聚苯泡沫材料填充芯模在现浇空心混凝土板施工及抗浮技术总结

聚苯泡沫材料填充芯模在现浇空心混凝土板施工及抗浮技术总结

王乐威1李瑞英2

王乐威1李瑞英2

1.湖南建工集团有限公司

2.深圳广田集团股份有限公司

摘要：用铁丝将板上下钢筋、填充芯模、支模架连成一个整体，利用板筋对其进行上下限位，支模架利用自重对其抗浮，从而确保满足设计要求。该填充体是一种带加强及隔离层的聚苯乙烯泡沫塑料，产品质量轻、不吸收混凝土中的水分、保温性能很好，能够与楼板完美的结合，具有操作简单、隔声、保温、应用广泛的实际效果。

关键词：聚苯泡沫；现浇；空心板；抗浮

一、前言

在建筑领域里，随着跨度大、柱距大的混凝土结构越来越多，那么对其本身自重有一些限制，也对其使用功能也有更高的要求。越来越多的建筑不仅仅满足空间上的需求，更对保温、隔声、减震等功能做了进一步的强化，于是空心楼板在当中扮演着不可替代的角色。即在普通混凝土板内放置一些轻质填充材料作为芯模，与钢筋混凝土做到完美结合。现如今芯模的种类也有很多，如GBF蜂巢芯、PPE薄壁方箱、EPS聚苯填充箱等。本人有幸参与了岳阳洞庭湖博物馆工程项目管理工作，切身实际感到空心楼板这种技术的优越性会在不远的将来建筑行业占据更高的地位。本文结合实际，对聚苯泡沫材料填充芯模相关技术进行总结与探讨，希望同行能够予以指正与进一步改进。

二、工程概况

洞庭湖博物馆项目选址君山区洞庭湖博览园西侧，紧邻濠河湿地，该项目主馆地上三层，地下一层，主馆建筑东西向宽98.7米，南北向长178.7米，建筑高度23.9米，总面积为50898m²，其中主馆一层板～屋面板均有空心楼板分布，空心板总体积约4863m³，最大建筑层高为10m，板类型有300mm普通空心楼板及500mm预应力空心楼板。空板板混凝土强度等级为C40～C45，单元板块最大轴间尺寸为10m×10m。板内填充箱与轻质管主体材料为模具压制成型的聚苯泡沫，填充箱规格为1000×1000mm，轻质管规格为300×1000mm。箱体之间采用插条进行固定，箱体之间普通空板加强肋宽为120mm，内配10@100/200拉钩。预应力空心板加强肋宽为150mm，内做小型暗梁。

三、施工工艺

1、材料特点

（1）该填充体是一种带加强及隔离层的聚苯乙烯泡沫塑料。其生产工艺可靠，产品质量轻、不吸收混凝土中的水分、保温性能很好，填充箱下部设有混凝土扩散漏斗，上部设有混凝土流浆漏斗，中间设有矩形孔。表面密度不得低于15kg/m³，其燃烧性能为B2级，轻质管每米重量小于4kg，每平方米内填充材料总重量小于10kg。填充材料上表面设有硬质加强层及防水隔离层，填充材料必须满足抗压荷载的要求。

（2）在本工程中，厚度为300mm的普通空心板，空心率为43.6%，折算厚度为169mm；厚度为500mm的预应力空心板，空心率为50.1%，折算厚度为249mm。

图1填充箱平面图（左）和剖面图（右）

2施工流程

（1）板厚为300mm

深化设计→板底模支设→芯模定位放线→绑扎板底钢筋→水电预埋→铺设芯模组合单元→绑扎板面钢筋→安装垫块（垫条）→安装拉钩→抗浮处理→隐蔽验收→混凝土浇筑→养护

（2）板厚为500mm

深化设计→板底模支设→肋梁定位放线→绑扎肋梁钢筋→绑扎板底钢筋→穿插预应力钢筋→水电预埋→铺设芯模组合单元→绑扎板面筋→安装垫块（垫条）→抗浮处理→隐蔽验收→混凝土浇筑→养护→预应力钢筋张拉

（3）主要技术要点

①芯模的定位主要是是靠组合格栅（连接插条）来实现。板的上下钢筋限制芯模的上下错动，组合格栅限制芯模的左右错动。因此，首先依次按照设计排版将填充箱、轻质管摆好，再将连接插条逐一进行按照，插条要到位。

②有芯模的地方线管应尽量横平竖直铺放，应尽量走两端实心区或两道管的衔接处，给线管留一个通道，然后对芯模开槽处进行修补加强。局部开槽要根据管线走向，避免漏开、空开、误开，开槽时产生的残留物应及时清理。

③按设计的直径和间距绑扎板面钢筋，其中附加钢筋截断在空心板区的一端在满足锚固长度的前提下弯勾搁置不下，可不必带弯钩。受力钢筋不得紧贴芯模，采用20×200×15（宽×长×厚）的塑料垫片将其隔离，每块填充箱不得少于2条，每根轻质管不少于1条。

④楼板加强肋采用10拉钩进行补强，肋中拉钩布置范围仅为距离支座处3000mm，其中距支座边1500mm处为10@100，其余为10@200。拉钩应拉住底筋和面筋，不能直接搁置板内，不能斜拉。如果钢筋上下排布间距不一，导致肋部处可能会出现缺筋现象，应增加一根，确保肋部拉钩能够同时上下拉住，并绑扎牢固。

图2空心板厚300mm剖面图

⑤预应力空心楼板中肋梁尺寸为150×500mm，底筋和面筋均为216或214，箍筋为Ø6@150/200，预应力筋在肋梁底穿过。将预应力筋两边平分，对称绑扎在肋梁固定筋上，以便于混凝土浇筑及振捣，同时避免张拉时肋梁平面外偏心受力。预应力筋铺放须各自保持平行走向，防止互相扭绞。

图3预应力空心板厚500mm剖面图

⑥混凝土浇筑要求采用汽车泵送，坍落度控制在180mm～220mm，尽量采用低水化热水泥，石子粒径不大于空腔厚度的1/2，应采用5～25mm连续粒径石子，保证在浇筑时箱体下腔混凝土密实。

四、抗浮措施

1、必要性探讨

在施工过程中，普遍认为芯模利用上下层钢筋自重已经对其进行约束，再加上对混凝土所产生的浮力认识不足，觉得抗浮可以不做要求，甚至忽略不计。但实际上由于混凝土在浇筑时多采用塔吊、汽车泵，加上混凝土属于非完全流体状态，填充箱在混凝土的强大侧压力极易产生浮力，如果不及时处理，将造成板面筋、加强肋部位产生变形、局部抬高，钢筋保护层减少，致使板产生裂缝，影响整体混凝土浇筑质量。由于材料本身的容重不一，对抗浮的要求也不一致。选用本项目聚苯泡沫材料填充芯模进行浮力验算。目前还没有比较精确的计算，只能基于解决物理问题复杂简化的原则，采用阿基米德定律计算300mm板厚中一块填充箱（1000×1000mm）的浮力。由定律得知F浮=ｐ液gv，假设ｐ液为混凝土的密度，按照2500KG/m³取值，V即为排开混凝土的体积。由于聚苯泡沫材质很轻，忽略其自重，则以300mm板为例一块填充箱的体积V=1m×1m×0.169m=0.169m³。及一块聚苯泡沫材质填充箱浮力为F浮=ｐ液gv=2500KG/m³×9.8N/KG×0.169m³=4140.5N。楼层一个标准单元板块共计约63块，所产的浮力不容忽视，因此必须采取抗浮措施以此保证施工质量。虽然该项属于理论值，并未考虑钢筋自重及浇筑时所产生的抵消浮力，但经项目实践表面，抗浮属于一个关键的质量控制点。

2、抗浮措施

现阶段常用的抗浮措施无非有以下两种情况：

第一种方法将芯模固定在板底筋上保证不产生位移，利用上下层钢筋自重来抗浮。此方法虽然能够产生一定的效果，但仅适用于薄板以及轻质管类芯模，并且钢筋较密集，但仍旧会产生一定的浮力。

第二种方法利用铁丝将板钢筋、芯模、支模架连成一个整体，利用上部板筋进行限位，利用支模架自重进行抗浮。固定抗浮控制点时，先将铁丝一端在模板上从孔中往下穿出，与模板的支撑系统（钢管）绑牢后将铁丝端头从孔中住上穿回来。当安放好芯模、绑扎好板上部钢筋及分布筋后，就可将铁丝的两个端头在抗浮控制点处拧紧，每个抗浮点采用双股铁丝。如果该抗浮点距离钢管较远或不宜拉结，则在支模架抗浮点位置底部设置一根12mm的短钢筋，利用铁丝将短钢筋拉结到支模架的横杆上。该项属于比较科学的抗浮措施，适用于常规聚苯泡沫材质的空心板，操作简单、效果良好，本项目也是采用该方法。

3、抗浮设计

（1）300mm板抗浮设计

每块填充箱角部位置均设置1处，中心位置设置1处，平均一块填充箱为5处抗浮点。由抗浮措施可知，选取标准块作为抗浮验算区域，即平均每4个抗浮点承受一块填充箱的浮力，采用12#铁丝（直径为2.6mm，抗拉强度为210N/mm2）作为抗浮受力，即一根铁丝的抗浮强度δ=F/4A=4140.5N/4×3.14×1.32=195.06N/mm2﹤210N/mm2，即完全可以抵抗上浮力。

图4抗浮设计剖面图

（2）500mm板抗浮设计

主馆三层报告厅及E6电梯休息处部位厚度为500mm的预应力空心板，折算厚度为249mm。即一块聚苯泡沫材质填充箱浮力为F浮=ｐ液gv=2500KG/m³×9.8N/KG×0.249m³=6100.5N。即平均每4个抗浮点承受一块填充箱的浮力，采用10#铁丝（直径为3.25mm，抗拉强度为210N/mm2）作为抗浮受力，即一根铁丝的抗浮强度δ=F/4A=6100.5N/4×3.14×1.6252=183.94N/mm2﹤210N/mm2，即完全可以抵抗上浮力。

（3）轻质管抗浮设计

轻质管芯模仅分布在单元板块中心、部分梁柱接头及后浇带部位，由于轻质管数量不多，产生的浮力远小于填充箱，在这里不在对其进行验算，仅用12#铁丝固定在底筋上，每根轻质管固定2个点，在对填充箱进行抗浮时一同处理。后浇带部位施工前，由于两侧施工段混凝土已经早已完成浇筑，因此在该部位的浮力可以利用板上下钢筋直接抵消，在施工过程中仅确保轻质管不移位即可，固定方法参照单根轻质管。

（4）其他施工中抗浮措施

根据以往的浇筑经验，由于抗浮点采用的是细铁丝，如果抗浮完成后不能及时浇筑混凝土，作业层的扰动难免会造成局部抗浮点松弛，造成抗浮效果不佳。因此，保守起见，在混凝土浇筑时的施工方法也是起到一个关键的作用。具体表现如下：

①混凝土浇筑时处理本身材料需满足要求外，在浇筑的顺序也是一个考虑的因素。在浇筑混凝土时，应避免对芯模垂直浇筑，垂直浇筑会是芯模产生一个向上的回弹力，不但将混凝土粗骨料弹开，也会导致抗浮点收到冲击甚至断裂，使整个楼面表面高度不满足要求。应沿着加强肋位置分层、分段浇筑，并在混凝土初凝前完成第二次浇筑，每次分段面积不超过20m²。第一层浇筑将填充箱下腔填满，直至看到填充箱矩形孔混凝土冒出，停止浇筑。第二层沿着芯模四周向中间浇筑，直至混凝土全部浇筑完成。浇筑过程中应振捣密实，振捣点应尽量避开抗浮点。

②采用汽车泵浇筑，应避免出料量过大，下料垂直高度不宜超过2m，避免对填充箱产生侧面冲击，对浇筑盲区应采取溜槽、串通，减少混凝土的冲击力。

③混凝土振捣时采用小型插入式振动棒，避免功率过大导致填充箱共振从而产生浮力，每个振点控制在50s内，同时还应采用平板式振动器协同振捣。

五、注意事项

1、芯模要防止坚硬金属剐碰。同时电、气焊作业不得紧贴芯模进行，焊接应在空心板铺放之前完成，铺放之后的焊接宜采取措施隔离芯模与焊接部位，避免烧出孔洞。若芯模表面出现破损，应及时修补，当破损面积超过总表面积的30%时，应更换成完好的轻质管。

2、空心板后浇带区域由于留置时间过长，针对聚苯泡沫本身材质来说，要避免后期剐蹭和踩踏，这些材料一旦损坏不易更换，并且破损的材质难以清理。因此后浇带应单独采用模板进行封闭保护，确保完整。

3、凡防火墙未砌筑在结构框架梁正上方的部位，防火墙下方的密肋空心板楼盖需在板内沿防火墙全长设置400宽钢筋混凝土整浇带，以确保满足耐火极限。

4、抗浮用的铁丝一定要拉直拉紧，以便有效抵抗上浮力，避免产生向上位移。铁丝严禁直接拉接在模板上或无约束的方木上，否则会将整个楼板底模拉起，起不到固定内模的作用。

5、加强混凝土的养护，特别针对夏季施工，如果混凝土浇筑后不及时覆盖保护，水分蒸发异常快，混凝土收缩裂缝更加明显，再加上填充箱表面仅剩保护层厚度，收缩裂缝容易成为贯穿裂缝。

六、结束语

我国现浇空心楼板目前正在快速发展阶段，对于聚苯泡沫材质的芯模在目前已经普遍应用在建筑市场上，由于该材料本身重量轻、操作简单，施工速度也是比较明显的，不但可以减少楼板的自重，也减少了大量的主次梁，其隔声、保温效果均由于实心板，也具有良好的经济效果。通过对该项目的技术总结及抗浮应用分析，能够给予同类项目施工一点参考经验。

参考文献：

【1】敖荦张宏胜《聚苯泡沫材料填充条现浇混凝土空心楼盖在地下车库中的应用与实践》【J】.四川建筑2011年12月：176～178。

【2】钟玉海《现浇空心楼板GBF管的施工工艺与抗浮措施》【J】.建材与装饰2016年4月：11～13。

【3】GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》