压注混凝土技术在结构加固中的应用初探

1999年7月3日浙江某大厦工地发生了一起混凝土浇筑4天后未凝固的质量事故。经过现场调查，技术人员和有关专家进行分析研究，最后确定处理方法：挖除未凝固的混凝土，采用压注混凝土技术将新混凝土充实剪力墙和柱的空腔，进行结构加固。通过精心的施工设计和操作，结构加固获得了良好的效果。下面将压注混凝土技术在这次结构加固中的应用情况介绍如下，供同行们参考和进一步探讨。
　　1、工程概况和事故经过
　　该工程为A、B幢连体的商住楼（A幢35层，B幢34层），建筑面积46500平方米，采用框剪结构，岩石锚杆基础。发生事故的是A幢底层两根柱及其连接的剪力墙。7月1日15时开始浇灌该层泵送商品混凝土，至7月3日11时结束，养护16.5个小时后拆模发现该处混凝土尚无凝固的迹象，于是再封闭模板，开展调查分析工作，至7月7日12时（累计96小时）还未凝固。结合调查分析得到的信息，技术人员判断这属于质量事故，因此着手开展事故处理的各项工作。
　　2、事故原因和危害分析
　　结合现场调查，技术人员研究分析后一致认为，事故的原因是接班投料员误将BC—1型高效减水剂作为SP406型一般泵送剂使用。经评估，其综合作用增大了12～15倍，因而造成了局部混凝土持久缓凝而不凝固。
　　根据查阅的技术文献资料和我们以往的经验，这部分混凝土最终是会凝固的，但该部分混凝土强度会有较大的折减，至于折减后的强度能不能达到设计强度，有待试验作出结论。由于工期紧迫，不容我们进行长时间的试验研究，必须当机立断地予以处理，以确保工程施工质量和进度。
　　3、处理方法
　　当时上部的梁板混凝土已达到设计强度的50％以上，上一层楼面的柱、墙钢筋绑扎已完成，并开始了柱、墙、梁、楼板的支撑工作。若将未凝固混凝土上部的梁、板混凝土打掉，按常规的方法重新浇灌混凝土的做法已无可能。因此决定立即挖除干净未凝固的混凝土，用压力灌注高一等级的补偿收缩膨胀混凝土充实空腔，进行局部结构加固。具体做法如下：
　　（1）将未凝固的混凝土全部挖除，并冲洗干净和校正钢筋，在此工作进行前先在其上部合格的梁板底支设临时顶撑，防止下坠。
　　（2）安装模板：模板用18厚的漆面硬木胶合板，加劲肋用100×50松方@300毫米，并每隔300毫米加设一根Φ48×3.5钢管由底部直通顶部；对拉螺栓为Φ12@400×400（每端两个螺母），模板与硬混凝土接触部分不能用穿螺栓拉紧，则用顶撑压牢；模板的最低处留设混凝土贯入孔，最高处留设出气（浆）孔，出气（浆）孔的外模上翻，高出空腔顶100～150毫米，呈漏斗状。
　　（3）压注混凝土的配制：混凝土的强度比原设计混凝土提高一个等级（即C50级），并掺UEA膨胀剂补偿混凝土的硬化收缩，其每立方米混凝土材料用量配合比为：水泥（525R）：砂（中粗河砂）：卵石（粒径0?5～31毫米）：膨胀剂（UEA型）：水：泵送剂（SP406型）=525：630：990：50：220：10：坍落度设计为160±30毫米。
　　（4）混凝土的灌注：混凝土由混凝土公司制备后，用6立方米混凝土运输车送到工地，连接HBT60A型混凝土输送泵，通过Φ125压力钢管直接输送到装好的模板内。混凝土由下往上压至顶点后，出气（浆）孔涌出气和浮浆液，压力表指针指到30Mpa时，模板开始发生变形并有响声，即停止输送混凝土。
　　（5）养护和拆模：采用封模养护法，模板表面及时浇水，保护湿润14天；拆模按一般的操作工艺进行。
　　4、结构加固效果
　　（1）观感效果：拆模后，加固部分混凝土除外观颜色与未加固部分略有差别外，其它未发现缺陷，垂直度及平整度都在允许偏差之内，连水泥痕迹都难以觅见。到工地检查的人员误认为接缝是“冷缝”，看不出是后灌入的混凝土。
　　（2）回弹强度：8月10日（24天期龄），对加固部分混凝土用回弹仪进行强度检测。布置了15个测区，有5个测区的回弹值超出换算表中的C50（作C50计），按JGJ23—85规程进行强度计算，最终评定为fcu=45?99Mpa.
　　（3）试块强度：标准养护的抽样试块，28天的强度值为64?9Mpa.
　　（4）接缝处强度：8月16日，进行钻芯法检验，评定的混凝土强度为55?90Mpa；连在接缝处钻芯的试块也获得46?5Mpa，说明接缝还有粘结强度的。
　　（5）结构加固强度评定：综合上述测强，应以钻芯检测结果为准，该检测结果超过原设计压注混凝土强度（C50）的11.8％，超过原结构设计要求强度（C45）的24％，偏于安全。
　　5、结论和建议
　　（1）上述事故处理涉及的压注混凝土技术的结构加固应用实践表明，用混凝土输送泵进行压注混凝土施工的工艺作法是可行的。在目前混凝土输送泵普及的条件下，推广压注混凝土技术进行加固处理、岩石地基加固和隧道施工等特殊作业，有着重大意义和宽广的应用及发展方向。
　　（2）压注混凝土技术的最大特点是不需上部的操作工作面，不需通过振动机械振实混凝土，就能达到混凝土充实空腔的目的，属于新开辟的一种混凝土浇筑施工工艺，操作原理简单，混凝土配制方法与一般混凝土相同，混凝土强度达到设计强度要求。
　　（3）关于混凝土输送泵的压力问题，国产泵机的标识仅到十几Mpa，但经生产厂家的微调可以达到60Mpa.上述事故处理用的高压是由生产厂家调出来的，在使用过程中，这样调出的压力对机械没有什么影响。
　　（4）对于承受高压的模板，需因地制宜的采用，使用钢模（特制大型钢模板）和多层胶合板，加上强有力的组合配件和支撑，是很容易达到要求的。
　　（5）缝隙较大的灌浆工程如考虑采用压注混凝土技术，则可以获得既提高质量又节约投资的效果。