《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》是中國建築一局（集團）有限公司、江蘇南通二建集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是劉吉誠、王紅媛、劉宇、沈兵、施衛東、陳建國，適用於地面面積大、整體性要求高，平整度要求高，有較高的抗裂和抗衝擊要求，有耐磨、抗油滲、美觀等要求的工業廠房整體澆築耐磨混凝土地面。
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》主要的工法特點是採用高強度鋼纖維；施工縫處設定傳力桿體系；地面鋼纖維混凝土澆築採用精密雷射整平機；採用高性能地面硬化劑。
2008年1月31日，《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法
- 工法編號： YJGF038-2006
- 完成單位：中國建築一局（集團）有限公司、江蘇南通二建集團有限公司
- 主要完成人：劉吉誠、王紅媛、劉宇、沈兵、施衛東、陳建國
- 套用實例：北京吉普汽車有限公司增資生產賓士轎車工程
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著現代工業的發展，工業廠房對地坪的平整度、抗裂性、抗衝擊性以及耐磨性等質量要求也越來越高，尤其對於大面積的工業廠房地面，如何在較短的施工工期內，達到高水平的質量要求，還需在地面施工工藝上進行創新和改進。
賓士轎車主廠房地面面積為4.4萬平方米，建設方對地面的質量標準要求高，其中表面平整度的允許偏差為3毫米，嚴於5毫米國家標準，並且對地面的抗裂性和耐磨性要求也比較高。
中建一局聯合設計單位、中國國內地面施工專業人士以及德國施工專家進行了技術攻關和科技創新，形成了雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地面施工技術，並在此基礎上，形成了《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》。
工法特點
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》的工法特點是：
1.採用高強度鋼纖維，防止地面微裂縫產生。
2.施工縫處設定傳力桿體系，保證接縫處的傳荷能力和地面的平整度，防止接縫處出現錯台。
3.地面鋼纖維混凝土澆築採用精密雷射整平機，有效保證整個地面混凝土的平整度。
4.採用高性能地面硬化劑，保證地面的耐磨、防塵、防油，色澤飽和，顏色均一。
5.採用與耐磨地面同顏色的單組分聚氨酯嵌縫密封膠，保證切縫處有良好的抗撕裂性能、粘接性能、抗老化性能和自潔美觀性。
6.採用與耐磨材料相配套的地面養護劑，通過形成高密度的結晶膜，有效保證耐磨混凝土的養護和保護。
操作原理
適用範圍
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》適用於具有以下特徵的工業廠房整體澆築耐磨混凝土地面：
1.地面面積大，整體性要求高；
2.平整度要求高；
3.有較高的抗裂和抗衝擊要求；
4.具有耐磨、抗油滲、美觀等要求。
工藝原理
對於大面積的混凝土地面，要滿足地面的使用功能，除了根據地面的設計荷載達到足夠的承載能力和抗衝擊能力，還有兩個很關鍵的方面，一是消除和抵制由於混凝土材料自身特性而在基體內產生的微觀裂縫以及由於溫度應力造成的混凝土早期開裂；二是如何在較大面積內達到較高的平整度，完成一個高質量水準的地面，《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》通過以下幾個方面，有效的解決了上述問題：
一、摻加鋼纖維提高混凝土的抗裂和抗衝擊性，分散在混凝土內的鋼纖維通過與混凝土的粘接性，限制混凝土微裂縫的產生，從而提高混凝土的抗拉、抗剪和抗裂等性能。
二、在施工縫處增加傳力桿體系如圖1、圖2所示，傳力桿一端錨固，一端自由滑動，一方面允許板塊內混凝土的自由收縮，同時在施工縫處，協同兩個板塊的混凝土共同受力，防止由於兩個板塊受力不均，使施工縫處產生錯台等質量問題。
三、採用精密雷射整平機進行鋼纖維混凝土的澆築和攤鋪，地面標高由雷射及電腦自動控制，並實時調整，實現精確找平。
1.雷射整平機的標高控制原理
地面的標高由雷射發射器、雷射接收器和水準標尺桿組成的雷射系統進行控制，首先安裝獨立的雷射發射器，雷射發射器以每秒鐘10次的頻率發射雷射，形成一個雷射束控制平面，然後在地面設計標高的水準控制點上立水準標尺桿，通過其上的水準定位頭接收雷射束鎖定水準定位頭：最後調整雷射整平機上的雷射接收器，通過雷射整平機內部的電腦系統，控制整平頭的作業標高。
由於雷射發射器為獨立設定，一旦雷射系統初始化完畢，只要雷射發射器不受擾動，無論雷射整平機移動到哪裡，地面標高始終以雷射發射器發射的旋轉雷射束構成的平面為控制面，保證了大面積整體鋪注的地面標高以及地面的水平度和平整度。如圖3所示。
圖3 雷射整平機標高控制原理圖
2.雷射整平機的振搗整平工作原理
雷射整平機的振搗整平由刮板刀、布料螺旋、振動器和整平梁組成整平頭完成，如圖4所示；
首先刮板刀將高出的混凝土料颳走，剩下19.1毫米高的料由布料螺旋通過單方向旋轉的螺旋自左至右將混凝土料分布到設計要求的標高，同時，由偏心塊產生的頻率為3000次/分鐘的振動帶動整個整平梁一起對混凝土進行振搗和壓實，整平梁底部的斜坡起到饅刀的作用，在振動行進過程中，將混凝土表面刮平，使混凝土表面光亮平整。雷射整平機組成如圖5所示。
圖4 整平頭構造圖
圖5 雷射整平機組成圖
施工工藝
- 工藝流程
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》的施工工藝流程見圖6。
圖6 施工工藝流程
- 操作要點
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》的操作要點如下：
一、施工準備
1.地基土和碎石要分層夯實，達到設計要求的壓實係數；
2.混凝土墊層要充分養護至混凝土的設計強度；
3.鋪設好塑膠薄膜滑動隔離層，薄膜接縫的位置應重疊200～400毫米的寬度，接縫處用膠帶粘接好；
4.做好鋼纖維混凝土的試配，調整確定混凝土的配合比；
5.地面周邊應完成維護結構的施工，保證地面施工時沒有對流的風和陽光直曬。
二、模板及傳力桿安裝固定（圖7）
圖7 模板及傳力桿安裝圖
1.模板可採用鋼模板或木模板，應保證足夠的剛度；
2.模板用鋼釺固定在混凝土墊層上，模板水平度採用水平儀參照地面標高基準點測量控制，確保位置準確、牢固；
3.模板內側塗刷隔離劑；
4.傳力桿穿過模板中部與模板面保持垂直，並在模板外側固定牢固。
三、地面標高控制設定
1.地面標高控制點的設定
根據工業廠房的特點可以在各結構或結構柱子上進行1.0米線測量標註，標註時誤差應控制在±0.5毫米以內。
2.架設紅外線自動水準儀
架設紅外線自動水準儀時應由紅外線標尺配合，根據施工區域的地面由就近標高控制點提供測量依據，進行施工區域地面標高的確定。架設後的紅外線自動水準儀應保證穩固，不受施工干擾。
四、角隅構造鋼筋加工安裝
在所有柱角、牆角以及地坑陰角等部位，應垂直45°方向增加構造鋼筋。如圖8所示。
圖8 角隅構造鋼筋安裝圖
五、鋼纖維混凝土澆築
1.鋼纖維混凝土澆筑前應根據地面形狀和面積進行分倉，一倉面積不宜超過2000平方米，鋼纖維混凝土應跳倉澆築，在無法跳倉的情況下，相臨兩倉鋼纖維混凝土澆築宜間隔36小時以上。
2.鋼纖維混凝土在一個分倉區格內應連續澆築，間歇時間不得超過2小時，雷射整平機的工作方向和鋪築方向如圖9所示。
圖9 一倉混凝土鋪築方向示意圖
3.鋼纖維混凝土宜採用混凝土罐車直接傾卸在澆築地點，這樣有利於將混凝土坍落度控制在140±20毫米內，若地面配有雙層鋼筋，鋼纖維混凝土也可採用泵送。
4.在澆築過程中應隨時注意混凝土的和易性，施工時不得因拌合物乾澀而加水。
5.澆築過程中發現成團的鋼纖維應及時撕開抖散予以剔除。
6.模板邊緣、牆邊機械無法施工處採用人工找平（圖10）。
圖10 邊緣人工施工
六、耐磨層施工（圖11）
1.打磨提漿：在混凝土初凝時，進行初次加裝圓盤的機械饅作業，除去浮漿、提漿，增強混凝土與硬化劑的親和力。
2.第一次撒布硬化劑、機械打磨；按規定用量60%硬化劑均勻撒布在混凝土表面，待材料浸透後，用加裝圓盤的機械鏝打磨，一般要縱橫各一遍。
3.第二遍撒布硬化劑、機械打磨：第一次撒布的硬化劑打磨完成後，進行第二次撒布作業，其用量為規定用量40%，待材料浸透後，進行第二次打磨，縱橫各一遍。
4.機器收光：兩遍撒布硬化劑並用機械打磨後，進行除去圓盤的機械鏝收光，視其程度一般收光次數為4～6遍，機械鏝抹的運轉速度應視混凝土地面的硬化情況做出適當的調整，機械鏝抹作業應縱橫交錯進行。
5.塗敷地面養護劑：地面完成後，約4~6小時左右（根據季節和天氣），進行表面塗敷養護劑。防止地面表面水分的快速蒸發，保障耐磨材料強度的穩定增長，並起防止輕微污染的作用。
6.保護地面完成後，重點保護期為3天，嚴禁人行、車輛及其他施工人員在上施工，造成人為的地面損壞。
圖11 耐磨層施工
七、切縫、填縫
1.鋼纖維混凝土地面應在縱橫方向設定切縫，切縫間距宜為6～12米，切縫深度為地面厚度的1/3，切縫內應嵌填粘接性能良好的聚氨酯密封膠。如圖12所示。
圖12 切縫及填縫示意圖
2.當鋼纖維混凝土強度達到10~15兆帕時，可進行切縫，切縫應儘量在混凝土澆築72小時之內完成。
3.填縫前應將縫內清潔、濕潤，填縫應密實、飽滿。
八、試塊留置（圖13）
1.鋼纖維混凝土應按技術規程要求留置立方體抗壓強度、彎拉強度和彎曲韌度的試塊。
2.每一地面工程，每種試塊分別不應小於一組，當地面面積大於1000平方米時，每增加1000平方米分別各增加一組試塊。
圖13 試塊留置
材料設備
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》所用的材料設備及要求如下：
一、鋼纖維
1採用高強度冷拔鋼絲型鋼纖維，其抗拉強度≥1000兆帕，長度60毫米，直徑0.9毫米，徑比0.65，鋼纖維應承受一次彎折90°不斷裂；
2鋼纖維表面不應沾有油污等有害物質，表面不得有鏽蝕；
3鋼纖維的摻量要根據地面設計荷載及抗衝擊要求，進行設計計算後確定，同時應滿足《纖維混凝土結構技術規程》CECS38：2004中的相應規定。
二、鋼纖維混凝土
1.鋼纖維混凝土配合比設計
1）鋼纖維混凝土配合比設計應通過試驗-計算法滿足設計要求的抗壓強度、抗拉強度和和易性的要求；
2）鋼纖維混凝土的水灰比不宜大於0.5，每立方米鋼纖維混凝土的水泥用量不宜小於360千克；
3）鋼纖維混凝土鹼含量不得大於3千克/立方米；混凝土中氯離子含量不得大於水泥重量的0.2%；
4）粗骨料的粒徑不宜大於鋼纖維長度的2/3，且不應大於20毫米；
5）鋼纖維混凝土坍落度宜為140±20毫米。
2.攪拌
1）鋼纖維混凝土宜採用機械攪拌；
2）將稱量好的水泥、粗細骨料和鋼纖維投入攪拌機乾拌均勻，乾拌時間不宜小於1.5分鐘，然後加水攪拌，攪拌時間應比普通混凝土延長2分鐘；
3）攪拌過程中應保證混凝土中的鋼纖維應分布均勻，不結團。
三、傳力桿
採用光圓鋼筋，尺寸及間距可參照表1。
板厚（毫米） | 直徑（毫米） | 最小長度（毫米） | 最大間距（毫米） |
≤200 | 16 | 400 | 300 |
>200 | 20 | 500 | 300 |
四、地面硬化劑
可採用金屬地面硬化劑，地面硬化劑應具有高度耐磨性、抗衝擊性、防油性；顏色均勻，飽和度高。
五、嵌縫膠
宜採用具有良好耐候性和耐久性，粘接性能良好的單組分聚氨酯密封膠，主要技術參數見表2。
序號 | 項目 | 標準要求 |
1 | 外觀 | 細膩、均勻膏狀物，不應有氣泡、結皮或凝膠 |
2 | 固化 | 潮濕固化 |
3 | 肖氏硬度 | 30（23℃，相對濕度50%條件下，28天后） |
4 | 伸長率 | >400% |
5 | 拉伸模量 | ≤0.4兆帕 |
6 | 恢復率 | >80% |
六、雷射整平機
1.精密雷射整平機由美國神龍公司生產，香港百萊瑪工程有限公司為中國代理租賃商；
2.雷射整平機有四個型號：S-240型、S-160型、S-100型和S-9210輕便型。
七、地面施工主要機具設備（表3）
序號 | 設備名稱 | 規格型號 | 數量 |
1 | 雷射整平機 | S-240 | 1台 |
2 | 混凝土罐車 | ╱ | 根據需要 |
3 | 振搗棒 | ╱ | 5個 |
4 | 磨光機 | ╱ | 15台 |
5 | 圓盤 | ╱ | 15個 |
6 | 機用鏝刀 | ╱ | 15個 |
7 | 鋸縫機 | ╱ | 1台 |
質量控制
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》的質量控制要求如下：
一、應符合的標準、規範
工程質量應符合《建築地面工程質量驗收規範》GB 50209—2002、《鋼纖維混凝土結構設計與施工規範》CECS 38—2004等相關標準、規範的規定。
二、模板安裝質量要求
1.模板安裝應位置準確、牢固，不得傾斜、跑模。
2.模板表面應光滑平整，模板隔離劑塗刷均勻一致。
3.模板的拼接縫處應嚴密不漏漿。
4.傳力桿應固定牢固，並垂直與模板平面。
5.地面模板安裝的允許偏差應符合表4的規定。
項目 | 允許偏差（毫米） | 檢驗方法 | |
軸線位置 | 5 | 鋼尺檢查 | |
模板上表面標高 | ±5 | 水準儀或拉線、鋼尺檢查 | |
相鄰兩板表面高低差 | 2 | 鋼尺檢查 | |
直順度 | ≤5 | 2米靠尺和塞尺檢查 | |
傳力桿位置 | 水平 | ±10 | 鋼尺檢查，取最大值 |
上下 | ±5 | 鋼尺檢查，取最大值 | |
傳力桿水平度 | ±5 | 鋼尺和塞尺檢查 | |
傳力桿外露尺寸 | ±10 | 鋼尺檢查 | |
三、地面質量要求
1.地面鋼纖維混凝土的抗壓強度、抗拉強度（彎拉強度和彎曲韌度比）應符合設計的要求。
2.地面厚度應符合設計要求。
3.地面表面不應有裂縫、脫皮、外露石子，鋼纖維、麻面、積水等現象。
4.切縫寬、深、長應符合設計要求，切縫直順，不得有瞎縫、跑鋸。
5.嵌縫膠應飽滿、密實、縫面整齊。
6.地面面層允許偏差應符合表5的規定。
項目 | 允許偏差（毫米）（國家標準） | 允許偏差（毫米）（該工法標準） | 檢驗方法 |
表面平整度 | 5 | 3 | 用2米靠尺和塞尺檢查 |
縫格平直 | 3 | 2 | 拉5米線和鋼尺檢查 |
安全措施
採用《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.嚴格遵循國家有關安全的法律法規、標準規範、技術規程和地方有關安全的檔案規定。
2.機械操作及臨電線路敷設必須由專業人員進行，雷射整平機在操作過程中要遵守該設備的安全操作要求。
3.施工機具必須符合《建築機械使用安全技術規程》JGJ 33的有關規定，施工中應定期對其進行檢查、維修，保證機械使用安全。
4.施工現場臨時用電應符合《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ 46的有關規定，臨時用電採用三相五線制接零保護系統。施工用電保證三級供電，逐級設定漏電保護裝置，實行分級保護。現場固定用電設備按設計布置，做到"一機、一閘、一漏、一箱"。
5.混凝土工在鋼纖維混凝土澆築過程中應穿高筒雨靴並戴好手套。
環保措施
《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》的環保措施如下：
1.嚴格遵循國家有關環境保護的法律法規、標準規範、技術規程和地方有關安全的檔案規定。
2.現場設定洗車池和沉澱池、污水井，罐車在出場前均要用水沖洗，以保證市政交通道路的清潔，減少粉塵的污染。沉澱後的清水重複使用。
3.廢棄垃圾應分類存於垃圾站，並及時運至指定地點消納。可回收物料儘量重複使用。
4.混凝土在運輸過程中應防止遺撒，並對遺漏的混凝土及時回收處理。
5.運輸、施工所用車輛和機械的廢氣和噪聲等應符合環保要求。
6.地面硬化劑應統一堆放，並有防塵措施，在搬運和布散過程中要防止粉塵污染，操作人員應佩戴口罩，戴好手套。
7.施工場界應做好圍擋和封閉，防止噪聲對周邊的影響。
效益分析
雷射整平機為進口設備，租賃費用較高，但由於它施工速度快工、施工質量高，因此平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》具有比較好的綜合經濟效益和社會效益：
1.由於機械施工的作業工效是人工的3倍以上，因此雷射整平機施工可採用大面積的分倉，每倉面積可達到2000平方米，而人工刮平在保證質量的前提下，每倉面積宜為400平方米，採用大面積分倉可以減少施工縫，保證地面的整體性，同時減少了施工縫處的傳力桿、模板支設的費用以及大量的人工費用，以4.4萬平方米的地面對比分析如圖14、圖15、表6。
項目 | 採用雷射整平儀 | 人工整平 | 比較 |
分倉面積（平方米） | 1866 | 414 | ╱ |
施工縫長度（米） | 1814 | 4233 | 減少2719米，節省150% |
傳力桿數量（噸） | 5.7 | 13.4 | 減少7.7噸，節省135% |
支拆模板數量（平方米） | 453.5 | 1058 | 節省133% |
振搗刮平人工（工日） | 5人×33日=165 | 40人×100日=4000 | 節省1700% |
工期（天） | 33 | 100 | 縮短350% |
2.施工質量穩定，質量水平高，地面混凝土濕膜平整度可達到1～2毫米，耐磨層施工後的地面平整度可達到±3毫米，比人工採用刮槓施工，質量更穩定，由於整個地面採用雷射控制標高，地面的水平度的控制更為精確，能達到業主高質量的要求，具有良好的社會效益。
套用實例
由於《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》具有施工操作便捷，工效高，工期短，質量高的特點，已在中國國內許多工業廠房地面中得到套用。
375土木建築國家級工法彙編（2005～2006年度）
- 工程實例一
北京吉普汽車有限公司增資生產賓士轎車工程，主廠房地面為220毫米厚整體澆築的金屬耐磨鋼纖維地面，面積為44000平方米，業主要求的技術質量標準嚴於高於國家標準，其中表面平整度為2米靠尺檢查，允許偏差3毫米。根據該工程工期緊、質量標準高的特點，中國建築一局（集團）有限公司、江蘇南通二建集團有限公司採用了雷射整平機鋪築，帶傳力桿體系的整套地面施工工藝，實際施工工期為33天（原來按照人工鋪築的計畫工期為100天），地面的平整度、顏色均勻飽和度等各項指標均滿足業主技術標準的要求，取得了比較好的社會和經濟效益。
- 工程實例二
弗蘭德廠房三期工程為德國弗蘭德公司製造傳動部件組裝和試驗的工業廠房，鋼纖維混凝土金屬耐磨地坪面積22000平方米，地面厚度300毫米，廠房地面的平整度和承載力要求較高，地面平整度誤差要求控制在3毫米之內，地面承載力為15噸/平方米。採用該工法僅25天的時間完成了地面的施工，並達到了各項指標的要求。
- 工程實例三
北京市西城區國庫統一支付中心位於北京市西城區阜外大街，其地下車庫金屬耐磨地坪面積10500平方米，地面厚度為200毫米，採用該工法施工，取得了良好的施工效果。
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《雷射整平機鋪築鋼纖維混凝土耐磨地坪施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
