裝配式免拆底模樓承板的研究與探討

張迎新 譚 鑫 趙澤桐 劉佳楠 承德建元科技股份有限公司

武海鵬 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）

1 樓承板綜述

樓承板的主要功能就是傳遞荷載，將其所承受的荷載傳遞給梁柱，是主要承受重力荷載的水平構(gòu)件。目前建設(shè)工程中常用的樓承板[1]有整體現(xiàn)澆板、壓型鋼板樓承板和預(yù)制疊合樓板。整體現(xiàn)澆板[2]是混凝土結(jié)構(gòu)的常用樓板形式，需要現(xiàn)場支模板、綁鋼筋、澆筑混凝土等多道工序，無法與裝配式建筑的施工速度相匹配。壓型鋼板[3]在施工過程中作為混凝土板的永久性模板，省掉了安裝與拆除模板的工序，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期，但因為底部壓型鋼板過薄，肋高不足等情況，造成了焊點穿透、扣縫不嚴(yán)、樓承板受力后底部鋼板率先剝離的缺陷。鋼筋桁架疊合板[4、5]是混凝土預(yù)制構(gòu)件，在工廠澆筑完成，雖然具有不用支模、施工方便快捷、工期短、效率高等特點，但是鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件存在自重大、運輸安裝不方便等缺點。為解決樓承板不需要支模、受力時底模不脫落問題，達(dá)到樓板整體性能好、便于運輸、安裝速度快的目的，筆者公司研發(fā)了一款新型的裝配式免拆底模樓承板。

2 免拆底模樓承板及組合樓板系統(tǒng)的組成

裝配式免拆底模樓承板示意圖如圖1 所示。該樓承板由免拆底模、底板鋼筋（鋼筋焊接網(wǎng)片）、鋼筋桁架及專用連接件在工廠制作加工而成。樓承板按照序號鋪裝好后，尚需在樓承板上現(xiàn)澆一定厚度的混凝土，樓承板、樓板分布筋及附加連接鋼筋與混凝土共同承受荷載，整個系統(tǒng)構(gòu)成了免拆底模的混凝土組合樓板系統(tǒng)。

圖1 裝配式免拆底模樓承板構(gòu)造示意圖

3 免拆底模的選擇及性能要求

3.1 免拆底模的作用

樓承板中免拆底模的作用是替代傳統(tǒng)現(xiàn)澆屋面或者樓面支設(shè)的膠合板模板，澆筑混凝土完成后不需要拆底模，簡化工序，節(jié)省工期。免拆底模初步可考慮選用無石棉纖維水泥平板、硫鎂平板。除了實現(xiàn)免拆外，還要避免出現(xiàn)傳統(tǒng)膠合板模板吸水率大、板縫不平影響構(gòu)件觀感、后續(xù)裝修需要多次抹灰等弊端。

3.2 免拆底模的材料選擇

硫鎂板的吸潮返鹵性能雖比氯鎂板提高改善了很多，但很多專家依然對硫鎂板的返鹵性能存在很大質(zhì)疑，且考慮到Cl-是親水性離子，同時會引起金屬部件的腐蝕，免拆底模又需要與鋼筋組合使用，故一般不考慮將硫鎂板作為底模使用。纖維水泥板為水泥基材料，與鋼筋混凝土具有較好的相容性，且強(qiáng)度高、不吸潮返鹵，因此將無石棉纖維水泥板作為免拆底模進(jìn)行考慮并研究其替代木模板的性能。

3.3 免拆底模的力學(xué)性能研究

作為免拆模板，水泥纖維板要滿足模板在運輸安裝和使用過程中的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。靜曲強(qiáng)度是板材在最大載荷作用時的彎矩和抗彎截面模量之比，即板材在受力彎曲到斷裂時所能承受的壓力強(qiáng)度。彈性模量是表現(xiàn)板材剛性的性能指標(biāo)，撓度是樓承板在澆筑混凝土承受荷載下沿豎向方向的變形，表現(xiàn)為垂直于軸線下彎的線位移。施工現(xiàn)場，澆筑混凝土?xí)r，免拆底模因吸收混凝土的水分影響到自身的抗折強(qiáng)度，因此也要檢測飽水狀態(tài)下免拆底模抵抗彎曲不斷裂的能力，即飽水抗折強(qiáng)度。纖維水泥板的力學(xué)性能及與傳統(tǒng)膠合板的性能對比見表1所示。

表1 纖維水泥板和傳統(tǒng)膠合板的性能對比

從表1中可以看出，纖維水泥板靜曲強(qiáng)度小于膠合板靜曲強(qiáng)度，但二者均符合GB/T 17656—2018《混凝土模板用膠合板》中大于5GPa的要求，如果后期要提高纖維水泥板的靜曲強(qiáng)度，建議通過增加密實度、加大纖維摻量的方法解決。纖維水泥板彈性模量32.2GPa 大于膠合板彈性模量的26.9GPa，代表纖維水泥板比膠合板剛度大，纖維水泥板撓度0.52mm 小于膠合板撓度2.24mm，說明纖維水泥板在承受同等荷載作用下，撓度小不宜發(fā)生彎曲。剛度和撓度性能說明纖維水泥板比膠合板的平整度更好。飽水抗折強(qiáng)度滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，達(dá)到無石棉纖維水泥平板B類板R3級要求。

另外，纖維水泥板作為免拆底模的抗沖擊性、握釘力、浸泡干燥性能、抗凍性、不燃性委托了河北省建筑機(jī)械材料設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，依據(jù)備案企標(biāo)進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果見表2，其性能指標(biāo)均滿足企標(biāo)要求，也滿足JC/T 412.1—2018《纖維水泥平板 第1部分：無石棉纖維水泥平板》中無石棉纖維水泥平板B類板的要求。

表2 纖維水泥板免拆底模其他力學(xué)性能

3.4 免拆底模的物理性能研究

本文檢測了無石棉纖維水泥平板B 類板的含水率、吸水率、孔隙率、表觀密度、干縮率、濕漲率、不透水性等性能。檢測結(jié)果見表3 和表4，物理力學(xué)性能指標(biāo)均滿足企標(biāo)中的規(guī)定。

表3 纖維水泥平板含水率、吸水率、孔隙率、表觀密度檢測結(jié)果

表4 纖維水泥平板干縮率、濕漲率測試結(jié)果

實驗室內(nèi)溫度為23℃±2℃，相對濕度大于50%。不透水性實驗檢測時將試件正面朝上水平放置，將圍水框放置試件表面，與試件的接觸處用密封膠完全密封，確保不滲水。待密封膠完全干燥，將自來水注入框架至水面高出板面20mm 并保持水溫不低于5℃，注水24h 后檢查纖維水泥板試件板底均出現(xiàn)了濕痕，但未發(fā)現(xiàn)水滴。檢測結(jié)果見圖2。

圖2 纖維水泥平板不透水性測試結(jié)果

4 樓承板與連接件的連接方式及力學(xué)性能

專用連接件由高強(qiáng)塑料墊塊（見圖3）和不銹鋼螺釘組成。焊接網(wǎng)片中的橫向鋼筋卡在塑料墊塊的凹槽中，塑料墊塊通過不銹鋼螺釘與免拆底模連接，鋼筋桁架與鋼筋網(wǎng)片通過焊接連接在一起，如圖4所示。免拆底板、專用連接件、焊接網(wǎng)片和鋼筋桁架組成了完整的裝配式免拆底模的樓承板。為保證在受力狀態(tài)下樓承板與后澆混凝土的整體性，需要檢測樓承板免拆底模與專用連接件的錨固性能——握釘力。

圖3 塑料墊塊

圖4 樓承板各組成部分連接方式

北京礦業(yè)大學(xué)武海鵬特意建立了加載模型（圖5～圖6），改進(jìn)了加載裝置（圖7）。檢測了12mm 厚纖維水泥板對不同直徑M4.2、M4.8 的不銹鋼螺釘?shù)奈蔗斄?，檢測結(jié)果見表5。測試結(jié)果表明，隨著不銹鋼螺釘直徑的增大握釘力也增大。當(dāng)選用M4.2的螺釘時，握釘力依然滿足企標(biāo)中錨固力的要求。

表5 握釘力測試結(jié)果

圖5 加載裝置模型

圖6 加載裝置模型

圖7 加載裝置

5 示范項目

本項目位于承德市承德縣，是三層磚混宿舍樓項目。建筑面積1456m2，建筑高度5.9m。地面和屋頂均采用裝配式免拆底模樓承板進(jìn)行鋪設(shè)，安裝效果見圖8。拼縫節(jié)點采用密拼形式，后期現(xiàn)場搭接鋼筋網(wǎng)片；連接件采用“塑料墊塊+不銹鋼自攻螺釘”?，F(xiàn)場澆筑120mm厚混凝土（圖10），正常養(yǎng)護(hù)后，免拆底模無變形、混凝土也無滲漏現(xiàn)象，屋面平整度較高（圖11），只需簡單抹灰即可裝修。裝修后效果見圖12。

圖8 樓承板安裝效果

圖9 樓承板拼縫鋼筋搭接

圖10 澆筑混凝土

圖11 樓承板內(nèi)表面平整度效果

圖12 樓承板裝修后效果

6 結(jié)論與建議

筆者公司研發(fā)的新型裝配式免拆底模樓承板，與后期搭接鋼筋和現(xiàn)澆混凝土組成樓板系統(tǒng)，共同承受樓屋面的荷載。樓承板的底?？蓪崿F(xiàn)免拆，解決了傳統(tǒng)施工中需要支模拆模的問題，工序更簡化；樓承板自重輕、運輸?shù)跹b方便，安裝省時省力。在實際應(yīng)用中，免拆底模沒有出現(xiàn)變形、混凝土也沒有滲漏現(xiàn)象，免拆底模平整度較好，只需要簡單抹灰即可進(jìn)行裝修作業(yè)，裝修后半年沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

該樓承板可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、裝配式施工、耐火等級高、整體性良好、抗震能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)安全性等同于現(xiàn)澆樓板，適合在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑上大面積使用。