大型工业厂房承重耐磨混凝土地面设计与施工

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一、工程概况

一期子午胎车间长508m，宽144m，建筑面积73152m²。上部结构为轻型门式刚架结构，地坪表面采用MASTERTOP200金属骨料耐磨面层。

工程地处长江三角洲冲积平原，为软土地基，地下水位高。场地回填杂土厚2~3m，土质差，地基承载力低。工程投产后地坪荷载较大，为50kN/m²。因此，采用合理的设计方案和施工措施对满足使用功能至关重要。

二、地坪设计

地坪设计应在满足承载力及使用功能的前提下，通过合理设置地坪缝，减少和避免混凝土不规则裂缝的产生。

1. 地坪剖面设计

考虑到下部土层承载力较低，在地面以下按3m间距设置200mm×200mm预制方桩，承受上部地坪荷载，整个地坪设计满足承受上部活荷载50kN/m²的要求。地坪剖面自下而上依次为：素土夯实、200厚级配碎石垫层、100厚C15混凝土垫层、3厚改性沥青带岩片防潮层、260厚C30钢筋混凝土结构层（钢筋φ12@200双层双向）、硬化地坪MASTERTOP200。

2. 地坪缝设计

为减少和避免地面在使用过程中出现不规则裂缝，在整个地面上设置了施工缝、伸缩缝、控制缝和隔离缝等4种不同类型的缝。

（1）施工缝：按纵向每隔6m设置。由于本工程地面荷载较大，考虑到荷载传递，在施工缝处设置了传力杆。传力杆主要作用是阻止相邻两块混凝土在垂直方向上的相对运动，因此可在传力杆上涂黄油，使其与混凝土脱开，允许其在水平方向自由伸缩。根据ACI 302.1R-96推荐，传力杆间距和大小按表设置：地坪混凝土厚度125~150mm时，传力杆直径19mm、长度400mm、间距300mm；厚度175~200mm时，直径25mm、长度450mm、间距300mm；厚度225~275mm时，直径30mm、长度450mm、间距300mm。

（2）控制缝：主要作用是避免因混凝土体积太大，内部的温度和收缩应力造成表面不均匀裂缝。控制缝部位为混凝土薄弱部位，可以控制混凝土在此处有规则裂开，从而释放混凝土内部的温度和收缩应力。跟施工缝相同，控制缝处也采用了半刚性环氧填缝剂，目的是防止上部车辆的行走造成边角的破坏。

（3）隔离缝：应设置在地坪与墙面、地坪与上部结构柱以及地坪与设备基础等之间，将地坪与墙、柱或者设备基础等隔开。这样可以防止不均匀沉降导致地坪产生裂缝，同时增加混凝土伸缩的自由度。由于车辆正常情况下不会行驶到这些边角处，尽管这些部位采用了弹性填缝剂，也无需对缝处的边角进行加固处理。本工程在所有结构“工”字形钢柱周围设置了菱形隔离缝，同时起到了防止柱周围产生的裂缝扩散的作用。

（4）伸缩缝：按横向每隔30m设置。可以保证地坪在温度变化的情况下有自由伸缩的余地，因此在此处采用了弹性填缝剂。为了防止地面上行走的车辆造成伸缩缝的边角破坏，在伸缩缝两边100mm的范围内，采用了钢铁骨料加固的混凝土砂浆。

三、施工措施 1. 基层施工

地坪承载能力不仅取决于地坪面层混凝土，同时也取决于下部基层处理的质量。

（1）3m间距地坪方桩与其他结构柱同时打入。回填土时严格控制填土的含水率，使其基本保持在最佳含水状态，回填土每30m虚铺一层，用电动打夯机夯实。每层夯实结束，做环刀土工试验，确保基土压实度大于0.95。

（2）填土后，铺设20cm厚级配碎石，碎石粒径5~40mm，拌合均匀铺设后，采用15t震动压路机碾压密实，并用灌砂法对密实度进行检验，确保压实度大于0.95。

（3）C15混凝土垫层浇筑前应将地坪桩桩头挖出，并将桩内主筋接出，确保地坪桩与地坪混凝土连成一体。垫层浇注时采用混凝土输送泵，垫层混凝土浇筑后即可进行防潮层铺设。

2. 地坪混凝土施工

地坪混凝土浇筑采用分仓跳格的方式浇筑。根据地坪缝设置的特点，施工缝间距为6m，伸缩缝间距为30m，因此每仓尺寸确定为6m×30m。这样既便于施工操作，又可提前释放一部分混凝土的收缩量，有利于减少混凝土的收缩裂缝。

模板：根据垫层上弹设好的分格线及水平标高控制点支设模板，支模时用水平仪严格控制模板顶标高，模板标高控制的好坏将直接影响到整个成型地面的平整度。模板采用24号槽钢，下部采用1:2水泥砂浆填实并与模板内侧平齐，在拆模后同时将下部垫模砂浆清除。模板上根据传力杆的位置开洞，在浇筑混凝土之前预先放置传力杆。

钢筋：本工程地坪钢筋为φ12@200双层双向，根据地坪分格进行切割下料，现场绑扎。底层钢筋绑扎完成后，铺设40mm厚水泥砂浆垫块。上层钢筋支撑采用钢筋焊接，垫块及支撑按1000mm×1000mm间距布置。采取这样的方式可以严格控制上层钢筋保护层厚度为40mm左右。传统方式采用钢筋马凳架设上层钢筋，容易造成保护层厚度误差过大。

混凝土配合比：合理选择混凝土的配合比，可以最大限度地减少混凝土的收缩量，从而达到减少混凝土产生收缩裂纹的目的。根据ACI 302.1R-96推荐的指标，用于厂房地坪混凝土水灰比应在0.47~0.53，坍落度应≤125mm。结合现场的实际情况，在浇筑完2块混凝土地坪样板以后，最终确定的混凝土配合比如下：水178kg/m³、水泥P·O42.5为242kg/m³、碎石5~25连续级配1区为1073kg/m³、中砂为746kg/m³、矿粉S95为74kg/m³、粉煤灰1级为56kg/m³、外加剂TD-RR为7.81kg/m³。根据以上配合比生产的混凝土，强度等级C30，水灰比为0.48，坍落度（130±20）mm。在实际施工过程中，配合比根据天气情况及骨料的含水率及时调整，保证送至施工现场的混凝土坍落度≤150mm。混凝土送至现场在泵送前派专人进行坍落度测试，不符合要求的予以退回。

混凝土浇筑：混凝土浇筑应尽可能在一个可控制的环境中进行。本工程在地面铺完石子层后即开始上部钢结构的安装工作，待钢结构安装结束后开始混凝土垫层的施工。因此浇筑面层混凝土时，上部结构以及屋面和墙面基本已完成，这样可以避免雨水和日照对混凝土浇筑和耐磨材料施工的影响。在混凝土浇筑前用于润管的水或砂浆禁止浇入模板内。混凝土泵送至浇筑地点后不宜立即振捣，以免混凝土出现离析现象，待混凝土表面稍稍收水后进行振捣。振捣时振捣棒应垂直插入混凝土内，每插点的振捣时间在5s左右，振捣间距不超过400mm。混凝土振捣成型后不允许施工人员在其表面进行任何操作。然后采用滚筒碾压进行刮平，刮平后的混凝土表面与模板顶部相平。

3. 耐磨面层施工

为增强地面面层的耐磨度，地面面层选用金属骨料的MASTERTOP200硬化剂，厚2~3mm，用量在7kg/m²，施工人员为MASTER公司指定的专业人员。耐磨面层在混凝土初凝后、终凝前施工，感官判断可用脚轻踩，留下3~5mm的脚印时开始施工。撒料分2次进行，第1次干撒大约总量的2/3，待混凝土能够承受施工人员和带刀片的机械镘的重量时开始磨平，但刀片不能嵌入表面。表面粗磨平后复撒余料，用第1次多余的材料干撒进行弥补，第2层材料撒上吸收湿气颜色变深时，再次用电动抹平机抹压。硬化剂表面未干前不能撒水，否则会破坏面层。

4. 养护

地面完工后即可开始养护工作。本工程中采用了MASTER公司专用的养护剂MASTERKURE18L，用量为0.2L/m²，地面耐磨材料施工完成后立即沿地面均匀喷洒，形成一层致密的阻水保护膜，减慢混凝土自身水分的蒸发速度，达到养护的目的。由于耐磨面层骨料中主要成分为铁，要注意避免水洒在地面上，防止骨料生锈。

5. 地坪缝施工

地坪缝切割和填缝施工是需要加强控制的关键点。

（1）地坪缝的切割：对于控制缝，在混凝土浇筑完后72h内完成切割，防止混凝土收缩变形在别处产生不规则裂缝。对于施工缝，在混凝土浇筑完2个月后，施工缝明显自然裂开，再进行切割。由于隔离缝和控制缝都在浇筑混凝土前预先放置了泡沫板，只需将泡沫板的上部用合适的工具切除即可。

（2）地坪缝的填充：混凝土在浇筑后的大约一年时间内，都处于一个不断的收缩过程中。因此地坪缝应该尽可能晚地填充，这一点对于采用半刚性环氧填充料的地坪缝（如施工缝和控制缝）尤其重要。这些半刚性环氧填充料的延展性能都比较差，如果填充过早，混凝土的大部分收缩都没有完成，将导致在填充料和缝边角处出现裂缝。填充越早，裂缝会越大。本工程采用了MASTER公司的半刚性环氧填充料和弹性填充料，地坪缝的填充工作安排在厂房投产前进行。填缝前应注意将缝内的灰尘及杂物清理干净。

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