牛小平,趙志紅
(山西省安裝集團(tuán)股份有限公司,山西 太原 030032)
山西省安裝集團(tuán)股份有限公司從2018 年以來開始參與建設(shè)山西建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化園區(qū),當(dāng)年完成了晉東南園區(qū)和晉中園區(qū)的PC 工廠建設(shè),并全部投產(chǎn),自此開始了PC 構(gòu)件產(chǎn)品的研究和生產(chǎn)實(shí)踐。山西建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化晉中園區(qū)的綜合服務(wù)區(qū)辦公樓裝配式建筑,由該公司負(fù)責(zé)總承包建設(shè),A 棟為裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu),裝配式混凝土構(gòu)件在晉中園區(qū)PC 工廠生產(chǎn)??蚣苤鳛樵摋澽k公樓的豎向承重構(gòu)件,公司對其預(yù)制生產(chǎn)質(zhì)量非常重視,重點(diǎn)開展了裝配式混凝土預(yù)制柱工法的研究。
混凝土預(yù)制柱面臨的技術(shù)問題是如何工廠化生產(chǎn),從工藝、生產(chǎn)等角度綜合考慮,該工法可以有效地解決工廠化生產(chǎn)中的難點(diǎn)。預(yù)制柱作為裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,對截面尺寸、配筋、連接節(jié)點(diǎn)都有嚴(yán)格的要求,工廠加工構(gòu)件的精確度和質(zhì)量直接影響到現(xiàn)場安裝施工(如圖1 所示) 。使用定型鋼模具作為預(yù)制柱模板,可以很好的控制預(yù)制柱構(gòu)件截面尺寸偏差到毫米級,對于預(yù)制柱的平整度、垂直度及灌漿套筒的定位也可以精準(zhǔn)控制,同時(shí)對于每一根主筋伸出的位置也非常準(zhǔn)確,極大的提高了預(yù)制柱的成型質(zhì)量與外觀效果; 伸出主筋和全灌漿套筒作為預(yù)制柱豎向連接物,其位置及間距的精準(zhǔn)度直接影響到與上層建筑連接是否可以達(dá)到設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求,所以針對預(yù)制柱伸出筋位置,對模具的開孔和灌漿套筒的定位有嚴(yán)格的要求; 節(jié)點(diǎn)連接是施工控制中的重中之重,也是裝配式混凝土預(yù)制柱工法研究的核心。
圖1 預(yù)制柱安裝現(xiàn)場圖
工藝流程: 構(gòu)件深化→模具設(shè)計(jì)→預(yù)制前準(zhǔn)備→構(gòu)件制作→質(zhì)量控制[1]。
1) 預(yù)制柱構(gòu)件深化設(shè)計(jì)流程: 結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)→預(yù)制構(gòu)件拆分方案設(shè)計(jì)→預(yù)制構(gòu)件深化圖→預(yù)制構(gòu)件綜合加工圖。2) 預(yù)制柱構(gòu)件深化設(shè)計(jì)基本要求: a. 預(yù)制柱在單體建筑中規(guī)格少,同類型構(gòu)件的模具可以重復(fù)使用;b.預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)(如圖2 所示) 應(yīng)綜合考慮對裝配式施工安裝調(diào)節(jié)和施工偏差配合的要求; c. 預(yù)制柱水平接縫處不宜出現(xiàn)全截面受拉應(yīng)力; d. 預(yù)制柱高度尺寸按照建筑層高確定,截面尺寸按柱表尺寸確定。
圖2 預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)
1) 按照預(yù)制柱設(shè)計(jì)圖紙對模具四邊設(shè)計(jì)邊模,并對邊模的平整度、相互間的垂直度嚴(yán)格要求。
2)根據(jù)預(yù)制柱伸出筋的位置、大小、間距以及吊環(huán)位置、大小,對頂模設(shè)計(jì)開圓孔或者槽孔,嚴(yán)格按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì);要求孔徑為伸出筋直徑+4 mm,槽口為吊環(huán)邊緣+2 mm。
3) 根據(jù)預(yù)制柱底面灌漿套筒的位置,間距,對底模設(shè)計(jì)開孔,孔徑為柱灌漿套筒固定螺栓直徑+4 mm,位置間距為±2 mm。
4) 參考構(gòu)件重量對模具底模設(shè)計(jì),模具側(cè)邊模與底模設(shè)計(jì)成合頁式結(jié)構(gòu)(如圖3 所示) ,用于提高模具的使用效率,加強(qiáng)模具的整體性,同時(shí)減少制作過程中工人的吊裝次數(shù),對安全問題加以預(yù)防。
圖3 裝配式 混凝土預(yù)制柱合頁式模具
1) 鋼筋籠規(guī)格、尺寸、形狀、箍筋數(shù)量等符合圖紙要求(如圖4 所示) ,鋼筋與灌漿套筒預(yù)埋符合規(guī)范要求JGJ 355—2015 鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。
圖4 裝配式 混凝土預(yù)制柱鋼筋安裝
2) 灌漿套筒進(jìn)場時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行接頭型式檢驗(yàn),確定見證人員和取樣人員,送至第三方有資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn),并出具檢驗(yàn)報(bào)告。第三方資質(zhì)機(jī)構(gòu)對灌漿套筒外觀、外形尺寸進(jìn)行核查;對鋼筋原材拉伸性能、對中單向拉伸性能、偏置單向拉伸性能、大變形反復(fù)拉壓性能試驗(yàn),檢測其性能是否符合要求(注:因需國檢型式檢驗(yàn),故灌漿套筒、相匹配的灌漿料等材料及鋼筋套筒連接接頭需提前一個(gè)月送檢) 。
3) 灌漿料必須與灌漿套筒匹配,且配比及使用應(yīng)符合規(guī)范JG/T 408—2019 鋼筋連接套筒用灌漿料,必須保證進(jìn)、出漿口、排氣孔通暢,無異物。且對首次施工,宜選擇有代表性的部位進(jìn)行試制作、試安裝、試灌漿; 灌漿料進(jìn)場時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行型式檢驗(yàn),由第三方有資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn),并出具檢驗(yàn)報(bào)告,檢驗(yàn)其流動(dòng)度、豎向膨脹率、抗壓強(qiáng)度、氯離子含量等(注:待檢驗(yàn)全部合格后,方可進(jìn)入構(gòu)件預(yù)制工序)[2]。
1) 模具內(nèi)部必須平整、光潔,將脫模劑用海綿刷先涂邊模,再涂底模和端模,涂抹時(shí)手勢一致,且不可有積液。
2) 灌漿套筒定位安裝: 灌漿套筒定位座安裝在底模對應(yīng)孔位,定位橡膠安裝在底模內(nèi)側(cè),螺栓在外側(cè)。套筒與定位橡膠連接,精確定位套筒位置。
3) 灌漿套筒進(jìn)出漿口:預(yù)制柱四面灌漿套筒進(jìn)出口,上下面灌漿套筒進(jìn)出口引出套管,在上面統(tǒng)一進(jìn)出漿,左右套筒在側(cè)模定為開洞,引出套管進(jìn)出漿料。
4) 確定加工構(gòu)件尺寸規(guī)格與圖紙一致,檢查上邊模外端的箍筋長度是否滿足圖紙要求; 連接點(diǎn)處鋼筋是否全部綁扎;檢查鋼筋是否有位移; 注意邊模與底模黏合處,其縫隙的結(jié)構(gòu)膠是否均勻涂抹,鋼筋不可有大面積的腐蝕和銹斑。
5) 當(dāng)構(gòu)件截面尺寸大于500 mm×500 mm,制作時(shí)采用分層連續(xù)澆筑(如圖5 所示) 、振搗,間歇時(shí)間不超過混凝土初凝時(shí)間(混凝土非流動(dòng)、未初凝) ,每次澆筑400 mm,總數(shù)不超過3 次; 澆筑時(shí)間間隔以溫度為主,5 ℃~15 ℃,間隔1 h 左右,15 ℃以上,間隔0.5 h 左右;澆筑時(shí)分層下料,每層厚度為振動(dòng)棒有效振動(dòng)長度;經(jīng)常觀察模板、鋼筋、螺栓、預(yù)埋預(yù)留等有無移動(dòng)情況。采用插入式振搗器,插入的間距不大于振搗器作用部分長度的1.25 倍,振動(dòng)棒插入間距500 mm ~700 mm,不可漏振;振搗棒插入下層3 cm ~5 cm。盡量避免碰撞預(yù)埋件、預(yù)埋螺栓,放置預(yù)埋件位移。最后用抹子壓光抹平,在初凝前二次收面閉合收縮裂縫。
圖5 裝配式預(yù)制柱混凝土分層澆筑
為達(dá)到預(yù)制柱的各項(xiàng)指標(biāo),對材料有如下要求:1) 符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件模具;2) 符合設(shè)計(jì)要求的灌漿套筒以及與之配套的灌漿料;3) 符合構(gòu)件要求的鋼筋、混凝土等原材。
1) 已完成澆筑、振搗、找平的預(yù)制柱,進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得低于8 h; 滿足養(yǎng)護(hù)時(shí)間后即可拆卸邊模,后續(xù)仍需覆膜和澆水且進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù),常規(guī)保濕養(yǎng)護(hù)不得少于7 d。
2) 預(yù)制柱蒸汽養(yǎng)護(hù)結(jié)束后即可拆除兩側(cè)和端部模板,在同條件混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上方可拆除底模和起吊轉(zhuǎn)運(yùn)至堆場,待同條件混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上時(shí)方可按規(guī)定程序出廠。
3) 按型號分類,平鋪存放,間距保持一致,到堆場后,覆膜、蓋棉、灑水養(yǎng)護(hù),灑水間隔為2 h/次,作業(yè)面積為100%。
效益分析見表1。
表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析表
預(yù)制柱模具設(shè)計(jì)及生產(chǎn)應(yīng)用是針對混凝土預(yù)制柱生產(chǎn)制作的工藝方法,相對于傳統(tǒng)的現(xiàn)場制作,精簡了加工工藝,提高了加工效率和加工精度,確保了預(yù)制柱成型質(zhì)量(如圖6 所示) ,杜絕了機(jī)械傷害的發(fā)生,極大減少了后期整改費(fèi)用,受到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位及同行的一致好評[3]。
圖6 預(yù)制柱成型效果
1) 應(yīng)用實(shí)例一:山西建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化晉中園區(qū)二期4 號綜合樓A 樓為裝配式建筑框架結(jié)構(gòu),地下1 層、地上9 層,地上建筑面積12 650 m2,其中設(shè)計(jì)2 層~9 層采用預(yù)制柱,其規(guī)格種類為25 種,總數(shù)為144 根,總量約為390 m3(如圖7 所示) 。
圖7 裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例一
2) 應(yīng)用實(shí)例二:山西建投晉南建筑產(chǎn)業(yè)有限公司辦公樓裝配式框架結(jié)構(gòu),總建筑面積13 042.79 m2,2 層~4 層裝配整體式框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用預(yù)制柱94 根,該預(yù)制柱通過工廠深化設(shè)計(jì),采用定制鋼模生產(chǎn)(如圖8 所示)[4]。
圖8 裝配式混凝土預(yù)制柱應(yīng)用實(shí)例二
裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)預(yù)制柱的現(xiàn)場安裝質(zhì)量是工程的重點(diǎn)也是難點(diǎn),而安裝的難易很大程度上取決于預(yù)制柱成型質(zhì)量,預(yù)制柱外伸鋼筋位置的準(zhǔn)確性,預(yù)制柱灌漿套筒位置的準(zhǔn)確性,故而裝配式混凝土預(yù)制柱工廠化生產(chǎn)的工法研究非常必要,對于工法應(yīng)用的可靠性驗(yàn)證也很關(guān)鍵,公司在這方面做的一些工作和形成的經(jīng)驗(yàn)成果,必將有益于行業(yè)的進(jìn)步,有助于推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展。