CN104453234A - 带变截面超大环形结构的施工方法及使用的自密实混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带变截面超大环形结构的施工方法及适用于带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，根据自密实混凝土的流动距离，在环形结构主体沿周向设置浇筑点；根据浇筑点再划分浇筑仓，每个浇筑仓至少设置两个浇筑点，每个浇筑仓对应一台浇筑装置，每台浇筑装置在对应的浇筑仓内的各个浇筑点浇筑自密实混凝土；每台浇筑装置向对应的浇筑仓内分层浇筑自密实混凝土至完成整个环形结构的浇筑。本发明采用自密实混凝土，避免了混凝土在配筋密集且结构复杂的变截面区域不易振捣的缺陷，同时采用分仓多点分层的施工方法，使自密实混凝土在其合理的流动距离内流动，从而对带变截面的超大环形结构进行均匀密实的填充，保证了整个结构的质量和安全。

Description

带变截面超大环形结构的施工方法及使用的自密实混凝土

技术领域

本发明涉及一种核电工程领域的带变截面超大环形结构的自密实混凝土施工方法及其使用的自密实混凝土，更具体地说，涉及一种适用于带变截面超大环形结构的分仓、多点、分层的采用自密实混凝土施工方法及其使用的自密实混凝土。

背景技术

核电站的核岛安全壳属于超大环形结构，核岛安全壳底部是带变截面的超大环形结构，环形结构切面为截锥体形状，在截锥体部位的结构形状复杂而特殊。核电工程关系到核电生产的安全，为保证结构的坚实，设计过程中采用了大量钢筋，配筋密集，再加上变截面的复杂特殊结构，对施工技术的要求更高。

传统的截锥体区域施工采用振捣混凝土，每浇筑一层混凝土均需要采用振捣棒振捣，才能确保混凝土密实，而安全壳截锥体区域的配筋密集且变截面区域结构复杂特殊，振捣棒无法插入变截面进行振捣，容易产生振捣盲区，易发生由于欠振、漏振引发的混凝土缺陷，导致整个结构的质量下降，给核电生产安全造成隐患。

自密实混凝土是具有高流动性、抗离析性、均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。能够在自身重量作用下，填充密实工程结构，但自密实混凝土的流动距离一般为4M～6M，如流动距离过长，易产生骨料和砂浆分层，造成浇筑后的混凝土工程耐久性降低，现有技术中尚无将自密实混凝土应用于带变截面的超大环形结构整体浇筑。目前，自密实混凝土多应用在民用建筑工程中。

因此，核电工程的这种带变截面超大环形结构，配筋密集、结构复杂特殊且施工面积超大，现有技术中缺少一种可适用的施工方法，也缺少一种性能指标优越的、适用于带变截面超大环形结构的施工方法的混凝土。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用自密实混凝土的分仓、多点和分层的适用于带变截面超大环形结构的自密实混凝土施工方法及使用的自密实混凝土。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带变截面超大环形结构的施工方法，包括以下步骤：

1）沿环形结构主体的周向每间隔一设定距离设置浇筑点；

2）所述环形结构按照所述浇筑点划分为至少两个浇筑仓，每个所述浇筑仓包括至少两个所述的浇筑点，所述浇筑仓对应设置一台浇筑装置，每台所述浇筑装置分别在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点浇筑自密实混凝土；

3）每台所述浇筑装置向对应的所述浇筑仓内分层浇筑所述自密实混凝土至完成整个所述环形结构的浇筑。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，在所述步骤2）中，每台所述浇筑装置沿各自的单一方向在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，在所述步骤2）中，所述环形结构包括一第一浇筑仓和至少一第二浇筑仓。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，在所述步骤2）中，所述环形结构包括奇数个的所述第二浇筑仓时，每相邻的所述第一与第二浇筑仓之间或相邻两第二浇筑仓之间对应的所述浇筑装置对应的所述浇筑装置沿相反方向在各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，在所述步骤2）中，所述环形结构包括偶数个的所述第二浇筑仓时，每相邻的所述第二浇筑仓对应的所述浇筑装置沿相反方向在向各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，所述步骤3）中每层浇筑的高度为400mm～600mm，每台所述浇筑装置沿各自的单一方向在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点依次浇筑下半层的所述自密实混凝土，再沿下半层相反的浇筑方向在各个所述浇筑点依次浇筑上半层的所述自密实混凝土，从而完成一层的浇筑。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，所述步骤1）中的所述设定距离为沿所述环形结构厚度的中心线方向的环向距离的4M～6M。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，所述步骤2）中的所述浇筑装置在靠近浇筑面的末端设有柔性串管，所述柔性穿管的末端距离所述浇筑面的高度小于1.5M。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，按重量份包括以下组分：水泥320kg～350kg，粉煤灰120kg～150kg，中砂840kg～870kg，5-20mm连续级配碎石830kg～850kg，水165kg～175kg，外加剂4.6kg～5.0kg。

本发明的带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，按重量份包括以下组分：水泥340kg，粉煤灰140kg，中砂855kg，5-20mm连续级配碎石840kg，水170kg，外加剂4.8kg。

实施本发明的带变截面超大环形结构的施工方法，具有以下效果：根据自密实混凝土的流动距离和工程结构尺寸，沿环形结构主体的周向设置浇筑仓，在浇筑仓内间隔设定的距离设置浇筑点，每个浇筑仓包括至少两个浇筑点，每个浇筑仓对应一台浇筑装置，每台浇筑装置分别在对应的浇筑仓内的各个浇筑点浇筑自密实混凝土；每台浇筑装置向对应的浇筑仓内分层浇筑自密实混凝土至完成整个环形结构的浇筑。本发明采用自密实混凝土，避免了混凝土在配筋密集且结构复杂的变截面区域产生缺陷，同时采用分仓多点分层的施工方法，使自密实混凝土在其合理的流动距离内流动，从而对带变截面的超大环形结构进行均匀密实的填充，保证了整个结构的质量和安全。同时本发明的用于带变截面超大环形结构的自密实混凝土，其扩展度达到650mm～670mm，U型填充高度大于320mm，V型漏斗通过时间为5秒～15秒，性能指标适用于带变截面超大环形结构的施工方法。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的带变截面超大环形结构的剖面示意图；

图2是本发明的带变截面超大环形结构的施工方法的示意图。

图中，

第一布料机浇筑仓1  第二布料机浇筑仓2

第三布料机浇筑仓3  塔吊料斗浇筑仓4

浇筑点5

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明中的超大环形结构是指高度超过2M，上部内径大于15M，下部内径大于16M，外径大于19M的环形结构。

本实施例中的带变截面超大环形结构的施工方法，包括以下步骤：

1）在整个带变截面超大环形结构主体沿周向每间隔一设定距离设置浇筑点。自密实混凝土在一定的流动距离内，流动性和抗离析性较好，性能指标优良，如果流动距离过长，易造成骨料与砂浆分层，降低混凝土结构的耐久性，有损结构工程的质量，施工质量得不到很好的保证。根据自密实混凝土的流动性和抗离析性来确定浇筑点之间设计距离，在环形结构主体的周向每间隔设定距离设置浇筑点，保证每个浇筑点浇筑的自密实混凝土可以流动填充密实环形结构的周向，避免自密实混凝土的流动距离过长。

2）根据浇筑点将整个所述环形结构沿周向划分为至少两个浇筑仓，每个浇筑仓包括至少两个浇筑点，浇筑仓对应设置一台浇筑装置，每台浇筑装置分别在对应的浇筑仓内的各个浇筑点浇筑自密实混凝土。每台浇筑装置负责对各自浇筑仓内的浇筑点分别进行浇筑。浇筑仓的数量依据结构物尺寸、浇筑速度来确定：结构物尺寸越大，需要更多的浇筑装置，对应的划分出更多的浇筑仓；当然也需要综合考虑浇筑装置的投入成本，进行合理的分仓和布置浇筑装置，达到最高的浇筑效率。

3）每台浇筑装置在对应的浇筑仓内的各个浇筑点浇筑完一层自密实混凝土后，再进行上面一层的浇筑，分层浇筑直至完成整个环形结构的浇筑。在保证自密实混凝土的流动性得到充分发挥和不破坏自密实混凝土整体粘聚性的情况下，尽量减少分层。

本实施例中的带变截面超大环形结构采用自密实混凝土进行施工，避免混凝土在配筋密集且结构复杂的变截面区域产生振捣不密实的缺陷，同时采用上述步骤进行分仓多点分层的进行自密实混凝土浇筑，使自密实混凝土在其合理的流动距离内流动，从而对变截面的超大环形结构进行均匀密实的填充，保证了整个结构的质量和安全。

其中，本实施例的步骤1）中，一般的自密实混凝土的流动距离，约为5M～6M，本实施例的设定距离为环形结构的环向距离的4M～6M，按环形结构厚度的中心线方向的环向计算周向距离。

其中，在本实施例的步骤2）中，每台浇筑装置沿各自的单一方向在对应的浇筑仓内各个浇筑点上依次浇筑，这样保证同一浇筑层内自密实混凝土流动方向相同，保证自密实混凝土充分流动、填充密实。每台浇筑装置有各自的单一浇筑方向，但是每台浇筑装置的浇筑方向可以不同。比如，其中一台浇筑装置沿顺时针方向在对应浇筑仓内各个浇筑点的逐个依次浇筑，也可以沿逆时针方向在各个浇筑点依次浇筑，只要是保证一台浇筑装置对各个浇筑点沿单一方向依次浇筑即可。

进一步的，本实施例的步骤2）中，所述环形结构包括一第一浇筑仓和至少一第二浇筑仓。当环形结构包括奇数个第二浇筑仓时，即环形结构包括第一浇筑仓在内，总共有偶数个浇筑仓，每相邻的浇筑仓对应的浇筑装置沿相反方向向各个浇筑点进行浇筑。比如，第一浇筑仓对应的浇筑装置沿顺时针方向在第一浇筑仓内的各个浇筑点依次浇筑，首先浇筑的浇筑点是起始点，最后浇筑的是终止点；第一浇筑仓起始点一侧相邻的一个第二浇筑仓，其对应的浇筑装置沿逆时针在该第二浇筑仓内的各个浇筑点依次浇筑，这样，两台浇筑装置从两个浇筑仓紧邻的两个起始点开始沿相背的方向浇筑，两个起始点上浇筑的自密实混凝土扩展后相接触，互相起到阻挡作用，避免流动更长距离，同时两个浇筑点上的自密实混凝土互相挤压作用，帮助两边的自密实混凝土的进一步密实；如果再有更多的浇筑仓，第一浇筑仓终止点一侧相邻的又是另外一个第二浇筑仓，该第二浇筑仓其对应的浇筑装置也是沿逆时针在各个浇筑点依次浇筑，该第二浇筑仓与另一侧相邻的浇筑仓，也是从两个起始点分别沿相背的方向在各个浇筑点浇筑自密实混凝土。也就是整个环形结构中，其中两个相邻浇筑仓的对应的浇筑装置沿相背的方向在各个浇筑点浇筑，该两个相邻浇筑仓旁边的再有两个相邻浇筑仓对应的浇筑装置还是沿相背方向浇筑，从相背的方向浇筑有助于自密实混凝土进一步的密实。

当环形结构包括偶数个第二浇筑仓时，除第一浇筑仓对应的浇筑装置的浇筑方向不作限制外，每相邻的第二浇筑仓对应的浇筑装置沿相反方向向各个浇筑点进行浇筑。这样，其中两个相邻第二浇筑仓也形成沿相背方向浇筑，这两个相邻第二浇筑仓旁边再有两个相邻的第二浇筑仓，也是沿相背方向浇筑，尽量使两浇筑仓沿相背方向浇筑，有助于自密实混凝土进一步的密实。

本实施例的带变截面超大环形结构的施工方法，步骤3）中每台浇筑装置沿各自的单一方向在其对应的浇筑仓内的各个浇筑点依次浇筑半层的自密实混凝土，再沿下半层相反方向在各个所述浇筑点依次浇筑上半层的自密实混凝土，从而完成一层的浇筑。本实施例的施工方法，将自密实混凝土分为两个半层浇筑，每个半层的厚度为200mm～300mm，浇筑的厚度薄则更利于排出自密实混凝土中的气泡，从而具有优异的表观质量；同时浇筑装置对两个半层的浇筑方向相反，浇筑装置对下半层沿一个方向依次浇筑，下半层的自密实混凝土和下半层的流动方向相反，上下半层产生相反方向的作用力，挤压自密实混凝土有助于自密实混凝土的密实。

本实施例的带变截面超大环形结构的施工方法，其中步骤1）中的浇筑装置的靠近浇筑面的末端设有柔性串管。传统的浇筑装置末端通过刚性的下灰导管向浇筑面浇筑混凝土，由于本发明中的变截面的复杂结构和配筋密集，传统的刚性下灰导管伸入其中靠近浇筑面，如距离浇筑面太远，自密实混凝土下落的高度太高，在这个过程中自密实混凝土的组成将发生变化，不利于自密实混凝土的密实。本实施例中下灰导管的末端设为柔性穿管，并且该柔性导管的末端距离浇筑面的高度小于1.5M，保证了自密实混凝土稳定、轻柔地下落到混凝土浇筑面。

本发明的用于带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，按重量份包括以下组分：水泥320kg～350kg，粉煤灰120kg～150kg，中砂840kg～870kg，5-20mm连续级配碎石830kg～850kg，水165kg～175kg，外加剂4.6kg～5.0kg。其中，原材料的选用：

水泥：采用P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥，珠江水泥厂；

粉煤灰：风选Ⅰ级粉煤灰。

细骨料：采用阳江核电砂石加工厂自产中砂，细度模数2.6-2.8；

粗骨料：采用阳江核电砂石加工厂自产碎石，粒径为5-20mm连续级配碎石。

外加剂：采用西卡中国建筑材料有限公司的增稠保塑型高效聚羧酸减水剂（Sika Viscocrete3301HD）；

水：采用饮用水。

本发明的自密实混凝土的性能指标优良，其中扩展度为650mm～700mm、U型填充高度大于320mm、V型漏斗通过时间为5S～15S。

现对本发明应用到核电工程中的一个优选实施例进行进一步的详细说明。

如图1中所示的核电站安全壳核岛的带变截面超大环形结构的剖面示意图，该核岛截锥体G层和H层位于-4.130m～-0.17m，G层标高-4.130m～-2.150m。G层层高为1.98m。G层最小内径17.411m（标高-4.130m处），最大内半径为：18.005m（标高-2.150m处），外径为19.400m。H层标高为-2.150m～-0.170m，H层层高为1.98m，H层最小内半径：18.005m（标高-2.150处），最大内半径：18.500m（标高-0.17m处），外径为19.400m。G层混凝土总量390方，H层混凝土总量259方。G层和H层内壁的下部倾斜一定的角度，内壁和外壁之间形成待浇筑的空间，倾斜的带变截面区域不易于普通混凝土的振捣，而且配筋密集，同时待浇筑的混凝土总量大，G层和H层的结构更适宜采用自密实混凝土进行浇筑。对G层和H层进行一次性的整体浇筑的具体的施工方法包括以下步骤：

1）如图1所示，沿环形结构的厚度中心线的环向距离每间隔4M设置一个浇筑点（5），共30个浇筑点5。

2）根据浇筑点（5）将环形结构沿周向划分为四个的浇筑仓，四个浇筑仓对应的设置一台浇筑装置，四台浇筑装置分别为塔吊料斗浇筑机和第一布料机、第二布料机、第三布料机（图中未示出），第一浇筑仓即塔吊料斗浇筑机对应的塔吊料斗浇筑仓，第二浇筑仓即三台布料机分别对应的第一布料机浇筑仓、第二布料机浇筑仓和第三布料机浇筑仓。环形结构沿顺时针方向分为塔吊料斗浇筑仓4和第一布料机浇筑仓1、第二布料机浇筑仓2、第三布料机浇筑仓3。第一布料机浇筑仓1设有9个浇筑点5，第二布料机浇筑仓2设有8个浇筑点5，第三布料机浇筑仓3设有9个浇筑点5，塔吊料斗浇筑仓4设有4个浇筑仓5。每台浇筑装置沿各自的单一方向依次在对应的浇筑仓内的各个浇筑点5浇筑自密实混凝土。

如图1中所示的箭头所指的方向即下半层的浇筑方向，塔吊料斗浇筑机沿逆时针方向在塔吊料斗浇筑仓4内的4个浇筑点5依次进行下半层浇筑，第一布料机沿顺时针方向对第一布料机浇筑仓1内的9个浇筑点5依次进行下半层浇筑，第二布料机沿逆时针方向对第二布料机浇筑仓2内的8个浇筑点5依次进行下半层浇筑，第三布料机沿顺时针方向对第三布料机浇筑仓3内的9个浇筑点5依次进行下半层浇筑。这样，第一布料机和塔吊料斗浇筑机从相邻的两个浇筑点5开始，沿相背的方向进行浇筑，第二浇筑机和第三浇筑机也是从相邻的两个浇筑点5开始沿相背的方向浇筑。

根据施工现场的实际情况，控制每台浇筑装置在各个浇筑点的浇筑时间和速度，达到自密实混凝土生产、运输、浇筑之间的匹配。

3）每层浇筑高度为400mm，塔吊料斗浇筑机和第一布料机、第二布料机、第三布料机在对应的浇筑仓内的各个浇筑点5上浇筑下半层的自密实混凝土，半层高度为200mm，再沿下半层相反方向在各个浇筑点5上的依次浇筑上半层的自密实混凝土，从而完成一层的浇筑。例如，第一布料机首先沿顺时针方向在第一布料机布料仓1内各个浇筑点5上浇筑完成下半层后，再沿逆时针方向在各个浇筑点5浇筑上半层。每台浇筑装置均浇筑完成一层后，停止浇筑，待自密实混凝土初凝后，再进行上一层的浇筑。

每层浇筑均按照上述步骤进行，对G层和H层分别分为5层进行浇筑。

应用于上述带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，按重量份包括以下组分：水泥340kg，粉煤灰140kg，中砂855kg，5-20mm连续级配碎石840kg，水170kg，外加剂4.8kg。性能指标中坍落扩展度为670mm、U型填充高度大于320mm、V型漏斗通过时间为11S。

另外，本发明的自密实混凝土的还有以下两种优选实施例：

案例一：水泥320kg，粉煤灰120kg，中砂870kg，5-20mm碎石850kg，外加剂4.6kg，水175kg，性能指标中坍落扩展度为665mm，T50为2.97S，U型填充高度为320mm，V型漏斗通过时间为8.9S。

案例二：水泥350kg，粉煤灰150kg，中砂840kg，5-20mm碎石830，外加剂5.0kg，水：165kg，性能指标中坍落扩展度为670mm，T50为2.67S，U型填充高度为320mm，V型漏斗通过时间为9.38S。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）沿环形结构主体的周向每间隔一设定距离设置浇筑点；

2）所述环形结构按照所述浇筑点划分为至少两个浇筑仓，每个所述浇筑仓包括至少两个所述的浇筑点，所述浇筑仓对应设置一台浇筑装置，每台所述浇筑装置分别在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点浇筑自密实混凝土；

3）每台所述浇筑装置向对应的所述浇筑仓内分层浇筑所述自密实混凝土至完成整个所述环形结构的浇筑。

2.根据权利要求1所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤2）中，每台所述浇筑装置沿各自的单一方向在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

3.根据权利要求2所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述环形结构包括一第一浇筑仓和至少一第二浇筑仓。

4.根据权利要求3所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述环形结构包括奇数个的所述第二浇筑仓时，每相邻的所述第一与第二浇筑仓之间或相邻两第二浇筑仓之间对应的所述浇筑装置对应的所述浇筑装置沿相反方向在各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

5.根据权利要求3所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述环形结构包括偶数个的所述第二浇筑仓时，每相邻的所述第二浇筑仓对应的所述浇筑装置沿相反方向在向各个所述浇筑点逐个依次浇筑所述自密实混凝土。

6.根据权利要求1所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，所述步骤3）中每层浇筑的高度为400mm～600mm，每台所述浇筑装置沿各自的单一方向在对应的所述浇筑仓内的各个所述浇筑点依次浇筑下半层的所述自密实混凝土，再沿下半层相反的浇筑方向在各个所述浇筑点依次浇筑上半层的所述自密实混凝土，从而完成一层的浇筑。

7.根据权利要求1所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，所述步骤1）中的所述设定距离为沿所述环形结构厚度的中心线方向的环向距离的4M～6M。

8.根据权利要求1所述的带变截面超大环形结构的施工方法，其特征在于，所述步骤2）中的所述浇筑装置在靠近浇筑面的末端设有柔性串管，所述柔性穿管的末端距离所述浇筑面的高度小于1.5M。

9.用于权利要求1至8任一项所述的带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，其特征在于，按重量份包括以下组分：水泥320kg～350kg，粉煤灰120kg～150kg，中砂840kg～870kg，5-20mm连续级配碎石830kg～850kg，水165kg～175kg，外加剂4.6kg～5.0kg。

10.根据权利要求8所述的用于带变截面超大环形结构的施工方法的自密实混凝土，其特征在于，按重量份包括以下组分：水泥340kg，粉煤灰140kg，中砂855kg，5-20mm连续级配碎石840kg，水170kg，外加剂4.8kg。