大面积混凝土耐磨地面施工关键技术研究与应用

何通黎 （甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

钢纤维混凝土是一种将短的钢纤维与水泥基体结合而成的一种新的复合材料。由于其具有高强、低延伸率等特点，可以有效地改善其拉伸、弯曲、疲劳性能和耐久性能。此外，还能改善混凝土的韧度，尤其是可以阻断混凝土的毛细结构，降低外部凝结水的损失，从而大大降低了混凝土的塑性开裂和干燥开裂。耐磨路面是由高强度矿物集料和水泥混合而成，在施工中可以使水泥在混凝土表面均匀分散，从而获得较高的抗磨损能力和强度[1]。其特点为：①良好的耐磨性、抗冲击能力、高硬度、防锈蚀、防滑和防火能力都很好，适合在新铺设的水泥地板上使用，随着混凝土的浇筑而形成，能够经受住高强度的连续摩擦[2]；②技术简便、易操作，不需要进行搅拌，可将其均匀地洒于混凝土表层，具有较高的早龄期和较大的施工便利性，缩短建设周期；③装饰性强，色彩丰富，既能起到美化作用，又能为地面功能进行科学分区。

1 工程概况

某区域工机公司搬迁技改工程，包括六栋厂房及其配套设施。这六栋厂房都是由钢建造的单层建筑，计划其地面均采用混凝土。

工厂的设备对工作场所的地板有较高的要求，需要一个稳固的地面来保证其安全运行和工作人员的安全。因此，工厂选择了占地面积35661m2、建筑面积为33101.3m2的地点作为工厂基地。在这个基地上，有不同的部门和厂房用于不同的工作。装配与调试厂房占地总面积为24708m2，建筑总面积为25023m2，负责将制造好的零部件和设备组装在一起，并对其进行调试和测试。橡胶设备部门占地总面积为24708m2，建筑面积为25112m2，主要负责生产和维修橡胶设备，如橡胶皮带输送机、橡胶振动筛等。阀分部占地面积为10950.3m2，厂房建筑面积为11146.3m2，专门负责制造和维修工业管道阀门，以确保管道系统的正常运行。包装部门占地面积为3175m2，厂房面积也为3175m2，负责对工厂生产的产品进行包装，并确保产品完好无损地运送到客户手中。综合厂房占地面积为12255m2，建筑面积为12876.6m2，这个厂房为工厂的各个部门提供综合服务和支持。

工厂注重设备和地板的质量，以确保工作场所的安全和生产效率。所以除附属设施之外，整个车间的地板都是由钢纤维混凝土制成的，占地面积大约为10万m2，包括化学机器的金属零件部的耐磨地板，占地面积为3.2万m2。

项目拟选用的是一种抗压强度不低于95MPa、弯曲强度不低于13.5MPa、磨损率不低于350%、表面强度压入深度≤3.1mm的灰型SH-2特种合金集料。钢纤维混凝土采用嘉美克丝（RC80/60BN)，长度60mm，直径0.75mm，纵横比80，两端采用水胶粘结，抗拉强度达1100MPa以上。

2 施工难点

在工程项目中，地质条件是其中一个影响施工的重要因素。该项目原为耕地，施工时成为荒地，处理地基的过程较为困难，尤其是地面会受到灌木根茎的影响。

（1）地质复杂性对工程的影响。华北平原的地质条件十分复杂，原本是耕地的地区在施工过程中成了荒地，这种转变给地基处理带来了极大的困难。具体来说，工程现场局部分布有灌溉沟渠和一些灌木的根茎。因此，地质复杂性成为本工程中需要重点关注的问题之一。

（2）地面平整度的要求。对于本工程项目而言，超高叉车行走对地坪的平整度要求非常高。具体而言，地面平整度的要求为±2mm。这意味着地面的任何不平整都会对施工过程产生不利影响，甚至会危及叉车的稳定性和运行安全。

3 施工技术

3.1 准备材料

（1）水泥。选择42.5普通硅酸盐水泥，尽量降低使用量，确定制造商和种类；使用剂量为300kg/m3～340kg/m3。

（2）集料。石料选用花岗石石料，最大粒度31.5mm。砂选择细度模数2.4～2.7、泥率1%的中粗砂。

（3）掺合料。聚羧酸系的减水剂应加入混凝土中，在水泥砂浆中加入一定数量的粉煤灰，其掺量在15%以内。

（4）混凝土坍落度。采用人工模板浇筑时，其坍落度应为140mm±20mm。

（5）水灰比≤0.48。

（6）钢纤维。以18kg/m3的加米克公司的Dramix3D80/60BG1000等级（贝卡尔特公司）制成。

（7）C30混凝土配比如表1所示。

表1 混凝土配比/kg/m3

（8）耐磨骨料。该项目中使用的非金属抗磨损集料是Sikafloor-3 系列三色干撒型路面硬化剂（Sikafloor-3）。

（9）选用巴斯夫密封型固化剂对其表面进行密封。

3.2 施工工艺流程

本施工工艺流程如图1所示。

图1 施工工艺流程

3.3 施工过程控制要点

应当指出，在保证地面平整度的前提下，防止地面出现裂缝是大面积使用钢纤维混凝土施工的关键环节，因此，在每一个施工阶段都必须对施工质量进行严格控制。根据工程的具体情况，采用科学的施工工艺，对每个施工过程进行验收，验收合格后才能进行下一步施工。

3.3.1 地基基础与垫层施工

（1）地基及素土压实：根据现场调查，某厂房回填区原填土层为19.3m，其中以中风化砾石为主，最大粒度为1.3m，并有地下水活动。考虑到该项目的地质情况，该工程填方区为一年左右的素填土，由于其自身沉降尚未完成，在开挖过程中，由于开挖面存在宽度为20m～50mm 的裂缝，需要对其进行地基补强，不同厚度的回填土厚度存在较大的差别[3]。现场北面排水沟的废水直排至场地低洼地带，造成包装公司、化工机械金属配件部、阀门公司等工地填方区局部地区产生了积水，由于现场水流的影响，回填土因自重沉降加剧而出现不平整现象。

通过地质勘查，了解到石化设备五金零组件分部及阀门公司所处的土层均为疏松土层，以保证基础质量。填方区采用强夯加强厚壁区，保证有较好的硬化层；经过测试，地基的强度及承载力均能达到设计要求。在对基坑进行强夯加固之前，先在基坑的北面开挖一条沟渠，将基坑周围的地下水全部堵死，并在雨季将基坑中的积水及时排出，保证基坑的含水量。填方区的桩基，主要是以钻孔灌注桩和部分人工挖孔桩为主，以保证地基的稳定和安全。一类桩占91%，承台完成后，进行基础夯实，基础压实度为0.94。

（2）500mm厚砂垫层的施工：清除基础、找平后，开始铺装垫层，选用等级较好、最大粒径不超过垫层厚度2/3的碎石。碎石垫层的铺筑量是压实度的1.2倍。用8T 的压路机以25m/min～30m/min 的车速进行多次碾压，车轮的接缝相互重叠400m～500mm，并进行至少3次的碾压[4]。粉碎后采用环形刀具采样，对其进行干燥试验，以达到设计指标，干密度达到1.55g/cm3～1.60g/cm3。

（3）200mm厚的连续砂砾垫：选用20mm～60mm、质地坚硬、粒度不得大于垫层总厚度2/3的砂砾料。铺设的碎石垫层应以压实度的1.3～1.4倍为宜。采用双层压实方法，一次压实100mm，在压实之前要进行适量浇水以保持表层的湿度。用8T 的压路机以25m/min～30m/min 的车速进行多次的碾压，车轮的接缝相互重叠400m～500mm，并进行至少3 次的碾压后实施压实试验。基础及垫层结构见图2。

图2 本工程厂房所处地区地基与垫层构造

3.3.2 钢纤维混凝土土层施工

钢纤维混凝土是在220mm 厚的C30 混凝土基础上，加入RC80/60BN的佳密克丝纤维，以每立方米掺加15kg RC80/60BN为基材制成。

（1）高程控制点的布设和模板的搭设：在厂房纵、横两个方向上，每6m 设一根水平控制桩，厂房纵向间距为24m，在施工期间，仓壁采用4m 宽的钢模板浇筑，22号槽钢作为侧模。在模板内外间隔0.8m的位置，用电钻进行钻孔。锚固直径18mm的钢筋，并在侧模的内侧、外侧各用木楔及钢筋进行加固。模板搭设时，为了使钢模顶端与地上的高度相同，利用水准仪放样，并利用楔形块加以纠正。模板应竖直、稳固，两个槽道接头采用水准尺进行高程测定，并严密地控制槽顶高程；混凝土采用C30 细粒混凝土，防止混凝土在灌注时发生漏水，对混凝土的强度产生不利的影响。为了便于模具移动，钢框内侧必须刷一层模具润滑油[5]。

（2）钢纤维混凝土混合：钢纤维混凝土使用水泥砂浆混合器混合，混凝土掺量不得大于名义用量的80%。在混合过程中，纤维在水泥砂浆中的分散效果至关重要。拌合按（砂+水泥）搅拌0.5min+（粗砂+纤维）搅拌2min+水搅拌均匀，确保混凝土的强度、可凝性、持水性均符合工程要求。

高职院校在校期间，缺乏良好的共享实践平台，很少有高职院校能为不同专业学生搭建实践平台，这也导致有些有创业想法或者创新的点子难以通过信息交流或者实践平台进行实践探索。调查显示，55.3%的学生表示校内有类似创业街这样的创新创业实践平台，但同时也反映创业街的受益面窄，有的学校只有10多个店铺，最多的学校有40、50间，但面对众多的学生，受众面太小。对于创业园及校外实训基地建设情况，37.8%的同学表示不清楚，42.6%的学生回答没有。对于是否听说过公益型创业平台，绝大多数学生反映没有听说过。

（3）钢筋混凝土的浇筑：混凝土在浇筑前，应先将基础浇透，以保证混凝土的干湿度，然后再浇筑；必须保证在水泥中的纤维均匀连续地分布。各料斗应连续浇筑，角落处用插入式振动器振捣，其余部位则用平台式震击器振捣。为了保证混凝土流动性，在振捣时要比普通混凝土振捣时间多出1.5 倍的时间。振捣时间控制在混凝土不再下沉、无气泡、无水泥飞溅的情况下，搅拌时间不宜过长。

（4）先用振动梁振捣，然后用6m 的钢滚轴连续滚压，保证平整的表层不露出钢筋。在此基础上，结合手工找平，用手动挖土机将其周边的水泥抹平，以保证其周边的混凝土和模板相吻合。

3.3.3 耐磨骨料的面层施工

（1）撒第一遍耐磨骨料：待纤维混凝土硬化后，用手指压实，在混凝土表面留3mm～5mm 痕迹，即可进行一次抗砂封层。第一层采用SH-2型专用抗磨损骨料，按照2/3的比例喷洒在混凝土上，再进行整平。在耐磨材料吸收了足够的水分以后，再用打磨机对其进行均匀化，并与混凝土基层浆液形成整体。

（2）撒第二遍耐磨骨料：待一次耐磨骨料完全吸干了混凝土的水分、色泽发黑后，用铝制长杆将其整平，然后用辊筒将其磨平，再用木镘刀把它揉成粗糙的表面。随后，将第二次耐磨骨料按总掺量的1/3 均匀洒下。铺设的方向与上一次铺设的材料是垂直的。当耐磨骨料经第二遍湿润后，再用一根铝棒打磨平整。在耐磨骨料凝固或凝固前，应适时用抛磨机将其压实两遍。在涂布机上，纵向和横向要错开，以保证物料不会堆积在一起。在磨细集料表面料接近凝固时，用钢皮镘刀进行最后的收光，对于机器无法完成的角落，镘刀方向应为直线。地面表面平整要最大误差要控制在3mm以内，以防止出现开裂、脱皮、起砂等现象。

3.3.4 钢纤维混凝土养护

在铺筑耐磨层24h以内，向道路表面均匀地喷射特殊养护剂（0.2L/m2），之后，为了防止混凝土自身水分的蒸发，覆盖一道塑料薄膜，养护时间至少14d，28d 后才能使用。

4 结语

综上所述，对于本工程中广泛应用的钢纤维混凝土耐磨地坪，从施工工艺、施工质量和养护等方面入手，采取行之有效的工艺措施。经过精心组织、精心施工，保证了道路的平坦，避免路面的裂缝，工艺、质量等方面的控制都达到了设计及规范的要求，从而实现对水泥砂浆的强度及耐磨性的需求。目前，该项目已投入运营，路面基本平坦，无空鼓、开裂、磨耗及沉陷现象，取得了良好的预期效果。