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用鋼絲網混凝土模板作免拆模板

  • 時間:2015-05-03 16:08:11????????瀏覽量:????????作者:...
   本文提出了一種新型、經濟的鋼絲網混凝土薄板模板。這種模板在混凝土澆筑后不用拆卸而成為混凝土結構的一部分,免去了繁重的拆模勞動,大幅度降低了模板成本,成倍加快了施工速度。本文根據作者科研成果,對于鋼絲網混凝土薄板用作混凝土澆筑模板的必要性、可行性和可靠性進行了論述。

1.前言:
1.1、問題的提出:
   改革開放以來,隨著建筑業尤其是高層建筑、地下結構、橋梁工程的發展,現澆混凝土結構的比重日漸增長,模板工程已成為建筑施工中量大面廣的重要施工工具,同時也存在若干問題有待于研究解決。
(1)在混凝土結構工程施工中,需要消耗大量的模板材料(鋼、木),施工企業需一次性投入大量的資金購買模板,并且施工時因周轉率等原因占用量很大,勞動力消耗多,工期長。據統計模板造價約占混凝土結構工程總造價的三分之一、勞動量的二分之一和工期的一半。
(2)為便于拆模,在模板表面要涂覆廢機油,影響了結構外觀質量,且使結構表面外抹灰容易空鼓等。
(3)在某些地下混凝土工程施工、空心板和箱形梁預制中,模板不便拆除〔2〕,需要一種既安裝簡便又造價不高的新型模板。因此,大力進行模板結構的改革,推廣應用先進適用的模板技術,對提高工程質量、加快施工進度、提高勞動生產率、降低成本和實現文明施工都具有十分重要的意義。

1.2、鋼絲網混凝土薄板模板的提出:
   鋼絲網細?;炷潦且环N以水泥為基體的高強復合材料,它應用分散配筋原理使混凝土改性,是一種廣義的纖維混凝土,使混凝土在平面內兩個方向參與工作的能力達到一致,而鋼絲網混凝土薄板的組成大致為:在板內配上若干層鋼絲網,鋼絲網網格為8mm×8mm或10mm× 10mm,然后澆以細?;炷两浉哳l振動而成。由于薄板內鋼絲網間距較小,故鋼絲網對混凝土有較強的約束力,使混凝土在受力(尤其在受拉狀態)時的塑性得到很大發展,混凝土在受拉后的裂縫分布趨于均勻,裂縫寬度也非常小(小于0.1mm),故該混凝土具有優良的抗開裂性能,充分的變形能力,而且使混凝土在受拉時參與工作的能力不能被忽略〔3〕。
   由于鋼絲網混凝土薄板具有優異的力學性能,并結合施工中出現的常見問題,作者提出用鋼絲網混凝土薄板作為混凝土澆筑的外模和內模來使用,模板緊貼鋼筋骨架布置,薄板一方面起到模板的作用,另一方面由于厚度較薄(僅3cm左右),可起到保護層的作用,混凝土體積并未增加,可謂一舉兩得的新型模板?;炷翝仓旰蟊“宀挥貌鹦?成為混凝土結構的一部分,稱為永久性免拆模板。它的主要優點是克服了傳統模板的造價高、拆模困難、工作量大、工期長等不足,降低模板造價,簡化施工工序,大大加快施工進度。

2、試驗研究:
   本文所提出的鋼絲網混凝土薄板模板是作者于1998年9月完成的科研題目主要內容。課題以橋梁工程中空心板梁的底模和側模為研究對象,在經過模板設計后〔4〕,對模板的力學性能以及模板與梁體混凝土結合后的使用效果進行了詳細的試驗研究。通過一年多的調研及室內模型試驗工作,獲得了大量的研究參考資料和試驗數據,從各方面證實了本文設想是可行的和可靠的?,F把試驗研究的主要內容介紹如下:

2.1、試件準備:
2.1.1、模板試件(表1):
   在混凝土配料中,集料為粒徑小于5mm的中(粗)砂,膠結料為400號普通水泥〔5〕。在配筋中,鋼絲網網格為10mm× 10mm,網絲直徑為1.0mm,采用鍍鋅鋼絲編織網〔6〕,兩根 6細鋼筋通長布置于板層中部,起到鋼筋骨架作用〔4〕。
模板試件組成表1
模板試件組成表1

2.1.2、梁體試件:
   試件的尺寸、配筋如圖1所示,采用C30混凝土。
圖1 小梁制作圖
圖1 小梁制作圖

梁體試件分為三類:
普通梁———以普通模板為外模澆筑成的梁;
有底模梁———以薄板為底模澆筑成的梁;
有側模梁———以薄板為側模澆筑成的梁。
每類模板的外模在中部有一處接縫,如圖2所示
圖2 模板連接圖
圖2 模板連接圖

該接縫處模板連接方法〔4〕為:
a.將聯接的兩側模板按鋼筋搭接要求對準,將兩面的鋼絲網掀起,把網間的配筋進行電焊搭接(5cm長單面焊);
b.將鋼絲網壓平,進行綁扎。綁扎間距5cm左右,搭接部分抽去一層橫向鋼絲;
c.對將要聯接處進行清理,與填補混凝土接觸部分用水適當浸濕;
d.支好接縫模板,準備好澆筑梁體混凝土。

2.2、試驗內容和結果:
2.2.1、模板加載試驗:
(1)加載力學圖式:
   以簡支板的力學圖式進行兩點對稱加載,如圖3所示。在跨中板底布置一個撓度計,測跨中撓度。
圖3 模板加載圖
圖3 模板加載圖

(2)試驗結果:
a.模板跨中撓度測試曲線(圖4)
b.模板抗彎承載力測試與計算結果(表2)
圖4 模板P-δ關系圖
圖4 模板P-δ關系圖
模板抗彎承載力表2
模板抗彎承載力表2

c.模板裂縫測試結果(表3)

(3)試驗結果分析:
根據對上述測試數據、圖表的綜合分析,我們可以得出:
a.鋼絲網混凝土薄板的彈性性能很好,即使在板內存有裂縫的情況下,板的變形也表現了較高的彈性模量,據分析這是由于板內配置了細鋼筋所至。
裂縫測試結果表3
裂縫測試結果表3

b.鋼絲網混凝土薄板具有很強的變形能力,其極限延伸值大大超過同類鋼筋混凝土板的值。這是由于大量分散配筋使受拉混凝土的彈塑性性能充分地發展,因而大大提高了受拉混凝土的極限延伸值。
c.板表面可見裂縫出現較晚,而且間距較窄(2~3cm),條數較多,均勻分布在等彎矩內和加載點附近。即使在破壞時,裂縫寬度仍較小(0.07~ 0.08mm)。這些現象均與大量分散配筋有直接的關系。
d.試驗證實,適當地加用細鋼筋來代替中和軸附近的網層是合理的,并且還能保證網層位置正確,加大中間空隙,使混凝土振搗密實。
e.板的抗彎極限強度很高,在裂縫出現以后,仍有很大的承載能力。

2.2.2、梁體抗彎試驗:
(1)加載力學圖式:
   以簡支梁的力學圖式對小梁在兩個三分點對稱地加載如圖1所示,同時在梁底L 4、L 2、3L 4處共布置了三個撓度計。
(2)試驗成果a.梁的跨中撓度變化圖(圖5)
圖5 梁的跨中撓度變化圖
圖5 梁的跨中撓度變化圖

b.梁體裂縫分布圖(略)c.模板與新澆混凝土之間的結合情況通過現場試驗觀察到:模板與新澆混凝土之間的結合處直至破壞未見可見裂縫,始終保持著統一的整體。以上所拍照片也說明了梁體的完整性。
d.梁體承載能力測試與計算結果(表4)
(2)成果分析
通過對以上試驗圖表、數據和照片的結合分析,得出如下幾個結論:
a.從三類梁體的裂縫形態來看,有無鋼絲網混凝土薄板沒有明顯的差異,從圖5之P~δ曲線來看三者的受彎性能也相似,這些情況說明鋼絲網混凝土薄板模板構成了梁體結構的一部分進行工作,形成完整統一的梁體。梁體最終的破壞都是以梁頂混凝土壓碎而告終。另外結合面的現場觀察結果證實了模板與新澆混凝土之間的粘結力是足夠的,因此,我們判斷此鋼絲網細?;炷帘“遄鳛榱后w的澆筑模板在技術上是可行的,在現場施工條件下也是完全能辦到的。
梁體承載力表4
梁體承載力表4

b.從裂縫試驗照片和有關數據中看,在梁體周圍加上鋼絲網混凝土模板后,裂縫間距和縫寬有所減小,但縫的長度加大,使梁體破壞時受壓區縮小了,說明模板對梁體開裂有明顯的阻裂作用,使裂縫呈現出窄、長的特點,這對提高梁體的剛度、耐久性、強度都有幫助。
c.從圖5之P~δ曲線和梁體承載力試驗來看,組合梁的承載力略高于無模梁,也說明模板有助于提高梁的極限強度。這一部分還需進行大量的試驗,才能對梁體極限強度的提高下一個確切的結論和提出相應的計算公式等。

3、鋼絲網混凝土薄板模板的特點和應用前景:
3.1、特點:
   鋼絲網細?;炷帘“?簡稱FTCS)模板與傳統模板相比具有施工工序簡化、操作方便、改善勞動條件、不用或少用模板支撐,模板支拆量少,提高構件外觀質量和加快施工速度等優點?!?〕
   該模板按系列分應屬于永久性模板。它的厚度較薄(厚3~ 5cm),除了具有一般永久性模板的優點外,尚具有如下優點:
(1)厚度更薄,單位面積重量減輕,較其它永久性模板減輕50%~ 60%,模板運輸、搬運、安裝工程量大為減少,可進行人工安裝,適應面更廣。
(2)該模板在大量分散配筋以后使混凝土改進,板的強度、抗裂性、彈塑性變形能力、抗沖擊能力及耐久性方面都較其它永久性模板大有改善和提高。
(3)由于鋼絲網是一種剛度較小的配筋材料,能夠根據構件的需要而任意加工,特別適合于制作薄壁構件等外形相對復雜的構件類型。

3.2\應用前景分析:
   從科研成果來看,FTCS模板可在如下幾方面充分發揮作用:
(1)在大量澆筑梁、板、墩、臺或地下室墻體時,如大批量利用鋼絲網混凝土薄板為模板代替鋼?;蚰灸?可以提前預制模板,混凝土澆筑后不用拆除模板,成倍加快施工進度,降低施工成本,有利于提高構件外觀質量,獲得較高的綜合經濟效益和社會效益。
(2)鋼絲網混凝土薄板模板能方便地用于橋梁工程中空心板和箱形梁制作,形成各類內芯模,解決困擾已久的內模結構與脫模工藝等技術難題。
(3)在某些地質條件較差、易塌方地段進行基礎施工如鉆孔樁、挖孔樁等基礎形式施工時,可在成孔以后迅速用鋼絲網混凝土薄彎板支起護壁結構,以保護成孔,并兼作混凝土澆筑外模使用,控制混凝土澆筑量。

4、結論:
(1)隨著建筑業的發展,鋼絲網混凝土薄板模板作為一種技術含量高、經濟、有效的施工模板將會在混凝土結構施工中發揮越來越大的作用,對加快施工進度、降低工程總造價具有重要的經濟意義,并且這種新型模板不需一次性巨大投入,能降低模板投資,將逐步被廣大施工企業所認同和采用。
(2)鋼絲網混凝土模板所具有的優良性能如高強度、高彈塑性性能、高耐久性都可以保證此類模板在運輸、施工安裝及混凝土澆筑過程中滿足各種受力要求。
(3)在最不利的狀態下,模板與新澆混凝土之間良好的粘結性能可以確保模板免拆后成為混凝土結構的一部分參與工作,直至結構最后破壞。
(4)從施工進度加快、工期縮短而提前竣工并投入運營所創造的綜合經濟效益來看,該模板較傳統模板仍具有很強的競爭優勢。
(5)鋼絲網混凝土薄板模板可在某些不便拆模部位使用,取得特殊的使用效果,這是傳統模板所不能做到的。
(6)在某些情況下,可以適當考慮采用這種免拆模板后構件極限強度的提高因素,達到降低構件建筑高度的目的。


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