隔斷氣囊在混凝土工程中的應(yīng)用

夏哲高 周小裕

重慶御臨建筑工程有限公司，中國(guó)·重慶 401120

1 引言

在房屋建筑工程中特別是高層建筑，其底部墻、柱的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)往往高于梁、板的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而工程中為方便施工、節(jié)約施工周期，常常將墻、柱、梁、板構(gòu)件的混凝土進(jìn)行連續(xù)澆筑?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》中明確要求“柱、墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比梁、板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高兩個(gè)等級(jí)及以上時(shí)，應(yīng)在交界區(qū)域采取分隔措施；分隔位置應(yīng)在低強(qiáng)度等級(jí)的構(gòu)件中，且距高強(qiáng)度等級(jí)構(gòu)件邊緣不應(yīng)小于500mm”。在傳統(tǒng)項(xiàng)目中，梁、柱節(jié)點(diǎn)混凝土交界區(qū)域常采用鋼絲網(wǎng)作為分隔措施。傳統(tǒng)的鋼絲網(wǎng)固定方式對(duì)梁中部的高強(qiáng)混凝土可以進(jìn)行有效攔截，但對(duì)梁兩側(cè)及梁底部的攔截效果較差，從而導(dǎo)致高強(qiáng)混凝土有一定的流失。在實(shí)際施工過(guò)程中往往存在梁鋼筋數(shù)量較多、梁側(cè)模板提前封閉、梁截面較高等不利因素，大大增加了鋼絲網(wǎng)的安裝難度，不僅降低了安裝效率，而且無(wú)法保證施工質(zhì)量，同時(shí)鋼絲網(wǎng)未能有效固定將進(jìn)一步加大高強(qiáng)混凝土的流失。更有甚者因此而不采取分隔措施直接澆筑混凝土，該做法不僅將造成高強(qiáng)混凝土大量的流失浪費(fèi)，同時(shí)無(wú)法保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域的施工質(zhì)量，存在較大的安全隱患。

2 隔斷氣囊材料特性

隔斷氣囊是采用PVC（Polyvinyl chloride）夾網(wǎng)布制作而成一種圓柱型柔性氣模，氣模頂部設(shè)有氣嘴，可以對(duì)氣囊進(jìn)行快速的充氣和放氣操作[1]。

聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯單體（vinyl chloride monomer）在利用氧化物等引發(fā)劑，通過(guò)加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、填料等經(jīng)過(guò)開(kāi)煉、塑化形成的制品[2]。PVC有一定的熱穩(wěn)定性，其在80℃左右時(shí)開(kāi)始熔融，110℃～120℃時(shí)開(kāi)始分解放出HCI分子，隨著溫度的升高制品的顏色逐漸變深。PVC有較好的機(jī)械性能，其拉伸強(qiáng)度58MPa左右。而PVC夾網(wǎng)布是在兩層PVC壓延膜中間加一層高強(qiáng)度滌綸或錦綸經(jīng)過(guò)加溫加壓復(fù)合而成的，具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐寒耐高溫以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性[3]。

3 隔斷氣囊在建筑工程中的應(yīng)用

3.1 隔斷氣囊工作原理

將未充氣的隔斷氣囊豎向安放在縱向鋼筋之間、縱向鋼筋與梁側(cè)面模板之間，充氣后的氣囊利用其柔軟性和膨脹性可將鋼筋之間的間隙及保護(hù)層的空隙填塞密實(shí)。

隔斷氣囊安放的位置應(yīng)符合規(guī)范要求及設(shè)計(jì)要求，其距高強(qiáng)度等級(jí)構(gòu)件邊緣的距離不應(yīng)小于500mm 和梁截面高度的最大值，如圖1所示。隔斷氣囊安放在橫向箍筋前，因箍筋與縱向鋼筋之間進(jìn)行了綁扎，在澆筑混凝土?xí)r其側(cè)向力將通過(guò)氣囊傳遞到箍筋上，因此氣囊不需要進(jìn)行特殊的固定，利用其本身的膨脹性及箍筋就可以確保氣囊在施工過(guò)程中不會(huì)發(fā)生位移。

圖1 隔斷氣囊安裝示意圖

3.2 隔斷氣囊的選型原則

因隔斷氣囊安裝在梁橫向斷面的空隙中，為確?；炷恋臄r截效果，應(yīng)使氣囊與氣囊之間緊密貼合，從而填充滿整個(gè)構(gòu)件截面，故隔斷氣囊的直徑應(yīng)大于縱向鋼筋的間距20mm（鋼筋直徑大于20mm 時(shí)，該數(shù)值應(yīng)取鋼筋直徑）以上。隔斷氣囊的高度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的截面高度進(jìn)行選擇，選擇過(guò)小則混凝土攔截不充分，過(guò)大則造成材料浪費(fèi)，因此攔截氣囊的高度宜比構(gòu)件截面高250mm 左右。隔斷氣囊厚度通常為0.6～0.9mm，氣囊厚度越厚，其周轉(zhuǎn)使用次數(shù)越多。

當(dāng)施工范圍較大時(shí)應(yīng)盡量減少氣囊的型號(hào)尺寸，將尺寸相差小的氣囊統(tǒng)一為同一種型號(hào)，同時(shí)不同型號(hào)的氣囊可以用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，以便于施工人員快速識(shí)別，提高施工效率，并且可以避免施工現(xiàn)場(chǎng)誤用。常見(jiàn)的隔斷氣囊直徑有60mm、80mm、100mm、120mm 等尺寸，高度有800mm、1000mm、1200mm、1500mm 等尺寸。

3.3 隔斷氣囊施工

首先應(yīng)確定隔斷氣囊的型號(hào)和數(shù)量。統(tǒng)計(jì)分析施工范圍內(nèi)梁的截面高度、縱向鋼筋數(shù)量、直徑及間距，從而確定隔斷氣囊的型號(hào)尺寸。

梁鋼筋綁扎時(shí)應(yīng)將扎絲朝梁縱向方向綁扎，以避免扎絲對(duì)氣囊造成損壞。鋼筋綁扎完成后，在梁橫截面的空隙中安放未充氣的隔斷氣囊，安放好后使用小型空氣壓縮機(jī)對(duì)氣囊充氣使之將梁斷面填塞密實(shí)。然后澆筑梁、柱節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，梁、板低強(qiáng)度混凝土應(yīng)在高強(qiáng)度混凝土初凝前進(jìn)行澆筑，澆筑前將氣囊中氣體放出使之收縮并與高強(qiáng)度混凝土脫離，隨即將其拔出，從而實(shí)現(xiàn)梁、柱節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度混凝土與梁、板低強(qiáng)度混凝土的臨時(shí)隔斷。氣囊經(jīng)清理后可在下一樓層或流水段中繼續(xù)使用，經(jīng)項(xiàng)目實(shí)踐發(fā)現(xiàn)隔斷氣囊可周轉(zhuǎn)約45 次，單次損耗率約3%。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

某高層建筑共27 層，層高為3m，其標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積為547m2。該建筑墻、柱構(gòu)件混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)如表1所示，梁、板構(gòu)件混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C30，其中墻、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)與梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差2 個(gè)等級(jí)及以上的共有13 層。

表1 墻、柱構(gòu)件混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度分布表

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析該建筑標(biāo)準(zhǔn)層共需452 個(gè)隔斷氣囊，具體型號(hào)及采購(gòu)單價(jià)詳見(jiàn)表2?？紤]隔斷氣囊的周轉(zhuǎn)及損耗，則氣囊使用一層的均攤成本為192.45 元。隔斷氣囊的充氣、放氣操作非常便捷，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層僅需2 名工人便可完成，人工費(fèi)按180 元/（天·人）計(jì)，則單層人工費(fèi)為360 元，總費(fèi)用為552.45 元。

表2 隔斷氣囊型號(hào)及單價(jià)統(tǒng)計(jì)表

標(biāo)準(zhǔn)層若采用傳統(tǒng)的鋼絲網(wǎng)安裝，則需要鋼絲網(wǎng)20m2左右，鋼絲網(wǎng)每平方成本為1.6 元，故材料費(fèi)為32 元。因鋼絲網(wǎng)的安裝效率低，單層需要5 個(gè)工日才能完成，則單層人工費(fèi)為900 元，總費(fèi)用為932 元。

隔斷氣囊攔截混凝土?xí)r是豎向攔截，而采用鋼絲網(wǎng)時(shí)是45°攔截，因而隔斷氣囊可節(jié)約一定的高強(qiáng)度混凝土，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)采用隔斷氣囊攔茬時(shí)該建筑一層樓可節(jié)約1.1m3高強(qiáng)度混凝土?；炷翉?qiáng)度等級(jí)相差越大時(shí)，混凝土材料費(fèi)節(jié)約越多，經(jīng)計(jì)算該建筑混凝土共可節(jié)約費(fèi)用487.3 元。

綜上所述該建筑采用隔斷氣囊攔茬比采用鋼絲網(wǎng)攔茬共可節(jié)約5421.45 元。

5 結(jié)語(yǔ)

隔斷氣囊操作簡(jiǎn)單，降低了施工人員的施工難度，便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施；可有效控制高強(qiáng)混凝土的流失，減少了材料的浪費(fèi)。同時(shí)與傳統(tǒng)鋼絲網(wǎng)攔茬對(duì)比，使用隔斷氣囊攔茬具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但更為重要的是隔斷氣囊可有效解決梁、柱節(jié)點(diǎn)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的施工質(zhì)量問(wèn)題。在對(duì)工程質(zhì)量及成本要求不斷提高的環(huán)境下，隔斷氣囊在混凝土工程中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛[4]。