鋼纖維混凝土在冷庫項目超平固定地坪的施工應(yīng)用

張偉，夏一明，王浩

（民航機(jī)場建設(shè)工程有限公司，天津 300456）

0 引言

對長期低溫環(huán)境下承受行走荷載的超平地面，鋼纖維混凝土地坪是一種非常實用的混凝土地面結(jié)構(gòu)，無鋼筋骨架，成本造價大幅降低，施工速度有所提高。鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%~2%之間，較之普通混凝土，抗拉強(qiáng)度提高40%~80%，抗彎強(qiáng)度提高60%~120%，抗剪強(qiáng)度提高50%~100%，抗壓強(qiáng)度提高一般在0~25%之間，抗壓韌性大幅度提高[1-2]。然而由于鋼纖維黏聚性強(qiáng)，施工時不能泵送施工；且地坪混凝土在保溫板上施工，側(cè)面模板的固定困難；每幅窄巷通道施工長度90 m以上，水平度、平整度控制困難；收面時鋼纖維會出現(xiàn)露頭現(xiàn)象等特殊的工藝難點。

本工程地坪等級為超平固定地坪（VNA），與自由超平地面施工與驗收均有所不同。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，通過采用單側(cè)支模對稱澆筑法、配重可調(diào)模板、高強(qiáng)磁鐵吸附露頭鋼纖維、嵌入式金屬鎧裝縫、高平整度刮平尺等工藝措施，很好地解決了鋼纖維施工各類工藝問題[3]。施工完成后，經(jīng)過第三方檢測，完全能夠滿足設(shè)計英標(biāo)TR34技術(shù)要求。

1 工程概況及質(zhì)量要求

天津港集裝箱物流中心普菲斯冷鏈分撥中心維修恢復(fù)工程位于天津市濱海新區(qū)，建筑面積為21 950 m2，建筑總長度為174.15 m，總寬度為125.93 m，結(jié)構(gòu)高度21.46 m，為單層鋼結(jié)構(gòu)冷庫，采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為門式鋼架，冷庫內(nèi)地面為超平鋼纖維耐磨地坪，面積為13 098 m2，地坪節(jié)點做法如圖1所示。

圖1 冷庫鋼纖維固定地坪斷面Fig.1 Steel fiber fixed floor section of cold storage

表1 TR-34超平地坪在固定通道區(qū)的允許限值Table 1 Permissible limits of TR-34 superflat floor in fixed channel area

表2 UK混凝土協(xié)會TR-34 ASTM F值系統(tǒng)Table 2 TR-34 ASTM F value system of UK Concrete Association

2 鋼纖維超平地坪施工特點及難點分析

1）由于鋼纖維混凝土配合比特性要求及鋼纖維摻量為每立方混凝土摻22 kg鋼纖維的原因，現(xiàn)場若利用泵送澆筑極容易造成泵送管道堵塞，不能進(jìn)行泵送施工，只能利用混凝土罐車自卸方式澆筑[5]。由于施工分倉較長且在保溫層上直接澆筑而混凝土罐車不能碾壓XPS保溫板，所以給補(bǔ)倉帶來很大困難。

2）冷庫內(nèi)貨架屬于高位貨架，均為高位叉車固定通道，每幅通道長90 m不允許留施工縫，因此施工時不僅要滿足自由地坪平整度、水平度的指標(biāo)，同時相鄰高差和長度方向水平度的變化率也要達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。

3）由于地面混凝土模板放置在150 mmXPS保溫板上，而保溫板有一定的彈、塑性，對模板的固定及平整度、水平度控制帶來很大困難。

4）現(xiàn)場澆筑鋼纖維混凝土，混凝土初平后會有少量鋼纖維露出混凝土表面，這給后續(xù)工序及平整度控制帶來很大的困難。

5）地坪施工縫處理及后期填縫施工的質(zhì)量，也會直接影響冷庫制冷后地面縫處的平整度情況，如何保證縫處相鄰高差也是超平地坪施工的一大難點。

3 工藝改進(jìn)措施

3.1 單側(cè)支模對稱澆筑法

結(jié)合工程窄巷通道寬約2 m，長度90 m，縱向施工縫必須留置在通道兩側(cè)貨架區(qū)內(nèi)等情況，設(shè)計施工幅每幅寬4.5~4.8 m，長度90 m，共設(shè)施工幅27條。由于混凝土鋼纖維摻合后，混凝土澆筑方式只能采用混凝土罐車自卸方式，同時混凝土罐車不可以碾壓XPS保溫板，因此車輛必須停放于施工幅外進(jìn)行自卸。

在開始施工時使用傳統(tǒng)跳倉澆筑法，在一、二、三幅施工時，首先施工一、三幅后施工第二幅，但在二幅補(bǔ)倉施工時只能采用邊鋪設(shè)保溫板邊退行澆筑的施工方法，大大降低了施工效率，同時由于澆筑時間延長近3倍，混凝土罐車等待時間過長，混凝土出現(xiàn)了退場情況。

為提高工效和改進(jìn)施工質(zhì)量，采用對稱澆筑法。即從庫區(qū)兩邊依次向中間澆筑且左右交叉澆筑，最后只補(bǔ)中間一倉，減少了補(bǔ)倉次數(shù)，這樣大大提高了施工效率，同時可以單側(cè)支模。在支模時，利用混凝土內(nèi)預(yù)埋傳力桿鋼筋（直徑為16 mm，間距為1.5~2 m）與單側(cè)對拉螺桿焊接，防止混凝土澆筑時模板位移。這樣較傳統(tǒng)跳倉澆筑法的補(bǔ)倉13條減少為僅1條，同時單側(cè)支模比雙側(cè)支模效率提高一倍，綜合比較極大地提高了施工效率。

創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，是企業(yè)的第一驅(qū)動力。而核心能力是一種與眾不同的能力，它不是企業(yè)中某一種具體的能力或優(yōu)勢，而是一種將多種優(yōu)勢進(jìn)行整合后形成的能力，它為企業(yè)帶來長期持續(xù)的競爭優(yōu)勢并使其獲取超額利潤，且一旦形成，便具有相對穩(wěn)定性，不易失去。企業(yè)核心能力是指在企業(yè)發(fā)展過程中整合能力已經(jīng)達(dá)成重要共識的能力，唯有如此才能培育出屬于本企業(yè)的持續(xù)競爭力，也才能提高企業(yè)的綜合能力，從而奠定企業(yè)更堅實的技術(shù)和管理基礎(chǔ)。

3.2 模板安裝及固定

在模板安裝過程由于下方的保溫板和PE膜等均不能破損，因此支設(shè)模板時不可以用打孔固定的方法。為保持模板自身穩(wěn)定，采用圖2所示的支設(shè)體系，從右至左分別為：2 mm鋼板高度約300 mm；50 mm伊50 mm伊6 mm角鋼上下兩道，上端與鋼板固定，下端可相對移動，上下角鋼使用可調(diào)螺桿固定，螺桿中部有金屬套管；背部支撐使用角鐵加直徑16 mm螺紋鋼筋三角支撐，鋼筋與金屬套管焊接連接；最后使用10號槽鋼頂住角鋼并用配重壓牢?？烧{(diào)螺栓間距每1.5~2 m設(shè)1道，在施工過程中不斷對模板標(biāo)高進(jìn)行校正。外側(cè)用槽鋼壓在模板下側(cè)的角鐵上，并在槽鋼上每隔1~2 m左右放沙袋作為模板配重。對拉螺桿2 m設(shè)1道，保證鋼模的穩(wěn)定。支模過程中采用激光水平儀檢查模板上口的標(biāo)高及順直度，使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行復(fù)核，支設(shè)過程中控制模板標(biāo)高誤差在3 m內(nèi)依1 mm的精度要求。

圖2 模板安裝示意圖Fig.2 Template installation diagram

3.3 嵌入式金屬鎧裝縫

穿堂過道與叉車通道連接處，是超平地面與普通地面交接處必然出現(xiàn)的施工縫，由于此處混凝土性能不同而使叉車工作狀態(tài)下應(yīng)變不同步，且下層保溫板塑性變形較大，后期叉車由此頻繁進(jìn)出巷道，極易出現(xiàn)施工縫損壞的問題且修補(bǔ)困難。在此處安裝嵌入式金屬鎧裝縫，可有效解決施工縫處地坪損壞的難題。鎧裝縫由兩塊彎成特殊形狀的鋼板組成，金屬施工縫錨固于地坪混凝土中，在冷庫投入使用進(jìn)入負(fù)溫度環(huán)境下，由于混凝土收縮2片金屬施工縫會自然脫離，形成自然平直的施工縫，且鎧裝縫可保護(hù)地坪縫處由于車輪撞擊而存在的潛在地坪損壞風(fēng)險。鎧裝縫選擇整體鍍鋅鐵板，鋼板厚度5 mm，傳力片厚度4 mm，詳見圖3。由于基層不能打孔，鎧裝縫固定采用鋼模板固定，同時用水準(zhǔn)儀調(diào)整上表面標(biāo)高，使其與地坪標(biāo)高一致，澆筑完成后及時清理金屬鋼板頂面，確保色澤光亮。安裝模板過程中不斷用水準(zhǔn)儀和激光標(biāo)高儀檢測并調(diào)整模板上表面的標(biāo)高，使左右兩側(cè)模板標(biāo)高零誤差，同一側(cè)模板標(biāo)高3 m內(nèi)差值<1 mm[6-8]。

圖3 嵌入式金屬鎧裝縫Fig.3 Embedded metal armour seam

3.4 露頭鋼纖維處理

由于鋼纖維在混凝土中均勻分布，所以局部鋼纖維會在混凝土初平后露出混凝土表面，對地坪平整度產(chǎn)生較大影響。人工清理極為困難，清理不凈必定會對地坪表面造成極大影響，為此，本項目設(shè)計定制磁鐵滾軸進(jìn)行表面處理，滾軸直徑5 cm，長度0.9 m，材質(zhì)為鐵氧體，使用拖繩拖拽，在混凝土初凝后，用滾軸在混凝土表面全方位滾動2次，將表面露頭鋼纖維吸附并清理。經(jīng)試驗該方法只會吸附表面露頭鋼纖維不會影響內(nèi)部鋼纖維與混凝土的黏結(jié)。然后再次整平，可以完美地解決露頭鋼纖維對后續(xù)工序的影響。

3.5 平整度控制

要保證地面符合超平地坪要求，普通地面使用的刮尺無法完成超平收面作業(yè)。根據(jù)施工幅較寬的特點，主要采用了3種整平尺。初平采用雙人手持整平尺，收面采用帶把手的弧面整平尺，這兩種刮尺長度均為5 m；精平階段采用單人銦剛立尺，寬度為3 m。按次序逐段整平收面。

4 施工過程控制點

4.1 鋼纖維混凝土澆筑整平

鋼纖維混凝土采用混凝土車自卸方式分倉澆筑，罐車停于施工作業(yè)面外側(cè)，整平順序與澆筑順序一致。首先按地坪標(biāo)高人工將混凝土大致鋪平，鋪平的同時使用振搗棒振搗混凝土，邊角處加密震搗。鋪平震搗完成的部位，立即用振動梁以模板上標(biāo)高為軌道進(jìn)行整平，確保地坪的平整度。震動梁整平后，用水準(zhǔn)儀對模板標(biāo)高進(jìn)行檢查，有誤差立即調(diào)整。模板調(diào)整完成后，初平采用雙人操作手持整平尺進(jìn)行刮平，對局部高的減料刮平，低凹部位填料刮平，使用水平儀檢查。用弧面整平尺刮出表面浮游物和泡沫。

4.2 拋灑耐磨骨料、吸附表面露頭鋼纖維、打磨收光

混凝土初凝前后，用手按壓混凝土表面，有較淺（1~1.5 cm）印記時，首次拋灑耐磨骨料，拋灑時嚴(yán)禁摻水。耐磨層厚度2.5 mm左右，第1次拋灑4 kg/m2保持均勻拋灑，利用整平尺整平3遍，然后利用高強(qiáng)滾軸磁鐵在面層無死角滾動吸附露頭的鋼纖維，去除露頭鋼纖維后，用磨光機(jī)進(jìn)行研磨提漿作業(yè)；使鋼纖維混凝土與耐磨骨料良好結(jié)合，待耐磨材料硬化至一定階段（約2 h左右）進(jìn)行第2次撒布作業(yè)，第2次拋灑2 kg/m2。第2層耐磨材料吸收一定水分后，再次用磨光機(jī)研磨；待硬化到一定程度，使用磨光機(jī)進(jìn)行表面拋光。

根據(jù)當(dāng)日天氣與環(huán)境情況和對表面光澤度的要求，視混凝土的硬化情況，調(diào)整磨光機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和角度，每步研磨和拋光作業(yè)保證至少3次以上。柱子周邊及邊角區(qū)域采用人工手工磨光。

4.3 切縫、養(yǎng)護(hù)、灌膠

超平地坪打磨收光完成后，要進(jìn)行切縫處理。根據(jù)溫度變化和混凝土質(zhì)量，混凝土切割時間也要做相應(yīng)調(diào)整。夏季施工，溫度比較高，切割時間相對正常時間要縮短，在拋光完成后7~9 h切割，混凝土強(qiáng)度達(dá)到40%左右時開始切縫，切縫前人工放線后用切割機(jī)濕法切縫，柱腳處做菱形切縫處理。切割深度：不小于70 mm；切割縫寬度：不大于5 mm。切割間距：根據(jù)柱距確定，應(yīng)在應(yīng)力釋放完全的基礎(chǔ)上加大切縫間距。如果后期地基產(chǎn)生不均勻沉降時，切割縫、施工縫邊有可能會產(chǎn)生高低差，勢必會影響叉車正常運(yùn)行，針對這個問題采用后期局部研磨處理方法。

切縫完成后，采取正確的養(yǎng)護(hù)方式和及時養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵，采用表面適量灑水并覆蓋塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)時間確定14 d，為確保地坪品質(zhì)，養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁放置重物。

地坪養(yǎng)護(hù)1個月后，開始對切縫處做灌膠處理；首先清除切縫處所有松動顆粒和灰塵，然后在切縫里塞入泡沫條，泡沫條直徑視當(dāng)時切縫開展情況而定，用膠槍打入具有持久彈性快速固化的聚氨酯密封膠（性能應(yīng)滿足低溫使用要求），施工密封膠時避免引入空氣，最后對地面進(jìn)行清理。

4.4 液態(tài)固化劑施工

無色透明液態(tài)固化劑施工前要保證地坪表面清潔，用噴霧器在地坪表面均勻噴灑液態(tài)固化劑，厚度約為0.3 mm，并使用軟毛拖把將液態(tài)固化劑均勻分布于地坪表面，噴灑后0.5~1 h，待固化劑自然滲透到地坪內(nèi)部，表面完全干燥后，使用帶織物軟墊的拋光機(jī)進(jìn)行拋光處理。

5 地坪檢測

鋼纖維超平地坪全部施工完成養(yǎng)護(hù)14 d后，由國際認(rèn)證的第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)對窄巷通道進(jìn)行定向通行區(qū)域4個特征值的容許極限值檢測。使用數(shù)字曲線儀Face Profileograph對地坪進(jìn)行定向連續(xù)測量。其檢測方法可通俗地理解為：用1臺自行的輪式“機(jī)器人”，如圖4所示，根據(jù)某指定叉車的實際輪距要求，模擬叉車在全巷道中的實際行走狀況，記錄下全巷道各個車輪處的數(shù)據(jù)變化關(guān)系。

圖4 現(xiàn)場數(shù)字曲線儀檢測Fig.4 On-site digital curve meter detection

經(jīng)檢測，本項目27條超平固定地坪4項特征值合格率均滿足逸95%，且最大偏差點未超出設(shè)計要求，詳見表3。

表3 特征值檢測結(jié)果Table 3 Eigenvalue detection results

6 結(jié)語

鋼纖維混凝土超平地坪目前在國內(nèi)還未大面積的推廣應(yīng)用，但其具有抗拉、抗彎、抗沖擊強(qiáng)度及延伸率和韌性都大幅增加的優(yōu)點，造價也較鋼筋混凝土地坪低，對于冷庫類項目的適用可以說是一大進(jìn)步。由于本身材料的特點，對施工有特殊的要求和難點，通過本項目的實踐總結(jié)如下：

1）對稱澆筑法的應(yīng)用，在適宜的環(huán)境下可以合理安排施工順序，單側(cè)支模，解決了鋼纖維混凝土無法泵送補(bǔ)倉的問題，大大提高了施工速度。

2）針對冷庫地坪無法在地面固定模板，配重可調(diào)模板的使用，可以在模板支設(shè)階段控制模板的水平標(biāo)高達(dá)到后期質(zhì)量保障。

3）高強(qiáng)磁鐵滾輪的使用可以有效解決鋼纖維在澆筑整平收面階段露頭情況，有效便捷。

4）嵌入式金屬鎧裝縫的使用，有效保障了混凝土施工縫處的縫隙質(zhì)量，達(dá)到后期冷庫使用過程中的成品保護(hù)和應(yīng)力釋放作用。

5）3種高平刮平尺，分別針對3道收面工序，同時滿足本項目大寬度的分幅施工，達(dá)到地面超平效果。