隔斷氣囊在混凝土工程中的應用

夏哲高 周小裕

重慶御臨建筑工程有限公司，中國·重慶 401120

1 引言

在房屋建筑工程中特別是高層建筑，其底部墻、柱的混凝土設計強度等級往往高于梁、板的混凝土設計強度，而工程中為方便施工、節約施工周期，常常將墻、柱、梁、板構件的混凝土進行連續澆筑。《混凝土結構工程施工規范》中明確要求“柱、墻混凝土設計強度比梁、板混凝土設計強度高兩個等級及以上時，應在交界區域采取分隔措施；分隔位置應在低強度等級的構件中，且距高強度等級構件邊緣不應小于500mm”。在傳統項目中，梁、柱節點混凝土交界區域常采用鋼絲網作為分隔措施。傳統的鋼絲網固定方式對梁中部的高強混凝土可以進行有效攔截，但對梁兩側及梁底部的攔截效果較差，從而導致高強混凝土有一定的流失。在實際施工過程中往往存在梁鋼筋數量較多、梁側模板提前封閉、梁截面較高等不利因素，大大增加了鋼絲網的安裝難度，不僅降低了安裝效率，而且無法保證施工質量，同時鋼絲網未能有效固定將進一步加大高強混凝土的流失。更有甚者因此而不采取分隔措施直接澆筑混凝土，該做法不僅將造成高強混凝土大量的流失浪費，同時無法保證節點區域的施工質量，存在較大的安全隱患。

2 隔斷氣囊材料特性

隔斷氣囊是采用PVC（Polyvinyl chloride）夾網布制作而成一種圓柱型柔性氣模，氣模頂部設有氣嘴，可以對氣囊進行快速的充氣和放氣操作[1]。

聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯單體（vinyl chloride monomer）在利用氧化物等引發劑，通過加入穩定劑、潤滑劑、增塑劑、填料等經過開煉、塑化形成的制品[2]。PVC有一定的熱穩定性，其在80℃左右時開始熔融，110℃～120℃時開始分解放出HCI分子，隨著溫度的升高制品的顏色逐漸變深。PVC有較好的機械性能，其拉伸強度58MPa左右。而PVC夾網布是在兩層PVC壓延膜中間加一層高強度滌綸或錦綸經過加溫加壓復合而成的，具有不易燃性、高強度、耐寒耐高溫以及優良的幾何穩定性[3]。

3 隔斷氣囊在建筑工程中的應用

3.1 隔斷氣囊工作原理

將未充氣的隔斷氣囊豎向安放在縱向鋼筋之間、縱向鋼筋與梁側面模板之間，充氣后的氣囊利用其柔軟性和膨脹性可將鋼筋之間的間隙及保護層的空隙填塞密實。

隔斷氣囊安放的位置應符合規范要求及設計要求，其距高強度等級構件邊緣的距離不應小于500mm 和梁截面高度的最大值，如圖1所示。隔斷氣囊安放在橫向箍筋前，因箍筋與縱向鋼筋之間進行了綁扎，在澆筑混凝土時其側向力將通過氣囊傳遞到箍筋上，因此氣囊不需要進行特殊的固定，利用其本身的膨脹性及箍筋就可以確保氣囊在施工過程中不會發生位移。

圖1 隔斷氣囊安裝示意圖

3.2 隔斷氣囊的選型原則

因隔斷氣囊安裝在梁橫向斷面的空隙中，為確保混凝土的攔截效果，應使氣囊與氣囊之間緊密貼合，從而填充滿整個構件截面，故隔斷氣囊的直徑應大于縱向鋼筋的間距20mm（鋼筋直徑大于20mm 時，該數值應取鋼筋直徑）以上。隔斷氣囊的高度應根據構件的截面高度進行選擇，選擇過小則混凝土攔截不充分，過大則造成材料浪費，因此攔截氣囊的高度宜比構件截面高250mm 左右。隔斷氣囊厚度通常為0.6～0.9mm，氣囊厚度越厚，其周轉使用次數越多。

當施工范圍較大時應盡量減少氣囊的型號尺寸，將尺寸相差小的氣囊統一為同一種型號，同時不同型號的氣囊可以用不同的顏色進行區分，以便于施工人員快速識別，提高施工效率，并且可以避免施工現場誤用。常見的隔斷氣囊直徑有60mm、80mm、100mm、120mm 等尺寸，高度有800mm、1000mm、1200mm、1500mm 等尺寸。

3.3 隔斷氣囊施工

首先應確定隔斷氣囊的型號和數量。統計分析施工范圍內梁的截面高度、縱向鋼筋數量、直徑及間距，從而確定隔斷氣囊的型號尺寸。

梁鋼筋綁扎時應將扎絲朝梁縱向方向綁扎，以避免扎絲對氣囊造成損壞。鋼筋綁扎完成后，在梁橫截面的空隙中安放未充氣的隔斷氣囊，安放好后使用小型空氣壓縮機對氣囊充氣使之將梁斷面填塞密實。然后澆筑梁、柱節點高強度等級混凝土，梁、板低強度混凝土應在高強度混凝土初凝前進行澆筑，澆筑前將氣囊中氣體放出使之收縮并與高強度混凝土脫離，隨即將其拔出，從而實現梁、柱節點高強度混凝土與梁、板低強度混凝土的臨時隔斷。氣囊經清理后可在下一樓層或流水段中繼續使用，經項目實踐發現隔斷氣囊可周轉約45 次，單次損耗率約3%。

4 經濟效益分析

某高層建筑共27 層，層高為3m，其標準層建筑面積為547m2。該建筑墻、柱構件混凝土設計強度等級如表1所示，梁、板構件混凝土設計強度等級均為C30，其中墻、柱混凝土強度等級與梁、板混凝土強度等級相差2 個等級及以上的共有13 層。

表1 墻、柱構件混凝土設計強度分布表

經統計分析該建筑標準層共需452 個隔斷氣囊，具體型號及采購單價詳見表2。考慮隔斷氣囊的周轉及損耗，則氣囊使用一層的均攤成本為192.45 元。隔斷氣囊的充氣、放氣操作非常便捷，整個標準層僅需2 名工人便可完成，人工費按180 元/（天·人）計，則單層人工費為360 元，總費用為552.45 元。

表2 隔斷氣囊型號及單價統計表

標準層若采用傳統的鋼絲網安裝，則需要鋼絲網20m2左右，鋼絲網每平方成本為1.6 元，故材料費為32 元。因鋼絲網的安裝效率低，單層需要5 個工日才能完成，則單層人工費為900 元，總費用為932 元。

隔斷氣囊攔截混凝土時是豎向攔截，而采用鋼絲網時是45°攔截，因而隔斷氣囊可節約一定的高強度混凝土，實踐發現采用隔斷氣囊攔茬時該建筑一層樓可節約1.1m3高強度混凝土。混凝土強度等級相差越大時，混凝土材料費節約越多，經計算該建筑混凝土共可節約費用487.3 元。

綜上所述該建筑采用隔斷氣囊攔茬比采用鋼絲網攔茬共可節約5421.45 元。

5 結語

隔斷氣囊操作簡單，降低了施工人員的施工難度，便于現場實施；可有效控制高強混凝土的流失，減少了材料的浪費。同時與傳統鋼絲網攔茬對比，使用隔斷氣囊攔茬具有明顯的經濟效益，但更為重要的是隔斷氣囊可有效解決梁、柱節點不同強度等級混凝土的施工質量問題。在對工程質量及成本要求不斷提高的環境下，隔斷氣囊在混凝土工程中的應用將會越來越廣泛[4]。