摘 要:針對常規(guī)混凝土薄壁水池形體外觀質量和滲漏問題,在施工中通過加強模板工序質量控制和防滲設置來解決。以材料選用及作用原理的闡述和理論計算為基礎,總結了“螺栓加固模板工藝法”,能提高池壁混凝土形體外觀質量,混凝土表面平整、光潔,表面糙率小于0. 015 和控制變形在0. 2 mm 左右。采用2 種方法和不同材料進行防滲設置,截斷滲透途徑,避免分期混凝土接觸面滲漏,達到止水、節(jié)水目的,抗?jié)B達到S9 。加強模板工序質量控制和防滲設置來提高混凝土質量的施工方法確實可行,對類似工程有生產指導意義,值得推廣。
關鍵詞:混凝土薄壁水池;施工研究;螺栓;模板;防滲設置
中圖分類號: TU991. 34 + 3 文獻標識碼:B
1 混凝土薄壁水池研究問題的提出
(1) 常規(guī)薄壁混凝土外觀質量難保證及采取的常規(guī)防滲措施。薄壁混凝土除具有強度、剛度和耐久性要求外,還必須滿足防滲要求,達到止水、節(jié)水目的。常規(guī)混凝土澆筑漏漿容易出現(xiàn)蜂窩、麻面、露筋等質量問題。模板強度、剛度達不到要求,則造成混凝土尺寸走樣、變形。為防止混凝土薄壁滲(漏)水,常采用加大混凝土厚度(大于30 cm ,增大滲徑) 、混凝土表面處理(抹面、粉刷,隔斷滲透) 和灌漿(壓密、充填) 等防滲措施來克服“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。
(2) 施工縫和適應性問題。施工縫處理不慎,則易形成滲(漏) 水通道。常規(guī)抹面、粉刷部位低溫環(huán)境易剝蝕、跳殼、脫落,不耐久?；炷潦┕けＷC率低,不能滿足通倉澆筑條件,難于對付澆筑時的突發(fā)事件,造成池壁、池底、池頂易形成滲漏。
2 研究內容
一是保障薄壁混凝土尺寸不走樣,改善薄壁混凝土平整度和光潔度?；炷帘砻娌诼蕬∮?. 015 和控制變形在0. 2mm 左右,抗?jié)B達到S9 ,省去混凝土收尾階段的抹面、粉刷等工序。二是克服、避免分期澆筑混凝土接觸面滲漏。改善混凝土作業(yè)條件,提高施工保證率,從而提高混凝土質量的總體水平和水池本身的使用效益。
3 研究方法
3. 1 加強模板工序質量控制
3. 1. 1 材料選用和作用原理
加強模板工序質量控制, 模板選用膠合板, 固定模板采用螺栓, 即“螺栓加固模板工藝法”, 是集支撐和圍令為一體的組合體, 它的部件通過連桿同主件連在一起。模板采用1. 8m ×0. 9 m 的9 層膠合板, 厚15 mm。膠合板重量輕、面積大、平整、吸水及保濕性好、變形小、裁切拼接方便、裝拆方便、有利于低溫環(huán)境施工的特點, 對混凝土“三護”工作及提高抗?jié)B性能極為有利。螺栓制作選用Φ12 鋼筋(A3 滑鋼) , 抽絲方便, 用螺帽緊固, 用于承受拉力的連接, 起固定模板作用。在螺栓中部設置60 mm ×60 mm ×6 mm 的鋼板止水片與螺栓焊接, 截斷水沿螺栓滲透, 同時滿足混凝土設計幾何尺寸。“三點”帶止水片(60 mm ×60 mm ×6 mm 的鋼板) 的鋼筋支腳支撐DN40 架子管, 滿足混凝土運輸要求。
用50 mm 厚木方作龍骨, 用40 mm ×40 mm ×4 mm 鋼板與螺栓焊接作橫向支撐, 圓形水池支撐于接縫處, 木楔加勁, 保證混凝土設計厚度。模板拼縫采用貼膠帶紙( b = 50 mm) 方法, 內外粘貼, 避免接縫漏漿。脫模后螺栓裸露部分切割后用M10水泥砂漿抹平或涂防腐油漆防銹蝕。
3. 1. 2 池壁螺栓和模板設計
螺栓和模板是保證模板工序質量的前提。以會澤縣金鐘鎮(zhèn)三家塘村人畜飲水工程200 m3 清水池為例,池壁高3. 0 m ,壁厚180 mm。
(1) 基本荷載[1 ] :振搗混凝土時產生的荷載,按1. 0 kN/ m2計,單寬壓力為1 ×3 = 3 kN/ m。混凝土最大側壓力Pm 值見表1 。有效壓力水頭計算按式(1) 計算:
hm = Pm /γe (1)
式中: hm 為有效壓力水頭,m; Pm 為最大側壓力,根據(jù)澆筑速度和溫度(會澤年平均溫度12. 7 ℃) ,取25 kPa ; γe 為混凝土容重,取2. 4 t/ m3 。
經(jīng)計算, hm = 1. 04 m。壓力分布圖及計算:因2. 5 hm =2. 61 m < H = 3. 0 m ,計算圖形如圖1 。由圖1 可知,單寬壓力為52. 1 kN/ m ,單寬總壓力N 為54. 06 kN/ m。
(2) 螺栓和龍骨間距核定[2 ] :每個螺栓承載力設計值按容許應力法計算,按式(2) 計算:
Nbt= 3. 14 d2e/ (4 ×δbt) (2)
式中: de 為螺栓內徑,10. 12 mm;δbt為普通螺栓抗拉容許應力,取123 N/ mm2 。
經(jīng)計算Nbt= 9. 89 kN。每米寬所需螺栓數(shù)目及間距按式(3) 計算:n = N/ Nbt(3)式中: n 為個數(shù),根。
經(jīng)計算, n = 54. 06/ 9. 89 = 5. 47 根,取6 根。螺栓豎向間距取60 cm ,同理,橫向間距取60 cm ,得出龍骨(50 mm 厚木方) 縱橫間距60 cm。
(3) 模板剛度校核[1 ,3 ] :由于螺栓、龍骨固定模板,模板變形位置為中部,計算撓度基本荷載簡化為均布荷載( q = 1. 0 kN/m) 和模板中部集中荷載計算,同時混凝土壓力分布圖為三角形?；炷寥葜?I>γe = 2. 4 t/ m3 。模板計算高度、跨度H = L =0. 55 m。模板彈性模量E = 9 ×103 MPa 。慣性矩I = H4 / 12= 0. 554 / 12 = 7. 63 ×10- 3 ?；炷翂毫?I>P = γ2eH2 / 2 = 2. 4 ×9. 8 ×0. 552 / 2 = 3. 56 kN/ m。
模板撓度(位移) 計算按疊加原理計算,撓度f c 按式(4)計算:
f c = 5q L 4 / (384 EI ) + p L 3 / (48 EI ) (4)
代入上述數(shù)字計算得: f c = 0. 2 ×10 - 3 m = 0. 2 mm。精度要求,根據(jù)在土建工程方面, [ f / L ] 的值常限制在1/ 250 ～1/ 1 000 范圍內,式中f / L = 0. 2/ 550 = 3. 64 ×10 - 4 < 1/ 250 =4. 0 ×10 - 3 ,滿足精度要求和平整度要求。
3. 1. 3 結果整理
通過以上敘述和理論計算,作出螺栓加固模板工藝和防滲設置見圖2 ,池壁螺栓橫向支撐示意見圖3 。池底、池頂施工縫設置參照圖2 。圖中b 為混凝土厚度,180 mm。
3. 2 防滲設置
3. 2. 1 防滲方法
施工縫易形成滲水通道,造成接觸面滲漏,常采用2 種防滲方法。一是留設“凹槽”形式,并設置BW296 型遇水膨脹止水條,增長滲徑和剛柔結合防滲。止水條沿分期混凝土接觸面連續(xù)布置,止水條布設在接近混凝土厚度內側的1/ 3 厚處,搭接長度為50 mm ,用金屬絲綁牢,并用水泥釘固定,形成兩道止水線,即BW296 型止水條和“凹槽”形止水帶,見圖2 。二是采用金屬片對施工縫或伸縮縫止水,截斷滲透途徑,適用于大體積混凝土[4 ] 。金屬止水材料通常為紫銅片和鍍鋅鐵片,厚1. 0～1. 6 mm ,做成“凹槽”形式。水工上常應用在縱橫縫設置上,現(xiàn)場制作采用木方固定、敲打制成所需形狀。對橫縫柔性填充材料選用相應尺寸的PVC2U 管材料更方便施工。
3. 2. 2 應用實例
金屬止水材料的防滲設置以會澤縣駕車水庫成功經(jīng)驗的縱橫縫防滲設置為例,見圖4 、圖5 。橫縫伸縮位置柔性材料當時采用油浸麻布繩填充,將1. 0 m 寬鍍鋅鐵片加工。在生產應用上,混凝土水池施工條件保證率高,能夠滿足通倉澆筑要求,無需考慮設置防滲措施,則只需采用螺栓固定模板,可滿足薄壁混凝土形體外觀質量要求。
4 結 語
“螺栓加固模板工藝法”和防滲設置是控制薄壁混凝土水池質量的有力措施,在會澤縣薄壁混凝土生產中廣泛采用,已取得較好的應用前景和推廣價值,如金鐘水廠0. 1 萬m3 清水池混凝土施工、渡槽施工、溢洪道施工等,均滿足平整度、光潔度和抗?jié)B要求。
(1) 強化模板工序質量,保障混凝土施工質量,省略常規(guī)混凝土收尾階段抹面、粉刷等工序。嚴格的工序質量,保證了混凝土可靠性、適用性要求。脫模后,混凝土一次成型,可有效地節(jié)約工時和勞動力。缺點是工序多,螺栓制作相對耗時多,但保證混凝土模板工序質量能防患于未然,“慢工出細活”,起到控制混凝土質量之效。
(2) 改善工藝,提高混凝土質量。螺栓加固模板工藝控制混凝土平整光潔、線條平直美觀的形體外觀質量,為固定模板找到了捷徑方法。防滲設置避免混凝土澆筑時停電等偶然事故造成滲水,采用防滲設置截斷分期混凝土接觸面滲(漏) 水,達到止水、耐久目的。
(3) 創(chuàng)造優(yōu)越的作業(yè)條件,提高混凝土澆筑能力。由于模板組合物重量輕,施工現(xiàn)場不易受環(huán)境限制,運輸、裝拆方便,適應性強,方便施工,可提高混凝土澆筑效率和縮短工期。缺點是膠合板使用率低。在經(jīng)濟性方面,保證了混凝土質量,避免返工,減小混凝土設計厚度。
(4) 技術簡單,群眾易掌握,充分體現(xiàn)實用性。材料購買方便,材料加工群眾均可完成,推廣了保證薄壁混凝土質量的實用技術?！?/P>
參考文獻:
[ 1 ] 吳安良. 水利工程施工[M] . 北京:水利電力出版社,1995. 43 -45.
[ 2 ] 武漢水利電力大學,大連理工大學,河海大學合編. 水工鋼結構[M] . 第3 版. 北京:水利電力出版社,1995. 58 - 65.
[ 3 ] 孫訓方,方孝淑,關來泰. 材料力學[M] . 第2 版. 北京:高等教育出版社,1987. 29 ,307 ,378.
[ 4 ] 天津大學,祁慶和主編. 水工建筑物[M] . 第2 版. 北京:水利電力出版社,1986. 64 - 68.
