自密实混凝土模板侧压力试验研究

史晓婉1'2  龚剑1'2  佘逊克1

1．上海建工集团股份有限公司  上海  200080

2．上海高大结构高性能混凝土工程技术研究中心  上海  201 1 14

摘要：从自密实混凝土的高浇筑速度、普通浇筑速度、分段浇筑以及冲击荷载等4个方面对模板侧压力的影响进行了试验研究。通过对研究结果进行分析，得出了现有规范中模板侧压力公式的不足和不适用之处，为实际施工提出了应对建议和改进措施。

关键词：自密实混凝土 浇筑速度 模板侧压力 参数

中图分类号：TU757 文献标志码：B DOI: 10.14144/j．cnki.jzsg．2015.10.031

1  研究背景

 近年来，随着中国经济的快速发展，高层建筑不断涌现，混凝土性能不断提高。随着各种外加剂的发展，混凝土性能也得以更好地控制，泵送浇筑成为混凝土现场施工的主要方式，这也使得现行规范中模板侧压力计算公式不断修正。

 为方便施工和节约成本，现场的工程师通常会根据工程经验来设计模板，这种做法在节省材料的同时也带来了施工隐患，许多爆模、胀模事故均是由此导致的。所以，准确、实用的模板侧压力计算公式或者规范条文是迫切需要的。

2  试验方案

2.1试验内容

 根据试验目的，本试验采用0.40 m×0.40 m×10 m、0.50 m×0.60 m×5 m两种试验柱作为试验对象。高10 m的试验柱主要用来测试高速状态下的浇筑以及分段浇筑；高5m的试验柱主要用来测试常规速度下的浇筑。本试验将从以下四方面进行：

 l)自密实混凝土高浇筑速度对模板侧压力影响测试（试验1：高l0m试验柱泵送浇筑）；

 2)自密实混凝土常规速度浇筑对模板侧压力影响测试（试验2：高10m试验柱分段浇筑）；

 3)自密实混凝土分段浇筑对模板侧压力影响测试（试验3：高5m试验柱常规速度无冲击荷载浇筑）；

 4)冲击荷载对模板侧压力的影响测试（试验4：高5m试验柱常规速度有冲击荷载浇筑）。

本试验将采用坍落扩展度为700 mm±50 mm的自密实混凝土，配合比如表1所示。

2.2试验设备

本次进行的试验主要以压力传感器（压力计）为主要测试传感器，如图1所示。压力传感器的布置在高10 m试验柱和高5m试验柱上有所区别，做高l0m试验柱是为了验证传感器的精度和稳定性，所以在同一个标高处安装了2个压力计，做高5m试验柱时就将压力传感器布置在各个不同标高。

3  试验测试

3.1试验准备

 试验准备工作包括模板与脚手架设计，试验场地清理平整，钢管脚手架搭设，试验设备连接、保护、调试、安装，钢筋笼绑扎，模板安装，混凝土配制与性能测试等。

3.2试验参数

试验相关参数如表2所示。

3.3模板设计

本试验将采用常规木模板系统。模板面板采用厚18 mm黑模板，竖肋采用60 mm×120 mm美松，围檩采用双拼6.30#槽钢，对拉螺栓采用φ20 mm高强螺杆，底模采用厚8 mm钢板，与面板接触面处刷油以减小摩擦力，同时在面板与面板接触的地方钉上铁皮，将摩擦力降到最低，模板设计由PKPM验算通过。模板平面如图2所示。

4  试验结果与分析

4.1混凝土高浇筑速度下模板侧压力测试

试验1取统一标高处压力计增量平均值作为分析样本，将其与理论上的最大值——液体静压力作对比，如图3、图4所示。

 标高为0.35 m的压力盒理论最大侧压力为：F=ycH=231.60 kN/m2，试验测出最大值为208.16 kPa，为理论值的89.80%。

 标高为1.20 m的压力盒理论最大侧压力为：F=ycH=211.20 kN/m2．试验测出最大值为187.99 kPa，为理论值的89.00%。

 自密实混凝土在高浇筑速度条件下，浇筑完成后，底部的混凝土尚未具备自立性，呈完全流体状态，导致混凝土对模板的侧压力接近于液体静压力。

4.2混凝土常规浇筑速度下模板侧压力测试

根据试验4的试验数据来分析浇筑速度为5 m/h的自密实混凝土对模板的侧压力，标高0.30 m处压力计与理论液体静压力值对比见图5，所有压力计模板侧压力最大值与其理论液体静压力值对比见图6。

 标高为0.30 m的压力盒理论最大侧压力为：F=ycH=112.80 kN/m2。

 将试验结果与试验1的结果相比较可以发现，常规浇筑速度与高速浇筑相比，自密实混凝土对模板的侧压力有所下降，但是下降的幅度有限，浇筑速度从126 m/h下降到了5 m/h，而最大侧压力只减少了20%。

试验测得最大侧压力为78.40 kPa，为液体静压力的69.50%，压力计计算结果如表3所示。

4.3自密实混凝土分段浇筑模板侧压力测试

根据试验2的试验结果来分析分段浇筑对模板侧压力的影响，标高1.20 m处的压力计平均值的时间一压力曲线如图7所示。

 由图7可以看出，分段浇筑对降低最大侧压力的作用比较显著，上半段浇筑最大侧压力与下半段浇筑最大侧压力相差不大。

4.4冲击荷载对模板侧压力的影响测试

根据试验3与试验4的结果对比来分析冲击荷载对模板侧压力的影响。试验3与试验4的试验参数除了浇筑方式以外全部相同。试验3、试验4的标高0.30 m和0.75 m处压力计的时间一压力曲线如图8、图9所示。

 2个不同标高处的压力计的压力曲线形式是非常相似的，标高0.30m处液体静压力为112.80 kPa，测试3最大侧压力为96.70 kPa，为液体静压力的85.70%，测试4最大侧压力为78.40 kPa，为液体静压力的69.50%；标高0.75 m处液体静压力为102 kPa，测试3最大侧压力为87.93 kPa，为液体静压力的86.20%，测试4最大侧压力为71.24 kPa，为液体静压力的69.80%。

 由上述分析可知，无冲击荷载浇筑相比有冲击荷载浇筑可以降低15%以上的侧压力。

5  结论与建议

5.1结论

 1)当自密实混凝土浇筑存在较大的冲击荷载时，其对模板侧压力影响较大，导致浇筑速度对模板侧压力的影响不明显；

 2)泵送自密实混凝土浇筑速度过大时，对模板有冲击荷载，建议按液体静压力计算其模板侧压力；

 3)常规速度浇筑自密实混凝土，如果不采取措施降低冲击荷载，建议按液体静压力计算其模板侧压力，当浇筑不产生或者仅产生微量的冲击荷载时，模板侧压力将比液体静压力下降30%；

 4)采用分段浇筑的方式可有效降低自密实混凝土对模板的侧压力，降低程度与分段方式有关，平均可降低30%左右。

5.2建议

 1)试验时获取的数据为所有影响因素对侧压力效应的综合，建议将混凝土自身对模板的侧压力（应理解为混凝土因其自身内摩擦力不足而产生的对模板的挤压力）与冲击荷载等引起的附加侧压力分开计算；

 2)限制混凝土浇筑时自由落体的高度，高度过大时建议使用溜槽或串筒；

 3)建议分层、分段浇筑自密实混凝土柱。