
3.1.3同一肢圓鋼管內的混凝土泵送頂升施工應該是連續進行，不能間斷，直到圓鋼管頂部溢流孔或排氣孔溢出混凝土為止，借用混凝土的自重擠壓密實不需振搗。
3.1.4自圓鋼柱肢開孔以下及嵌入基礎杯口部分鋼管的混凝土需在泵送頂升前填滿，為了保證其密實性，可用插入式振搗棒直接插入振搗或採用外部附著式振搗器振搗，振搗時間大於1分鍾即可。
3.1.5泵送頂升之前，泵送砂漿用來潤滑輸送管道，並把此部分砂漿清除干凈後再進行圓鋼柱芯混凝土的澆注，為了減少頂升的混凝土與圓鋼柱管壁之間的摩擦阻力，也可在施工時，從圓柱管頂部溢流孔向圓鋼管柱沿著內壁注入適量與混凝土配合比相同的水泥漿。
3.1.6泵送混凝土管連接一定要安全可靠，嚴重變形、磨損管壁變得較薄的輸送管不得使用，嚴格檢查橡膠密封圈的老化情況，管卡及螺栓破損嚴重的要及時更換，以便安全施工。
3.1.7圓鋼管柱肢開孔時割下來的柱鋼板，應該編號保存在該柱肢下面，以便混凝土養護7天後焊接封口時方便。
3.1.8混凝土澆注30分鍾後，查看圓柱鋼管柱頂部混凝土有無下沉情況，若有則用人工補充澆注混凝土，用振搗棒做適宜的振搗。
3.1.9圓鋼管柱肢頂部開設的溢流孔（也可做排氣用）的孔徑要大於混凝土輸送管的直徑，等到已澆注的混凝土的強度達到設計強度的50%以後，可以將柱頂鋼板和鋼管焊牢。
3.1.10在泵送頂升前，最好使用塑料軟帶子纏繞圓鋼管柱肢，以免混凝土度鋼管柱外壁的污染，尤其是鋼管柱的高端位置，清洗、鏟除都很費工、費力，造成沒有必要的人工費支出。
3.2施工質量的保證
3.2.1嚴格按照國家《混凝土結構工程施工質量驗收規范》和《鋼管混凝土結構設計與施工規程》進行施工。
3.2.2混凝土攪拌車在裝料及運輸過程中，應保證運輸車的滾筒按3~6r/min低速運轉，以保持混凝土拌合均勻性，不至於產生分層、離析的現象，更不允許在等待泵送頂升、卸料時加水，冬季滾筒應加以覆蓋包裹。
3.2.3混凝土輸送管的安裝要符合現場的實際情況，盡可能縮短管線長度，少用彎管，輸送泵盡量接近鋼管柱肢，場地應平整密實，道路要暢通，以保證混凝土輸送泵、混凝土運輸車平穩運行，拆裝泵送管方便。
3.2.4混凝土的原材料應符合質量要求及嚴格控制原材料的計量；嚴格控制好混凝土的坍落度；水泥、砂、石子、水、外加劑（如礦渣粉、粉煤灰、微膨脹劑、高效泵送劑）原材料技術指標必須符合國家標准，混凝土配合比須符合設計規定的強度等級。
3.2.5加強混凝土試件的製作質量及管理，派專人負責製作、標准養護、保管和送檢，保證試件的真實性，以最後的實驗報告為竣工依據。
3.2.6鋼管柱肢內的混凝土澆築的質量可根據國家規范採用敲擊鋼管外壁聽聲音的方法檢查判定是否有不密實、空鼓的部位，也可以此採用超聲波進行探傷檢測。
三、結束語
由於在此項圓鋼管柱肢混凝土施工中採用了泵送頂升法，使混凝土的抗壓性能和鋼管材的塑性性能得到同時發揮，起到了很好的保障作用；既對提高構件的承載力、抗震性能有好處又減少了許多施工工序，避免了多個工種交叉作業，有利於安全管理，也可以組織流水作業，加快了施工進度，與其它澆搗方法相比具有良好的綜合效益，同時提高了經濟技術指標，有其自身的優勢。
鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中並搗實以加大鋼管的強度和剛度.一般的，把混凝土強度等級在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強度等級在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強混凝土；混凝土強度等級在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強混凝土。