國賢發(fā)，付素娟，徐井良，吳 磊

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家莊 050020;2.河北省建筑科學研究院，河北 石家莊 050020)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，建筑業(yè)和其他行業(yè)一樣都在進行工業(yè)化技術改造，預制裝配式混凝土建筑煥發(fā)新的生機。目前，國內(nèi)許多高質(zhì)量要求的建筑已選用裝配式混凝土結構體系，并取得良好效果［1］。裝配式混凝土建筑體系不同于傳統(tǒng)混凝土建筑體系，該建筑體系是將梁、板、柱、墻板等構件從施工現(xiàn)場澆筑轉(zhuǎn)換到工廠內(nèi)進行批量生產(chǎn)，將預制構件運輸?shù)浆F(xiàn)場經(jīng)裝配而成的建筑，是一種新型、節(jié)能、環(huán)保、高效的建筑模式［2］。該建筑體系很大程度提高了工程質(zhì)量、加快施工速度、減少了建筑垃圾［3］。

基于國內(nèi)現(xiàn)有裝配式混凝土建筑體系，河北省建筑科學研究院自主研發(fā)了“整體裝配式混凝土異形構件建筑體系”(簡稱WSPC建筑體系)。WSPC建筑體系為全裝配式混凝土框架結構體系，由異形柱、異形疊合梁、整間免裝修復合保溫異形外墻板和整間內(nèi)墻板共同受力，形成框架墻板結構。梁、柱、墻、板等主要結構構件在工廠內(nèi)預制生產(chǎn)，施工現(xiàn)場進行簡單拼裝即可完成，最大限度減少現(xiàn)場濕作業(yè)和現(xiàn)場模具的使用量。

1 WSPC建筑體系介紹

“綠色民居整體裝配式混凝土結構示范工程”位于河北省建筑科學研究院院內(nèi)，采用WSPC建筑體系建造，該工程為全裝配式混凝土框架結構，地上3層，總建筑面積372.19m2，該工程節(jié)能率達76%，主體預制率達77%，裝配率為100%。其主要用于科研辦公和技術展示，該工程立面效果如圖1所示。

圖1 工程立面

1.1 WSPC建筑體系主要預制構件

WSPC建筑體系使民居建設更加環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化，體系采用異形柱、異形疊合梁形成框架結構，外圍護結構為預制自帶保溫整間免裝修墻板。WSPC建筑體系中預制構件包含預制整間免裝修墻板、預制異形疊合梁、預制異形柱、預制疊合板、預制樓梯(見圖2)。

1.2 預制構件特點及連接方式

1)預制外墻板 整間免裝修復合保溫異形外墻板集裝飾、保溫、維護于一體，在梁、柱位置伸出翼緣，防熱橋設計，墻角無結露現(xiàn)象。在工廠內(nèi)實現(xiàn)整間預制生產(chǎn)，施工現(xiàn)場實現(xiàn)整間吊裝，與梁、柱采用栓焊連接方式快速連接。該墻板能夠承擔部分側(cè)向力作用，有效降低框架材料用量。

圖2 預制構件

2)預制整間內(nèi)墻板 采用整間預制形式，墻板內(nèi)預埋鋪設線管，預留門窗洞口，提高生產(chǎn)效率。墻體內(nèi)空心或夾心，隔聲效果好，墻體表面平整度高，無需現(xiàn)場抹面工序。

3)預制異形疊合梁 預制異形疊合梁主要形式有L形、T形、十字形和I形。梁構件有核心區(qū)和疊合區(qū)，核心區(qū)為梁與柱交匯處，核心區(qū)預留孔洞滿足層間柱甩筋要求。疊合區(qū)通過預留鍵槽增強與樓板后澆連接質(zhì)量。層間梁之間通過全灌漿套筒和后澆節(jié)點實現(xiàn)連接。根據(jù)建筑形式和位置采用不同形式疊合梁。梁與墻體同厚，無外露棱角，美觀大方。

4)預制異形柱 預制異形柱主要形式有L形、十字形和I形。層間柱之間通過半灌漿套筒連接。根據(jù)建筑形式和位置采用不同形式柱。柱與墻體同厚，無棱角，布局靈活美觀。

5)其他預制構件 疊合樓板、預制樓梯、預制梯梁等此類構件較為常規(guī)，工廠內(nèi)預制能夠提高構件質(zhì)量和施工速度。

1.3 WSPC建筑體系特點

WSPC建筑體系適用于地震烈度為8度及8度以下低多層民用建筑，所有構件均在工廠內(nèi)預制，能夠保證構件質(zhì)量，受力性能好，提高建筑安全性。WSPC建筑體系主要有以下特點。

1)根據(jù)預制構件特點采用不同連接方式保證構件連接質(zhì)量，連接更加穩(wěn)定，提高建筑物抗震性能。

2)預制外墻板為整間墻板，提高施工效率，減少墻體拼縫數(shù)量，且無直接連通室內(nèi)和室外的豎向通縫，建筑防水更易保障，同時預制外墻板采用外裝修、保溫、結構一體化技術，減少二次施工程序。

3)預制外墻采用夾心保溫設計和梁柱通過粘貼真空板隔斷熱橋，使建筑節(jié)能滿足設計和規(guī)范要求，降低能源損耗。

4)預制內(nèi)墻為整間免裝修夾心或空心墻板，免除抹灰工序且有較好隔聲效果，減少拼縫數(shù)量，提高施工效率。

5)室內(nèi)無外露線管，根據(jù)設計要求在預制構件內(nèi)敷設電氣管線，實現(xiàn)電氣管線與結構集成化，使室內(nèi)更加美觀。

6)預制柱、預制異形疊合梁均與預制墻板同厚，室內(nèi)無明梁、明柱，構件之間采用不同連接方式隱蔽連接，使室內(nèi)布局更加靈活，提高居住舒適度。

2 預制構件生產(chǎn)工藝

WSPC建筑體系對預制構件質(zhì)量有較高要求，預制構件生產(chǎn)過程中每個環(huán)節(jié)均應符合相關規(guī)范要求?；谠摴こ讨蓄A制構件生產(chǎn)經(jīng)驗，預制構件生產(chǎn)流程可概括為:①模具拼裝;②模具清理和涂刷脫模劑;③鋼筋骨架綁扎安裝;④預埋件安裝;⑤澆筑混凝土;⑥混凝土抹面;⑦拆模、堆放、養(yǎng)護。根據(jù)構件形式、加工工藝、選材等特點分析，預制外墻板生產(chǎn)工藝最為復雜，本文以預制外墻板為例介紹整個預制過程。對其余構件預制過程中不同之處做簡要說明。預制外墻板生產(chǎn)工藝如圖3所示。

圖3 預制墻板生產(chǎn)工藝

2.1 模具拼裝和涂刷脫模劑

清理模臺和模具，接觸面不應有廢料、劃痕、銹漬等。模具拼裝前，對模具平整度、幾何尺寸、質(zhì)量等進行復檢，應滿足設計要求。模具拼裝時，利用卷尺測量側(cè)模長度和寬度，為防止模具偏扭需進行對角方正校正。側(cè)模之間通過螺栓固定，側(cè)模與模臺采用磁鐵盒或C形卡固定，側(cè)模與模臺組裝后必須在同一平面。模具固定完成后對拼縫縫隙、方正、牢固等進行驗收。

本項目采用環(huán)保無毒的油性脫模劑，油性脫模劑對模具及構件均無損害且不影響構件后期處理。脫模劑要求均勻涂刷，達到見光不見油的效果。

2.2 鋪下層鋼絲網(wǎng)片和綁扎桁架鋼筋

本項目采用cp3@50×50鍍鋅鋼絲網(wǎng)片滿鋪，首先按梅花狀布置保護層墊塊，放置鋼絲網(wǎng)片，調(diào)整好網(wǎng)片間距進行綁扎，嚴格控制綁扎間距(每隔150mm綁扎1道)。門窗洞口布置6通長加強鋼筋，與鋼絲網(wǎng)片綁扎。

預制墻板自帶保溫，聚苯保溫板在墻板中部，為增強兩側(cè)混凝土拉結力、提高墻板抗彎能力每間隔600mm布置1道桁架鋼筋，制作完成的桁架鋼筋應滿足尺寸要求，嚴禁再次割斷(見圖4)。

圖4 下層鋼絲網(wǎng)片鋪設

2.3 預埋件安裝

1)為墻板脫模和起吊運輸，水平吊釘為4個M20高強螺栓，與桁架鋼筋焊接連接，并布置46加強鋼筋以防止吊釘脫落或混凝土開裂。

2)現(xiàn)場拼裝應設置豎向起吊點，豎向吊釘根據(jù)墻板自重選擇規(guī)格，吊釘與桁架鋼筋焊接連接，同時布置1個采用10鋼筋焊接而成的寬350mm、長550mm的鋼筋籠，以保證構件安全吊裝。

3)預制墻板與梁柱連接采用干連接，通過栓焊連接固定，根據(jù)設計要求墻體周邊布置M16高強螺栓。

4)線盒和線管根據(jù)設計圖紙確定位置、規(guī)格、數(shù)量，為防止混凝土進入線盒，線盒內(nèi)部填充聚苯保溫板并在線盒外側(cè)纏膠帶，將線盒和線管與鋼絲網(wǎng)片綁扎固定。

2.4 下層混凝土澆筑

對模具、鋼筋、預埋件位置和形式進行復檢，符合設計要求后準備混凝土澆筑工作。下層混凝土澆筑對平整度及混凝土厚度要求較高，本項目采用C20自流平細石混凝土，自流平混凝土能夠保證模具下側(cè)或邊角部位混凝土的密實度且較易保證下層混凝土澆筑厚度為50mm。通過米尺進行多點測量保證澆筑面平整度和厚度。

2.5 鋪設聚苯保溫板

聚苯保溫板傳熱系數(shù)、孔隙率及密度等因素應符合相關規(guī)范規(guī)定。為增加混凝土與聚苯保溫板之間拉結力，本項目選用鋸齒面聚苯保溫板。根據(jù)DB13(J)185—2015《居住建筑節(jié)能設計標準(節(jié)能75%)》的規(guī)定，外墻選用190mm厚聚苯保溫板，保溫板緊密相貼，桁架鋼筋處預留100mm寬空隙用以澆筑聚苯顆粒保溫砂漿。門窗洞口處每隔450mm處放置1塊50mm×80mm×120mm防腐木塊，用以固定門窗框(見圖5)。

圖5 聚苯保溫板鋪設

2.6 澆筑聚苯保溫砂漿

保溫板的密實程度直接決定建筑節(jié)能效率，為避免出現(xiàn)熱橋，在桁架鋼筋位置澆筑聚苯保溫砂漿。聚苯保溫砂漿由膠粉聚苯顆粒(200L)、膠粉料(25kg)和水(25kg)配制而成。澆筑聚苯保溫砂漿時應使桁架鋼筋上弦鋼筋外露，以保證上層鋼絲網(wǎng)片與桁架鋼筋能夠順利綁扎。吊釘位置不得澆筑聚苯保溫砂漿，以保證構件安全起吊。

2.7 鋪設上層鋼絲網(wǎng)片

上層鋼絲網(wǎng)片鋪設要求同下層鋼絲網(wǎng)片的鋪設。

2.8 澆筑上層混凝土和構件養(yǎng)護

對聚苯保溫板的鋪設、聚苯保溫砂漿的澆筑、鋼絲網(wǎng)片的鋪設、線管預留等進行驗收，驗收合格后澆筑上層混凝土。澆筑混凝土時為避免混凝土浪費或缺少現(xiàn)象，澆筑的同時采用刮杠找初平?；炷吝_到初凝狀態(tài)后進行收面壓光，覆蓋薄膜養(yǎng)護防止出現(xiàn)裂縫?；炷吝_到一定強度后澆水養(yǎng)護(見圖6)。

圖6 預制構件澆筑和養(yǎng)護

預制內(nèi)墻板、預制柱、預制疊合梁、預制疊合板、預制樓梯，其預制生產(chǎn)過程與預制外墻板在模具支護、澆筑方式、材料規(guī)格等有所不同，區(qū)別如下。

1)預制內(nèi)墻板 預制內(nèi)墻板總厚度為200mm，采用100mm厚聚苯保溫板。

2)預制異形柱 預制異形柱縱筋均應套絲，保證鋼筋兩端平整，將半灌漿套筒安裝完畢后進行綁扎和注漿安裝管;鋼筋固定時保證柱底半灌漿套筒安裝正確并用固定器緊密固定(見圖7)。

圖7 柱鋼筋固定

3)預制異形疊合梁 異形疊合梁模具拼裝較為復雜，核心區(qū)由多個模具共同組合而成，在拼裝過程中應采用水平尺或施工線保證模具在同一水平線，同時利用卷尺控制模具間距;澆筑混凝土時，核心區(qū)預留管易發(fā)生移動，應對預留管下部和上部進行固定;根據(jù)設計要求確定梁端部甩筋長度;疊合部位和梁端預留鍵槽并做鑿毛處理，以滿足現(xiàn)場二次澆筑要求。

4)預制疊合板 預制疊合板澆筑完成后及時覆蓋薄膜養(yǎng)護，混凝土初凝后做拉毛處理并清除灰渣。

5)預制樓梯 由于樓梯造型的特殊性，為保證澆筑質(zhì)量，樓梯采用立模進行澆筑(見圖8)。

圖8 預制樓梯

3 預制構件生產(chǎn)過程中質(zhì)量驗收

裝配式混凝土建筑現(xiàn)場拼裝能否順利完成，其關鍵在于所生產(chǎn)的構件質(zhì)量是否合格。預制構件生產(chǎn)過程中對隱蔽工程的驗收和生產(chǎn)完成后對構件質(zhì)量的驗收尤為重要，預制構件生產(chǎn)過程中制作允許偏差及構件質(zhì)量應符合GB/T51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》的規(guī)定。

3.1 隱蔽工程驗收

預制構件混凝土澆筑前應對隱蔽工程進行驗收并填寫驗收記錄，預制構件應全數(shù)檢查，具體驗收內(nèi)容如下。

1)進場鋼筋應有合格證和試驗報告，鋼筋表面不得有橫向裂紋、結疤和折痕。鋼筋下料應嚴格按照設計要求制作，制作過程中應當定期、定量檢查。

2)預制柱和預制梁縱向套絲鋼筋必須保證鋼筋兩端平整，套絲長度、絲距及角度必須嚴格按照設計要求，縱向鋼筋套絲應符合規(guī)范要求。

3)鋼筋綁扎過程中，對尺寸、彎折角度不符合設計要求的鋼筋不得綁扎。

4)模具拼裝前應對模具全數(shù)檢查，不得存有鐵銹、油污及混凝土殘渣，對于存在變形超過規(guī)定要求的模具一律不得使用，拼裝完成后檢查模具拼縫及方正對角，使用過程中模具應定期檢查并填寫檢查記錄。

5)預埋件材料和品種應按照設計要求進行制作，進場時應提供合格證，對產(chǎn)品的外觀、尺寸、強度等進行檢驗。預埋件安裝應嚴格按照設計要求定位，制作安裝后應對所有預埋件尺寸進行驗收，填寫驗收記錄。

6)混凝土澆筑前應對模具、鋼筋、鋼筋骨架、鋼絲網(wǎng)片、連接套筒、聚苯保溫板、預埋件、吊具、預留孔洞、預埋線管等進行驗收并填寫驗收記錄。

3.2 構件質(zhì)量驗收

構件拆除模具后應及時對構件外觀質(zhì)量進行全數(shù)驗收并填寫驗收報告，具體驗收內(nèi)容如下。

1)根據(jù)設計要求對預制構件的外觀尺寸進行校核，包括寬度、高度、厚度和對角。

2)檢查預制構件外觀質(zhì)量，根據(jù)設計和規(guī)范要求對存有質(zhì)量問題的構件區(qū)分為一般缺陷和嚴重缺陷，并及時商討處理方案。

3)對預制構件預留鋼筋的數(shù)量、直徑及間距進行檢查;對預制構件灌漿套筒的數(shù)量、質(zhì)量進行檢查，避免水泥漿封堵。

4)根據(jù)設計要求檢查預埋件數(shù)量、形式、位置，檢查預留孔洞位置、形式和允許偏差。

4 結語

本文對WSPC建筑體系中預制構件特點、構件連接方式、體系特點進行說明，介紹預制構件生產(chǎn)工藝流程和其他預制構件生產(chǎn)工藝不同之處，最后對預制構件生產(chǎn)過程中的隱蔽工程和預制構件質(zhì)量的驗收進行介紹。該建筑體系主要應用于低多層建筑，生產(chǎn)效率高、施工速度快、資源浪費少、節(jié)約能源，符合國家節(jié)能、低碳、節(jié)約經(jīng)濟的發(fā)展要求。由于裝配式混凝土建筑在國內(nèi)起步較晚，相關技術體系、規(guī)程、規(guī)范尚不夠完善和成熟。通過對該建筑體系預制構件生產(chǎn)工藝的研究，以期為我國裝配式混凝土建筑的發(fā)展提供參考。

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