高强砼在核心筒结构中的应用

高强砼的优点是强度高、变形小和面积能适应现代工程结构向高耸、大跨和重载方向发展，以及承受恶劣环境条件的重要，高强砼的抗压强度高，可使钢筋砼框架柱、核心筒等受压构件大幅度增加承载能力，它能降低截面受压区的砼高度，允许有较高的配筋率，通过提高配筋率来增加受弯构件的截面高度。高强砼的变形小，可提高构件的刚度，这对由变形控制截面尺寸的梁板特别有利。
一、 工程概况：
上海昌鑫集团沈阳昌鑫置地广场是一个集商业、办公、住宅、车库、酒店式公寓为一体的建筑综合体，地下一层地上7栋23~31层，其中1~4层为连体建筑，总建筑面积23.8万m2，基础形式为筏式基础，为框架结构、剪力墙结构和框架—核心筒结构，其中E、F为框架—核心筒结构，砼强度等级为C55，框架柱尺寸为1200×1200，核心筒墙体厚度分别为500、350、200，地下室层高5.9m，1~4层层高为5.7m，总高度为99.90m。
二、 高强砼在本工程中应用控制：
本工程中E、F栋均为框架—核心筒结构，其配筋率较高，普通砼由于坍落度控制在160±20左右不能满足砼的浇灌要求，因此采用BS型复合泵送剂配制。C55高强砼， 就具有坍落度大和早强的特性，不但便于浇筑，运输方便，而且能加快模板的周转，但高强砼对于原材料有严格的要求，对于生产、施工的各个环节有较高的质量管理要求，其质量还特别容易受到生产、运输、浇筑和养护过程中环境因素的影响，因此对高强砼的质量要加以控制。
三、 高强砼原材料的选用：
1、 水泥：
配制高强砼选用辽宁本溪工源水泥厂的“工源”牌525#普通硅酸盐水泥，同时在配制中再按需要的配合比加入粉煤灰等活性混合材料，以进一步改善高强砼的性能，普通硅酸盐水泥其标准稠度用水量低，能使砼在较低水灰比下具有良好的工作性，C3A含量和硫酸盐含量要低，以避免坍落度损失严重甚至假凝，其水化热要低，C3A含量控制在不超过8%。
2、 骨料：
1) 粗骨料：
粗骨料在砼的组织结构中起骨架作用，对砼强度起重要作用，因此，在许多经验公式中，砼强度仅与水泥强度、水灰比和骨料颗粒形状有关，而与骨料矿物成分等无关，但对于高强砼，由于水灰比的减小，砼中水泥强度显著提高，骨料性能将对砼强度产生很大影响。
试验证明：在水泥砂浆相同的条件下，骨料品种不同时，砼强度有很大差异， 尤其是当水灰比较小时，砂浆强度较高时，砼的强度差别更大。
试验还表明：骨料—砂浆界面的粘合抗拉强度均低于砂浆抗拉强度，这表明骨料—砂浆界面为砼内最薄弱部位，对于同一种骨料，界面粘结强度随砂浆抗拉强度的提高而提高，对于不同的骨料，在水泥砂浆相当的条件下，骨料—砂浆界面粘结强度有很大差别，这表明骨料—砂浆界面粘结强度取决于水泥和骨料两方面的性质，同时还证明界面粘结强度影响砼抗压强度，骨料—砂浆界面粘结强度越高，则砼强度超高。
骨料弹性模量也影响砼强度，骨料弹性模量越大，骨料在砼内的骨架作用也越大，即受力时骨料所受应力比例越大，当然骨料—砂浆界面的拉剪力及剪应力也越大，因此骨料的弹性模量越大和过小都对提高砼强度不利，骨料的强度和弹性模量应与骨料—砂浆界面粘结强度相匹配，为了提高砼的强度，对粗骨料来说，应用时从提高界面粘结强度和提高骨料强度两方面着手。
因此，在配制C55高强砼时，粗骨料的抗压强度不应小于砼强度的2倍，为了增加骨料—砂浆界面的粘结强度，选用表面粗糙的石灰岩的碎石好。
粗骨料的粒径的粒径大小对C55高强砼的强度也有影响，一般随粒径的增大，强度逐渐下降，原因是大颗粒骨料内部有缺陷的机会大，而小颗粒都则较致密，而且能增加与砂浆的粘结面积，且界面受力较均匀，因此，粗骨料的最大粒径控制在20~25mm以下，同时粗骨料的级配因考虑到连续级配能改善砼的和易性，故采用连续级配。
2) 细骨料
选用洁净的圆开颗粒、质地坚硬，级配良好的天然河砂，砂子的细度模数为2.7~3.1，含泥量不超过2%的中砂。
3) 水
水为可饮用符合国家标准的自来水
4) 砂物掺合料：
主要是选用粉煤灰，因水灰比较低的高强砼，其水泥石中有一部分水泥是永远不能水化，只能起填充作用，利用粉煤灰的超细矿物活性材料来置换水泥，以促进水泥水化，提高水泥石的密实度，改善水泥石与粗骨料之间的界面结构，提高拌合物的工作性能来提高砼的强度。
配制C55高强砼的粉煤灰，通常要求浇火量〈5%，细度为通过45μm孔的量不小于66%，MgO〈5%，SO3〈5%。
粉煤灰的掺量为水泥重25%。
掺加粉煤灰能够减少砼中的空隙，可以明显提高砼的强度，能减少砼的收缩，提高砼的抗渗性。

5) 外加剂
配制C55高强砼选用非汽型BS型复合泵送剂，其由具有分散作用的高效减水剂和延续凝结作用的缓凝剂复合而成，根据实践经验，其掺量占水泥用量的1.2%。
采用BS型复合泵送剂能解决商品砼在运输途中对坍落度的控制，保证C55高强砼的坍落度不受损失，并保证满足施工要求。
四、 高强砼的施工
1、搅拌：
高强砼采用强制式砼搅拌机拌制，搅拌时间可适当延长，同时对进料、贮存、计量、装料、搅拌各环节严格监督。
高强砼搅拌时，必须注意BS型复合泵送剂投入时间，其不能与干水泥直接接触，否则将使砼质量严重下降，应在其他材料充分拌合后再加入BS型复合泵送剂。
搅拌时应准确控制用水量，并仔细制定砂石中的含水量。
新拌C55高强砼的工作性是一个综合性指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等，其必须满足砼集中搅拌、运输、泵输送、不振捣自流平等工艺的要求。
本项目选用的BS型复合型泵送剂，具有优异的分散作用，减水率可达30%，初始坍落度值在175~225mm之间，经时30min坍落度值在155~210mm之间，经时60min坍落度值在145~210mm之间，坍落度损失15~45mm之间，多次试验表明，在搅拌、测定坍落度和成型时发现，砼不分层、不离析、不泌水、粘聚性，稳定性良好，能充分满足在流动性、超高度泵送和轻振捣的需要。
2、运输
高强砼坍落度的经时损失较普通砼大，因此施工中应尽量缩短运输时间，以保证砼拌合物有较好的工作度，对运抵施工现场的砼拌合物的性能必须进行严格的测定。
砼拌合物中的空气含量，在长时间的搅拌和运输过程中有所增加，如果时间较长必须进行测试，对于水灰比大于0.35的60Mpa的砼，空气含量每增加1%，抗压强度的损失的5%，对于水灰比低的高强砼，损失更多，所以在运输中要尽力避免含气量的变化。
3、振捣
由于本工程为框架—核心筒结构，而核心筒中钢筋比较密集，就必须要求砼的坍落度为200mm±20左右，C55高强砼采用高频振动器振捣，分附着式和插入式两种，砼应振捣充分，浇筑核心筒墙体砼，必须采用分层循环浇灌方法，因层高为5.7m，分层的每层厚度为1.0m，并四周循环浇灌，并充分振捣密实。
4、养护
C55高强砼水泥比小，含水量少，所以施工养护控制如何对砼强度的影响比普通砼大，应重视其养护。
C55高强砼在浇筑后8h内，应覆盖并浇水养护，养护时间不少于14d。
高强砼由于水泥用量大，水泥水化热量多，水化热升温较多，加强养护且避免产生温度裂缝的重要措施。
五、 结论与建议：
1、21世纪的砼由于开发领域的扩大与深化，要求更高强度、更大流动性、更高工作性，高体积、稳定性、经济性、特别是更耐久性。
2、增加对高强砼的开发、研究、应用，推广应用范围，都将对社会具有显著的社会效益和经济效益。
3、对抗压强度和坍落度影响最大的是矿物掺合料和外加剂，矿物掺合料和外加剂的有一个最佳掺量，此时的抗压强度最高、坍落度最大。
4、高强砼的抗压强度和流动性仍然遵循胶水比定则和需用水定则。