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2017建筑業10項新技術——鋼筋與混凝土技術
更新時間:2017-11-21 13:53:08    點擊:1298次

以下是2017建筑業10項新技術——鋼筋與混凝土技術節選內容:

2.1 高耐久性混凝土技術

2.1.1 技術內容

高耐久性混凝土是通過對原材料的質量控制、優選及施工工藝的優化控制,合理摻加優質礦物摻合料或復合摻合料,采用高效(高性能)減水劑制成的具有良好工作性、滿足結構所要求的各項力學性能、且耐久性優異的混凝土。

(1)原材料和配合比的要求

1)水膠比(W/B)≤0.38。

2)水泥必須采用符合現行國家標準規定的水泥,如硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥等,不得選用立窯水泥;水泥比表面積宜小于350m2/kg,不應大于380m2/kg。

3)粗骨料的壓碎值≤10%,宜采用分級供料的連續級配,吸水率<1.0%,且無潛在堿骨料反應危害。

4)采用優質礦物摻合料或復合摻合料及高效(高性能)減水劑是配制高耐久性混凝土的特點之一。優質礦物摻合料主要包括硅灰、粉煤灰、磨細礦渣粉及天然沸石粉等,所用的礦物摻合料應符合國家現行有關標準,且宜達到優品級,對于沿海港口、濱海鹽田、鹽漬土地區,可添加防腐阻銹劑、防腐流變劑等。礦物摻合料等量取代水泥的最大量宜為:硅粉≤10%,粉煤灰≤30%,礦渣粉≤50%,天然沸石粉≤10%,復合摻合料≤50%。

5)混凝土配制強度可按以下公式計算:

fcu,0≥fcu,k+1.645σ

式中    fcu,0——混凝土配制強度(MPa);

——混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa);

σ——強度標準差,無統計數據時,預拌混凝土可按《普通混凝土配合比設計規程》JGJ 55的規定取值。

(2)耐久性設計要求

對處于嚴酷環境的混凝土結構的耐久性,應根據工程所處環境條件,按《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50467進行耐久性設計,考慮的環境劣化因素及采取措施有:

1)抗凍害耐久性要求:a)根據不同凍害地區確定最大水膠比;b)不同凍害地區的抗凍耐久性指數DF或抗凍等級;c)受除冰鹽凍融循環作用時,應滿足單位面積剝蝕量的要求;d)處于有凍害環境的,應摻入引氣劑,引氣量應達到3%~5%。

2)抗鹽害耐久性要求:a)根據不同鹽害環境確定最大水膠比;b)抗氯離子的滲透性、擴散性,宜以56d齡期電通量或84d氯離子遷移系數來確定。一般情況下,56d電通量宜≤800C,84d氯離子遷移系數宜≤;c)混凝土表面裂縫寬度符合規范要求。

3)抗硫酸鹽腐蝕耐久性要求:a)用于硫酸鹽侵蝕較為嚴重的環境,水泥熟料中的C3A不宜超過5%,宜摻加優質的摻合料并降低單位用水量;b)根據不同硫酸鹽腐蝕環境,確定最大水膠比、混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級;c)混凝土抗硫酸鹽等級宜不低于KS120。

4)對于腐蝕環境中的水下灌注樁,為解決其耐久性和施工問題,宜摻入具有防腐和流變性能的礦物外加劑,如防腐流變劑等。

5)抑制堿—骨料反應有害膨脹的要求:a)混凝土中堿含量<3.0kg/m3;b)在含堿環境或高濕度條件下,應采用非堿活性骨料;c)對于重要工程,應采取抑制堿骨料反應的技術措施。

2.1.2 技術指標

(1)工作性

根據工程特點和施工條件,確定合適的坍落度或擴展度指標;和易性良好;坍落度經時損失滿足施工要求,具有良好的充填模板和通過鋼筋間隙的性能。

(2)力學及變形性能

混凝土強度等級宜≥C40;體積穩定性好,彈性模量與同強度等級的普通混凝土基本相同。

(3)耐久性

可根據具體工程情況,按照《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50467、《混凝土耐久性檢驗評定標準》JGJ/T193及上述技術內容中的耐久性技術指標進行控制;對于極端嚴酷環境和重大工程,宜針對性地開展耐久性專題研究。

耐久性試驗方法宜采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082和《預防混凝土堿骨料反應技術規范》GB/T 50733規定的方法。

2.1.3 適用范圍

高耐久性混凝土適用于對耐久性要求高的各類混凝土結構工程,如內陸港口與海港、地鐵與隧道、濱海地區鹽漬土環境工程等,包括橋梁及設計使用年限100年的混凝土結構,以及其他嚴酷環境中的工程。

2.1.4 工程案例

天津地鐵、杭州灣大橋、山東東營黃河公路大橋、武漢武昌火車站、廣州珠江新城西塔工程、湖南洞庭湖大橋等。

2.2 高強高性能混凝土技術

2.2.1 技術內容

高強高性能混凝土(簡稱HS-HPC)是具有較高的強度(一般強度等級不低于C60)且具有高工作性、高體積穩定性和高耐久性的混凝土(“四高”混凝土),屬于高性能混凝土(HPC)的一個類別。其特點是不僅具有更高的強度且具有良好的耐久性,多用于超高層建筑底層柱、墻和大跨度梁,可以減小構件截面尺寸增大使用面積和空間,并達到更高的耐久性。

超高性能混凝土(UHPC)是一種超高強(抗壓強度可達150MPa以上)、高韌性(抗折強度可達16MPa以上)、耐久性優異的新型超高強高性能混凝土,是一種組成材料顆粒的級配達到最佳的水泥基復合材料。用其制作的結構構件不僅截面尺寸小,而且單位強度消耗的水泥、砂、石等資源少,具有良好的環境效應。

HS-HPC的水膠比一般不大于0.34,膠凝材料用量一般為480~600kg/m3,硅灰摻量不宜大于10%,其他優質礦物摻合料摻量宜為25%~40%,砂率宜為35%~42%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。

UHPC的水膠比一般不大于0.22,膠凝材料用量一般為700~1000kg/m3。超高性能混凝土宜摻加高強微細鋼纖維,鋼纖維的抗拉強度不宜小于2000MPa,體積摻量不宜小于1.0%,宜采用聚羧酸系高性能減水劑。

2.2.2 技術指標

(1)工作性

新拌HS-HPC最主要的特點是粘度大,為降低混凝土的粘性,宜摻入能夠降低混凝土粘性且對混凝土強度無負面影響的外加劑,如降粘型外加劑、降粘增強劑等。UHPC的水膠比更低,粘性更大,宜摻入能降低混凝土粘性的功能型外加劑,如降粘增強劑等。

混凝土拌合物的技術指標主要是坍落度、擴展度和倒坍落度筒混凝土流下時間(簡稱倒筒時間)等。對于HS-HPC,混凝土坍落度不宜小于220mm,擴展度不宜小于500mm,倒置坍落度筒排空時間宜為5~20s,混凝土經時損失不宜大于30mm/h。

(2)HS-HPC的配制強度可按公式fcu,0≥1.15fcu,k計算;

UHPC的配制強度可按公式 fcu,0≥1.1fcu,k計算;

(3)HS-HPC及UHPC因其內部結構密實,孔結構更加合理,通常具有更好的耐久性,為滿足抗硫酸鹽腐蝕性,宜摻加優質的摻合料,或選擇低C3A含量(<8%)的水泥。

(4)自收縮及其控制

1)自收縮與對策

當HS-HPC澆筑成型并處于絕濕條件下,由于水泥繼續水化,消耗毛細管中的水分,使毛細管失水,產生毛細管張力(負壓),引起混凝土收縮,稱之自收縮。通常水膠比越低,膠凝材料用量越大,自收縮會越嚴重。

對于HS-HPC一般應控制粗細骨料的總量不宜過低,膠凝材料的總量不宜過高;通過摻加鋼纖維可以補償其韌性損失,但在氯鹽環境中,鋼纖維不太適用;采用外摻5%飽水超細沸石粉的方法,或者內摻吸水樹脂類養護劑、外覆蓋養護膜以及其他充分的養護措施等,可以有效的控制HS-HPC的自收縮。

UHPC一般通過摻加鋼纖維等控制收縮,提高韌性;膠凝材料的總量不宜過高。

2)收縮的測定方法

參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082進行。

2.2.3 適用范圍

HS-HPC適用于高層與超高層建筑的豎向構件、預應力結構、橋梁結構等混凝土強度要求較高的結構工程。

UHPC由于高強高韌性的特點,可用于裝飾預制構件、人防工程、軍事防爆工程、橋梁工程等。

2.2.4 工程案例

合肥天時廣場、上海中心大廈、天津117大廈、廣州珠江新城西塔項目等國內工程已大量應用HS-HPC,國外超高層建筑及大跨度橋梁也大量應用了HS-HPC。

目前UHPC已成功應用于國內高速鐵路的電纜溝蓋板(RPC蓋板)、長沙橫四路某跨街天橋、馬房北江大橋UHPC橋面鋪裝層等。

2.3 自密實混凝土技術

2.3.1 技術內容

自密實混凝土(Self-Compacting Concrete,簡稱SCC)具有高流動性、均勻性和穩定性,澆筑時無需或僅需輕微外力振搗,能夠在自重作用下流動并能充滿模板空間的混凝土,屬于高性能混凝土的一種。自密實混凝土技術主要包括:自密實混凝土的流動性、填充性、保塑性控制技術;自密實混凝土配合比設計;自密實混凝土早期收縮控制技術。

(1)自密實混凝土流動性、填充性、保塑性控制技術

自密實混凝土拌合物應具有良好的工作性,包括流動性、填充性和保水性等。通過骨料的級配控制、優選摻合料以及高效(高性能)減水劑來實現混凝土的高流動性、高填充性。其測試方法主要有坍落擴展度和擴展時間試驗方法、J環擴展度試驗方法、離析率篩析試驗方法、粗骨料振動離析率跳桌試驗方法等。

(2)配合比設計

自密實混凝土配合比設計與普通混凝土有所不同,有全計算法、固定砂石法等。配合比設計時,應注意以下幾點要求:

1)單方混凝土用水量宜為160kg~180kg;

2)水膠比根據粉體的種類和摻量有所不同,不宜大于0.45;

3)根據單位體積用水量和水膠比計算得到單位體積粉體量,單位體積粉體量宜為0.16~0.23;

4)自密實混凝土單位體積漿體量宜為0.32~0.40。

(3)自密實混凝土自收縮

由于自密實混凝土水膠比較低、膠凝材料用量較高,導致混凝土自收縮較大,應采取優化配合比,加強養護等措施,預防或減少自收縮引起的裂縫。

2.3.2 技術指標

(1)原材料的技術要求

1)膠凝材料

水泥選用較穩定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;摻合料是自密實混凝土不可缺少的組分之一。一般常用的摻合料有粉煤灰、磨細礦渣、硅灰、粒化高爐礦渣粉、石灰石粉等,也可摻入復合摻合料,復合摻合料宜滿足《混凝土用復合摻合料》JG/T486中易流型或普通型Ⅰ級的要求。膠凝材料總量宜控制在400 kg/m3 ~550kg/m3。

2)細骨料

細骨料質量控制應符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52以及《混凝土質量控制標準》GB50164的要求。

3)粗骨料

粗骨料宜采用連續級配或2個及以上單粒級配搭配使用,粗骨料的最大粒徑一般以小于20mm為宜,盡可能選用圓形且不含或少含針、片狀顆粒的骨料;對于配筋密集的豎向構件、復雜形狀的結構以及有特殊要求的工程,粗骨料的最大公稱粒徑不宜大于16mm。

4)外加劑

自密實混凝土具備的高流動性、抗離析性、間隙通過性和填充性這四個方面都需要以外加劑為主的手段來實現。減水劑宜優先采用高性能減水劑。對減水劑的主要要求為:與水泥的相容性好,減水率大,并具有緩凝、保塑的特性。

(2)自密實性能主要技術指標

對于泵送澆筑施工的工程,應根據構件形狀與尺寸、構件的配筋等情況確定混凝土坍落擴展度。對于從頂部澆筑的無配筋或配筋較少的混凝土結構物(如平板)以及無需水平長距離流動的豎向結構物(如承臺和一些深基礎),混凝土坍落擴展度應滿足550~655mm;對于一般的普通鋼筋混凝土結構以及混凝土結構坍落擴展度應滿足660 ~755mm;對于結構截面較小的豎向構件、形狀復雜的結構等,混凝土坍落擴展度應滿足760m~850mm;對于配筋密集的結構或有較高混凝土外觀性能要求的結構,擴展時間T500(s)應不大于2s。其他技術指標應滿足《自密實混凝土應用技術規程》JGJ/T 283的要求。

2.3.3 適用范圍

自密實混凝土適用于澆筑量大,澆筑深度和高度大的工程結構;配筋密集、結構復雜、薄壁、鋼管混凝土等施工空間受限制的工程結構;工程進度緊、環境噪聲受限制或普通混凝土不能實現的工程結構。

2.3.4 工程案例

上海環球金融中心、北京恒基中心過街通道工程、江蘇潤揚長江大橋、廣州珠江新城西塔、蘇通大橋承臺。

2.4 再生骨料混凝土技術

2.4.1 技術內容

摻用再生骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土,簡稱再生混凝土。科學合理地利用建筑廢棄物回收生產的再生骨料以制備再生骨料混凝土,一直是世界各國致力研究的方向,日本等國家已經基本形成完備的產業鏈。隨著我國環境壓力嚴峻、建材資源面臨日益緊張的局勢,如何尋求可用的非常規骨料作為工程建設混凝土用骨料的有效補充已迫在眉睫,再生骨料成為可行選擇之一。

(1)再生骨料質量控制技術

1)再生骨料質量應符合國家標準《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177或《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T 25176的規定,制備混凝土用再生骨料應同時符合行業標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240相關規定。

2)由于建筑廢棄物來源的復雜性,各地技術及產業發達程度差異和受加工處理的客觀條件限制,部分再生骨料某些指標可能不能滿足現行國家標準的要求,須經過試配驗證后,可用于配制墊層等非結構混凝土或強度等級較低的結構混凝土。

(2)再生骨料普通混凝土配制技術

設計配制再生骨料普通混凝土時,可參照行業標準《再生骨料應用技術規程》JGJ/T240相關規定進行。

2.4.2 技術指標

(1)再生骨料混凝土的拌合物性能、力學性能、長期性能和耐久性能、強度檢驗評定及耐久性檢驗評定等,應符合現行國家標準《混凝土質量控制標準》GB 50164的規定。

(2)再生骨料普通混凝土進行設計取值時,可參照以下要求進行:

1)再生骨料混凝土的軸心抗壓強度標準值、軸心抗壓強度設計值、軸心抗拉強度標準值、軸心抗拉強度設計值、剪切變形模量和泊松比均可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定取值。

2)僅摻用Ⅰ類再生粗骨料配制的混凝土,其受壓和受拉彈性模量可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定取值;其他類別再生骨料配制的再生骨料混凝土,其彈性模量宜通過試驗確定,在缺乏試驗條件或技術資料時,可按表2.1的規定取值。

表2.1 再生骨料普通混凝土彈性模量

3)再生骨料混凝土的溫度線膨脹系數、比熱容和導熱系數宜通過試驗確定。當缺乏試驗條件或技術資料時,可按現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010和《民用建筑熱工設計規范》GB 50176的規定取值。

2.4.3 適用范圍

我國目前實際生產應用的再生骨料大部分為II類及以下再生骨料,宜用于配制C40及以下強度等級的非預應力普通混凝土。鼓勵再生骨料混凝土大規模用于墊層等非結構混凝土。

2.4.4 工程案例

北京建筑工程學院實驗6號樓、青島市海逸景園6號工程、邯鄲溫康藥物中間體研發有限公司廠房等。

2.5 混凝土裂縫控制技術

2.5.1 技術內容

混凝土裂縫控制與結構設計、材料選擇和施工工藝等多個環節相關。結構設計主要涉及結構形式、配筋、構造措施及超長混凝土結構的裂縫控制技術等;材料方面主要涉及混凝土原材料控制和優選、配合比設計優化;施工方面主要涉及施工縫與后澆帶、混凝土澆筑、水化熱溫升控制、綜合養護技術等。

(1)結構設計對超長結構混凝土的裂縫控制要求

超長混凝土結構如不在結構設計與工程施工階段采取有效措施,將會引起不可控制的非結構性裂縫,嚴重影響結構外觀、使用功能和結構的耐久性。超長結構產生非結構性裂縫的主要原因是混凝土收縮、環境溫度變化在結構上引起的溫差變形與下部豎向結構的水平約束剛度的影響。

為控制超長結構的裂縫,應在結構設計階段采取有效的技術措施。主要應考慮以下幾點:

1)對超長結構宜進行溫度應力驗算,溫度應力驗算時應考慮下部結構水平剛度對變形的約束作用、結構合攏后的最大溫升與溫降及混凝土收縮帶來的不利影響,并應考慮混凝土結構徐變對減少結構裂縫的有利因素與混凝土開裂對結構截面剛度的折減影響。

2)為有效減少超長結構的裂縫,對大柱網公共建筑可考慮在樓蓋結構與樓板中采用預應力技術,樓蓋結構的框架梁應采用有粘接預應力技術,也可在樓板內配置構造無粘接預應力鋼筋,建立預壓力,以減小由于溫度降溫引起的拉應力,對裂縫進行有效控制。除了施加預應力以外,還可適當加強構造配筋、采用纖維混凝土等用于減小超長結構裂縫的技術措施。

3)設計時應對混凝土結構施工提出要求,如對大面積底板混凝土澆筑時采用分倉法施工、對超長結構采用設置后澆帶與加強帶,以減少混凝土收縮對超長結構裂縫的影響。當大體積混凝土置于巖石地基上時,宜在混凝土墊層上設置滑動層,以達到減少巖石地基對大體積混凝土的約束作用。

(2)原材料要求

1)水泥宜采用符合現行國家標準規定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜采用低熱礦渣硅酸鹽水泥或中、低熱硅酸鹽水泥,也可使用硅酸鹽水泥同時復合大摻量的礦物摻合料。水泥比表面積宜小于350m2/kg,水泥堿含量應小于0.6%;用于生產混凝土的水泥溫度不宜高于60℃,不應使用溫度高于60℃的水泥拌制混凝土。

2)應采用二級或多級級配粗骨料,粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3,緊密堆積密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴曬,宜分級堆放,堆場上方宜設罩棚。高溫季節,骨料使用溫度不宜高于28℃。

3)根據需要,可摻加短鋼纖維或合成纖維的混凝土裂縫控制技術措施。合成纖維主要是抑制混凝土早期塑性裂縫的發展,鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞特性及耐久性;纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學性能等應符合國家有關標準的規定,并根據工程特點和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。

4)宜采用高性能減水劑,并根據不同季節和不同施工工藝分別選用標準型、緩凝型或防凍型產品。高性能減水劑引入混凝土中的堿含量(以Na2O+0.658K2O計)應小于0.3kg/m3;引入混凝土中的氯離子含量應小于0.02kg/m3;引入混凝土中的硫酸鹽含量(以Na2SO4計)應小于0.2kg/m3。

5)采用的粉煤灰礦物摻合料,應符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的規定。粉煤灰的級別不宜低于Ⅱ級,且粉煤灰的需水量比不宜大于100%,燒失量宜小于5%。

6)采用的礦渣粉礦物摻合料,應符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046的規定。礦渣粉的比表面積宜小于450m2/kg,流動度比應大于95%,28d活性指數不宜小于95%。

(3)配合比要求

1)混凝土配合比應根據原材料品質、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求,通過計算、試配、調整等步驟選定。

2)配合比設計中應控制膠凝材料用量,C60以下混凝土最大膠凝材料用量不宜大于550kg/m3,C60、C65混凝土膠凝材料用量不宜大于560kg/m3,C70、C75、C80混凝土膠凝材料用量不宜大于580kg/m3,自密實混凝土膠凝材料用量不宜大于600kg/m3;混凝土最大水膠比不宜大于0.45。

3)對于大體積混凝土,應采用大摻量礦物摻合料技術,礦渣粉和粉煤灰宜復合使用。

4)纖維混凝土的配合比設計應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的要求。

5)配制的混凝土除滿足抗壓強度、抗滲等級等常規設計指標外,還應考慮滿足抗裂性指標要求。

(4)大體積混凝土設計齡期

大體積混凝土宜采用長齡期強度作為配合比設計、強度評定和驗收的依據。基礎大體積混凝土強度齡期可取為60d(56d)或90d;柱、墻大體積混凝土強度等級不低于C80時,強度齡期可取為60d(56d)。

(5)施工要求

1)大體積混凝土施工前,宜對施工階段混凝土澆筑體的溫度、溫度應力和收縮應力進行計算,確定施工階段混凝土澆筑體的溫升峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標,制定相應的溫控技術措施。

一般情況下,溫控指標宜符合下列要求:夏(熱)期施工時,混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不宜高于40℃,混凝土入模溫度不宜高于30℃,混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃;在覆蓋養護期間,混凝土澆筑體的表面以內(40~100mm)位置處溫度與澆筑體表面的溫度差值不應大于25℃;結束覆蓋養護后,混凝土澆筑體表面以內(40-100mm)位置處溫度與環境溫度差值不應大于25℃;澆筑體養護期間內部相鄰二點的溫度差值不應大于25℃;混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

基礎大體積混凝土測溫點設置和柱、墻、梁大體積混凝土測溫點設置及測溫要求應符合《混凝土結構工程施工規范》GB 50666的要求。

2)超長混凝土結構施工前,應按設計要求采取減少混凝土收縮的技術措施,當設計無規定時,宜采用下列方法:

分倉法施工:對大面積、大厚度的底板可采用留設施工縫分倉澆筑,分倉區段長度不宜大于40m,地下室側墻分段長度不宜大于16m;分倉澆筑間隔時間不應少于7d,跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。

后澆帶施工:對超長結構一般應每隔40~60m設一寬度為700~1000mm的后澆帶,縫內鋼筋可采用直通或搭接連接;后澆帶的封閉時間不宜少于45d;后澆帶封閉施工時應清除縫內雜物,采用強度提高一個等級的無收縮或微膨脹混凝土進行澆筑。

3)在高溫季節澆筑混凝土時,混凝土入模溫度應低于30℃,應避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射;混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應超過40℃;混凝土成型后應及時覆蓋,并應盡可能避開炎熱的白天澆筑混凝土。

4)在相對濕度較小、風速較大的環境下澆筑混凝土時,應采取適當擋風措施,防止混凝土表面失水過快,此時應避免澆筑有較大暴露面積的構件;雨期施工時,必須有防雨措施。

6)混凝土的拆模時間除考慮拆模時的混凝土強度外,還應考慮拆模時的混凝土溫度不能過高,以免混凝土表面接觸空氣時降溫過快而開裂,更不能在此時澆涼水養護;混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模。

一般情況下,結構或構件混凝土的里表溫差大于25℃、混凝土表面與大氣溫差大于20℃時不宜拆模;大風或氣溫急劇變化時不宜拆模;在炎熱和大風干燥季節,應采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。

7)混凝土綜合養護技術措施。對于高強混凝土,由于水膠比較低,可采用混凝土內摻養護劑的技術措施;對于豎向等結構,為避免間斷澆水導致混凝土表面干濕交替對混凝土的不利影響,可采取外包節水養護膜的技術措施,保證混凝土表面的持續濕潤。

8)纖維混凝土的施工應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的規定。

2.5.2 技術指標

混凝土的工作性、強度、耐久性等應滿足設計要求,關于混凝土抗裂性能的檢測評價方法主要方法如下:

(1)圓環抗裂試驗,見《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01附錄A1;

(2)平板誘導試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082;

(3)混凝土收縮試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082。

2.5.3 適用范圍

適用于各種混凝土結構工程,特別是超長混凝土結構,如工業與民用建筑、隧道、碼頭、橋梁及高層、超高層混凝土結構等。

2.5.4 工程案例

北京地鐵、天津地鐵、中央電視臺新辦公樓、紅沿河核電站安全殼、潤揚長江大橋等。


2.5 混凝土裂縫控制技術

2.5.1 技術內容

混凝土裂縫控制與結構設計、材料選擇和施工工藝等多個環節相關。結構設計主要涉及結構形式、配筋、構造措施及超長混凝土結構的裂縫控制技術等;材料方面主要涉及混凝土原材料控制和優選、配合比設計優化;施工方面主要涉及施工縫與后澆帶、混凝土澆筑、水化熱溫升控制、綜合養護技術等。

(1)結構設計對超長結構混凝土的裂縫控制要求

超長混凝土結構如不在結構設計與工程施工階段采取有效措施,將會引起不可控制的非結構性裂縫,嚴重影響結構外觀、使用功能和結構的耐久性。超長結構產生非結構性裂縫的主要原因是混凝土收縮、環境溫度變化在結構上引起的溫差變形與下部豎向結構的水平約束剛度的影響。

為控制超長結構的裂縫,應在結構設計階段采取有效的技術措施。主要應考慮以下幾點:

1)對超長結構宜進行溫度應力驗算,溫度應力驗算時應考慮下部結構水平剛度對變形的約束作用、結構合攏后的最大溫升與溫降及混凝土收縮帶來的不利影響,并應考慮混凝土結構徐變對減少結構裂縫的有利因素與混凝土開裂對結構截面剛度的折減影響。

2)為有效減少超長結構的裂縫,對大柱網公共建筑可考慮在樓蓋結構與樓板中采用預應力技術,樓蓋結構的框架梁應采用有粘接預應力技術,也可在樓板內配置構造無粘接預應力鋼筋,建立預壓力,以減小由于溫度降溫引起的拉應力,對裂縫進行有效控制。除了施加預應力以外,還可適當加強構造配筋、采用纖維混凝土等用于減小超長結構裂縫的技術措施。

3)設計時應對混凝土結構施工提出要求,如對大面積底板混凝土澆筑時采用分倉法施工、對超長結構采用設置后澆帶與加強帶,以減少混凝土收縮對超長結構裂縫的影響。當大體積混凝土置于巖石地基上時,宜在混凝土墊層上設置滑動層,以達到減少巖石地基對大體積混凝土的約束作用。

(2)原材料要求

1)水泥宜采用符合現行國家標準規定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜采用低熱礦渣硅酸鹽水泥或中、低熱硅酸鹽水泥,也可使用硅酸鹽水泥同時復合大摻量的礦物摻合料。水泥比表面積宜小于350m2/kg,水泥堿含量應小于0.6%;用于生產混凝土的水泥溫度不宜高于60℃,不應使用溫度高于60℃的水泥拌制混凝土。

2)應采用二級或多級級配粗骨料,粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3,緊密堆積密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴曬,宜分級堆放,堆場上方宜設罩棚。高溫季節,骨料使用溫度不宜高于28℃。

3)根據需要,可摻加短鋼纖維或合成纖維的混凝土裂縫控制技術措施。合成纖維主要是抑制混凝土早期塑性裂縫的發展,鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞特性及耐久性;纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學性能等應符合國家有關標準的規定,并根據工程特點和制備混凝土的性能選擇不同的纖維。

4)宜采用高性能減水劑,并根據不同季節和不同施工工藝分別選用標準型、緩凝型或防凍型產品。高性能減水劑引入混凝土中的堿含量(以Na2O+0.658K2O計)應小于0.3kg/m3;引入混凝土中的氯離子含量應小于0.02kg/m3;引入混凝土中的硫酸鹽含量(以Na2SO4計)應小于0.2kg/m3。

5)采用的粉煤灰礦物摻合料,應符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的規定。粉煤灰的級別不宜低于Ⅱ級,且粉煤灰的需水量比不宜大于100%,燒失量宜小于5%。

6)采用的礦渣粉礦物摻合料,應符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046的規定。礦渣粉的比表面積宜小于450m2/kg,流動度比應大于95%,28d活性指數不宜小于95%。

(3)配合比要求

1)混凝土配合比應根據原材料品質、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求,通過計算、試配、調整等步驟選定。

2)配合比設計中應控制膠凝材料用量,C60以下混凝土最大膠凝材料用量不宜大于550kg/m3,C60、C65混凝土膠凝材料用量不宜大于560kg/m3,C70、C75、C80混凝土膠凝材料用量不宜大于580kg/m3,自密實混凝土膠凝材料用量不宜大于600kg/m3;混凝土最大水膠比不宜大于0.45。

3)對于大體積混凝土,應采用大摻量礦物摻合料技術,礦渣粉和粉煤灰宜復合使用。

4)纖維混凝土的配合比設計應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的要求。

5)配制的混凝土除滿足抗壓強度、抗滲等級等常規設計指標外,還應考慮滿足抗裂性指標要求。

(4)大體積混凝土設計齡期

大體積混凝土宜采用長齡期強度作為配合比設計、強度評定和驗收的依據。基礎大體積混凝土強度齡期可取為60d(56d)或90d;柱、墻大體積混凝土強度等級不低于C80時,強度齡期可取為60d(56d)。

(5)施工要求

1)大體積混凝土施工前,宜對施工階段混凝土澆筑體的溫度、溫度應力和收縮應力進行計算,確定施工階段混凝土澆筑體的溫升峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標,制定相應的溫控技術措施。

一般情況下,溫控指標宜符合下列要求:夏(熱)期施工時,混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不宜高于40℃,混凝土入模溫度不宜高于30℃,混凝土澆筑體最大溫升值不宜大于50℃;在覆蓋養護期間,混凝土澆筑體的表面以內(40~100mm)位置處溫度與澆筑體表面的溫度差值不應大于25℃;結束覆蓋養護后,混凝土澆筑體表面以內(40-100mm)位置處溫度與環境溫度差值不應大于25℃;澆筑體養護期間內部相鄰二點的溫度差值不應大于25℃;混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

基礎大體積混凝土測溫點設置和柱、墻、梁大體積混凝土測溫點設置及測溫要求應符合《混凝土結構工程施工規范》GB 50666的要求。

2)超長混凝土結構施工前,應按設計要求采取減少混凝土收縮的技術措施,當設計無規定時,宜采用下列方法:

分倉法施工:對大面積、大厚度的底板可采用留設施工縫分倉澆筑,分倉區段長度不宜大于40m,地下室側墻分段長度不宜大于16m;分倉澆筑間隔時間不應少于7d,跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。

后澆帶施工:對超長結構一般應每隔40~60m設一寬度為700~1000mm的后澆帶,縫內鋼筋可采用直通或搭接連接;后澆帶的封閉時間不宜少于45d;后澆帶封閉施工時應清除縫內雜物,采用強度提高一個等級的無收縮或微膨脹混凝土進行澆筑。

3)在高溫季節澆筑混凝土時,混凝土入模溫度應低于30℃,應避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射;混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應超過40℃;混凝土成型后應及時覆蓋,并應盡可能避開炎熱的白天澆筑混凝土。

4)在相對濕度較小、風速較大的環境下澆筑混凝土時,應采取適當擋風措施,防止混凝土表面失水過快,此時應避免澆筑有較大暴露面積的構件;雨期施工時,必須有防雨措施。

6)混凝土的拆模時間除考慮拆模時的混凝土強度外,還應考慮拆模時的混凝土溫度不能過高,以免混凝土表面接觸空氣時降溫過快而開裂,更不能在此時澆涼水養護;混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模。

一般情況下,結構或構件混凝土的里表溫差大于25℃、混凝土表面與大氣溫差大于20℃時不宜拆模;大風或氣溫急劇變化時不宜拆模;在炎熱和大風干燥季節,應采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。

7)混凝土綜合養護技術措施。對于高強混凝土,由于水膠比較低,可采用混凝土內摻養護劑的技術措施;對于豎向等結構,為避免間斷澆水導致混凝土表面干濕交替對混凝土的不利影響,可采取外包節水養護膜的技術措施,保證混凝土表面的持續濕潤。

8)纖維混凝土的施工應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的規定。

2.5.2 技術指標

混凝土的工作性、強度、耐久性等應滿足設計要求,關于混凝土抗裂性能的檢測評價方法主要方法如下:

(1)圓環抗裂試驗,見《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01附錄A1;

(2)平板誘導試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082;

(3)混凝土收縮試驗,見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082。

2.5.3 適用范圍

適用于各種混凝土結構工程,特別是超長混凝土結構,如工業與民用建筑、隧道、碼頭、橋梁及高層、超高層混凝土結構等。

2.5.4 工程案例

北京地鐵、天津地鐵、中央電視臺新辦公樓、紅沿河核電站安全殼、潤揚長江大橋等。

2.6 超高泵送混凝土技術

2.7 高強鋼筋應用技術

2.7.1 熱軋高強鋼筋應用技術

2.6 超高泵送混凝土技術

2.6.1 技術內容

超高泵送混凝土技術,一般是指泵送高度超過200m的現代混凝土泵送技術。近年來,隨著經濟和社會發展,超高泵送混凝土的建筑工程越來越多,因而超高泵送混凝土技術已成為現代建筑施工中的關鍵技術之一。超高泵送混凝土技術是一項綜合技術,包含混凝土制備技術、泵送參數計算、泵送設備選定與調試、泵管布設和泵送過程控制等內容。

(1)原材料的選擇

宜選擇C2S含量高的水泥,對于提高混凝土的流動性和減少坍落度損失有顯著的效果;粗骨料宜選用連續級配,應控制針片狀含量,而且要考慮最大粒徑與泵送管徑之比,對于高強混凝土,應控制最大粒徑范圍;細骨料宜選用中砂,因為細砂會使混凝土變得粘稠,而粗砂容易使混凝土離析;采用性能優良的礦物摻合料,如礦粉、Ⅰ級粉煤灰、Ⅰ級復合摻合料或易流型復合摻合料、硅灰等,高強泵送混凝土宜優先選用能降低混凝土粘性的礦物外加劑和化學外加劑,礦物外加劑可選用降粘增強劑等,化學外加劑可選用降粘型減水劑,可使混凝土獲得良好的工作性;減水劑應優先選用減水率高、保塑時間長的聚羧酸系減水劑,必要時摻加引氣劑,減水劑應與水泥和摻合料有良好的相容性。

(2)混凝土的制備

通過原材料優選、配合比優化設計和工藝措施,使制備的混凝土具有較好的和易性,流動性高,雖粘度較小,但無離析泌水現象,因而有較小的流動阻力,易于泵送。

(3)泵送設備的選擇和泵管的布設

泵送設備的選定應參照《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T10中規定的技術要求,首先要進行泵送參數的驗算,包括混凝土輸送泵的型號和泵送能力,水平管壓力損失、垂直管壓力損失、特殊管的壓力損失和泵送效率等。對泵送設備與泵管的要求為:

1)宜選用大功率、超高壓的S閥結構混凝土泵,其混凝土出口壓力滿足超高層混凝土泵送阻力要求;

2)應選配耐高壓、高耐磨的混凝土輸送管道;

3)應選配耐高壓管卡及其密封件;

4)應采用高耐磨的S管閥與眼鏡板等配件;

5)混凝土泵基礎必須澆筑堅固并固定牢固,以承受巨大的反作用力,混凝土出口布管應有利于減輕泵頭承載;

6)輸送泵管的地面水平管折算長度不宜小于垂直管長度的1/5,且不宜小于15m;

7)輸送泵管應采用承托支架固定,承托支架必須與結構牢固連接,下部高壓區應設置專門支架或混凝土結構以承受管道重量及泵送時的沖擊力;

8)在泵機出口附近設置耐高壓的液壓或電動截止閥。

(4)泵送施工的過程控制

應對到場的混凝土進行坍落度、擴展度和含氣量的檢測,根據需要對混凝土入泵溫度和環境溫度進行監測,如出現不正常情況,及時采取應對措施;泵送過程中,要實時檢查泵車的壓力變化、泵管有無滲水、漏漿情況以及各連接件的狀況等,發現問題及時處理。泵送施工控制要求為:

1)合理組織,連續施工,避免中斷;

2)嚴格控制混凝土流動性及其經時變化值;

3)根據泵送高度適當延長初凝時間;

4)嚴格控制高壓條件下的混凝土泌水率;

5)采取保溫或冷卻措施控制管道溫度,防止混凝土摩擦、日照等因素引起管道過熱;

6)彎道等易磨損部位應設置加強安全措施;

7)泵管清洗時應妥善回收管內混凝土,避免污染或材料浪費。泵送和清洗過程中產生的廢棄混凝土,應按預先確定的處理方法和場所,及時進行妥善處理,并不得將其用于澆筑結構構件。

2.6.2 技術指標

(1)混凝土拌合物的工作性良好,無離析泌水,坍落度宜大于180mm,混凝土坍落度損失不應影響混凝土的正常施工,經時損失不宜大于30mm/h,混凝土倒置坍落筒排空時間宜小于10s。泵送高度超過300m的,擴展度宜大于550mm;泵送高度超過400m的,擴展度宜大于600mm;泵送高度超過500m的,擴展度宜大于650mm;泵送高度超過600m的,擴展度宜大于700mm。

(2)硬化混凝土物理力學性能符合設計要求。

(3)混凝土的輸送排量、輸送壓力和泵管的布設要依據準確的計算,并制定詳細的實施方案,進行模擬高程泵送試驗。

(4)其他技術指標應符合《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T 10和《混凝土結構工程施工規范》GB50666的規定。

2.6.3 適用范圍

超高泵送混凝土技術適用于泵送高度大于200m的各種超高層建筑混凝土泵送作業,長距離混凝土泵送作業參照超高泵送混凝土技術。

2.6.4 工程案例

上海中心大廈,天津117大廈,廣州珠江新城西塔工程。2.7.1.1 技術內容

高強鋼筋是指國家標準《鋼筋混凝土用鋼 第 2 部分:熱軋帶肋鋼筋》GB 1499.2 中規定的屈服強度為400MPa 和 500MPa 級的普通熱軋帶肋鋼筋(HRB) 以及細晶粒熱軋帶肋鋼筋(HRBF)。

通過加釩(V)、鈮(Nb)等合金元素微合金化的其牌號為HRB;通過控軋和控冷工藝,使鋼筋金相組織的晶粒細化的其牌號為HRBF;還有通過余熱淬水處理的其牌號為RRB。這三種高強鋼筋,在材料力學性能、施工適應性以及可焊性方面,以微合金化鋼筋(HRB)為最可靠;細晶粒鋼筋(HRBF)其強度指標與延性性能都能滿足要求,可焊性一般;而余熱處理鋼筋其延性較差,可焊性差,加工適應性也較差。

經對各類結構應用高強鋼筋的比對與測算,通過推廣應用高強鋼筋,在考慮構造等因素后,平均可減少鋼筋用量約12%~18%,具有很好的節材作用。按房屋建筑中鋼筋工程節約的鋼筋用量考慮,土建工程每平方米可節約25~38元。因此,推廣與應用高強鋼筋的經濟效益也十分巨大。

高強鋼筋的應用可以明顯提高結構構件的配筋效率。在大型公共建筑中,普遍采用大柱網與大跨度框架梁,若對這些大跨度梁采用400MPa、500MPa級高強鋼筋,可有效減少配筋數量,有效提高配筋效率,并方便施工。

在梁柱構件設計中,有時由于受配置鋼筋數量的影響,為保證鋼筋間的合適間距,不得不加大構件的截面寬度,導致梁柱截面混凝土用量增加。若采用高強鋼筋,可顯著減少配筋根數,使梁柱截面尺寸得到合理優化。

2.7.1.2 技術指標

400MPa和500MPa 級高強鋼筋的技術指標應符合國家標準 GB1499.2 的規定, 鋼筋設計強度及施工應用指標應符合《混凝土結構設計規范》GB50010、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204、《混凝土結構工程施工規范》GB50666及其他相關標準。

按《混凝土結構設計規范》GB50010規定,400MPa和500MPa級高強鋼筋的直徑為6~50mm;400MPa級鋼筋的屈服強度標準值為400 N/mm2,抗拉強度標準值為540 N/mm2,抗拉與抗壓強度設計值為360 N/mm2;500MPa 級鋼筋的屈服強度標準值為 500 N/mm2,抗拉強度標準值為 630 N/mm2;抗拉與抗壓強度設計值為435N/mm2。

對有抗震設防要求結構,并用于按一、二、三級抗震等級設計的框架和斜撐構件,其縱向受力普通鋼筋對強屈比、屈服強度超強比與鋼筋的延性有更進一步的要求,規范規定應滿足下列要求:

鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25;

鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.30;

鋼筋最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。

為保證鋼筋材料符合抗震性能指標,建議采用帶后綴“E”的熱軋帶肋鋼筋。

2.7.1.3 適用范圍

應優先使用400MPa級高強鋼筋,將其作為混凝土結構的主力配筋,并主要應用于梁與柱的縱向受力鋼筋、高層剪力墻或大開間樓板的配筋。充分發揮400MPa級鋼筋高強度、延性好的特性,在保證與提高結構安全性能的同時比335MPa級鋼筋明顯減少配筋量。

對于500MPa級高強鋼筋應積極推廣,并主要應用于高層建筑柱、大柱網或重荷載梁的縱向鋼筋,也可用于超高層建筑的結構轉換層與大型基礎筏板等構件,以取得更好的減少鋼筋用量效果。

用HPB300鋼筋取代HPB235鋼筋,并以300(335)MPa級鋼筋作為輔助配筋。就是要在構件的構造配筋、一般梁柱的箍筋、普通跨度樓板的配筋、墻的分布鋼筋等采用300(335)MPa級鋼筋。其中HPB300光圓鋼筋比較適宜用于小構件梁柱的箍筋及樓板與墻的焊接網片。對于生產工藝簡單、價格便宜的余熱處理工藝的高強鋼筋,如RRB400鋼筋,因其延性、可焊性、機械連接的加工性能都較差,《混凝土結構設計規范》GB 50010建議用于對于鋼筋延性較低的結構構件與部位,如大體積混凝土的基礎底板、樓板及次要的結構構件中,做到物盡其用。

2.7.1.4 工程案例

400MPa 級鋼筋在國內高層建筑、大型公共建筑等得到大量應用。比較典型的工程有: 北京奧運工程、上海世博工程、蘇通長江公路大橋等。500MPa 級鋼筋應用于中國建筑科學研究院新科研大樓、鄭州華林都市家園、河北建設服務中心等多項工程。

2.7.2 高強冷軋帶肋鋼筋應用技術

2.7.2.1 技術內容

CRB600H高強冷軋帶肋鋼筋(簡稱“CRB600H高強鋼筋”)是國內近年來開發的新型冷軋帶肋鋼筋。CRB600H高強鋼筋是在傳統CRB550冷軋帶肋鋼筋的基礎上,經過多項技術改進,從產品性能、產品質量、生產效率、經濟效益等多方面均有顯著提升。CRB600H高強鋼筋的最大優勢是以普通Q235盤條為原材,在不添加任何微合金元素的情況下,通過冷軋、在線熱處理、在線性能控制等工藝生產,生產線實現了自動化、連續化、高速化作業。

CRB600H高強鋼筋與HRB400鋼筋售價相當,但其強度更高,應用后可節約鋼材達10%;噸鋼應用可節約合金19kg,節約9.7kg標準煤。目前CRB600H高強鋼筋在河南、河北、湖北、湖南、安徽、山東、重慶等十幾個省市建筑工程中廣泛應用,節材及綜合經濟效果十分顯著。

2.7.2.2 技術指標

CRB600H高強鋼筋的技術指標應符合現行行業標準《高延性冷軋帶肋鋼筋》YB/T 4260和國標《冷軋帶肋鋼筋》GB 13788的規定,設計、施工及驗收應符合現行行業標準《冷軋帶肋鋼筋混凝土結構技術規程》JGJ95-2011的規定。中國工程建設協會標準《CRB600H鋼筋應用技術規程》、《高強鋼筋應用技術導則》及河南、河北、山東等地的地方標準已完成編制。

CRB600H高強鋼筋的直徑范圍為5~12mm,抗拉強度標準值為600N/mm2,屈服強度標準值為520N/mm2,斷后伸長率14%,最大力均勻伸長率5%,強度設計值為415N/mm2(比HRB400鋼筋的360N/mm2提高15%)。

2.7.2.3 適用范圍

CRB600H高強鋼筋適用于工業與民用房屋和一般構筑物中,具體范圍為:板類構件中的受力鋼筋(強度設計值取415N/mm2);剪力墻豎向、橫向分布鋼筋及邊緣構件中的箍筋,不包括邊緣構件的縱向鋼筋;梁柱箍筋。由于CRB600H鋼筋的直徑范圍為5~12mm,且強度設計值較高,其在各類板、墻類構件中應用具有較好的經濟效益。

2.7.2.4 工程案例

主要應用于各類公共建筑、住宅及高鐵項目中。比較典型的工程有:河北工程大學新校區、武漢光谷之星城市綜合體、宜昌新華園住宅區、鄭州河醫大一附院綜合樓、新鄭港區民航國際馨苑大型住宅區、安陽城綜合商住區等住宅和公共建筑;鄭徐客專、滬昆客專、寶蘭客專、西成客專等高鐵項目中的軌道板中。

2.8 高強鋼筋直螺紋連接技術

2.8.1 技術內容

直螺紋機械連接是高強鋼筋連接采用的主要方式,按照鋼筋直螺紋加工成型方式分為剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋和鐓粗直螺紋,其中剝肋滾軋直螺紋、直接滾軋直螺紋屬于無切削螺紋加工,鐓粗直螺紋屬于切削螺紋加工。鋼筋直螺紋加工設備按照直螺紋成型工藝主要分為剝肋滾軋直螺紋成型機、直接滾軋直螺紋成型機、鋼筋端頭鐓粗機和鋼筋直螺紋加工機,并已研發了鋼筋直螺紋自動化加工生產線;按照連接套筒型式主要分為標準型套筒、加長絲扣型套筒、變徑型套筒、正反絲扣型套筒;按照連接接頭型式主要分為標準型直螺紋接頭、變徑型直螺紋接頭、正反絲扣型直螺紋接頭、加長絲扣型直螺紋接頭、可焊直螺紋套筒接頭和分體直螺紋套筒接頭。高強鋼筋直螺紋連接應執行行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的有關規定,鋼筋連接套筒應執行行業標準《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的有關規定。

高強鋼筋直螺紋連接主要技術內容包括:

(1)鋼筋直螺紋絲頭加工。鋼筋螺紋加工工藝流程是首先將鋼筋端部用砂輪鋸、專用圓弧切斷機或鋸切機平切,使鋼筋端頭平面與鋼筋中心線基本垂直;其次用鋼筋直螺紋成型機直接加工鋼筋端頭直螺紋,或者使用鐓粗機對鋼筋端部鐓粗后用直螺紋加工機加工鐓粗直螺紋;直螺紋加工完成后用環通規和環止規檢驗絲頭直徑是否符合要求;最后用鋼筋螺紋保護帽對檢驗合格的直螺紋絲頭進行保護。

(2)直螺紋連接套筒設計、加工和檢驗驗收應符合行業標準《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的有關規定。

(3)鋼筋直螺紋連接。高強鋼筋直螺紋連接工藝流程是用連接套筒先將帶有直螺紋絲頭的兩根待連接鋼筋使用管鉗或安裝扳手施加一定擰緊力矩旋擰在一起,然后用專用扭矩扳手校核擰緊力矩,使其達到行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107規定的各規格接頭最小擰緊力矩值的要求,并且使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊,標準型、正反絲型、異徑型接頭安裝后的單側外露螺紋不宜超過 2P,對無法對頂的其他直螺紋接頭,應附加鎖緊螺母、頂緊凸臺等措施緊固。

(4)鋼筋直螺紋加工設備應符合行業標準《鋼筋直螺紋成型機》JG/T 146的有關規定。

(5)鋼筋直螺紋接頭應用、接頭性能、試驗方法、型式檢驗和施工檢驗驗收,應符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的有關規定。

2.8.2 技術指標

高強鋼筋直螺紋連接接頭的技術性能指標應符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107和《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163的規定。其主要技術指標如下。

(1)接頭設計應滿足強度及變形性能的要求。

(2)接頭性能應包括單向拉伸、高應力反復拉壓、大變形反復拉壓和疲勞性能;應根據接頭的性能等級和應用場合選擇相應的檢驗項目。

(3)接頭應根據極限抗拉強度、殘余變形、最大力下總伸長率以及高應力和大變形條件 下反復拉壓性能,分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級,其性能應分別符合行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107的規定。

(4)對直接承受重復荷載的結構構件,設計應根據鋼筋應力幅提出接頭的抗疲勞性能要求。當設計無專門要求時,剝肋滾軋直螺紋鋼筋接頭、鐓粗直螺紋鋼筋接頭和帶肋鋼筋套筒擠壓接頭的疲勞應力幅限值不應小于現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010 中普通鋼筋疲勞應力幅限值的 80%。

(5)套筒實測受拉承載力不應小于被連接鋼筋受拉承載力標準值的1.1倍。套筒用于有疲勞性能要求的鋼筋接頭時,其抗疲勞性能應符合JGJ 107的規定。

(6)套筒原材料宜采用牌號為45號的圓鋼、結構用無縫鋼管,其外觀及力學性能應符合現行國家標準《優質碳素結構鋼》GB/T 699、《用于機械和一般工程用途的無縫鋼管》GB/T 8162、《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T 17395的規定。

(7)套筒原材料采用45號鋼冷拔或冷軋精密無縫鋼管時,應進行退火處理,并應符合現行國家標準《冷拔或冷軋精密無縫鋼管》GB/T 3639的相關規定,其抗拉強度不應大于800MPa,斷后伸長率δ5不宜小于14%。冷拔或冷軋精密無縫鋼管的原材料應采用牌號為45號管坯鋼,并符合行業標準《優質碳素結構鋼熱軋和鍛制圓管坯》YB/T 5222 的規定。

(8)采用各類冷加工工藝成型的套筒,宜進行退火處理,且不得利用冷加工提高的強度。需要與型鋼等鋼材焊接的套筒,其原材料應滿足可焊性的要求。

2.8.3 適用范圍

高強鋼筋直螺紋連接可廣泛適用于直徑12~50mm HRB400、HRB500鋼筋各種方位的同異徑連接,如粗直徑、不同直徑鋼筋水平、豎向、環向連接,彎折鋼筋、超長水平鋼筋的連接,兩根或多根固定鋼筋之間的對接,鋼結構型鋼柱與混凝土梁主筋的連接等。

2.8.4 工程案例

鋼筋直螺紋連接已應用于超高層建筑、市政工程、核電工程、軌道交通等各種工程中,如武漢綠地中心、上海中心、北京中國尊、北京首都機場、紅沿河核電站、陽江核電站、臺山核電站、北京地鐵等。2.9 鋼筋焊接網應用技術2.9.1 技術內容

鋼筋焊接網是將具有相同或不同直徑的縱向和橫向鋼筋分別以一定間距垂直排列,全部交叉點均用電阻點焊焊在一起的鋼筋網,分為定型、定制和開口鋼筋焊接網三種。鋼筋焊接網生產主要采用鋼筋焊接網生產線,并采用計算機自動控制的多頭焊網機焊接成型,焊接前后鋼筋的力學性能幾乎沒有變化,其優點是鋼筋網成型速度快、網片質量穩定、橫縱向鋼筋間距均勻、交叉點處連接牢固。

應用鋼筋焊接網可顯著提高鋼筋工程質量和施工速度,增強混凝土抗裂能力,具有很好綜合經濟效益。廣泛應用于建筑工程中樓板、屋蓋、墻體與預制構件的配筋也廣泛應用于道橋工程的混凝土路面與橋面配筋,及水工結構、高鐵無砟軌道板、機場跑道等。

鋼筋焊接網生產線是將盤條或直條鋼筋通過電阻焊方式自動焊接成型為鋼筋焊接網的設備,按上料方式主要分為盤條上料、直條上料、混合上料(縱筋盤條上料、橫筋直條上料)三種生產線;按橫筋落料方式分為人工落料和自動化落料;按焊接網片制品分類,主要分為標準網焊接生產線和柔性網焊接生產線,柔性網焊接生產線不僅可以生產標準網,還可以生產帶門窗孔洞的定制網片。鋼筋焊接網生產線可用于建筑、公路、防護、隔離等網片生產,還可以用于PC構件廠內墻、外墻、疊合板等網片的生產。

目前主要采用 CRB550 、CRB600H級冷軋帶肋鋼筋和 HRB400 、HRB500級熱軋鋼筋制作焊接網,焊接網工程應用較多、技術成熟。主要包括鋼筋調直切斷技術、鋼筋網制作配送技術、布網設計及施工安裝技術等。

采用焊接網可顯著提高鋼筋工程質量,大量降低現場鋼筋安裝工時,縮短工期,適當節省鋼材,具有較好的綜合經濟效益,特別適用于大面積混凝土工程。

2.9.2 技術指標

鋼筋焊接網技術指標應符合國家標準《鋼筋混凝土用鋼筋焊接網》GB/T1499.3 和行業標準《鋼筋焊接網混凝土結構技術規程》JGJ114 的規定。冷軋帶肋鋼筋的直徑宜采用5~12mm,CRB550 、CRB600H的強度標準值分別為500N/mm2、520N/mm2,強度設計值分別為400N/mm2、415N/mm2;熱軋鋼筋的直徑宜為6~18mm,HRB400、HRB500屈服強度標準值分別為 400 N/mm2、500N/mm2,強度設計值分別為360N/mm2、435N/mm2。焊接網制作方向的鋼筋間距宜為100、150、200mm,也可采用125mm或175mm;與制作方向垂直的鋼筋間距宜為100~400mm, 且宜為10mm的整倍數,焊接網的最大長度不宜超過 12m, 最大寬度不宜超過3.3m。焊點抗剪力不應小于試件受拉鋼筋規定屈服力值的0.3 倍。

2.9.3 適用范圍

鋼筋焊接網廣泛適用于現澆鋼筋混凝土結構和預制構件的配筋,特別適用于房屋的樓板、屋面板、地坪、墻體、梁柱箍筋籠以及橋梁的橋面鋪裝和橋墩防裂網。高速鐵路中的無砟軌道底座配筋、軌道板底座及箱梁頂面鋪裝層配筋。此外可用于隧洞襯砌、輸水管道、海港碼頭、樁等的配筋。

HRB400級鋼筋焊接網由于鋼筋延性較好,除用于一般鋼筋混凝土板類結構外,更適于抗震設防要求較高的構件(如剪力墻底部加強區)配筋。

2.9.4 工程案例

國內應用焊接網的各類工程數量較多,應用較多地區為珠江三角洲、長江下游(含上海)和京津等地。如北京百榮世貿商城、深圳市市民中心工程、陽左高速公路、夏汾高速公路、京滬高鐵、武廣客專等。2.10 預應力技術

2.10.1 技術內容

預應力技術分為先張法預應力和后張法預應力,先張法預應力技術是指通過臺座或模板的支撐張拉預應力筋,然后綁扎鋼筋澆筑混凝土,待混凝土達到強度后放張預應力筋,從而給構件混凝土施加預應力的方法,該技術目前在構件廠中用于生產預制預應力混凝土構件;后張法預應力技術是先在構件截面內采用預埋預應力管道或配置無粘接、緩粘接預應力筋,再澆筑混凝土,在構件或結構混凝土達到強度后,在結構上直接張拉預應力筋從而對混凝土施加預應力的方法,后張法可以通過有粘結、無粘結、緩粘結等工藝技術實現,也可采用體外束預應力技術。為發揮預應力技術高效的特點,可采用強度為1860MPa級以上的預應力筋,通過張拉建立初始應力,預應力筋設計強度可發揮到1000~1320MPa,該技術可顯著節約材料、提高結構性能、減少結構撓度、控制結構裂縫并延長結構壽命。先張法預應力混凝土構件,也常用1570MPa的預應力鋼絲。預應力技術內容主要包括材料、預應力計算與設計技術、安裝及張拉技術、預應力筋及錨頭保護技術等。

2.10.2 技術指標

預應力技術用于混凝土結構樓蓋,可實現較小的結構高度跨越較大跨度。對平板及夾心板,其結構適用跨度為7~15m,高跨比為1/40~1/50;對密肋樓蓋或扁梁樓蓋,其適用跨度為8~18m,高跨比為1/20~1/30;對框架梁、連續梁結構,其適用跨度為12~40m,高跨比為1/18~1/25。在高層或超高層建筑的樓蓋結構中采用該技術可有效降低樓蓋結構高度,實現大跨度,并在保證凈高的條件下,降低建筑層高,降低總建筑高度;或在建筑總限高不變條件下,可有效增加建筑層數,具有節省材料和造價,提供靈活空間等優點。在多層大跨度樓蓋中采用該技術可提高結構性能、節省鋼筋和混凝土材料、簡化梁板施工工藝、加快施工速度、降低建筑造價。目前常用預應力筋強度為1860MPa級鋼絞線,施工張拉應力不超過預應力筋公稱強度的0.75。詳細技術指標參見現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010、《無粘結預應力混凝土結構技術規程》JGJ92等標準。

2.10.3 適用范圍

該技術可用于多、高層房屋建筑的樓面梁板、轉換層、基礎底板、地下室墻板等,以抵抗大跨度、重荷載或超長混凝土結構在荷載、溫度或收縮等效應下產生的裂縫,提高結構與構件的性能,降低造價;也可用于筒倉、電視塔、核電站安全殼、水池等特種工程結構;還廣泛用于各類大跨度混凝土橋梁結構。

2.10.4 工程案例

首都國際機場、上海浦東國際機場、深圳寶安機場等多座航站樓;上海虹橋交通樞紐、西安北站、鄭州北站等多座高鐵城鐵車站站房;百度、京東、上海臨港物流園等大面積多層建筑;上海虹橋國家會展中心、深圳會展、青島會展等大跨會展建筑;北京頤德家園、寧波浙海大廈、長沙國金大廈等高層建筑;還有福建福清、廣東臺山、海南昌江核電站安全殼等特種工程和大量橋梁工程。2.11 建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術2.11.1 技術內容

建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(簡稱“成型鋼筋加工配送技術”)是指由具有信息化生產管理系統的專業化鋼筋加工機構進行鋼筋大規模工廠化與專業化生產、商品化配送具有現代建筑工業化特點的一種鋼筋加工方式。主要采用成套自動化鋼筋加工設備,經過合理的工藝流程,在固定的加工場所集中將鋼筋加工成為工程所需成型鋼筋制品,按照客戶要求將其進行包裝或組配,運送到指定地點的鋼筋加工組織方式。信息化管理系統、專業化鋼筋加工機構和成套自動化鋼筋加工設備三要素的有機結合是成型鋼筋加工配送區別于傳統場內或場外鋼筋加工模式的重要標志。成型鋼筋加工配送技術執行行業標準《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366的有關規定。成型鋼筋加工配送技術主要包括內容如下。

(1)信息化生產管理技術:從鋼筋原材料采購、鋼筋成品設計規格與參數生成、加工任務分解、鋼筋下料優化套裁、鋼筋與成品加工、產品質量檢驗、產品捆扎包裝,到成型鋼筋配送、成型鋼筋進場檢驗驗收、合同結算等全過程的計算機信息化管理。

(2)鋼筋專業化加工技術:采用成套自動化鋼筋加工設備,經過合理的工藝流程,在固定的加工場所集中將鋼筋加工成為工程所需的各種成型鋼筋制品,主要分為線材鋼筋加工、棒材鋼筋加工和組合成型鋼筋制品加工。線材鋼筋加工是指鋼筋強化加工、鋼筋矯直切斷、箍筋加工成型等;棒材鋼筋加工是指直條鋼筋定尺切斷、鋼筋彎曲成型、鋼筋直螺紋加工成型等;組合成型鋼筋制品加工是指鋼筋焊接網、鋼筋籠、鋼筋桁架、梁柱鋼筋成型加工等。

(3)自動化鋼筋加工設備技術:自動化鋼筋加工設備是建筑用成型鋼筋制品加工的硬件支撐,是指具備強化鋼筋、自動調直、定尺切斷、彎曲、焊接、螺紋加工等單一或組合功能的鋼筋加工機械,包括鋼筋強化機械、自動調直切斷機械、數控彎箍機械、自動切斷機械、自動彎曲機械、自動彎曲切斷機械、自動焊網機械、柔性自動焊網機械、自動彎網機械、自動焊籠機械、三角桁架自動焊接機械、梁柱鋼筋骨架自動焊接機械、封閉箍筋自動焊接機械、箍筋籠自動成型機械、螺紋自動加工機械等。

(4)成型鋼筋配送技術:按照客戶要求與客戶的施工計劃將已加工的成型鋼筋以梁、柱、板構件序號進行包裝或組配,運送到指定地點。

2.11.2 技術指標

建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術指標應符合行標《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366和國標《混凝土結構用成型鋼筋制品》GB29733的有關規定。具體要求如下。

(1)鋼筋進廠時,加工配送企業應按國家現行相關標準的規定抽取試件作屈服強度、抗拉強度、伸長率、彎曲性能和重量偏差檢驗,檢驗結果應符合國家現行相關標準的規定。

(2)盤卷鋼筋調直應采用無延伸功能的鋼筋調直切斷機進行,鋼筋調直過程中對于平行輥式調直切斷機調直前后鋼筋的質量損耗不應大于0.5%,對于轉轂式和復合式調直切斷機調直前后鋼筋的質量損耗不應大于1.2%。調直后的鋼筋直線度每米不應大于4mm,總直線度不應大于鋼筋總長度的0.4%,且不應有局部彎折。

(3)鋼筋單位長度允許重量偏差、鋼筋的工藝性能參數、單件成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差、組合成型鋼筋加工的尺寸形狀允許偏差應分別符合行標《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》JGJ366的規定。

(4)成型鋼筋進場時,應抽取試件作屈服強度、抗拉強度、伸長率和重量偏差檢驗,檢驗結果應符合國家現行相關標準的規定;對由熱軋鋼筋制成的成型鋼筋,當有施工單位或監理單位的代表駐廠監督生產過程,并提供原材鋼筋力學性能第三方檢驗報告時,可僅進行重量偏差檢驗。

2.11.3 適用范圍

該項技術可廣泛適用于各種現澆混凝土結構的鋼筋加工、預制裝配建筑混凝土構件鋼筋加工,特別適用于大型工程的鋼筋量大集中加工,是綠色施工、建筑工業化和施工裝配化的重要組成部分。該項技術是伴隨著鋼筋機械、鋼筋加工工藝的技術進步而不斷發展的,其主要技術特點是: 加工效率高、質量好;降低加工和管理綜合成本;加快施工進度,提高鋼筋工程施工質量;節材節地、綠色環保;有利于高新技術推廣應用和安全文明工地創建。

2.11.4 工程案例

成型鋼筋加工配送成套技術已推廣應用于多項大型工程,已在陽江核電站、防城港核電站、紅沿河核電站、臺山核電站等核電工程,天津117大廈、北京中國尊、武漢綠地中心、天津周大福金融中心等地標建筑,北京二機場、港珠澳大橋等重點工程大量應用。

2.12 鋼筋機械錨固技術

2.12.1 技術內容

鋼筋機械錨固技術是將螺帽與墊板合二為一的錨固板通過螺紋與鋼筋端部相連形成的錨固裝置。其作用機理為:鋼筋的錨固力全部由錨固板承擔或由錨固板和鋼筋的粘結力共同承擔(原理見圖2.1),從而減少鋼筋的錨固長度,節省鋼筋用量。在復雜節點采用鋼筋機械錨固技術還可簡化鋼筋工程施工,減少鋼筋密集擁堵綁扎困難,改善節點受力性能,提高混凝土澆筑質量。該項技術的主要內容包括:部分錨固板鋼筋的設計應用技術、全錨固板鋼筋的設計應用技術、錨固板鋼筋現場加工及安裝技術等。詳細技術內容見行標《鋼筋錨固板應用技術規程》JGJ256。

2.12.2 技術指標

部分錨固板鋼筋由鋼筋的粘結段和錨固板共同承擔鋼筋的錨固力,此時錨固板承壓面積不應小于鋼筋公稱面積的4.5倍,鋼筋粘結段長度不宜小于0.4lab;全錨固板鋼筋由錨固板承擔全部鋼筋的錨固力,此時錨固板承壓面積不應小于鋼筋公稱面積的9倍。錨固板與鋼筋的連接強度不應小于被連接鋼筋極限強度標準值,錨固板鋼筋在混凝土中的實際錨固強度不應小于鋼筋極限強度標準值,詳細技術指標見行標《鋼筋錨固板應用技術規程》JGJ256。

相比傳統的鋼筋錨固技術,在混凝土結構中應用鋼筋機械錨固技術,可減少鋼筋錨固長度40%以上,節約錨固鋼筋40%以上。

2.12.3 適用范圍

該技術適用于混凝土結構中鋼筋的機械錨固,主要適用范圍有:用錨固板鋼筋代替傳統彎筋,用于框架結構梁柱節點;代替傳統彎筋和直鋼筋錨固,用于簡支梁支座、梁或板的抗剪鋼筋;可廣泛應用于建筑工程以及橋梁、水工結構、地鐵、隧道、核電站等各類混凝土結構工程的鋼筋錨固還可用作鋼筋錨桿(或拉桿)的緊固件等。

2.12.4 工程案例

該項鋼筋機械錨固技術已在核電工程、水利水電、房屋建筑等工程領域得到較為廣泛地應用,典型的核電工程,如:福建寧德、浙江三門、山東海陽、秦山二期擴建、方家山等核電站;典型的水利水電工程如:溪洛渡水電站;典型的房屋建筑,如:太原博物館、深圳萬科第五園工程等項目。

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