鋼纖維砼在鋼筋砼框架結構梁柱節點中的應用

文/王淑成 山東信誠建筑規劃設計有限公司 山東東營 257000

框架節點是一個重要的結構部位, 它在框架中起著傳遞和分配內力, 保證結構整體性的作用。框架結構梁柱節點核心區受力非常復雜, 結構受力要求現澆鋼筋砼框架結構, 梁板及柱的砼, 節點核心區的砼根據標高不同而采取不同的強度等級。從結構構件的受力狀態和重要性考慮, 無疑是合理和正確的, 但卻增加了施工過程及施工難度。若交接面處兩種不同強度等級的砼結合不好,特別是節點核心區低強度的砼代替高強度的砼,不但違背了節點核心區砼強度等級與柱相同的規范要求, 而且給工程帶來隱患和缺陷。節點的剛度主要取決于節點核心區的砼強度。某工程電信生產樓, 建筑面積23800m2 , 框架結構, 設防烈度8 度, 建筑類別乙類。主樓9 層, 高48.45m, 局部13 層, 高66.5m , 上部發射塔。根據審查報告、設計單位對本工程高度及豎向規則性超限采取的抗震設防設計變更之一, 就是所有梁柱節點砼改為鋼纖維砼, 以加強結構的整體性和抗震設防性能。

1、鋼筋砼的結構特性

目前，鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式，占總數的絕大多數，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區?；炷潦撬嗯c骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度。但是混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。 相較混凝土而言，鋼筋抗拉強度非常高，一般在200MPa 以上，故通常人們在混凝土中加入鋼筋等加勁材料與之共同工作，由鋼筋承擔其中的拉力，混凝土承擔壓應力部分。

2、鋼纖維砼的施工

2.1 鋼纖維砼的配合比

鋼纖維砼性能的優劣在很大程度上取決于砼材料的配合比。由于受攪拌的限制, 對于一般的施工工藝, 鋼纖維砼的纖維率一般不超過2 %,高纖維率不宜大量使用。鋼纖維的長徑比、體積率和幾何形狀是決定鋼纖維砼性能的重要參數。根據試驗和工程施工經驗, 用于框架節點, 鋼纖維幾何參數, 長度40-50mm , 直徑0.4-0.8mm, 長經比50-100 。鋼纖維砼采用的粗骨料粒徑不宜大于20mm 和鋼纖維長度的2/3 , 鋼纖維砼的鋼纖維體積率0.5-2 %, 鋼纖維砼的水灰比選用0.45 -0.50 , 水泥用量宜為36-400kg , 當鋼纖維體積率較大時, 水泥用量可適當增加, 但不應大于500kg 。拌制選用優質減水劑, 以提高砼密實度,鋼纖維砼的塌落度一般應明顯小于普通砼, 砂為中砂uf =2.45 含泥量不大于1 %, 石子粒徑5-20mm , 級配良好, 含泥量不大于1 %,拌合物塌落度20 -40mm 。

2.2 鋼纖維的攪拌

鋼纖維砼施工的各個環節, 不論是投料、攪拌、運輸還是澆注和振搗, 都要盡可能使鋼纖維在砼基體中均勻分布, 以保證材料的均質性, 這是鋼纖維砼施工要注意的首要問題。攪拌是保證鋼纖維在砼中均勻分布的重要環節。拌制鋼纖維砼時若鋼纖維摻加不當, 極易造成其在砼中分布不均勻, 纖維結團結球, 大大降低鋼纖維砼的強度, 嚴重影響質量。鋼纖維砼攪拌時, 采用機械攪拌。使用普通攪拌設備時一般將鋼纖維、水泥、砂、石子投入干拌1.5min 后再加水溫拌1.5min。也可先拌砼, 然后均勻地撒入鋼纖維, 再攪拌2min 后出料。我們施工中采用后一種方法, 效果較好。

2.3 鋼纖維砼的運輸、澆筑和養護

本工程普通砼采用了預拌砼泵送的方法, 用2臺HBT60 澆筑梁板砼, 梁柱節點處鋼纖維砼采用塔吊垂直運輸, 人工喂料入模澆筑梁柱節點的鋼纖維砼, 以保證砼連續澆筑避免出現施工冷縫。砼運輸盡量縮短運輸時間, 運輸過程應避免拌和料離析。鋼纖維砼的澆筑方法應保證鋼纖維分布的均勻性和結構的連續性, 拌和料從攪拌機出料到澆注完畢所需時間控制在不超過30min。采用機械振搗, 保證砼密實。鋼纖維砼澆筑時的最佳塌落度在40mm , 以振實為度, 振搗不實和振搗時間過長都會引起離析。尤其是振搗時間過長還會引起鋼纖維下沉而分布不均, 以表面水平、露出水泥漿, 無氣泡, 無顯著下沉為度, 時間控制在10 —30s 。在澆筑過程中嚴禁因拌合料干澀而加水。不同強度等級的砼在交接面接續應連續施工,當必須間歇時, 其間歇時間要短,并應在前一種砼凝結前, 將后續砼澆注完畢, 不能將交接面作為施工縫處理。節點砼按先高后低的原則澆筑, 在高低強度等級砼交界處, 設置鋼絲網, 以便控制澆筑范圍。為保證梁柱節點砼的質量, 在梁柱節點處用竹膠模板配制了專用模具?？拐鹪O計時為確保鋼筋混凝土框架節點核心區的強度, 節點核心區的鋼筋要加密, 配筋量不應小于柱端加密區的實際配筋量, 施工時節點核心區內柱的鋼箍不可遺漏, 箍筋直徑不得小于8mm ,間距不得大于150mm 。鋼纖維砼的養護, 鋼纖維砼的早期強度較高, 我們重視了早期濕度養護,并保持一定的養護溫度。

2.4 鋼纖維砼的質量控制

①采用機械攪拌, 拌制前由中心實驗室負責配合比設計試配, 進行各種原材料的檢查和檢測。

②拌制中進行投料監察, 塌落度控制和鋼纖維體積率的水洗法檢測。

③砼強度等級掛牌編號, 標識清楚, 以防搞錯。并做好現場試件的制作。

④進行技術交底,使管理者和操作者明確職責。由于采取以上措施, 工程進展順利, 砼內實外光, 節點砼幾何尺寸準確, 經測試現場制作的試件28d 齡期強度均高于設計值和配合比實驗值, 鋼纖維砼抗壓強度與抗折強度全部合格。主體結構施工達到了優良。

對鋼筋混凝土框架結構的施工質量管理，項目部的有關人員必須對上述三個階段進行嚴格的質量控制。認真貫徹“預防為主”的質量方針，以人的工作質量控制工程質量，嚴格控制投入品的質量，全面控制施工過程、重點控制工序質量，認真執行“自檢、互檢、交接檢”的“三檢”管理制度，對未經驗收或驗收不合格的工序，嚴禁進行下道工序施工。