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钢网构架混凝土复合墙体研究
介绍钢网构架混凝土复合建筑结构体系，通过分析当前粉煤狄混凝土的应用和自密实混凝十研制，针对这种新型复合墙体需要的自密实粉煤灰混凝土进行了配合比设计。经试验房墙体混凝土浇筑结果表明，具有比较好工作性的自密实粉煤灰混凝土完全可以胜任此种新型复合墙体的混凝土施工。
钢网构架混凝土复合建筑体系，是由冷弯格构钢、钢板网(外墙包括保温板)和混凝土一体构成，包括复合墙体和复合楼板的一种新型建筑体系。其中楼板和墙体是主要的结构构件。钢网构架将钢结构施工和混凝土施工完全独立开来，可以很人程度上全部或绝大部分替代模板、相关的支撑、脚手架以及各种砌体，开拓出全新的建筑结构体系和标准化设计、工业化生产、现场快速装配、机械一体化的建筑施工工艺。如果设计方法和组件选材合理，便能够建造出全新的具有耐久、高强、轻质、节能、低成本、快速施丁等特性的冷弯格构型钢混凝结构的多层至高层建筑，这种新型建筑结构体系的推广应用很大程度上会对目前传统结构体系建筑构成又饮革新。本文所阐述的钢网构架混凝土复合墙体就是这种新体系中的关键构件。
1钢网构架混凝土复合墙体
1．1冷弯格构型钢
冷弯格构型钢是一种将普通冷弯薄壁型钢进行冷压冲孔和卷边处理的自重更轻的新型冷弯薄壁型钢，如图1所示。
由于该类冷弯薄壁型钢的冷压冲孔形式为正、反问隔的三角孔，各孔洞的边缘经卷边处理后，使各孔间板带的平面内和平面外刚度增火。腹板开孔使得钢与混凝土咬合得非常紧密，整体性更佳。冷弯格构型钢则是一榀经过整体冷弯成型的结构(桁架)构件，其力学性能优于同截面的焊接格构构件。对于多层建筑结构，墙体钢骨冷弯格构型钢厚度取2mm，楼板钢骨厚度取1．5mm。
1．2钢板网
钢板网是由厚度为0．4mmm的镀锌钢板冷加工而成的蛇皮网，在蛇皮网上有突起的、按间距平行排列的条形肋，钢板网以条形肋突起部位固定于钢骨架表面。钢板网规格尺寸为2400mm×600mm，网肋规格为(3+6)×lOmm；钢板网母材的强度等级为Q195。钢板网的实物照片见图2.

虽然钢板网厚度只有0．4mm，但是作用却很明显。它可以使新拌混凝土在其内部流动时起以下作用：
(1)渗滤效应：蛇皮网孔的渗滤作用，可以使浇筑时多余的水分顺利排掉，人为将混凝土中的水灰比自然减小。根据保罗米公式，这种低水灰比必然可以显著提高混凝土强度。
(2)消除容器效应：在浇筑混凝土的过程中，由于渗滤效应，自然排除含在混凝土中的空气，使得混凝土更加均匀，达到混凝土的自密实。
(3)环箍效应：对钢构架起到环箍作用，使钢构架及复合体系的抗剪、抗压强度显著提高。
(4)限裂效应：对内部混凝土有强烈的约束作用，可以限制混凝土的裂缝产生；同时，网外挂浆，可以明显提高抹面砂浆的牢固度。
1．3钢构架
钢构架由墙体钢骨架(见图3)和两端分别固定于墙体钢骨架上的楼板钢骨架(见图4)构成。墙体钢骨架的2个侧面和楼板钢骨=架的底面固定有钢板网构成钢网构架(见图5)，包括l层钢网构架和2层钢网构架。2层钢网构架可以保证此种结构2层一次成形，施工完成。
1．4复合墙体带来的体系新突破
整体装配2层以上钢网构架，完成建筑钢骨架和建筑保温，利用钢网构架本身进行施工定型、定位、浇注混凝土，一体化完成结构、维护、保温、管线工程，建造复合建筑单元，立体叠合建造房屋。经实际试验房验证，完全可以实现一次安装成形2层建筑钢构架，可极大地提高施工速度。钢构新体系的建造方法可以避免建筑模板、脚手架、支撑等过渡性工程，以及钢筋加工、砌筑工程。本结构体系对于多层建筑，用钢量(含钢板网)在30~40kg／m2，含保温板的结构造价也低于当前的框架结构。这种低成本、耐久、高强、轻质、节能、快速施工的建筑特性尤其适用于国内建造多层以及小高层住宅，非常具有发展潜力。
采用高效的自密实混凝土对这种新体系，特别对复合墙体有着决定性意义，本文对适于本新结构体系复合墙体的自密实混凝土进行了研究。
2粉煤灰混凝土的应用分析
2．1粉煤灰效应分析

粉煤灰掺入混凝土中可以解析成3个基本效应，即颗粒形态效应、火山灰效应和微集料效应。
第一，颗粒形态效应使粉煤灰产生减水势能：粉煤灰颗粒多呈球形，粒径细小，表面比较光滑，这种球形小颗粒统称为“微珠”，可改善混凝土的和易性，减少用水量，对混凝土和易性产生“流变效应”和“易泵效应”。本体系正是利用了这种特性，在施工中采用泵送混凝土，发挥其形态效应，提高泵送性能，改善塌落度损失，大大提高工作效率。
第二，火山灰活性效应使粉煤灰产生活化势能：粉煤灰中的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe203。，其自身产生的水化作用微不足道(高钙灰除外)，但若受到水泥水化产物、石膏的激发作用，粉煤灰会逐渐发生二次水化(即火山灰反应)，成为胶凝材料的一部分，使混凝土胶结并产生力学强度，对混凝土强度产生“助强效应”和“高强效应”。
第三，微集料效应使粉煤灰产生致密势能。粉煤灰的水化反应很慢，其在混凝土中相当长时间内以微粒形态存在，在混凝土中可起微集料填充作用，同时受激发作用而在表面生成胶凝物质，物理填充和水化反应产物充填共存，比惰性集料单纯的机械填充效果更好，使混凝土更加致密，对混凝土耐久性产生“免疫效应”和“防护效应”。
2．2粉煤灰存在的问题
2．2．1早期强度低的问题
研究发现粉煤灰主要存在早期强度低和耐久性较差的问题。早期强度低的问题可以通过采用掺入高效激发剂或者采用蒸汽养护，加速水化反应的进程来解决。
我们采用比较简单的“超量取代法。用等体积的粉煤灰取代水泥的方法配制粉煤灰混凝土，即使粉煤灰的质量良好，其早期强度也往往随掺入量的增加而下降；如果混凝土中掺入粉煤灰后水泥用量不减少，而以等体积的粉煤灰取代细骨料(砂子)配制混凝土，则在取代量不超过一定范围时，随着粉煤灰掺量增加，混凝土强度甚至早期强度都会有所增长。这就是‘超量取代法”。它是一种既能保持强度及和易性等效，又能节约水泥用量的粉煤灰混凝土配合比设计方法。其基本原理是在粉煤灰总掺入量中，用一部分粉煤灰取代等体积的水泥，超量部分粉煤灰取代等体积的砂子。后者获得的强度增加效应，可以补偿粉煤灰取代水泥所导
致的早期强度降低，从而保持粉煤灰掺入前后的混凝土强度等效。
2．2．2耐久性的问题
粉煤灰混凝土的耐久性主要体现在抗冻性和抗碳化能力方面。水胶比对粉煤灰混凝土的抗冻性有着显著的影响，水胶比越小，粉煤土混凝土抗冻性越好。由于钢板网的渗滤效应，本种体系具有良好的抗冻性能。研究发现，如果同时掺用粉煤灰和减水剂，则可以提高粉煤灰混凝土的抗碳化能力。且一系列的调查表明，在保持28d强度不低于同标号不掺粉煤灰混凝土的前提下，用粉煤灰取代部分水泥，粉煤灰混凝土的抗碳化性能与同标号普通混凝土相当。另一方面，粉煤灰的掺入改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的密实度，对降低碳化速度十分有利。
2.3粉煤灰对外加剂的适应性
混凝土外加剂已成为混凝土最基本的组分。通常分散粉煤灰颗粒所需减水剂的量要小于分散水泥颗粒所需要的量，也就是说减水剂对于分散粉煤灰颗粒比分散水泥颗粒更有效。外加剂虽然也影响混凝土的长期性能，但很多外加剂发挥作用是在混凝土的早期。外加剂在混凝土中的作用是比较复杂的，由于粉煤灰的加入，外加剂在混凝土中的作用就更加复杂。不过已有研究结果显示，粉煤灰对外加剂在混凝土中的作用没有实质性的影响，通常有利于发挥外加剂的作用。但是粉煤灰性质变化比较大，在某些情况下可能对混凝土外加剂的作用产生不利的影响。
2．4对粉煤灰的使用建议
在混凝土中除水、水泥、砂、石、高效复合减水剂5种组分外，粉煤灰可以称之为第6组分。粉煤灰由于其独特的火山灰效应可以视为在混凝土中的第二胶凝材料，我们可以让各种组分发挥自身的特长，共同去完成科学、合理的混凝土配合比设计任务，为设计、施工提供优质的混凝土。
钢构新体系在保证混凝土浇筑自密实的基础上，用一定量的粉煤灰取代一部分水泥，达到经济性和混凝土工作性双赢的局面。
3自密实混凝土的应用分析
3．1自密实混凝土的概述
当前普遍对自密实混凝土的定义要求具有3个特点：在新拌阶段，不需任何振捣即能充填模板的各个角落，塌落度一般在240~270mm；在早期阶段，应很少有因水化热、硬化和干缩形成的裂缝；在硬化后阶段，应有足够的强度和所需的
耐久特性。
当前混凝土在很大程度上不是强度的缺陷问题而是耐久性的问题。一个主要原因是发生碱骨料反应或施工质量不可靠。随着异形建筑的增多以及对强度要求的提高而导致的钢筋密度的增大，也给混凝土的振捣施工带来不便。这一系列的问题也赋予了自密实混凝土的重要研究意义。
另一方面自密实混凝土可以极大促进混凝土建筑体系的现代化和合理化，由于能保证自密实使新的结构体系的产生成为可能。钢构新体系也是得益于自密实混凝土的发展。
3．2钢构新体系复合墙体的特殊性
钢构新体系，墙的厚度只有120mm左右，墙钢骨间距一般也控制在300mm以内。该高密度也让普通混凝土难以胜任浇筑工作，研制一种适合于结构新体系的自密实混凝土显得尤为重要。混凝土的浇筑成功与否直接关系到结构体系能否最终形成。另一方面，由于采用钢板网，而钢板网具有消除容器效应，这给自密实提供了便利条件。
我们在研制自密实混凝土的过程中，考虑了以下途径：①调整外加剂掺量，在不降低强度的同时，增大其工作性；②通过调整砂率提高工作性，在用水量、水泥用量一‘定的条件下，混凝土存在一个最大流动性，良好粘聚性、保水性的砂率值，即最佳砂率；③在基准自密实混凝土的基础上加入。定量粉煤灰以改善胶凝材料的级配和混凝十的性能，其具有的火山灰活性会与混凝土中的游离Ca(0H)2发牛反应，生成胶凝性水化物，有利于保证和提高强度。
3．3高效减水剂的选择
长期以来，国内可供选择的高效减水剂基本上为萘系高效减水剂，一一定程度上制约了我国自密实混凝十的发展。因为自密实混凝土不仅要求拌合物具有良好的流动性，而且需要这种良好流动性能能够保持较长时间，以满足长距离运输或施工的要求，但是萘系减水剂的致命弱点就是混凝士拌合物的流动性损失快。
采用三聚氰氨高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂，配制自密实混凝土也存在一系列的问题：或者塌落度损失过快，或者拌合物的粘性过大而无法实现自密实。
聚羧酸高效减水剂具有很多独特的优点：高减水率(一般可高达30％甚至更高)、拌合物低塌落度损失、低掺量等。与萘系等高效减水剂相比，聚羧酸高效
减水剂与不同水泥有相对更好的相容性。在低掺量(固体掺量0．2％～0．5％)下就能发挥很高的分散作用。保塌性好，大多数产品配制的混凝士60min内塌落度基本无损失。拌合物的黏度较低，有利于自密实流动。相比其它高效减水剂，聚羧酸高效减水剂的另一绝对优势是其生产和使用过程中的环保性能——没有污染环境的甲醛、硫酸等。
考虑到聚羧酸高效减水剂的众多优点，我们选择聚羧酸高效减水剂，并进行了相应的配制试验，最后固体掺量定为0．4％。
4自密实粉煤灰混凝土的配合比设计
用“超量取代法”对自密实粉煤灰混凝上进行配合比设计。以水泥取代率f--15％~C20自密实粉煤灰混凝士为例，配合比设计计算过程如下：

表1列出在建造钢构新体系试验房时，在江苏省建筑工程公司商品混凝土厂做的C20振捣与自密实粉煤灰混凝土的对比试验，外加剂掺量均为0．4％。
考虑到本结构体系钢网构架在浇筑混凝土之前已自成体系，对混凝土的早期强度要求不高，我们在使用“超量取代法”之后就没有采用其它早强的补偿措施。试验房也证实了我们的看法是正确的。这也另一一方面说明此种新结构体系的优
越性。

对于钢构新体系的混凝土浇筑，此次试验房是第一次，其中，自密实粉煤灰混凝土成功配制起了关键作用。提高了现场施工速度，降低了工人的劳动强度。
5结语
钢构新体系从施工工艺方面省去脚手架和模板所需的材料和人力，而且使施工效率大大提高，从试验的结果可以看出，自密实混凝士的浇筑也达到了满意的效果。钢构新体系存在巨夫的潜力，它具有传统建筑结构体系所难以具备的低成本、耐久、高强、轻质、节能和快速施工的综合建筑特性。试验房的施1一经验为今后建设示范寅积累了经马令。如果运用得当，钢网构架混凝土复合建筑必将给建筑业带来新的革命。