型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

葉 睿

(四川省財(cái)政投資評(píng)審中心,四川 成都 610000)

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是一種結(jié)合了型鋼和混凝土的復(fù)合結(jié)構(gòu),它在建筑領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景,能滿(mǎn)足高荷載和大跨度的要求[1-4]。該結(jié)構(gòu)具有型鋼的剛度和高強(qiáng)度,以及混凝土的承載力和耐久性,能結(jié)合兩種材料的優(yōu)勢(shì),提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力。梁板柱是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)件,其施工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。因此,控制型鋼混凝土梁板柱的施工質(zhì)量至關(guān)重要。本文將從混凝土澆筑、型鋼梁板柱連接、型鋼與混凝土界面的黏結(jié)性能等方面對(duì)型鋼混凝土構(gòu)件施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)分析。

1 型鋼混凝土梁板柱的結(jié)構(gòu)形式

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱的結(jié)構(gòu)形式是將型鋼和混凝土通過(guò)黏結(jié)連接形成一個(gè)建筑整體。在型鋼混凝土梁板柱中,型鋼起到承載荷載的主要作用,而混凝土則起到固定型鋼和保護(hù)作用。型鋼混凝土梁板為水平承載構(gòu)件,柱為豎向承載構(gòu)件。

2 型鋼混凝土梁板柱的施工方式

2.1 型鋼制作安裝

1)型鋼預(yù)制加工應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范制作,滿(mǎn)足構(gòu)件剛度和強(qiáng)度、質(zhì)量和尺寸的要求。2)型鋼的安裝應(yīng)當(dāng)依據(jù)施工方案和設(shè)計(jì)圖紙,核準(zhǔn)構(gòu)件的方向位置和間距。型架安裝時(shí)要進(jìn)行垂直和水平的檢查,確保準(zhǔn)確無(wú)誤。3)型鋼連接應(yīng)當(dāng)牢固可靠,采用合適的連接方式,如螺栓連接、焊接等。

2.2 模板制作施工

1)模板需按照設(shè)計(jì)要求制作,滿(mǎn)足水平度和垂直度,并調(diào)整特殊形狀結(jié)構(gòu),以保證模板的可靠性及穩(wěn)定性。2)模板安裝應(yīng)將模板按施工方案和設(shè)計(jì)要求橫平豎直安裝到構(gòu)件正確部位,并固定牢固。

2.3 混凝土澆筑

1)混凝土的流動(dòng)性、保水性、黏聚性配合比需符合設(shè)計(jì)要求,確保混凝土的和易性、耐久性和強(qiáng)度[5]。2)控制混凝土澆筑的溫度和濕度,防止發(fā)生形變開(kāi)裂。采取濕度調(diào)節(jié)、保溫等措施,如噴水養(yǎng)護(hù)、覆蓋濕布等。3)混凝土澆筑需均勻密實(shí),避免出現(xiàn)空洞、分層和堆積,確保結(jié)構(gòu)的整體性。

2.4 支撐和固定

在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱澆筑時(shí),支撐固定是保證施工安全性和可靠性的關(guān)鍵,應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):

1)合理選用支撐固定的方式,以確保梁板柱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、垂直和水平度,防止傾斜、形變[6-10]。2)支撐與固定應(yīng)當(dāng)及時(shí)修正調(diào)整,確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固和安全。3)梁板柱和支撐固定設(shè)備間應(yīng)有足夠的間隙,避免受力不均損壞構(gòu)件。

3 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

3.1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱攪拌難點(diǎn)處理

1)攪拌時(shí)間控制難點(diǎn):應(yīng)合理的控制攪拌混凝土的時(shí)間,使混凝土在型鋼與鋼筋間分散均勻密實(shí),攪拌時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),防止混凝土坍落度下降。攪拌過(guò)程中,混凝土的坍落度應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整攪拌時(shí)間,確保混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2)攪拌強(qiáng)度控制難點(diǎn):混凝土攪拌終凝后應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度,且混凝土在型鋼與鋼筋之間密布均勻。選擇適應(yīng)規(guī)格的攪拌機(jī)均勻攪拌,并根據(jù)施工要求和混凝土的類(lèi)型確定攪拌強(qiáng)度,避免不足或過(guò)度。3)混凝土分散性難點(diǎn):型鋼混凝土中的鋼筋易于產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象,影響混凝土的質(zhì)量和性能。為解決該難點(diǎn),可加入外加劑改變混凝土的黏聚性、和易性及流動(dòng)性,或控制混凝土的水灰比、增加攪拌時(shí)間、使用不同的攪拌工具等。4)混凝土流動(dòng)性難點(diǎn):鋼筋與型鋼之間混凝土流動(dòng)性差,特別是梁板柱節(jié)點(diǎn)位置,易于產(chǎn)生結(jié)塊分層,給施工帶來(lái)困難。為了提高混凝土的流動(dòng)性,需恰當(dāng)調(diào)整混凝土的配合比,增大混凝土的細(xì)度模數(shù),加入流動(dòng)性外加劑等。5)混凝土溫度控制難點(diǎn):混凝土初凝產(chǎn)生大量熱量,由于型鋼與鋼筋導(dǎo)熱性能好,型鋼混凝土梁板柱整體溫度升高,從而造成早期構(gòu)件開(kāi)裂。可采取降低混凝土入模溫度的措施,加入降溫劑、控制施工速度,增加施工段等[11-14]。要解決型鋼混凝土施工中的攪拌難點(diǎn),需要綜合考慮攪拌時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、混凝土分散性、混凝土流動(dòng)性、和易性和混凝土入模溫度等因素,采取相應(yīng)的措施,保證型鋼混凝土梁板柱的性能和質(zhì)量。

3.2 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱模板難點(diǎn)處理

1)模板表面不平整。型鋼混凝土梁板柱模板使用時(shí),由于外力和施工操作等原因,易造成表面不平整的情況,影響施工質(zhì)量,并造成后續(xù)施工困難。在模板搭設(shè)之前,應(yīng)對(duì)模板表面加工以確保平整度。可以采用修復(fù)刮平等方法對(duì)表面進(jìn)行處理[15]。2)模板拆卸較難。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱模板連接緊密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致拆卸困難,可能損壞模板和構(gòu)件接觸面。搭設(shè)模板時(shí),應(yīng)考慮模板的拆卸條件、模板的連接方式和固定方式,合理編制施工方案,以便在拆卸時(shí)避免損壞模板表面及混凝土接觸面。

3.3 型鋼混凝土選材控制

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱的選材是施工質(zhì)量控制的首要環(huán)節(jié)。應(yīng)當(dāng)選擇合適的型鋼材料,采用具有高強(qiáng)度、耐久性和抗腐蝕性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的型鋼。混凝土應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的配合比、砂率、骨料配比和水灰比。選材時(shí),也應(yīng)考慮材料的運(yùn)輸和存放條件、供應(yīng)渠道等因素,滿(mǎn)足材料的質(zhì)量要求。需對(duì)型鋼的強(qiáng)度、規(guī)格等進(jìn)行嚴(yán)格控制,為保證構(gòu)件質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求可采用非破壞性檢測(cè),并通過(guò)質(zhì)量鑒定檢測(cè),如抗疲勞性能、彎曲性能、抗拉強(qiáng)度等。嚴(yán)格選擇混凝土材料,以滿(mǎn)足構(gòu)件強(qiáng)度、耐久性及流動(dòng)性等指標(biāo)。

3.4 模板搭設(shè)要點(diǎn)

模板搭設(shè)是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。型鋼混凝土模板的搭設(shè)一般需使用專(zhuān)業(yè)的搭建設(shè)備,操作復(fù)雜且成本較高。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱模板的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要精確的連接安裝,因此搭設(shè)中易出現(xiàn)難點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)根據(jù)構(gòu)件的尺寸形狀設(shè)計(jì)搭設(shè)方案,確保模板的強(qiáng)度和平整度。搭設(shè)過(guò)程中,嚴(yán)格按照施工方案安裝模板,以保證模板的垂直度和平整度。模板還應(yīng)具有一定的密實(shí)性,避免混凝土滲漏和漏漿現(xiàn)象發(fā)生。

3.5 混凝土澆筑要點(diǎn)

混凝土澆筑是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。澆筑前,應(yīng)先檢查和清潔模板,確保模板表面沒(méi)有雜質(zhì)和積水。澆筑中,控制混凝土的充實(shí)度和均勻性,嚴(yán)格控制澆筑厚度和澆筑速度。應(yīng)當(dāng)注意混凝土的振動(dòng)和養(yǎng)護(hù)措施,混凝土的密實(shí)性和均勻性關(guān)系到結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)控制混凝土的配合比、攪拌均勻度、澆筑速度、振搗效果等,滿(mǎn)足混凝土澆筑質(zhì)量要求。混凝土的攪拌要均勻,澆筑要連續(xù)、均勻,防止出現(xiàn)夾水、夾渣、分層等質(zhì)量缺陷。控制澆筑速度和高度,保證混凝土能充分均勻地密布型架。施工后混凝土構(gòu)件需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù),防止強(qiáng)度降低和早期干裂。養(yǎng)護(hù)方式和時(shí)長(zhǎng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,并控制養(yǎng)護(hù)濕度和溫度,保證混凝土的硬化過(guò)程。

3.6 焊接工藝要點(diǎn)

焊接工藝的控制包括焊接電流、焊接速度、焊接溫度、焊接角度等參數(shù)的合理選擇,以及焊接接頭的檢測(cè)和評(píng)估,確保型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱焊縫強(qiáng)度和質(zhì)量。在焊接之前,要確保焊接材料的表面干凈、干燥和免受污染,可以使用機(jī)械或化學(xué)方法對(duì)表面進(jìn)行準(zhǔn)備,例如去除氧化層和油脂,根據(jù)焊接材料的類(lèi)型和要求,選擇適合的焊接工具,常用的焊接工具包括氣焊、電弧焊、激光焊、攪拌摩擦焊等,確保工具的正常工作和維護(hù),以提高焊接效率,根據(jù)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工要求選擇適當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù),如點(diǎn)焊、焊接、埋弧焊、包裝焊等。在焊接過(guò)程中,要進(jìn)行質(zhì)量控制和檢測(cè),可以使用非破壞性測(cè)試方法,如超聲波檢測(cè)、射線(xiàn)檢測(cè)和破壞性測(cè)試方法,如拉伸測(cè)試、沖擊測(cè)試來(lái)評(píng)估焊接接頭的質(zhì)量。焊接完成后,進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)處理,清潔、拋光、防腐等,完善型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱焊接接頭的質(zhì)量和外觀。

3.7 型鋼混凝土梁板柱連接點(diǎn)難點(diǎn)處理

型鋼與混凝土之間的連接至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō),型鋼混凝土梁板柱的連接方式有焊接、螺栓連接等,應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求綜合考慮連接方式。對(duì)于連接強(qiáng)度要求較高的部位,可以采用焊接方式,對(duì)于連接易于拆卸的部分,應(yīng)當(dāng)采取螺栓連接方式。同時(shí)做好連接處的防腐工序,以延長(zhǎng)構(gòu)件的使用壽命。

型鋼焊接節(jié)點(diǎn)是一種常用的處理方法,通剪切開(kāi)裂。為了處理這個(gè)問(wèn)題,可以采用界面黏結(jié)劑、槽形鋼板、螺栓連接等方式來(lái)增加界面的承載能力,通過(guò)混凝土與焊接鋼材的連接,使梁板柱間傳力均衡[16-19]。其優(yōu)點(diǎn)在于連接強(qiáng)度高,對(duì)質(zhì)量和焊接工藝的要求也相對(duì)較高。型鋼蓋板節(jié)點(diǎn)是將混凝土表面與型鋼蓋板黏結(jié),通過(guò)焊接或螺栓連接梁板柱。該方法操作便利,但構(gòu)件連接強(qiáng)度低。預(yù)制節(jié)點(diǎn)是通過(guò)采用螺栓連接預(yù)制梁板柱,提高連接節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)度和施工效率,但運(yùn)輸與加工成本較高。

合理選擇固定件和連接件,保證型鋼構(gòu)件的剛度強(qiáng)度和穩(wěn)定性。連接件應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范,滿(mǎn)足荷載設(shè)計(jì)要求,保證連接的穩(wěn)定性和剛性。合理選擇固定件的型號(hào)規(guī)格,安裝精準(zhǔn),并進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn),確保連接部位的剛度和強(qiáng)度。連接部位的質(zhì)量控制包括預(yù)埋件的安裝、固定,連接節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)、驗(yàn)收,焊接點(diǎn)的材質(zhì)、工藝等。

3.8 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱界面?zhèn)髁σc(diǎn)

由于型鋼和混凝土的材質(zhì)特性不同,兩者界面的剛度差異大,易造成剪切開(kāi)裂和應(yīng)力集中。梁板柱界面在水平荷載作用下承受剪力,可用螺栓連接、槽形鋼板、界面黏結(jié)等方式來(lái)增強(qiáng)界面的抗剪強(qiáng)度和承載能力。如采用界面黏結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)梁板柱之間傳力,可以使用適當(dāng)?shù)酿そY(jié)劑,如耐堿玻璃纖維網(wǎng)布、環(huán)氧樹(shù)脂等,增加界面的黏結(jié)性能,確保型鋼與混凝土之間有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度。型鋼混凝土梁板柱界面在水平荷載作用下承受剪力,為了保證剪力均勻的傳遞保護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可以采用特殊鋼筋連接裝置,如螺紋鋼筋套筒、槽板連接等,這些裝置可以增加梁板柱之間的界面剪力傳遞能力。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)通常處于惡劣的環(huán)境下,如海洋環(huán)境、高溫環(huán)境等。為了延長(zhǎng)界面的使用壽命,需采取適當(dāng)?shù)姆栏胧?如涂層、防腐液等,以提高界面的耐腐蝕性能。

3.9 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱框架與混凝土協(xié)同工作要點(diǎn)

型鋼混凝土其型鋼框架和混凝土結(jié)構(gòu)承受著不同的荷載,一般情況下,型鋼承擔(dān)主要的拉力和剪力,而混凝土承擔(dān)主要的壓力和彎矩,由于兩者的形變和剛度不同,易造成軸力分布不均、框架位移。為達(dá)到受力平衡需協(xié)同工作,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,確保型鋼和混凝土的相互配合和協(xié)同工作。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮鋼材和混凝土的相對(duì)剛度、膨脹系數(shù)、收縮性能等,以確保構(gòu)件的協(xié)同性,適當(dāng)調(diào)整型鋼尺寸和框架結(jié)構(gòu)及混凝土厚度布置方式,使兩種材料受力均勻。在梁板柱框架的連接處,設(shè)計(jì)合適的連接形式和細(xì)節(jié),確保型鋼和混凝土之間的協(xié)同工作[20-23]。連接形式可以選擇焊接、螺栓連接、預(yù)埋連接等,以提高梁板柱之間的剛性和傳力性能。優(yōu)化梁板和柱之間的界面黏結(jié)性能,采用合適的界面材料和處理方法,例如采用黏結(jié)劑、纖維材料等,以提高型鋼和混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度和剛性。通過(guò)合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工工藝,確保荷載能均勻地傳遞給型鋼和混凝土構(gòu)件,防止發(fā)生不合理的荷載集中和局部破壞。在施工過(guò)程中,保證型鋼和混凝土的配合工藝和順序協(xié)調(diào)一致,以確保型鋼和混凝土之間的緊密接觸和協(xié)同工作。在施工完成后,進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)收和檢測(cè)工作,包括檢查連接處的質(zhì)量、界面黏結(jié)強(qiáng)度、構(gòu)件間的協(xié)同性能等,以確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。

3.10 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱界面的黏結(jié)性能檢測(cè)要點(diǎn)

型鋼混凝土梁板柱界面的黏結(jié)性能直接影響構(gòu)件的形變和承載力。在進(jìn)行黏結(jié)性能測(cè)試前,需要對(duì)鋼與混凝土接觸面進(jìn)行一定的表面處理。常見(jiàn)的方法包括噴砂、切割、打磨等,以確保接觸面干凈、無(wú)油脂和污漬,通過(guò)剝離試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)等檢測(cè),黏結(jié)性能測(cè)試通常需要施加一定的負(fù)荷以模擬實(shí)際工況下的受力狀態(tài)。可以采用拉伸、剪切或剝離等方式施加負(fù)荷,并在負(fù)荷下進(jìn)行一定的變形觀測(cè)和力學(xué)性能測(cè)試,可以評(píng)估型鋼與混凝土界面的黏結(jié)剛度和黏結(jié)強(qiáng)度,在進(jìn)行黏結(jié)性能測(cè)試時(shí),可以考慮模擬一定的環(huán)境因素,如濕熱環(huán)境、凍融環(huán)境等。使用界面剪切試驗(yàn)或直剪試驗(yàn)等方法,測(cè)試梁板和柱的界面黏結(jié)強(qiáng)度。檢測(cè)時(shí)應(yīng)保證試件尺寸和加載方式符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),制備黏結(jié)試樣時(shí)需要注意嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行,以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。通過(guò)施加剪切力并測(cè)量滑移量,測(cè)試梁板和柱的界面對(duì)剪切的抵抗能力,測(cè)試時(shí)需要控制加載速率和試件尺寸。使用顯微鏡或掃描電鏡等方法觀察梁板柱界面的形貌,檢查是否存在空隙、脫黏或其他表面缺陷,對(duì)梁板柱界面進(jìn)行化學(xué)成分分析,檢測(cè)黏結(jié)劑和鋼材表面的污染情況。通過(guò)數(shù)值方法或試驗(yàn)方法,對(duì)梁板柱界面的應(yīng)力分布進(jìn)行分析,評(píng)估界面的承載能力,使用滲透試驗(yàn)方法檢測(cè)梁板柱界面的滲透性能,評(píng)估其耐久性。

4 結(jié)語(yǔ)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱施工質(zhì)量的控制尤為重要,其結(jié)果影響建筑的穩(wěn)定性、安全性和壽命年限。其施工質(zhì)量控制要點(diǎn)在于控制焊接工藝、選擇合理的型鋼混凝土材料、提高混凝土澆筑的質(zhì)量、增強(qiáng)型鋼混凝土梁板柱的連接部位等,嚴(yán)格控制施工工藝。通過(guò)分析注重以上要點(diǎn),使型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁板柱的施工質(zhì)量滿(mǎn)足施工方案設(shè)計(jì)要求和社會(huì)需求,保證結(jié)構(gòu)整體的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。