泵送C20混凝土聚丙烯微纤维地坪
【要点】重庆世界贸易中心为西南地区在建最高建筑，地下车库地坪工程中混凝土掺加了聚丙烯纤维，取得了良好效果；混凝土地坪与楼面粘结牢固迭合成整体，提高了楼的承载能力；地坪浇筑后未发现裂缝，提高了混凝土的韧性，增大了混凝土地坪的抗冲击能力和耐磨性能；简化了施工工序，节省了工期，降低了造价，具有良好的经济效益。
本文作者为重庆第八建筑工程公司重庆世界贸易中心项目经理部项目经理、总工程师。
重庆世界贸易中心工程位于重庆解放碑地区，总建筑面积约为13万m2，共60层（其中地下5层，地上55层），总高度（不含观光电梯顶部建筑）235.3m（其中地下25.1m，地上210.2m），为西南地区在建最高建筑。该工程地下负三、负四层为车库，每层车库面积为3,610m2；负五层为设备层。
一、地下车库地坪原设计及存在问题
1．地下车库地坪设计要求
重庆世界贸易中心地下车库地坪要求：（1）强度及抗冲击能力；（2）耐磨性能；（3）防裂性能；（4）防水抗渗性能；（5）抗震能力。
2．地下车库地坪原设计及存在问题
原地下车库地坪的设计可称为多层方案，其构造为：（砼楼面基层）－水泥砂浆找平层－911涂料砂浆结合层－951花贴油毡防水保护层－炉渣混凝土找坡层－水泥砂心结合层－水泥瓜石米面层。该设计存在以下几个问题：
（1）构造复杂，工期长；
（2）炉渣混凝土找坡层强度低，抗冲击能力差；
（3）水泥瓜米石面层耐磨性能差，大面积使用时分格较大，容易发生裂缝，不利于防水；
（4）找平层、找坡层、结合层及面层材料的施工，目前各施工单位大多采用小生产方式：在施工现场采用小型机构（灰浆搅拌机）制作，机械化程度化，工效低，不适于大面积地坪的施工；
（5）造价高。
二、地下车库地坪设计方案的更改
经反复研究，我们决定将地坪多层方案改为一层方案，即在现浇混凝土楼板上一次浇筑地坪。并认真研究了大面积地坪施工需要大生产方式进行组织，以及缺乏施工场地的实际情况，以决定将地坪材料现场拌合工序（常规作法）改为场外（混凝土工场）拌合、混凝土灌车运输、混凝土泵送或小车送至工作面等工序进行施工。
这种方案可满足车库地坪作用功能的需要，又没有多层方案的问题，同时又适应大面积地坪施工（大生产方式）的需要。
作为本工程车库地坪一层作法的材料，有两种可供选择：一是泵送水泥瓜米石（豆石）；二是泵送C20混凝土。我们对这两种材料进行了技术经济比较。
（1）容易发生的质量问题
泵送水泥瓜米石（豆石）每m3水泥用量为700kg左右，泵送C20混凝土每m3水泥用量为336kg。泵送水泥瓜米石水泥用量远高于泵送C20混凝土水泥用量，因此泵送水泥瓜米石地坪更容易发生收缩裂缝和温度裂缝，从而不能满足地坪使用功能的需要。
（2）经济比较。
泵送水泥瓜米石（A） 泵送C20混凝土（B） 比较（A－B）
直接费用合计
其中：
分包混凝土
项目人工费
537.63元/m3
451.97元/m3
85.66元/m3
435.71元/m3
350元/m3
85.71元/m3
-101.92元/m3
以上表对比分析可见，泵送C20混凝土比泵送水泥瓜米石每m3直接费用节省101.92元，节省比例为18.96%。因此我们初步决定采用泵送C20混凝土方案。
三、泵送C20混凝土地坪方案的优化
（一）需优化的原因
泵送C20混凝土虽然优于泵送水泥瓜米石方案，但由于以下原因应进一步加以改性。
1．混凝土做在楼板上，楼板的硬刚性基层对混凝土地坪硬化过程所发生的收缩和温度变形（热胀冷缩）有较大的约束。这种约束阻止了混凝土的收缩，使混凝土地坪产生拉应力，混凝土硬化初期抗拉强度比较低，当楼板约束而改变混凝土地坪的拉应力大于混凝土地坪的抗拉强度时，混凝土地坪就发生自下而上的贯穿裂缝。混凝土地坪分格尺寸越来越容易发生这种裂缝，混凝土地坪越厚也越容易发生这种裂缝。由于使用功能的需要，本工程地坪的分格尺寸较大，被定为8.1m×8.1m，十分容易发生裂缝。
2．混凝土地坪表面容易发生凝缩（干缩）或塑性裂缝。
3．地坪要有足够的耐磨性。
4．减少水泥用量，减少收缩裂缝。
5．易于泵送，方便施工。
（二）优化的方法－四掺技术
针对以上问题我们在普通混凝土所用水泥、石子、砂和水四种材料的基础采用“四掺技术”对混凝土加以改性。
1．掺用高效减水剂IDN－03减水，减少水泥用量。
2．掺用粉煤在减少水泥用量，改善泵送性能。
3．掺用U型高效混凝土膨胀剂（UEA－H）等量取代水泥，使混凝土适度膨胀，在楼板的约束下，在地坪中建立0.2－0.7Mpa的预应力以抵消混凝土地坪在硬化收缩过程中因楼板约束而产生的拉应力，从而防止或减少混凝土地坪的收缩裂缝。
4．聚丙烯纤维可在混凝土中形成乱向支撑的体系，产生一种有效的二级加强效果，防止混凝土早期干缩、塑性裂缝，改善混凝土早期泌水性，阻止混凝土发生沉降裂缝。据有关资料介绍，掺加聚丙烯纤维可提高抗裂性能70%，大大提高混凝土抗渗防水性能，增强混凝土抗冲击、抗振能力及耐磨性能。
这次所用的混凝土是一种聚丙烯单丝纤维。其主要参数：
材料：聚丙烯 纤维类型：束状单丝 比重：0.91 吸水性：无
熔点：165℃ 抗拉强度：276Mpa 安全性：无毒材料 含湿量：＜0.1%
抗酸碱性：极高 规格：3/4（约1.9cm） 燃点：593℃ 导热性：低
导电性：低 旦尼尔：15 弹性模量：379Mpa 拉伸极限：15%
其它：不腐烂、易保存、隆解纸袋1公斤，每箱15袋，便于运输，便于施工。
四、泵送C20杜拉纤维混凝土地坪
（一）泵送C20杜拉纤维混凝土
1．原材料
水泥：重庆市江津水泥厂产，普通＃525水泥
细骨粒：改性特细砂
其中：合川产渠河砂（特细砂）细度模量1：10，含泥量0.8%；重庆小泉产石砂（人工粗砂），细度模量3.65，含泥量0.6%
粗骨料：重庆小泉产石灰岩碎石，粒径5－10mm
减水剂：成都攀双厂产FDN－03
水：自来水
粉煤灰：重庆骆磺电厂产Ⅱ级粉煤灰
重庆市江北特种建材厂产三圣牌UEA－H
2．配合比
水泥 细骨料 粗骨料 水 减水剂 粉煤灰 膨胀剂 聚丙烯纤维
重量 290 特细砂、人工石砂 820 195 3.97 124 46 0.7
910(230+680)
比例 1 3.14 2.83 0.67 0.0137 0.43 0.16 0.0024
塌落度：160－200mm
（二）泵送C20聚丙烯纤维混凝土地坪施工工艺
1．确定地坪厚度
在满足地坪与平整要求的条件下，地坪厚度越薄越好，地坪不易开裂，楼面静荷载不超载，节省造价。本工程经测量平差后，确定地坪的平均厚度为34mm。
2．清除楼面的浮土、油污、砂浆块等杂物后，再用清水将楼面冲洗干净。
3．根据墙面和柱上所弹的标高线，用1：2水泥砂浆制作控制地面厚度的灰饼。因楼层面积较大，应根据楼层的柱网尺寸用1：2水泥砂心进行分仓冲筋。冲筋完毕，再做每一仓内的灰饼，灰饼间距不大于2m。待灰饼和冲筋达到一定的强度后应进行养护，一般养护2－3天即可。
4．铺C20聚丙烯纤维混凝土。铺混凝土前应将各仓内的养护水和杂物清扫干净，操作人员及辅助工具就准备到位。混凝土到场后应先将砂浆分散到需要浇筑混凝土的仓内，用扫把扫均匀，然后开始铺混凝土。一般一次可浇筑500－1000m2，操作人员约需10－15名左右。混凝土铺好后，用铝合金标尺刮平，对开表面塌陷处应用细石混凝土补平。待混凝土开始收浆时，再用长木夯夯实赶干，然后用铁滚子碾压密实。最后用铁抹子压光，压光最少三遍，时间必须控制在混凝土终凝前完成。
5．养护：地坪混凝土硬化后，应及时浇水保温养护，养护时间不得少于14天。
6．掺加聚丙烯纤维后，混凝土搅拌时间应适当延长约75秒左右（一般混凝土搅拌时间为50－60秒），以利于聚丙烯在混凝土中的均匀分布。
五、泵送C20聚丙烯纤维混凝土地坪的效果
泵送C20聚丙烯纤维混凝土地坪取得了以下效果：
1．混凝土地坪与楼面粘结牢固迭合成整体，提高了楼板的承载能力，地坪实际强度达42.5Mpa；
2．地坪自98年6月浇筑后至今两个月之久，未发现裂缝；
3．掺加聚丙烯纤维提高了混凝土的韧性，增大了混凝土地坪的抗冲击能力和抗磨性能；
4．34mm厚的C20聚丙烯纤维地坪集防水层、找平层、垫层、面层于一身，简化了施工工序，节省了工期，每m2造价仅18元左右，大大低于多层作法的地坪的造价，具有良好的经济效益。
六、结论与展望
正在施工中的重庆世界贸易中心工12夹层（转换层）大断面（1500×4500）15跨（每跨8.1-1.3m）连续深梁（转换梁），其混凝土也用聚丙烯纤维进行了改性，以防止混凝土开裂。在使用中，我们发现聚丙烯纤维混凝土有很好的韧性，这一性能可用于克服高强混凝土的脆性。笔者认为，使用聚丙烯纤维对高强混凝土进行改性是非常必要的，它将使高强混凝土更快、更加可靠地用于工程实践。
掺加聚丙烯纤维对混凝土进行改性，是使混凝土能很好地适应各种工作状况和各种约束条件，并与其它材料一起生产出高性能混凝土以满足工程建设需要。 |
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