佳密克丝钢纤维在广州南沙保税物流中心地坪中的设计及应用分析

6佳密克丝钢纤维在广州南沙港保税物流中心地坪中的设计及应用分析上海贝卡尔特-二钢有限公司陈小金内容提要：本文详细介绍了佳密克丝钢纤维在广州南沙保税物流中心1#仓库地面改造工程中的应用，内容包括工程背景、方案比选及在软弱地基条件下佳密克丝钢纤维混凝土地面的设计优势，对工程人员在做类似项目时具有很高的参考价值。关键词：软弱地基.地坪铺面.佳密克丝钢纤维.港口道路.堆场.仓库.结构设计一、项目概况广州南沙国际物流园是一个1.44平方公里的开发区，坐落在广州珠江西岸南沙龙穴岛，位于珠江三角洲地理几何中心，方圆100公里内覆盖整个珠三角城市群，是连接珠三角两岸城市群的枢纽性节点。广州南沙保税物流中心1#仓库位于广州南沙港口国际物流中心园内，仓库采用轻型钢构，单层，柱顶高为8米，地面建筑面积为24000平方米。1#仓库在建成后，由于地板底层存在有较厚的软弱土层，在使用过程中，发现原仓库连锁砖地面产生了不均匀沉降的问题,严重影响了仓库日常的使用及美观。为解决此问题,2009年12月，广州南沙国际物流有限公司对广州南沙保税物流中心1#仓库地坪立项进行改造，以便满足设置货架的生产需要。经过多次论证，该1#仓库改造后的地面采用为贝卡尔特公司生产的佳密克丝钢纤维混凝土地面。二、地面改造要求和使用条件1#仓库主要使用于堆放4层重型货架,采用叉车运输,除通道以外，其余均为堆载区，货架平均堆高度为10m，堆载分布范围不定，设计地面均布荷载为6吨/m2。改造后的地面要求平整耐磨，不沉不裂，不允许有明显的弯曲变形或不均匀沉降，以免影响叉车的铲运作业。三、地面方案的选择与评估分析（一）、岩土分层及其工程地质特征分析：为查明仓库内地面以下淤泥、淤泥质土等土层的分布及其工程地质条件，为地基处理提供参考依据，该地面工程特委托广东省地质物探工程勘察院对仓库作了岩土工程勘察。根据广东省地质物探工程勘察院钻探揭露，场地岩土层有第四系人工填土层（Qml）、海陆交互相沉积层淤泥、淤泥质土、淤泥质粉砂（Qmc）、冲积层粉质粘土（Qal）。根据地质报告分析,（1）用水泥土搅拌桩加固地基是不合适的。（2）用碎石桩加固，对于增大地基土的综合刚度，减少地面沉降意义不大。(3)、由于该仓库原有地基已经使用并相对稳定了3年左右时间，相对沉降已经趋于缓慢，由此分析6只要做好旧地基压实处理，在原基础上考虑浇铸一定厚度的佳密克丝钢纤维混凝土地板或钢筋混凝土地板就可以满足使用条件了。。（二），佳密克丝钢纤维混凝土与钢筋混凝土地坪的优势评估分析佳密克丝钢纤维能完全代替钢筋，承担设计荷载。中国工程建设标准化协会于2004年编制了指导钢纤维工程设计及应用的《纤维混凝土结构技术规程》CECS38:2004，根据规程第十章钢纤维混凝土工业建筑地面中10.1(第58页)之规定，对于地面堆载较大，普通建筑地面不能满足设计要求的地面，宜采用钢纤维混凝土地坪。在《规范》中详细介绍了钢纤维混凝土地坪的设计理论。上海贝卡尔特－二钢有限公司依据该规范，根据具体项目的实际地面荷载和地基情况进行设计，该钢纤维设计方案可完全替代混凝土中的钢筋。在承载能力上，钢纤维可完全代替地坪中的钢筋。然而除此之外，钢纤维混凝土还有着钢筋混凝土所无法达到的优势：1.技术优势：钢纤维可彻底改善传统混凝土的性质。佳密克丝钢纤维的高抗拉强度、弹性模量及特殊的外形可增加其与混凝土间的握裹力且提高混凝土的延展性，钢纤维混凝土可大大提供混凝土承载力而不至于发生脆性破坏。1-1.裂缝控制：钢纤维对地坪的加固是全截面的、整体的、且各向同性的，在混凝土中无论哪个部位，钢纤维都能起到加固作用。佳密克丝钢纤维的每公斤含量为4600根，极高的钢纤维分布密度对地坪裂缝的弥散作用大，能充分控制地坪裂缝宽度。这是钢筋所无法达到的。由于钢纤维本身具有很高的抗拉强度（大于1100MPa），钢纤维自身高抗拉强度及两端弯钩保证钢纤维与混凝土有效锚固，在混凝土变形时共同作用。普通钢筋混凝土地坪容易出现沉降及裂缝1-2．提高工程功能：可提高其抗冲击性，耐磨性及疲劳强度和韧性。混凝土耐久性有效改善。减少冲击摩擦所产生的表面损伤。1-3．地基处理：方法便捷，施工工序要求简单，依照“建筑地基基础设计规范”（GB50007-2002）素土夯实其压实系数达到0.92即可。无需特殊处理。1-4.对大幅度温度变化具较佳抗力：混凝土在温度骤然上升或下降的状况下会产生剥落现象。佳密克丝钢纤维因具增加混凝土握裹力的功能，故可阻止此种现象的发生。2.质量优势2-1．按技术规范进行现场施工，保证施工质量，可规避地坪不均匀沉降带来的隐患。2-2．安装上部设备的地脚螺栓时，不会象传统钢筋地坪那样碰到钢筋，同时，由于钢纤维混凝土地坪的整体性好，长期使用不会出现传统钢筋混凝土地坪的膨胀螺栓易松动、开裂的现象。62-3．无腐蚀问题：混凝土因钢筋生锈、膨胀而致产生的剥落现象，在钢纤维混凝土是不可能发生的，因为每根钢纤维的截面非常小。2-4．提高施工安全度：不会发生各种钢筋施工可能发生的安全问题。3.经济优势：使用佳密克丝（Dramix）钢纤维混凝土地坪比满足同样承载的钢筋混凝土或钢丝网混凝土地坪更为经济节省。与普通钢筋混凝土地面相比，钢纤维混凝土地面可省去钢筋网，同样荷载条件下，可以减小板的厚度，并无需加工与绑扎钢筋，节约了劳力，缩短了施工周期，这些足以补偿因增加钢纤维所需的费用。现粗略作一成本比较：设地面堆载取6t/m2，地基土经压密处理后压实系数达0.93。据《地面规范》编制说明载，压实系数达0.92时，地基承载力可达120Kpa.若按粉质粘土考虑，其基床系数接近K=0.03N/mm3。经贝卡尔特软件计算，钢纤维混凝土地面板厚度需200mm，RC65/60BN的钢纤维掺量需20kg/m3。该钢纤维混凝土地坪的造价约为128元每平方米；若采用钢筋混凝土地面，按工程经验，地面板厚需200cm，双层双向配12＠200，合每平方米需用钢筋量21kg/m2。该钢筋混凝土地坪的造价约为166元每平方米；根据以上数据分析，未计节约劳力、缩短工期的有利因素，按最保守的估计可以认为，钢纤维混凝土地面比传统的普通钢筋混凝土地面每平方米能节省约40元。注：（1）钢纤维价格17000元/t=17元/kg钢筋价格4500元/t=4.5元/kg混凝土价格300元/m34.施工优势首先钢纤维在混凝土中的添加非常简便，佳密克丝钢纤维呈针状，用一种贝卡尔特公司特制的可溶性粘结剂胶合成排。施工时，成排地投入搅拌机，和水泥、骨料一起拌合，钢纤维不会结团，而且能在45秒之内达到完全均匀分布。钢纤维既可在混凝土搅拌站掺入，也可在现场向搅拌机内投放。钢纤维混凝土的铺设、振捣和抹平均可采用传统的混凝土地面的施工方法。钢纤维混凝土地面随捣随抹，为了提高地面耐磨度，待浇注压实抹平2小时后即在混凝土表面能留下一个浅浅的微小手印时，以每平方米加4-6kg的干撒式耐磨硬化粉，进行打磨压光处理，直至混凝土表面完全光滑平整为止，整个作业时间不得超过混凝土终凝时间。如果需要得到的混凝土表面更耐磨及容易清洁,在施工完的钢纤维混凝土地面表面还可再喷洒一层富杰SP3液体渗透结型硬化材料。为了补偿收缩，可在钢纤维混凝土地6面板浇灌17小时后，用切割机在初步硬化的地面上按规定在区格切割假缝。总之，钢纤维混凝土的施工简易、快速和方便。其次由于钢纤维掺加在混凝土，可完全替代钢筋，故钢筋绑扎这道繁琐的工序可以省掉。钢筋混凝土在施工过程中非常容易被踩到地面，这样也起不到设计作用。最后，由于不用绑扎钢筋，所以在混凝土浇捣时，混凝土罐车可直接进入到浇捣位置采取直泻方式进行混凝土浇筑，不必泵送，省掉了接泵管，同时浇筑速度可大大提高。加快施工速度。四、佳密克丝钢纤维混凝土地面的设计计算依据：根据中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土结构技术规程》CECS38：2004第十章钢纤维混凝土工业建筑地面中的介绍，钢纤维混凝土地面板厚可按屈服线性理论计算,板的应力应符合下列规定：按照上述计算公式，套入各项数据依次对荷载应力、收缩应力及温度应力进行计算，对于本项目，采用C30混凝土，参入20公斤/m3型号为DramixRC-65/60-BN的钢纤维，地坪厚度为200mm的方案，完全符合规范设计要求。五、佳密克丝钢纤维与其他类型钢纤维比较1,加工工艺及生产原料佳密克丝钢纤维优势：佳密克丝钢纤维的母材是进口盘条钢丝，材料本身具有很高的纯净度要求，它的加工工艺是冷拉，从直径6.5mm的盘条，经过几十道拉拔工序，最后拉成直径0.9mm的钢丝，中间不经过任何热处理。所以制成的钢纤维的抗拉强度均超过1000MPA。高抗拉强度的钢纤维在混凝土中能充分分散应力，地坪裂缝将得到有效控制。但生产成本要高于其他类型钢纤维，故价格要高于其他钢纤维。但由于其特殊的材料性能，该钢纤维的掺量非常低，对于一般荷载地坪，掺量仅为为20kg/m3，为一般国产钢纤维的1/2--1/3。efcrtQshQpdQrRf16普通钢纤维：多为剪切钢纤维，其母材是钢板，通过刀具切断加工成型，由于受到母材自身抗拉强度的限制，所制成的钢纤维的抗拉强度通常低于380MPA。若在同样掺量的情况下，剪切型钢纤维在地坪中分散应力的能力有限，故需增加钢纤维的掺量来达到设计要求。所以，若采用剪切型钢纤维，其掺量必须要达到60kg/m3以上。不过高掺量会到来更为严重的钢纤维结团及分散不均匀问题。根据中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T3064-1999钢纤维混凝土中第3页有关钢纤维弯折性能测试方法：钢纤维应能经受沿直径为3mm钢棒弯折90度不断，佳密克丝钢纤维经试验符合要求，而剪切型钢纤维很容易折断。2,水融性胶水粘结成排佳密克丝钢纤维由水融性胶水粘结成排，在搅拌过程中运用二次分散的原理，使钢纤维分散均匀，不解团。水溶性胶水有几个重要指标：a、溶解于水的时间一定要控制在100秒左右，否则如溶解时间过快则一样会发生结团及分散不均匀的问题；如溶解时间过慢，则最后钢纤维不会分散。b、胶水溶解后在水中不应产生杂质，如有杂质产生，会对混凝土及钢纤维产生腐蚀作用。c、胶水溶解于水后，水中不应有气泡，混凝土的含气量是一个很重要的指标，如果含气量过大，会影响混凝土的品质，最后对整个地坪产生质量问题。佳密克丝钢纤维作为该类钢纤维的发明企业，已掌握了这些核心技术，能很好的解决这些存在的问题，而目前市场上其他成排钢纤维均没有解决以上水溶性胶水的关键技术指标，易产生很多地坪质量问题。3、原料佳密克丝钢纤维由盘圆钢筋冷拉而成，整个加工过程是在贝卡尔特工厂完成，整个生产过程受到严格的控制。其他普通钢纤维的厂家是直接购买成型钢丝，只是在工厂进行剪切加工。4、技术支持佳密克丝钢纤维已有近一百多年的历史，从设计到施工有着非常成熟到位的全程支持。为保证工程质量，在施工过程中，上海贝卡尔特－二钢有限公司将派技术人员到现场进行免费技术跟踪服务。5、体系认证：佳密克丝钢纤维通过了CE-1结构用钢纤维的体系认证，能保证用于结构受力计算。。6、散纤维及不成熟的胶水粘结成排钢纤维在搅拌过程中一定会解团，且分散不均匀，从而影响钢纤维在混凝土中性能的发挥。佳密克丝钢纤维由水融性胶水粘结成排，在搅拌过程中运用二次分散的原理，使钢纤维分散均匀，不解团。其他散钢纤维存在结团及分散不均匀问题六、地面构造及使用效果6根据以上技术及经济成本等各项指标比较分析，最终选定采用了佳密克丝钢纤维混凝土地面方案来对南沙国际物流园1#仓库地面进行了改造。地坪结构设计：１、地坪设计厚度：200mm;２、混凝土采用Ｃ30钢纤维混凝土；３、混凝土中掺入钢纤维型号与掺量：采用佳密克丝Dramix钢纤维。型号为：RC-65/60-BN，长度为：60mm，直径为：0.90mm,长径比为：65,钢纤维用水融性胶水粘结成排，两端带钩。钢纤维抗拉强度必须：大于1000MPA。符合该设计条件的钢纤维的掺量为：每立方混凝土掺20公斤RC-65/60-BN钢纤维.为保证使用的钢纤维产品满足设计及使用条件，所采用的钢纤维产品必须