大面積鋼纖維混凝土耐磨地坪施工技術(shù)

劉江帆 王滔 張少武 成亮 韓曉斌

上海寶冶集團(tuán)有限公司 上海 201900

1 引言

鋼纖維混凝土既具有較高的抗壓強(qiáng)度，又具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、抗彎剪性能、抗裂性能及優(yōu)異的抗沖擊性能和抗疲勞性能，同時(shí)減少了大量現(xiàn)場(chǎng)鋼筋工程作業(yè)，加快施工進(jìn)度，因而其應(yīng)用越來越多。但是，鋼纖維價(jià)格較高，抗拉強(qiáng)度有限，從而制約著在實(shí)際工程中的應(yīng)用，大多在地質(zhì)條件相對(duì)較好的工業(yè)建筑中較常見[1][2]。

本文以特斯拉超級(jí)工廠（一期）-聯(lián)合廠房3A3B及附屬工程大面積鋼纖維混凝土耐磨地坪施工為例，對(duì)其關(guān)鍵施工工藝和控制要點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)。

2 工程概況

特斯拉超級(jí)工廠（一期）-聯(lián)合廠房3A、3B及附屬工程項(xiàng)目位于上海市臨港新區(qū)，本工程聯(lián)合廠房3A、3B及附屬工程廠房的建筑面積為192195m2，南北軸線長(zhǎng)671.8m，東西軸線寬172.4m，結(jié)構(gòu)型式為鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼纖維地坪總面積為8724m2，地坪承載分為3t地坪和5t地坪兩種，做法及節(jié)點(diǎn)要求具體如下：

3 鋼纖維耐磨地坪施工工藝

4 施工關(guān)鍵工藝技術(shù)及控制要點(diǎn)

大面積鋼纖維地坪施工需要重點(diǎn)控制地坪平整度和地坪裂縫。根據(jù)地坪平整度要求，有一般地坪和超平地坪。特斯拉項(xiàng)目要求2m±3mm的平整度要求。工業(yè)地坪裂縫主要是砼收縮裂縫和砼邊角應(yīng)力集中裂縫。為減少砼收縮裂縫，重點(diǎn)控制地坪分倉大小、切縫間距及鋼纖維摻量[3]。

4.1 地坪跳倉分區(qū)劃分

在混凝土底板澆筑前，需要對(duì)整個(gè)地坪進(jìn)行分倉區(qū)域的劃分。地坪分倉一般以柱軸線為基礎(chǔ)，保證分塊區(qū)域面積不宜超過2000m2左右，且長(zhǎng)邊不宜大于40m。確定好分塊軸線跨度后，依次切分整個(gè)地坪，分縫通長(zhǎng)設(shè)置。澆筑地坪混凝土?xí)r，為解決相鄰塊地坪溫度應(yīng)力裂縫問題，采取間隔跳倉施工。相鄰倉塊澆注的時(shí)間間隔應(yīng)大于48h。詳細(xì)分倉圖詳見下圖。

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)施工順序及場(chǎng)地移交順序，策劃好混凝土罐車行走路線，按照先內(nèi)后外，先室內(nèi)后門口的原則。盡量保證場(chǎng)地內(nèi)側(cè)形成環(huán)形道路，避免影響混凝土罐車的澆筑效率。

4.2 施工縫支設(shè)及PE膜鋪設(shè)

（1）模板支設(shè)

1）地坪施工縫采用角鋼+槽鋼時(shí)

根據(jù)地坪分倉示意圖，進(jìn)行定位放線。采用定位樁及細(xì)線排模，采用 L 型鋼架進(jìn)行加固，側(cè)模采用槽鋼，必須確保鋼模直立穩(wěn)固，利用水準(zhǔn)儀對(duì)模板進(jìn)行標(biāo)高控制，模板的上平標(biāo)高與地坪標(biāo)高一致。

分倉縫與變形縫節(jié)點(diǎn)措施：按照?qǐng)D紙要求設(shè)置直徑20@300，L=500的圓鋼作為傳力桿，提前在槽鋼模板側(cè)面按布置間距進(jìn)行開孔。在混凝土澆筑前進(jìn)行固定。變形縫位置根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙位置及節(jié)點(diǎn)詳圖，加工帶錨爪角鋼等，在將對(duì)接角鋼點(diǎn)含在槽鋼頂部，同時(shí)沿槽鋼內(nèi)側(cè)貼3mm擠塑板，起到變型收縮的作用。

柱腳加強(qiáng)：柱腳鋼板支設(shè)，柱腳區(qū)域一次澆注，柱腳設(shè)置為菱形，按實(shí)際承臺(tái)上口尺寸大小設(shè)計(jì)，整體旋轉(zhuǎn)45°，后期地坪切縫與柱腳區(qū)域切縫在一條水平線上，在柱腳四周設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，減小地坪與柱腳處形成45°裂縫的影響。

2）地坪施工縫采用成品裝鎧縫時(shí)

地坪分倉同上述做法，但因設(shè)置成品裝鎧縫，其內(nèi)部設(shè)置有溫度隔離的擠塑板及可伸縮傳力片，相鄰倉澆筑混凝土?xí)r可以不用分倉，直接澆筑。地坪沉降縫位置設(shè)置正弦裝鎧縫，分倉縫采用雙邊裝鎧縫，柱邊則采用單邊裝鎧縫。成品裝鎧縫既充當(dāng)模板又充當(dāng)伸縮縫，減少了拆模導(dǎo)致的缺棱缺角，角鋼不順直等現(xiàn)場(chǎng)，成型美觀，但整體成本有所增加。

（2）PE膜鋪設(shè)

確定安裝分塊施工區(qū)域，模板及角鋼固定好后，鋪設(shè)PE膜。PE膜需做好搭接，相鄰兩幅短邊搭接錯(cuò)縫不少于500mm，長(zhǎng)邊搭接寬度不小于50mm，短邊搭接寬度不小于70mm，防止破損，避免地坪澆筑完后出現(xiàn)返潮的現(xiàn)象。

4.3 鋼纖維混凝土澆筑

（1）鋼纖維混凝土質(zhì)量控制

① 鋼纖維投入量的要求

鋼纖維常用品牌有西卡、佳密克絲等，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙地坪載荷要求來選定鋼纖維投入量，直接在攪拌站添加。

混凝土強(qiáng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求配置，盡可能小的水灰比（不高于 0.5）。

② 商品混凝土的塌落度控制在 180±20mm，初凝時(shí)間應(yīng)控制在4-6小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁出現(xiàn)加水現(xiàn)象。安排專人對(duì)混凝土進(jìn)行檢測(cè)，不達(dá)標(biāo)的混凝土退回重新生產(chǎn)。

③ 避免使用粉煤灰或鐵礦粉，不得使用引氣劑，早強(qiáng)防凍劑。粉煤灰含量應(yīng)小于15%，礦粉含量應(yīng)低于8%，新澆混凝土骨料的含泥量應(yīng)控制在 1%以內(nèi)。

（2）混凝土澆筑攤鋪及振搗

混凝土鋪筑時(shí)，為了保證品質(zhì)，我方鋪筑從開始到結(jié)束始終嚴(yán)格進(jìn)行管理。

①混凝土鋪筑方向是以一個(gè)方向?yàn)樵瓌t（從內(nèi)向外移動(dòng)，一排結(jié)束后重復(fù)進(jìn)行），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分倉設(shè)計(jì)位置直接泵車澆筑，罐車通過預(yù)留通道進(jìn)出；

②攤鋪商品混凝土。由混凝土罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，人工協(xié)助攤鋪至設(shè)計(jì)厚度＋虛鋪高度(虛鋪高度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為 2～3cm)。攤鋪混凝土?xí)r應(yīng)連續(xù)攤鋪，注意檢查鋼纖維攪拌是否均勻，若出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象則應(yīng)及時(shí)挑出，分散攪拌。保證鋼纖維安全分散成單根。

③混凝土振搗，安排2個(gè)振搗棒振搗，澆筑的混凝土必須用振動(dòng)棒搗實(shí)，面層不能露出石子。直到混凝土表面不再冒泡，呈現(xiàn)出有乳漿停止下沉且大致平整的表面為止。

4.4 激光找平

使用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的大型混凝土激光整平機(jī)器對(duì)混凝土進(jìn)行激光整平施工。水平儀和探測(cè)器安裝調(diào)整后，將裝有探測(cè)器的尺桿直接置于模板之上，探測(cè)器具有屏顯和報(bào)警雙項(xiàng)警示功能，可快速判別模板標(biāo)高高低。校正鋼模時(shí)先校正兩端，再校正中間，通過調(diào)整絲桿使模板達(dá)到指定標(biāo)高，校正后鋼模下部采用收口網(wǎng)防止混凝土擠出。

安排專業(yè)的激光整平施工班組，用激光整平機(jī)有序整平混凝土，整平過程中以一個(gè)方向?yàn)樵瓌t。1 人負(fù)責(zé)操作激光整平機(jī)，1 人負(fù)責(zé)局部邊角刮尺找平處理，2 人負(fù)責(zé)協(xié)助機(jī)器整平作業(yè)，墻邊及柱腳區(qū)域進(jìn)行人工刮尺找平，根據(jù)標(biāo)高線，嚴(yán)格控制混凝土地面的平整度，確保工程質(zhì)量。平整度控制在2m/4mm，表面坡度不大于2/1000，板面（縫）高差小于4mm。

4.5 耐磨骨料面層處理

激光找平機(jī)找平混凝土后，機(jī)器移至下一幅地坪區(qū)域，準(zhǔn)備開始耐磨骨料進(jìn)行布料，一般按5kg/m2進(jìn)行均勻撒布。耐磨骨料面層分兩次撒布，第一次采用耐磨骨料布料機(jī)進(jìn)行布料，撒布約為總量的2/3耐磨材料，需提前設(shè)置好布料機(jī)骨料撒布的速度。第二次采用人工撒布，撒布約為總量的1/3耐磨材料。

（1）第一次撒布：耐磨材料撒布的時(shí)機(jī)隨氣候、溫度、混凝土配合比等因素而變化。撒布過早會(huì)使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果。撒布太晚混凝土已凝固，會(huì)失去粘結(jié)力，使耐磨材料無法與其結(jié)合而造成剝離。判別耐磨材料撒布時(shí)間的方法是腳踩其上，約下沉5mm時(shí)，即可開始第一次撒布施工。

（2）第二次撒布：第二次撒布時(shí)，先用靠尺或平直刮桿衡量水平度，并調(diào)整第一次撒布不平處，第二次撒布方向應(yīng)與第一次垂直。撒布后立即抹平，墁光，并重復(fù)墁光機(jī)作業(yè)至少兩次。墁光機(jī)作業(yè)時(shí)應(yīng)縱橫向交錯(cuò)進(jìn)行，均勻有序，防止材料聚集。邊角處用木抹子處理。面層材料硬化至指壓稍有下陷時(shí)，墁光機(jī)的轉(zhuǎn)速及角度應(yīng)視硬化情況調(diào)整，墁光機(jī)進(jìn)行時(shí)應(yīng)縱橫交錯(cuò)3次以上。

4.6 機(jī)械提漿、抹壓、收光

（1）粗抹：耐磨材料吸收混凝土中一定的水分之后（表面耐磨材料呈濕潤(rùn)狀態(tài)），施工時(shí)需根據(jù)底層混凝土的凝結(jié)情況來決定施工時(shí)間，一般通過腳壓規(guī)律，即人踩在混凝土上留下3-6mm的腳印開始施工。采用磨光機(jī)進(jìn)行壓實(shí)和研磨作業(yè)。同時(shí)進(jìn)行人工刮尺進(jìn)一步刮抹整平，粗抹時(shí)應(yīng)以面積的整體性壓實(shí)，原漿掉出為主要目標(biāo)。

（2）精抹：待硬化到一定程度（澆筑8h左右），將磨光機(jī)撤去圓盤用刀片進(jìn)行表面拋光，拋光過程中根據(jù)混凝土的硬化情況不斷調(diào)整磨光機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和角度，直到表面呈現(xiàn)均勻的滿意的光澤。

（3）終抹：約砼終凝前1h，其表面基本凝固，踩上去只有輕微痕跡時(shí)，質(zhì)檢人員再進(jìn)行全面檢查，表面存在有外露鋼纖維時(shí)，人工拔除。柱腳邊、模板邊緣位置進(jìn)行重點(diǎn)控制。對(duì)于不符合部位，用抹光機(jī)或鏝刀進(jìn)一步壓光抹實(shí)。

5 地坪質(zhì)量控制

5.1 地坪平整度控制要求

表1 地坪平整度控制允許偏差[4]

5.2 質(zhì)量保證措施

為了保證地坪施工質(zhì)量，采取如下措施：

（1）地基土質(zhì)均勻，局部異樣土需清理或換填，土層壓實(shí)后再鋪設(shè)級(jí)配碎石，保證地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）混凝土終凝前須及時(shí)檢查，確保墊層平整。

（3）鋼纖維混凝土攪拌過程中一定要定量，攪拌均勻、分散，不得出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。

（4）裝鎧縫或角鋼標(biāo)高需采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，控制準(zhǔn)確，與地坪齊平。

（5）混凝土水灰比在0.5以下，粗骨料粒徑不超過25mm，砂子為中粗砂，現(xiàn)場(chǎng)砼塌落度要求為120±20mm。砼澆筑以每小時(shí)施工150-200m為宜，澆筑過程中嚴(yán)禁加水。

（6）在混凝土澆筑前，首先對(duì)激光整平機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)原始水準(zhǔn)點(diǎn)引做2個(gè)固定基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)。架設(shè)激光發(fā)射器，根據(jù)原始水準(zhǔn)點(diǎn)引地坪標(biāo)高至激光整平機(jī)，保證激光找平機(jī)在混凝土澆筑時(shí)精度要求。

（7）壓實(shí)及二次抹光過程中嚴(yán)格按照平整度要求進(jìn)行收光。

（8）混凝土切縫一定按照天氣溫度及時(shí)切縫，較少應(yīng)力裂縫，特別注意柱腳位置的加強(qiáng)筋和切縫處理。

（9）混凝土養(yǎng)護(hù)一定覆膜或土工布灑水養(yǎng)護(hù)7天，過程中不得上機(jī)械作業(yè)。

6 結(jié)語

通過地坪分倉優(yōu)化，控制一次成型面積。利用大型激光整平儀粗平，布料機(jī)布料提高骨料的均勻性，利用水平刮尺及圓盤磨光機(jī)進(jìn)行二次精平，極大提高了地坪平整度要求。通過攪拌站添加鋼纖維的方式，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)鋼筋工程、混凝土工程作業(yè)施工勞動(dòng)力人數(shù)?？s短工期，可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益?？蔀楹罄m(xù)類似大面積鋼纖維混凝土耐磨地坪施工提供一定的參考和借鑒。