X型交叉斜柱自密实混凝土检测技术研究及应用

【摘要】 近几年由于我国超高层建筑得到迅速发展，特别是X型交叉斜柱内灌入自密实混凝土钢结构体系，结构新颖且受力好，结构美观的镂空外观，得到越来越广泛推广应用，因此，针对此类X型交叉网格斜柱自密实混凝土施工技术，研究出一种有效的、安全可靠的、对主体结构影响小的X型交叉斜柱自密实混凝土检测技术尤为重要，此篇文章主要介绍超高层交叉斜柱自密实混凝土检测技术研究过程和施工现场对自密实混凝土质量控制以及对钢管自密实施工工艺的要求等。

【关键词】超高层建筑 X型交叉斜柱 自密实混凝土配合比 超声波 工艺试验

中图分类号：TU208文献标识码： A

1、工程概况

创业投资大厦位于深圳市高新区填海六区 01-11 地块，地处南山区滨海大道与科园路交汇处西北角。 总用地面积 5159.01，建筑规模约93513.17，建筑高 202.4m，总用钢量约 1.1 万吨。本工程钢结构主要分为地下 3 层框架剪力墙劲性结构和地上方钢管混凝土交叉斜柱外筒+钢筋混凝土核心内筒混合结构。 地下室钢结构由 19 根日字形钢柱、13 根箱形钢柱和 39 根热轧H型钢组成。 地上钢结构分为44层主塔楼外框方钢管交叉斜柱+外框梁及楼层钢框架梁和5层裙房钢框架结构。

2、X型交叉斜柱自密实混凝土检测技术分析

本工程中X型交叉斜柱内部与自密实混凝土接触的内壁光滑，且每80cm设中间隔板与水平隔板连接，因此自密实混凝土的收缩率和隔板下的混凝土自沉的控制是自密实成型质量的重点和难点，其中交叉斜柱检测技术成为本文讨论的主题。传统超高层外框柱多为竖向布置，传统检测方法有以下两种：敲击法，指有经验的检测人员依据多年的检测经验,以敲击钢管构件所发出的声音来判断钢管混凝土构件内部质量情况；超声波对测法，此检测方法浇筑混凝土28d后进行第一次超声波检测，检测分几个测区，测区由检测中心共同选定所有代表性的位置，按钢柱一侧展开面积进行抽检。

按方案在钢柱上布点 设备调试 在钢柱两侧相应位置检测

图2.1 试验流程

但对于本工程X型交叉斜柱内部自密实混凝土成型质量检测，以上两种检测方法都无法适应，第一种检测方法对交叉斜柱内部隔板部位的自密实混凝土质量无法检测；第二种检测方法由于钢柱尺寸过小，超声波波形通过钢柱四周钢板传播，无法通过波形判断内部自密实混凝土质量情况。 因此本工程需要一种可以直观、又不影响工程工期且真实反映出交叉斜柱内部自密实混凝土检测方法。

2.1 检测技术方案设计

本试验采用强度最高的C60（现场施工共C60、C50、C45、C40四个强度等级）自密实无收缩混凝土，由于所配自密实混凝土的塌落度、塌落扩展度及骨料级配等影响施工工艺的主要项目相同，强度等级通过调整骨料和外加剂掺量进行配比，因此本次实验选取C60自密实混凝土进行工艺实验，其具备配合比的代表性。 经过几次试验 ，配合比报告出来后，进行拓展度，坍落度试验，试验结果：坍落度：265mm和拓展度600mm均符合要求。经过第三方检测试验证明，验证配合比报告收缩率为0.004，小于国家规范要求的混凝土钢管自密实无收缩混凝土规范要求≤0.030，为钢柱检测技术研究做好准备工作。也为现场提供控制混凝土质量的重要依据。

拟本工程方钢管柱的真实施工情况，选用斜直柱（X节点的一半+下柱交叉斜柱）作为试验模型，试验模型按1:1原型制作，模型垂直高度9.28m（1节2层）、截面为600×800mm，内灌原收缩率合格的C60自密实混凝土，28天后将钢柱钢板剥开进行超声波和钻芯试验检测，以确定X型交叉斜柱钢管自密实混凝土成型质量。图2.2 按1:1原型斜直柱现场试验

2.2 超声波检测

2013年11月1日，开始进行超声波检测，在剥开的混凝土表面布置点；剥开外层钢板混凝土外观只有微小气泡，无较大的缺陷及裂缝；采用超声波检测方法，检测混凝土与内隔板界面结合紧密，无缝隙。

图2.3 超声波试验过程

2.3 钻芯法检测

2013年11月17日开始进行钻芯试验，抽芯后观测内部密实度良好，无气泡蜂窝出现，样品外观 良好，由第三方检测其抗压强度结果合格。

图2.4 钻芯法试验流程图

采用工艺试验形式，结合超声波检测法和钻芯法对X型交叉斜柱自密实混凝土进行检测，真实反映了现场混凝土成型质量情况，通过本次试验研究，由检测中心形成钢管柱自密实混凝土工艺检验报告。

3、超声波+钻芯法工艺试验验证

3.1 自密实混凝土收缩率

对现场已经浇筑成型X型交叉自密实钢管柱随机抽检，用一台磁力钻分别钻开一个孔洞，孔径30mm，孔深钻穿钢板深入混凝土10mm左右，钻穿钢板后发现混凝土与钢板结合部紧密，用针筒注射器向孔内注水，试验中，注入的水大量往外流出来，试验结果表明：向孔内注水，水无法通过钢板与砼结合处的缝隙流入钢柱内，钢板与砼结合位置无缝隙或缝隙很小，说明现场浇筑混凝土收缩率与试验时一致。

3.2 内部密实以及强度情况

混凝土浇筑质量控制：方案、技术交底并组织会签，混凝土浇筑前混凝土坍落度、拓展度满足设计要求，在浇筑过程中有附着式高频振捣器对混凝土进行辅助振捣并留置好7天、28天的抗压试块，并蓄水100mm进行养护； 通过送至有资质的检测单位证明，现场制作的试块满足抗压强度等级要求。

4、超声波+钻芯法工艺试验效益分析

（1）不影响现场整体工期；

（2）有利于节约工程造价；

（3）施工可控性，不需要再现场搭设悬挑操作平台；

（4）试验有效性,检测数据真实性较高。

5、结束语

传统的检测方法敲击法与超声波法在我国钢结构检测中得到广泛使用，然而随着钢结构建筑创新，其结构越来越复杂，对检测技术要求更加可控性和真实性，本文详细介绍了X型交叉斜柱自密实混凝土成型质量检测技术过程，该检测技术已经得到项目的使用，可供国内类似工程使用。

参考文献

（1）中国建设技术研究院编写.北京：中国建筑工业出版社，2007.

（2）曹旷，韩晓健. 应用超声波技术检测方钢管混凝土缺陷. 2014.

（3）王国杰，郑建岚. 自密实钢管混凝土研究与应用.2006.