聚苯泡沫芯模使用分析论文.doc

聚苯乙烯泡沫芯模在预制空心板中应用探讨李世阳（乌鲁木齐公路管理局.乌鲁木齐.830049）【摘要】：桥梁工程是公路建设工程中重要组成部分，尤其是上部结构对于桥梁施工节奏起到重要作用。本文结合北京至乌鲁木齐国家高速（G7）建设项目明水（甘新界）至哈密段建设项目实践，对桥梁上部结构预制施工所采用的的各种模具进行对比分析，对提高施工速度、保证质量、降低成本提出了有效途径。【关键词】 桥梁 空心板 聚苯芯模 成本 应用探讨1工程背景近几年，新疆高速公路建设飞速发展，各环节控制节奏有了明显提高。其中桥梁施工这一关键环节往往对于整个建设项目进程起到重要作用。明水（甘新界）至哈密段高速公路建设项目全长178813Km，其中第四合同段K140+200-K178+875,全长38.675公里。桥梁设置40座，其中中桥8座，小桥32座；大部份桥梁上部结构采用13、16米钢筋混凝土空心板，较大的预制工作量给整体进度带来很大的挑战。如何加快预制环节进度，成了项目管理中要解决的难题。为此在工程中期后，部分小桥空心板采用聚苯泡沫芯模，大大提高了进度，并节约人力成本，保证了砼保护层质量。2.空心板施工传统模具2.1钢模板2.1.1组合钢模板在现行的桥涵施工技术规范中，钢模板普遍应用于桥梁施工。因为钢模板依靠本身的材料特性，具有较高的整体性、刚度及强度，施工周转次数多、拼装简便迅速，所以作为底模、侧模、端模使用是所有外部混凝土模板类型中应用较为广泛的一种。对于外部形状较复杂的异型结构，也采用组合式钢模板，经过拼装而成。由于不同建设项目中采用桥梁标准跨径不同，空心板内部空腔形状和尺寸也有所差异。如项目桥梁设计中采用标准较多，则使用钢模板花费成本相应较多，切在短时间内订做周期也会延长，不利于快速展开上部结构施工。但是钢模板作为内模使用时，尤其对于空心板预制工艺来讲，空腔尺寸较小，不易于人工安装拆卸操作，花费工时较多，周转一定次数后容易变形不易修复，保证不了外观尺寸及外观质量。图一：组合钢模板2.1.2钢管钢管作为模板，仅仅限于在空心板空腔设计为圆形（柱状），直径在19-26cm，且长度在13米以下空心板使用。由于自重较大，需分段拼装，分段抽拔分段过长不易抽出。8米时分成两段各长4米，13米时分成6-7米两段。施工中安装与抽拔钢管耗费人力较多、速度较慢，并且需要机械辅助配合。不同直径钢管在浇筑完成后抽拔时间的掌握，是个较大难题。抽拔过程中还需要转动钢管，力度大小、转动快慢均会影响到砼成型质量，稍有不慎就会破坏空心板保护层砼。2.2橡胶气囊2.2.1原理橡胶气囊是一种通过充气可膨胀，泄压可收缩的圆柱或方形胶袋。作为空心板内部模具，用来形成混凝土构件的空腔。在制做空腔构件时，将气囊芯模放入钢筋骨架中间并固定，充入压缩空气，达到一定压力，当气温大于20时，压力0.025MP。当混凝土凝固以后，放出气囊中的压缩空气，气囊芯模即收缩，并可以从构件空腔中抽出气囊芯模。2.2.2适用性气囊芯模使用简便，经济耐用，未充气能柔软收缩，任意折叠、卷曲，充气膨胀后具有足够的强度来承受混凝土的压力，这是任何传统刚性模具无可替代的。并且其形状多变，易于加工制作。适用于各种形状，可成圆形、椭圆形、矩形、六边形等孔道。其主要由橡胶材料加工制作成设计要求的内模形状，充气后便可作为内模使用。适用于钢筋混凝土构件抽孔，作为桥梁上部结构预制用模具性能良好。因此，橡胶内模目前在工程项目中成为较为常用的通用内模，因其使用简单，拆装方便，所以被普遍应用。图二：圆形气囊 图三：方形气囊压力测定2.2.3成本施工实践证明，使用气囊芯模成孔工艺，优点是施工方便、适用范围广，可反复使用 50 次以上 , 使用成本较低。2.2.4缺点气囊芯模容易被扎破，粘附的泥浆不易清洗，充气压力不适当时会造成气囊上浮，形成局部混凝土保护层厚度不足，容易产生质量隐患。2.2.5.施工要点2.2.5.1 使用气囊前，首先检查钢筋笼钢丝接头及轧丝头不得朝内径方向弯曲，以免扎伤芯模，形成漏气现象。 2.2.5.2先浇注钢筋笼底部砼垫层，再用绳将气囊芯模牵引到钢筋笼内，并使纵向接缝朝上。 2.2.5.3打开空心板芯模阀门充气到规定压力，即可关闭阀门、切忌不得超压。 2.2.5.4、将进入钢筋笼内的空心板芯模上下左右加以固定，克服上浮力及左右移动 2.2.5.5、浇筑混凝土后，使用振动棒从两侧同时振捣，防止空心板芯模左右移动。且振动棒不可碰触气囊芯模，以免穿破漏气。 2.2.5.6、待混凝土初凝后，打开阀门放气，抽出空心板芯模即可。3.木模木模作为桥梁结构模板，目前已经很少使用，仅仅在小型结构物及构件外部施工中作为辅助支撑少量使用。虽然木模制作简单，拼装方便，但是其容易变形，周转次数少、强度低，使用成本较高，在桥梁上部结构空心板预制中较少采用。4.聚苯乙烯泡沫芯模选用苯板泡沫作为新型建筑材料已经普遍应用于建筑领域，如外墙保温，墙体节能，临时房屋设施，以及在机械制造领域作为零配件制造的铸模。作为桥梁空心板内模在公路建设领域因其轻质、易于制作、具备一定强度，并且节约运输成本等特点，近几年逐步开始在桥梁工程中使用。在高速公路桥梁工程中，对于结构物混凝土保护层厚度要求较高，合格率要求达到85%以上。选用苯板泡沫作为空心板内模具，可以满足这一要求。通过工程实践，一次性苯板泡沫芯模对于加快施工进度、易于固定不浮动、保证混凝土保护层质量、节约劳动力成本具有较大优势。4.1聚苯乙烯泡沫性能4.1.1轻质由于苯板泡沫材料密度较小，密度仅10.5-15.3Kg/m3，材质较轻，易于搬运安装。4.1.2整体性好可按照空心板空腔设计尺寸，批量加工，使用中仅仅在长度上拼接具有良好整体性。易于在钢筋骨架内固定，定位准确不会产生浮动，对于桥梁空心板预制混凝土保护层厚度起到保证作用，从而保证了预制件整体质量。4.1.3经济性能优由于材料的轻质性，从运输角度考虑可以节约较多运输成本。现场安装时可节约大量人工，混凝土初凝后不需拔出，减少工序降低了拆装成本。4.1.4加工便利根据空心板空腔形状、尺寸，便于定型加工制作较，易于切割，便于现场快速模数式安装。4.2使用特点在施工前，按照不同跨径、不同空心板空腔截面尺寸批量订购。施工中，依据空心板钢筋骨架空腔尺寸，可以在现场拼装或一次裁切其长度以满足模内净尺寸需要。浇筑混凝土后也无需抽拔，保留在钢筋骨架内。4.3安装方法在现场将钢筋骨架安放在外部钢模板内，将聚苯泡沫芯模水平穿入骨架空腔，芯模入板后暂时不用安装封端砼钢筋，将架立钢筋按照设计位置及间距绑扎，一般间距按照25cm固定，校正芯模外缘至侧面模板保护层厚度，固定完成后安装堵头模板。图四：底模浇筑完后待安装聚苯芯模5.各类芯模性价比分析以本工程中8、13、16米板为例，空腔分别为26cm、39cm、55cm ,通过施工统计测算分析如下：5.1聚苯泡沫芯模表1：采用聚苯泡沫内模一块板成本分析空心板空腔体积（m3）聚苯泡沫密度(kg/m3)一块板内模重量（kg）单价元/m3成本（元）安拆一次人工工日人工成本（元）合计（元）4-16米中跨6.8915.3105.3737254.930.320.46275.392-13米中板4.6315.370.9137171.310.320.46191.778米中板0.6315.39.713723.310.213.6436.955.2钢模板表2：采用钢模板内模一块板成本分析空心板空腔体积（m3）一组钢内模重量(kg）单价元/t成本（元）周转次数摊销成本（元/块）安拆一次人工工日人工成本（元）合计4-16米中跨6.89 1128.00 5250 5922 30 197.40 6.5443640.42-13米中板4.63 926.00 5250 4862 30 162.06 5.5375.1537.061-8米中板0.63638.00 5125 3270 30 109.00 3.5238.7347.753气囊表3：采用气囊内模一块板成本分析空心板空腔体积（m3）一副气囊长度（m）单价元/m成本（元）周转次数摊销成本安拆一次人工工日人工成本（元）合计（元）4-16米中跨6.89 17.50 120 2100 50-7528.00 0.640.9268.922-13米中板4.63 15.50 115 1783 50-7524.00 0.640.9264.928米中板0.63 9.50 90 855 50-7512.00 0.534.146.1通过上表分析可以看出:气囊使用摊销成本最低;聚苯泡沫芯模与钢模板相比，钢模板周转次数较多,但是使用人工是聚苯泡沫芯模的18倍左右。由于人力成本较高,以工程所在地哈密人工预算单价68.2元计，采用钢模板人力支出几乎抵消了钢模板周转次数上的优势；钢模板先期投入较大，加上内模操作速度较慢，与聚苯泡沫芯模相比，也有其劣势。为此，在聚苯泡沫芯模材料增加成本比钢模板略多情况下，总体摊销成本比钢模板节约50%以上。对于要求较高的高速公路桥梁上部结构，考虑到砼保护层施工质量，采用聚苯泡沫芯模有其优势。结语在工程中，不过分考虑局部成本情况下，采用安装方便、质量可靠的适合的聚苯泡沫芯模，对于加快施工进度和提高砼保护层质量十分必要。在上述工程中，通过采用聚苯泡沫芯模，大大提高了施工速度，为上部结构施工赢得了宝贵时间，创造了较好的综合效益。参考文献：【1】 公路工程预算定额.(JTG/T B06-02-2007).人民交通出版社【2】 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.(JTG D62-2004).人民交通出版社【3】 公路桥涵施工技术规范. (JTJ 041-2000).人民交通出版社【4】 公路工程质量检验评定标准. (JTG F80/1-2004) 人民交通出版社【5】 杜凯.聚苯乙烯材料性能研究，中国工程物理研究院，四川2002年.作者简介：李世阳，男，工作单位：乌鲁木齐公路管理局，大学本科毕业，工程师职称。工作年限22年，一直从事公路项目施工技术管理。近几年主要在高速公路项目指挥部从事道路工程技术管理，对于桥梁施工技术方面多有关注。