再生块料在大体积基础底板混凝土浇筑中的应用_刘永军.pdf

20231Building Construction148再生块料在大体积基础底板混凝土浇筑中的应用刘永军五洋建设集团股份有限公司 浙江 杭州 310009摘要：介绍了运用再生块料的混凝土结构施工工艺，并结合具体施工案例讲解了再生块料在大体面积基础底板混凝土浇筑过程中存在的问题。同时针对存在的问题分析其产生的原因，找到解决这些问题的工艺和方法。经项目应用，所提工艺的社会和经济效益明显，达到绿色施工、低碳环保的目的，可为今后再生块料混凝土工程提供经验和借鉴。关键词：再生块料；混凝土浇筑；基础底板；绿色施工中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0148-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.038Application of Recycled Block Material in Concrete Pouring of Mass Foundation SlabLIU YongjunWuyang Construction Group Co.,Ltd.,Hangzhou 310009,Zhejiang,ChinaAbstract:This paper introduces the construction technology of concrete structure using recycled blocks,and explains the problems of recycled blocks in the concrete pouring process of foundation slab with a large area in combination with specific construction cases.At the same time,the causes of the existing problems are analyzed,and the processes and methods to solve these problems are found.The application of the project shows that the proposed process has obvious social and economic benefits,achieves the goal of green construction,low carbon and environmental protection,and can provide experience and reference for future recycled block concrete projects.Keywords:recycled block;concrete pouring;foundation slab;green construction图1 再生块料弃混凝土约占建筑垃圾的48.4%4。随着中国国内的环境压力越来越严峻，建材资源也面对着越来越紧缺的局面。同时，为了能够响应“碳达峰，碳中和”的号召，再生块料混凝土成为可行的施工选择之一。例如，广州琶洲村改造地块四项目全日餐厅就是采用了再生块料混凝土技术。该项目位于广州市海珠区珠江南岸的新港东路北侧，总建筑面积309 129.5 m2。其2层柱、梁、楼板采用了再生块料混凝土技术。按混凝土施工工艺来讲，可将再生块料混凝土分为水平浇筑构件与竖向浇筑构件。水平、竖向构件的浇筑施工主要采用浇筑新混凝土与投放再生块料交替进行的方式，即在浇筑时先在构件底部浇筑一部分打底的混凝土，然后在此基础上使用投料斗等方式交替投放块料与混凝土浇筑，并配合振捣密实。依据统计资料，全世界浇筑混凝土的年用量已达到200亿 t，混凝土中的水泥、石子、砂子这些资源的获取，对一些资源贫瘠的国家已经是不小的负担，因此寻找替代或者再生资源显得尤为重要1。为了解决以上问题，一些研究提出了在新建工程中科学地应用废旧混凝土，其研究主要是集中在将废旧混凝土变成再生骨料方面。再生块料就是将废旧混凝土破碎而成的再生粗骨料（4.7531.5 mm）或再生细骨料（0.0754.750 mm），部分或完全代替天然骨料2。而所谓再生块料构件，就是将拆除报废的梁、板、柱、墙混凝土构件去除保护层、纵筋、箍筋之后的剩余部分分割成较大尺度的块体或节段，施工时将再生块料投放至钢模板或绑扎成形的钢筋木模板构件内，然后浇入新混凝土并混合振捣而成的结构构件3。由再生混合混凝土构件组成的结构称之为再生混合混凝土结构，如图1所示。20世纪90年代至今，我国面临许多钢筋混凝土结构的修复和拆除问题，由此产生大量的建筑废弃物，其中，废作者简介：刘永军（1976），男，本科，高级工程师。通信地址：浙江省杭州市河坊街397号（310002）。电子邮箱：收稿日期：2022-09-08绿色施工GREEN CONSTRUCTION建筑施工第45卷第1期149本文主要论述的大体积基础构件属于水平浇筑构件。水平构件浇筑采用此种方法施工简便，但在施工大体积混凝土时对投放料斗使用、投放及浇筑顺序、再生块料选择、后浇带处侧压力等各方面都存在不同于常规施工的特殊要求。1 项目概况笔者所在工程为1栋高层写字楼工程。总土地面积约19 370.2 m2，总建筑面积约67 075.47 m2，建筑主要涉及政府机关办公区、职工活动配套、机动车车库和生活设施用房。地上7层，地面以上总高33.2 m，地下室2层，地下室埋深9 m。总建筑面积：地上45 941.87 m2，地下21 133.60 m2。建筑物类别：高层建筑。建筑物安全等级：二级。基础形式拟为桩基，采用钻孔灌注桩或预应力管桩基础，独立承台，柱下布桩。基坑安全等级：二级。基坑周长约440 m，基坑面积约10 627 m2，如图2所示。图2 基础平面布置为了响应“双碳”号召，本工程基础施工采用了再生块料混凝土技术。再生块料混凝土技术（特征尺寸60 180 mm）由华南理工大学吴波研究员在国际上首次提出，该技术将再生块料与现浇混凝土一并浇入构件内，从而实现对部分现浇混凝土的直接取代，达到废弃物循环利用的目的。笔者所在项目在施工过程中发现了基础降水、钢筋搭设、再生材料、混凝土浇筑等方面面临的诸多问题，本文就这些问题进行逐一分析，为今后再生块料混凝土工程提供经验。2 工程难点2.1 钢筋模板搭设问题该项目主要采用大体积混凝土（图1），在基础内设若干条后浇带。该后浇带宽度约800 mm，中间横跨4 200、3 300及2 800 mm厚的筏板。后浇带的立面如图3所示。后浇带的施工面临2个问题：首先，虽然后浇带宽度是普通的800 mm，但后浇带较深，传统木模板在后浇带处施工不便；其次，由于基础使用再生块料，浇筑时块体加上混凝土对后浇带侧压力巨大，需要进行模板及支撑体系的专门计算及设计。24 8504 2006003 3002 800图3 后浇带剖面2.2 再生材料问题再生块料材料的选择在施工过程中面临2个方面的问题：第一，再生材料尺寸不一，在块料投入基础中时，基础钢筋的间距会影响过大的再生料投放；第二，再生材料运输至现场时未按强度等级区分，造成现场再生材料进场后存在部分强度不满足设计要求的问题，无法使用。2.3 混凝土浇筑问题混凝土施工中主要存在以下问题：第一，由于基础的尺寸大、厚度高，造成一次的混凝土施工用量很大；第二，现场施工基础底板距地面约为9 m，且施工场所极为狭小，车辆倒车进场较不易；第三，由于施工场地内道路较窄，可以掉头处空间有限，造成1次只容许1台罐车驶入基础浇筑区域，由此导致混凝土浇筑进展较迟缓；第四，施工周围毗邻主干道，占道施工对周围道路交通的干扰较大，附近办公和住宅也易受施工干扰。3 针对难点的处理措施3.1 后浇带模板施工材料选择首先，本工程后浇带虽然宽度是常规的800 mm，但后浇带深度大。其次，在基础堆放再生块料以及混凝土浇筑过程中，都会对后浇带的侧模造成较大的侧压力。因此，传统的木模支模施工不能满足本工程的要求。经项目评估选择运用一种免拆除、侧面抗压强度较大的后浇带模板支设方式来解决本工程的问题。于是，最终选择了免拆模板网，作为后浇带处使用的主要材料，如图4所示。图4 免拆模板网刘永军:再生块料在大体积基础底板混凝土浇筑中的应用20231Building Construction150免拆模板网是将钢筋紧密结合的固定模板，当钢筋浇筑时，其孔网的多角形嵌合会自行嵌入。这就对下一次要浇筑的钢筋形成了一个机械键，并对接缝材料具有超强的黏力和耐剪力强度。当钢筋浇筑时，不用拆卸模板，只需要移动支撑，省时省工，加快了施工进度。体质结构轻巧，可剪切、易折叠、方便成形、可移动。免拆模板网结构特殊，可留住浇筑的混凝土。在浇筑后便于跟踪观察钢筋的灌注情况，并减少了孔洞、蜂窝、砂孔等形成的可能性。在接口部分形成粗糙表面，为下一次继续浇筑创造了非常好的接合面，无须再进行人工打毛、清理、保护等处理就可以继续完成二次浇筑施工。浇筑后使得新旧混凝土黏结为紧密的整体，止水性能良好。同时也可以防止由于剔孔、打毛的机械振动而导致构件被破坏，较传统模板的混凝土体侧压力小，并省去模板的支架，减少了人力和设备花费。当浇筑混凝土后网片仍留在表面，也可起到补强效果，从而避免了混凝土表面干燥而造成的收缩开裂。3.2 后浇带支撑施工选择好后浇带所用的支模材料以后，为了防止再生块料与混凝土浇筑时共同对后浇带模板的侧压力，下一步所需要解决的就是后浇带钢网模板安装问题。本项目采用的方法是在免拆模板网后先安装背楞，然后安装拉结筋来解决钢网模板的支撑问题，具体做法如下：第一，免拆模板网的背楞体系（钢筋）应按墙模板支架体系相同的力学计算模型进行搭设参数设计及安全计算，并且安装时需随止水钢板同时焊接加固。应严格按模板设计参数（钢筋直径、间距）规定的间距焊接钢筋背楞，同时保证焊点质量，如图5所示。图5 免拆模板网背楞示意第二，免拆模板网的支撑架体布置要注意合理性，钢筋骨架需布置在后浇带内侧。第三，按背楞体系（钢筋）设计中规定的拉结点间距，布置背楞的拉结钢筋，拉结点应与背楞钢筋可靠连接（焊接），拉结点通过焊接固定于筏板混凝土内侧。拉结钢筋通过将混凝土浇筑时的侧压力作为反向拉力传递到筏板主筋上，从而实现内力平衡，如图6所示。第四，逐一检查背楞体系设计参数、钢板网的搭接长度、绑扎点、拉结点、焊点是否牢固可靠。经验收后方可图6 免拆模板网后拉结钢筋进入下一步工序。使用免拆钢板网及钢筋背楞支架技术，使得在狭窄区域（800 mm宽度）内进行后浇带双侧支模操作具有施工可行性。将钢筋网后背楞的拉结点创新性地优化设计到朝向混凝土内部，将常规的斜撑受力优化为结构内力，提高了狭窄区域（800 mm宽度）内支架支撑荷载传递路径的可行性。施工完成的后浇带内无需二次清理拆模的工序，同时杜绝了在筏板切筋开孔作为拆模出料洞口而造成的筏板钢筋质量隐患，节约了人力费用。3.3 再生块料施工处理再生块料存在2方面的问题：第一，再生料的大小不一，投料困难；第二，原材再生料的强度不统一，有些不能满足设计要求。在现场施工时塔吊吊运的料斗并未根据块体材料进行多元化设计。项目部想到2个方案：第一，根据再生块料粒径设计下料口尺寸；第二，对不同下料口尺寸进行试验。2个方案依据有效性、可实施性、经济性、时间性进行对比，发现根据再生块料粒径设计多种下料口尺寸的方案比较可行。项目部根据再生块料粒径（80 160 mm）设计下料口尺寸，如图7所示，和钢构厂家沟通加工定制料斗。200300500图7 不同粒径的下料斗对已加工完成的3种直径料斗，根据再生块料尺寸进行复核测量。再生块料摊铺均匀，空隙率小于等于10%，如图8所示。图8 不同直径料斗再生块料下料过程刘永军:再生块料在大体积基础底板混凝土浇筑中的应用建筑施工第45卷第1期151首先，对厂家进行技术交底，严格按照再生块料强度等级进行区分；其次，对不同强度再生块料堆场进行严格区分并设标识牌；最后，项目成员对采取措施后的底板混凝土各施工段及整体控制的质量进行检查，共抽查720点，不合格点28处，合格率达96.1%，铺设高度、层数及裂缝产生率检测均合格。3.4 混凝土浇筑措施为了保证本工程大体积混凝土的顺利浇筑，同时保证再生块料和浇筑混凝土更好地结合，需要制定详细的混凝土浇筑计划。对于混凝土浇筑，需要根据施工进度计划要求，做好浇筑速率的计算。浇筑速度不是为了越快越好，不是为了打破纪录，而是为了确保施工要求及施工质量。根据场地条件做好人员、材料、设备以及交通繁忙区域交通导行的策划部署，确保混凝土连续施工。提前做好可能出现的各种突发情况的预案（混凝土不及时供应、堵车、现场罐车滞留、大体积混凝土冷缝等），确保发生情况时能及时响应，具体做法如下：按照施工进度计，日浇筑量大约为2 000 m3，而每小时的供货浇筑量也不小于90 m3。混凝土企业须确保按不小于此浇筑量的供应。按每小时浇筑量，混凝土企业每小时到场12 m3的水罐车数量不少于8车次，按此设计混凝土浇筑速率分布图，如图9所示。浇筑速率/（m3/h）时刻19：0020：0021：0022：0023：000：001：002：003：004：005：006：007：008：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015：0016：0017：0018：0004545454545454500858585858585858585858585850图9 混凝土浇筑速率分布示意交通早晚高峰阶段水泥无法大规模进场，只保证水泥连续施工，不使用溜槽混凝土，不计算施工速度。日间施工混凝土受到市区内道路影响，施工速度将降低。大体积混凝土的开盘施工时间均在晚上7时以后开始。楼筏板按后浇带分段施工，预计采取汽车地泵泵送与用水泥斜槽送水泥的方法拌和进行。为确保大体积混凝土连续施工时间和短钢筋施工时限，现场将采用2台地泵、1架水泥斜槽和备用的1台汽车天泵同时进行施工，如图10所示。图10 混凝土浇筑溜槽经与混凝土企业协调，混凝土企业选定适宜的运输道路，在日间施工进行中，混凝土企业的技术人员按照市区道路情况进行混凝土罐车的行驶路径调整。根据施工安排，在混凝土供料量充足后，将进场排队的罐车再按照时间排到临时车辆位置后暂停，并随即调度至现场完成施工。3.5 注意事项浇筑再生块料混凝土的传统做法是：先向基础板底内浇筑约20 mm厚的混凝土作为基础打底层，然后投入破碎好的再生混凝土块体与浇筑新混凝土交替进行。投入加工好的再生混凝土块体的高度一般控制在100200 mm。浇筑混凝土的同时使用振捣棒进行振捣。这样投料、浇筑、振捣交替进行直到浇筑完毕。在浇筑过程中为了保证浇筑质量，提高整体的强度5，需注意使加工好的再生块料混凝土分布均匀。笔者所在项目由于基础体积大，块料吊放缓慢，与传统施工顺序相比需要先进行再生料的吊放施工。为防止再生材料在浇筑混凝土过程中被冲移，需配合后浇带免拆网及基础支撑架立筋把基础分隔成不同区块。同时由于再生材料会吸收混凝土内的水分，影响混凝土的水化热，在混凝土浇筑前需要提前对基础内的再生料进行浇水湿润。4 结语本文介绍了再生块料混凝土，分析了施工中存在的一些问题及其成因，最终找到解决这些问题的工艺和方法。本工程基础总共混凝土量约50 000 m3，此次使用再生块料占总混凝土量约20%，节约混凝土10 000 m3。混凝土与再生块料每立方米差价110元，直接经济效益110万元，同时使用再生块料，减少了水泥的用量，间接起到了节能减排的作用。此次再生混凝土块的使用，创造的社会和经济效益显著。将废弃的混凝土回收再利用，可以极大地减少废弃混凝土对环境的危害，同时施工过程也比较环保，从而达到绿色施工、低碳环保的目的，也为今后再生块料混凝土工程提供经验和借鉴。1 刘璐.再生块料混凝土的浇筑工艺及单轴受压性能试验研究D.广 州:华南理工大学,2017.2 肖建庄.再生混凝土M.北京:中国建筑工业出版社,2008.3 王龙,金和卯.再生混合混凝土的工程应用研究及探讨J.建筑施 工,2016,38(12):1754-1756.4 朱红兵,王顺林,熊汉林,等.混凝土废弃物的再生利用J.公路交通 技术,2005(1):52-53.5 吴波,刘琼祥,刘伟,等.钢管再生混构件初探J.工程抗震与加工改 造,2008,30(4):120-124.刘永军:再生块料在大体积基础底板混凝土浇筑中的应用