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用钢丝网混凝土模板作免拆模板

  • 时间:2015-05-03 16:08:11        浏览量:        作者:...
   本文提出了一种新型、经济的钢丝网混凝土薄板模板。这种模板在混凝土浇筑后不用拆卸而成为混凝土结构的一部分,免去了繁重的拆模劳动,大幅度降低了模板成本,成倍加快了施工速度。本文根据作者科研成果,对于钢丝网混凝土薄板用作混凝土浇筑模板的必要性、可行性和可靠性进行了论述。

1.前言:
1.1、问题的提出:
   改革开放以来,随着建筑业尤其是高层建筑、地下结构、桥梁工程的发展,现浇混凝土结构的比重日渐增长,模板工程已成为建筑施工中量大面广的重要施工工具,同时也存在若干问题有待于研究解决。
(1)在混凝土结构工程施工中,需要消耗大量的模板材料(钢、木),施工企业需一次性投入大量的资金购买模板,并且施工时因周转率等原因占用量很大,劳动力消耗多,工期长。据统计模板造价约占混凝土结构工程总造价的三分之一、劳动量的二分之一和工期的一半。
(2)为便于拆模,在模板表面要涂覆废机油,影响了结构外观质量,且使结构表面外抹灰容易空鼓等。
(3)在某些地下混凝土工程施工、空心板和箱形梁预制中,模板不便拆除〔2〕,需要一种既安装简便又造价不高的新型模板。因此,大力进行模板结构的改革,推广应用先进适用的模板技术,对提高工程质量、加快施工进度、提高劳动生产率、降低成本和实现文明施工都具有十分重要的意义。

1.2、钢丝网混凝土薄板模板的提出:
   钢丝网细粒混凝土是一种以水泥为基体的高强复合材料,它应用分散配筋原理使混凝土改性,是一种广义的纤维混凝土,使混凝土在平面内两个方向参与工作的能力达到一致,而钢丝网混凝土薄板的组成大致为:在板内配上若干层钢丝网,钢丝网网格为8mm×8mm或10mm× 10mm,然后浇以细粒混凝土经高频振动而成。由于薄板内钢丝网间距较小,故钢丝网对混凝土有较强的约束力,使混凝土在受力(尤其在受拉状态)时的塑性得到很大发展,混凝土在受拉后的裂缝分布趋于均匀,裂缝宽度也非常小(小于0.1mm),故该混凝土具有优良的抗开裂性能,充分的变形能力,而且使混凝土在受拉时参与工作的能力不能被忽略〔3〕。
   由于钢丝网混凝土薄板具有优异的力学性能,并结合施工中出现的常见问题,作者提出用钢丝网混凝土薄板作为混凝土浇筑的外模和内模来使用,模板紧贴钢筋骨架布置,薄板一方面起到模板的作用,另一方面由于厚度较薄(仅3cm左右),可起到保护层的作用,混凝土体积并未增加,可谓一举两得的新型模板。混凝土浇筑完后薄板不用拆卸,成为混凝土结构的一部分,称为永久性免拆模板。它的主要优点是克服了传统模板的造价高、拆模困难、工作量大、工期长等不足,降低模板造价,简化施工工序,大大加快施工进度。

2、试验研究:
   本文所提出的钢丝网混凝土薄板模板是作者于1998年9月完成的科研题目主要内容。课题以桥梁工程中空心板梁的底模和侧模为研究对象,在经过模板设计后〔4〕,对模板的力学性能以及模板与梁体混凝土结合后的使用效果进行了详细的试验研究。通过一年多的调研及室内模型试验工作,获得了大量的研究参考资料和试验数据,从各方面证实了本文设想是可行的和可靠的。现把试验研究的主要内容介绍如下:

2.1、试件准备:
2.1.1、模板试件(表1):
   在混凝土配料中,集料为粒径小于5mm的中(粗)砂,胶结料为400号普通水泥〔5〕。在配筋中,钢丝网网格为10mm× 10mm,网丝直径为1.0mm,采用镀锌钢丝编织网〔6〕,两根 6细钢筋通长布置于板层中部,起到钢筋骨架作用〔4〕。
模板试件组成表1
模板试件组成表1

2.1.2、梁体试件:
   试件的尺寸、配筋如图1所示,采用C30混凝土。
图1 小梁制作图
图1 小梁制作图

梁体试件分为三类:
普通梁———以普通模板为外模浇筑成的梁;
有底模梁———以薄板为底模浇筑成的梁;
有侧模梁———以薄板为侧模浇筑成的梁。
每类模板的外模在中部有一处接缝,如图2所示
图2 模板连接图
图2 模板连接图

该接缝处模板连接方法〔4〕为:
a.将联接的两侧模板按钢筋搭接要求对准,将两面的钢丝网掀起,把网间的配筋进行电焊搭接(5cm长单面焊);
b.将钢丝网压平,进行绑扎。绑扎间距5cm左右,搭接部分抽去一层横向钢丝;
c.对将要联接处进行清理,与填补混凝土接触部分用水适当浸湿;
d.支好接缝模板,准备好浇筑梁体混凝土。

2.2、试验内容和结果:
2.2.1、模板加载试验:
(1)加载力学图式:
   以简支板的力学图式进行两点对称加载,如图3所示。在跨中板底布置一个挠度计,测跨中挠度。
图3 模板加载图
图3 模板加载图

(2)试验结果:
a.模板跨中挠度测试曲线(图4)
b.模板抗弯承载力测试与计算结果(表2)
图4 模板P-δ关系图
图4 模板P-δ关系图
模板抗弯承载力表2
模板抗弯承载力表2

c.模板裂缝测试结果(表3)

(3)试验结果分析:
根据对上述测试数据、图表的综合分析,我们可以得出:
a.钢丝网混凝土薄板的弹性性能很好,即使在板内存有裂缝的情况下,板的变形也表现了较高的弹性模量,据分析这是由于板内配置了细钢筋所至。
裂缝测试结果表3
裂缝测试结果表3

b.钢丝网混凝土薄板具有很强的变形能力,其极限延伸值大大超过同类钢筋混凝土板的值。这是由于大量分散配筋使受拉混凝土的弹塑性性能充分地发展,因而大大提高了受拉混凝土的极限延伸值。
c.板表面可见裂缝出现较晚,而且间距较窄(2~3cm),条数较多,均匀分布在等弯矩内和加载点附近。即使在破坏时,裂缝宽度仍较小(0.07~ 0.08mm)。这些现象均与大量分散配筋有直接的关系。
d.试验证实,适当地加用细钢筋来代替中和轴附近的网层是合理的,并且还能保证网层位置正确,加大中间空隙,使混凝土振捣密实。
e.板的抗弯极限强度很高,在裂缝出现以后,仍有很大的承载能力。

2.2.2、梁体抗弯试验:
(1)加载力学图式:
   以简支梁的力学图式对小梁在两个三分点对称地加载如图1所示,同时在梁底L 4、L 2、3L 4处共布置了三个挠度计。
(2)试验成果a.梁的跨中挠度变化图(图5)
图5 梁的跨中挠度变化图
图5 梁的跨中挠度变化图

b.梁体裂缝分布图(略)c.模板与新浇混凝土之间的结合情况通过现场试验观察到:模板与新浇混凝土之间的结合处直至破坏未见可见裂缝,始终保持着统一的整体。以上所拍照片也说明了梁体的完整性。
d.梁体承载能力测试与计算结果(表4)
(2)成果分析
通过对以上试验图表、数据和照片的结合分析,得出如下几个结论:
a.从三类梁体的裂缝形态来看,有无钢丝网混凝土薄板没有明显的差异,从图5之P~δ曲线来看三者的受弯性能也相似,这些情况说明钢丝网混凝土薄板模板构成了梁体结构的一部分进行工作,形成完整统一的梁体。梁体最终的破坏都是以梁顶混凝土压碎而告终。另外结合面的现场观察结果证实了模板与新浇混凝土之间的粘结力是足够的,因此,我们判断此钢丝网细粒混凝土薄板作为梁体的浇筑模板在技术上是可行的,在现场施工条件下也是完全能办到的。
梁体承载力表4
梁体承载力表4

b.从裂缝试验照片和有关数据中看,在梁体周围加上钢丝网混凝土模板后,裂缝间距和缝宽有所减小,但缝的长度加大,使梁体破坏时受压区缩小了,说明模板对梁体开裂有明显的阻裂作用,使裂缝呈现出窄、长的特点,这对提高梁体的刚度、耐久性、强度都有帮助。
c.从图5之P~δ曲线和梁体承载力试验来看,组合梁的承载力略高于无模梁,也说明模板有助于提高梁的极限强度。这一部分还需进行大量的试验,才能对梁体极限强度的提高下一个确切的结论和提出相应的计算公式等。

3、钢丝网混凝土薄板模板的特点和应用前景:
3.1、特点:
   钢丝网细粒混凝土薄板(简称FTCS)模板与传统模板相比具有施工工序简化、操作方便、改善劳动条件、不用或少用模板支撑,模板支拆量少,提高构件外观质量和加快施工速度等优点。〔1〕
   该模板按系列分应属于永久性模板。它的厚度较薄(厚3~ 5cm),除了具有一般永久性模板的优点外,尚具有如下优点:
(1)厚度更薄,单位面积重量减轻,较其它永久性模板减轻50%~ 60%,模板运输、搬运、安装工程量大为减少,可进行人工安装,适应面更广。
(2)该模板在大量分散配筋以后使混凝土改进,板的强度、抗裂性、弹塑性变形能力、抗冲击能力及耐久性方面都较其它永久性模板大有改善和提高。
(3)由于钢丝网是一种刚度较小的配筋材料,能够根据构件的需要而任意加工,特别适合于制作薄壁构件等外形相对复杂的构件类型。

3.2\应用前景分析:
   从科研成果来看,FTCS模板可在如下几方面充分发挥作用:
(1)在大量浇筑梁、板、墩、台或地下室墙体时,如大批量利用钢丝网混凝土薄板为模板代替钢模或木模,可以提前预制模板,混凝土浇筑后不用拆除模板,成倍加快施工进度,降低施工成本,有利于提高构件外观质量,获得较高的综合经济效益和社会效益。
(2)钢丝网混凝土薄板模板能方便地用于桥梁工程中空心板和箱形梁制作,形成各类内芯模,解决困扰已久的内模结构与脱模工艺等技术难题。
(3)在某些地质条件较差、易塌方地段进行基础施工如钻孔桩、挖孔桩等基础形式施工时,可在成孔以后迅速用钢丝网混凝土薄弯板支起护壁结构,以保护成孔,并兼作混凝土浇筑外模使用,控制混凝土浇筑量。

4、结论:
(1)随着建筑业的发展,钢丝网混凝土薄板模板作为一种技术含量高、经济、有效的施工模板将会在混凝土结构施工中发挥越来越大的作用,对加快施工进度、降低工程总造价具有重要的经济意义,并且这种新型模板不需一次性巨大投入,能降低模板投资,将逐步被广大施工企业所认同和采用。
(2)钢丝网混凝土模板所具有的优良性能如高强度、高弹塑性性能、高耐久性都可以保证此类模板在运输、施工安装及混凝土浇筑过程中满足各种受力要求。
(3)在最不利的状态下,模板与新浇混凝土之间良好的粘结性能可以确保模板免拆后成为混凝土结构的一部分参与工作,直至结构最后破坏。
(4)从施工进度加快、工期缩短而提前竣工并投入运营所创造的综合经济效益来看,该模板较传统模板仍具有很强的竞争优势。
(5)钢丝网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,这是传统模板所不能做到的。
(6)在某些情况下,可以适当考虑采用这种免拆模板后构件极限强度的提高因素,达到降低构件建筑高度的目的。


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