摘要
裝配式建筑的施工方案秉持著新型綠色理念和技術(shù)為廣大人民群眾喜愛，也推動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展，促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步。本文對(duì)裝配式材料及相關(guān)施工工藝做簡(jiǎn)單概述。
背景介紹隨著中國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)追求，裝配式建筑應(yīng)運(yùn)而生。裝配式建筑起源于19世紀(jì)的英國(guó)[1]。20世紀(jì)20年代，德國(guó)等歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家就積極推 進(jìn)建筑工業(yè)化，開始嘗試裝配式建筑;20世紀(jì)30年代，美國(guó)裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化逐步有了雛形;20世紀(jì)60年代，日本也開始制定住宅工業(yè)化的方針，并逐步變成現(xiàn)實(shí)[2];20世紀(jì)80年代，新加坡逐漸將裝配式的建筑理念融入了居民住宅工程。從國(guó)內(nèi)看，新中國(guó)建立初期，就曾引入蘇聯(lián)的裝配式建筑經(jīng)驗(yàn)，但未得到大規(guī)模的推廣[3]。國(guó)內(nèi)裝配式雖起步較早，但早期結(jié)構(gòu)僅限于盒子式等簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式。直到20世紀(jì)70年代直到20世紀(jì)70年代，我國(guó)才開始重視發(fā)展[4]。
隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)裝配式施工采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，充分把握裝配式建筑構(gòu)件要素的之間的匹配和應(yīng)用，分析可行性。在建筑設(shè)計(jì)上，提高裝配式建筑設(shè)計(jì)效率，實(shí)現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，降低裝配式建筑的設(shè)計(jì)誤差。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段，優(yōu)化整合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程，加快模型制作過程。在施工階段，提高工廠管理效率[5-6]。只需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，無(wú)須制作，隨施工技術(shù)的水平不必短提高，裝配式建筑在施工時(shí)已實(shí)現(xiàn)了干性作業(yè)，最大限速度的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高施工技術(shù)水平以及建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性[7-8]。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)相比，具有良好綜合社會(huì)效益，經(jīng)濟(jì)效益[9]：(1)節(jié)約能源，對(duì)周圍環(huán)境影響少(2)縮短工期(3)節(jié)約勞動(dòng)力(4)保證工程質(zhì)量(5)使用性能好，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗震性能好[10]。
02
裝配式建筑的分類
裝配式建筑可分為分別為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑[11]。
2.1 砌筑建筑
提前在預(yù)制場(chǎng)中制作好塊體,塊體按照大小的不同可分為小型砌塊、中型砌塊、大型砌塊,制作好砌塊后,在工地上用預(yù)制塊砌成墻體，使用該種墻體作為圍護(hù)部分的建筑稱為砌塊建筑。砌塊的原材料來(lái)源廣、品種多，可就地取材、價(jià)格便宜。一般有水泥、砂石、天然浮石、凝灰溶巖、人工陶粒、以及工業(yè)廢料(如粉煤灰、煤矸石、高爐礦渣)等。砌塊的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，現(xiàn)場(chǎng)施工方便，因此，近年來(lái)砌塊建筑發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛[12]。
2.1.1砌塊建筑施工準(zhǔn)備
根據(jù)建筑現(xiàn)場(chǎng)具體條件，施工機(jī)具配備等情況，編制施工方案、技術(shù)措施和施工平面布置圖。砌塊吊裝路線的選擇，主要根據(jù)臺(tái)靈架的技術(shù)性能和建筑物的體型選定，常用的有:①合攏法。井架架設(shè)在建筑物中部，臺(tái)靈架可先從建筑物的一端開始吊裝，逐步退到井架處，再將臺(tái)靈架移到另一端進(jìn)行吊裝;最后，又逐步退到井架處收頭。②后退法。與上述類似,只是井架設(shè)在建筑物的某一端時(shí),吊裝從另一端開始，退到設(shè)井架的端點(diǎn)位置收頭。③循環(huán)法。臺(tái)靈架回轉(zhuǎn)半徑范圍小于建筑物寬度時(shí)，吊裝通常須從井架旁開始，沿外墻依次吊裝一周，到井架處收頭。砌塊的排列按砌塊排列圖施工。該圖由設(shè)計(jì)單位提供，也可以由施工單位根據(jù)工程具體要求、施工條件與砌塊建筑規(guī)范進(jìn)行繪制。
2.1.2砌塊吊裝工藝
它根據(jù)機(jī)械設(shè)備能力而定。一般分為三類:①用輕型塔式起重機(jī)作垂直和水平運(yùn)輸，將砌塊和構(gòu)件運(yùn)到吊裝地點(diǎn),用臺(tái)靈架進(jìn)行吊裝,樓板和構(gòu)件等吊裝由塔式起重機(jī)進(jìn)行。本法工作效率較高。②用井架或門架集中垂直運(yùn)輸砌塊和構(gòu)件，再經(jīng)水平運(yùn)輸?shù)桨惭b地點(diǎn)，用臺(tái)靈架進(jìn)行吊裝。此法分垂直與水平兩階段運(yùn)輸，因此工效一般。③用臺(tái)靈架就地起吊，適用于勞動(dòng)力和起吊設(shè)備不足的低層建筑。吊裝時(shí)須將砌塊、樓板、構(gòu)件等根據(jù)吊裝順序，分別按型號(hào)、次序分批堆放在要求的位置上方可進(jìn)行，因此工效較低。
2.1.2砌塊工藝優(yōu)化
2.2板材建筑與盒式建筑
在施工過程中，為防止砌塊與墻體間的開裂變形，可在墻體中設(shè)置變形縫。設(shè)置控制縫是是解決墻體開裂最有效的辦法之一。①豎向控制縫 一般間距為6-13m，配筋砌體可達(dá)到30m。②水平控制縫 為控制屋內(nèi)與墻面的溫差變形，水平控制縫可在檐口圈梁與砌塊間、保溫層與屋板間、屋面板與圈梁之間等位置。
板材建筑是由各類板材，如墻板、樓板、屋面板等組合而成的建筑稱為板材建筑，板材建筑在裝配式建筑中占主要的地位。但板材建筑存在著對(duì)建筑物的造型和布局要求嚴(yán)格，對(duì)開間有所限制的缺陷。盒式建筑是板式建筑的衍生品，是由板式建筑構(gòu)成的形似盒狀的建筑,其最大的特點(diǎn)就是預(yù)制化程度非常高，在工廠制作過程中，甚至連屋內(nèi)的家具、地毯都已經(jīng)在工廠中安裝好，在現(xiàn)場(chǎng)組裝成建筑后,直接可以進(jìn)行使用[13]。以下簡(jiǎn)單介紹預(yù)制墻板制作工藝流程。
2.2.1預(yù)制墻板版制作工藝流程與要點(diǎn)
圖2-1 預(yù)制墻板工藝流程圖
(1)模板組裝與檢查：模板組裝就位時(shí)，首先要保證地膜表面平整度，以保證構(gòu)件表面平整度符合規(guī)定要求。模板與模板之間，幫板與底模之間的連接螺栓必須齊全，擰緊。模板接縫處用原子灰嵌塞抹平后再用砂紙打磨;
(2)涂刷脫模劑：為避免污染墻面磚，模板表面刷脫模劑后再用棉紗均勻擦拭兩遍，以形成均勻薄層油膜，見亮不見油;
(3)墻面磚背面處理：為保證面磚質(zhì)量和面磚鋪設(shè)后縫隙寬度一致，根據(jù)要求對(duì)面磚質(zhì)量要求對(duì)外觀、色差、尺寸偏差復(fù)測(cè)，合格方可;
(4)面磚入模鋪放：先在底模上彈出面磚縫中線，然后鋪設(shè)面磚，保證接縫設(shè)計(jì)要求。
(5)粘接層混凝土澆筑 可采用平板振動(dòng)器適當(dāng)振搗
(6)保溫層的鋪設(shè) 保溫層鋪貼后，插入保溫連接件
(7)埋件固定：預(yù)埋螺栓和鐵件應(yīng)采取措施保證其不偏移，對(duì)于套筒埋件應(yīng)注意其定位。
(8)結(jié)構(gòu)層鋼筋骨架入模：嚴(yán)格控制保護(hù)層厚度，合理設(shè)置墊塊。
(9)結(jié)構(gòu)層混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)：結(jié)構(gòu)層混凝土澆筑完畢后，采取振動(dòng)臺(tái)將混凝土振搗密實(shí)，混凝土收面完畢后立即采取蒸汽養(yǎng)護(hù)
(10)脫模、起吊與堆放：當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后方可脫模起吊。將起吊出池的PC板放置地面并固定，測(cè)量其外觀尺寸檢查，墻磚表面檢查。
2.3骨架板材建筑
該種建筑是由起支承作用的骨架和空間分割作用的板材所組成，骨架的材料可為鋼筋混凝土，也可以是鋼骨架，當(dāng)為鋼骨架時(shí),結(jié)構(gòu)自重較輕，內(nèi)部空間可以隨便劃分,適用于多層或高層建筑。以下簡(jiǎn)單介紹骨架材料預(yù)制樓梯制作工藝流程。
2.3.1預(yù)制樓梯制作工藝流程與制作要點(diǎn)
(1)模板組裝與檢查：保證模板尺寸，標(biāo)高符合要求。埋件安裝位置準(zhǔn)確牢固，避免位移;
(2)涂刷脫模劑：涂刷脫模劑 為避免污染墻面磚，模板表面刷脫模劑后再用棉紗均勻擦拭兩遍，以形成均勻薄層油膜，見亮不見油
(3)鋼筋入模：根據(jù)圖紙要求進(jìn)行鋼筋配料加工，綁扎成型，入模應(yīng)嚴(yán)格控制位置
(4)混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)：澆筑后振搗抹平，用低熱養(yǎng)護(hù)法，40℃養(yǎng)護(hù)
(5)脫模與堆放：當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后方可脫模起吊。將起吊出池的PC板放置地面并固定，測(cè)量其外觀尺寸檢查，
2.3.2預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板、疊合板生產(chǎn)
預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板、疊合板生產(chǎn)與預(yù)制樓梯板基本相同：模板制作，澆模，成型，養(yǎng)護(hù)，起吊，堆放。
2.4升板和升層建筑
指在底層進(jìn)行各層樓面板與屋面板的澆筑與制作,相當(dāng)于是在工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制的方式，當(dāng)某層板面預(yù)制完成后，通過液壓裝置將其送到設(shè)定標(biāo)高，然后進(jìn)行固定，并進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的制作,該種建筑型式制作難度較大，在實(shí)際工程中較少應(yīng)用少[14]，不做贅述。
2.5其他裝配式材料施工應(yīng)用
2.5.1套筒灌漿料
(1)應(yīng)用研究現(xiàn)狀
預(yù)制構(gòu)件的套筒灌漿連接技術(shù)在 20 世紀(jì) 60 年代由美國(guó)工程師首次提出并在檀香山的阿拉莫阿納酒店進(jìn)行了應(yīng)用，1983年在美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI)的報(bào)告中作為重要的鋼筋連接技術(shù)被提及;此后，作為混凝土預(yù)制構(gòu)件的連接技術(shù)得到廣泛的推廣和應(yīng)用[15]。
Kim[16]在Einea試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上做出進(jìn)一步的研究，結(jié)果表明：套筒灌漿料材料的性能和注入漿料質(zhì)量對(duì)灌漿料套筒的連接性能具有重要影響。聶東來(lái)[17]用超聲波首波聲時(shí)法對(duì)套筒中灌漿料密實(shí)性研究，根據(jù)超聲波聲速與幅值，能判斷豎向鋼筋連接的套筒灌漿料的密實(shí)性。栗翔等[18]采用硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥不同比例混合復(fù)合，發(fā)現(xiàn)復(fù)合制備的套筒灌漿料保塑性有一定程度的下降，有較好的早期強(qiáng)度，良好的體積穩(wěn)定性，自收縮與干燥收縮明顯降低[19]。
汪秀石等[20]研究了裝配式結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)套筒灌漿料的性能，通過配合比試驗(yàn)研究并進(jìn)行了流動(dòng)度、強(qiáng)度和膨脹性試驗(yàn)，優(yōu)選出了優(yōu)化配合比，同時(shí)基于優(yōu)化配合 比進(jìn)行了水膠比、減水劑摻量和膨脹劑摻量對(duì)高強(qiáng)套 筒灌漿料性能影響的研究;試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著水膠比(W/B)增加，流動(dòng)度逐漸增大，但強(qiáng)度隨 W/B 增加呈現(xiàn)明顯降低趨勢(shì);減水劑可有效改善流動(dòng)度，而當(dāng)摻 量過多時(shí)對(duì)強(qiáng)度有一定的影響;膨脹率隨膨脹劑摻量 增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但當(dāng)摻量<8.0% 時(shí)，膨脹效果較好。當(dāng)摻量>12 % 時(shí)，對(duì)流動(dòng)度和強(qiáng)度性能影響不利。
董軍軍[21]進(jìn)行了聚羧酸減水劑摻量對(duì)套筒灌漿料的流動(dòng)度、豎向膨脹率以及抗壓強(qiáng)度性能的影響的研究;結(jié)果表明：套筒灌漿材料中的聚羧酸減水劑摻量增加，流動(dòng)性能出現(xiàn)先增大后呈減小的趨勢(shì);灌漿材料的3 h 豎向膨脹率先增大而后逐漸降低;減水劑摻量對(duì)24h豎向膨脹性能保持不變;減水劑摻量對(duì)套筒灌漿材料的抗壓強(qiáng)度影響很小。
灌漿材料的性能對(duì)套筒連接技術(shù)具有非常重要的作用，眾多研究人員對(duì)套筒灌漿材料的配合比、工作性能、養(yǎng)護(hù)條件、力學(xué)性能和施工工藝以及對(duì)灌漿套筒的鋼筋拉拔性能、抗震性能等進(jìn)行了的研究。研究結(jié)果表明：套筒灌漿材料應(yīng)該具有良好的流動(dòng)性能、強(qiáng)度性能和體積穩(wěn)定性能。良好的流動(dòng)性能有助于灌漿套筒的注漿施工，適宜的強(qiáng)度性能和體積微膨脹性能有助于提高灌漿套筒的鋼筋拉拔性能。對(duì)套筒灌漿材料塑形階段的體積膨脹性能、塑形階段后的體積微膨脹性能以及套筒灌漿材料的耐久性能對(duì)套筒連接技術(shù)性能的影響需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。
(2)灌漿料套筒施工流程
鋼筋套筒灌漿料與普通灌漿料相比，由于應(yīng)用范圍不同，其強(qiáng)度、膨脹率、流動(dòng)度等技術(shù)要求也不同作[22]。為預(yù)制構(gòu)件的連接件，灌漿套筒通常在預(yù)制廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，就已經(jīng)埋置與內(nèi)部。在在連接件的連接接觸面(如剪力墻上下墻體接觸面)預(yù)留孔洞，包含植入套筒一段稱預(yù)制段，另一構(gòu)件將伸出鋼筋嵌入預(yù)留孔洞，通過構(gòu)件側(cè)端灌漿料套筒灌漿孔、出漿孔完成灌漿，待養(yǎng)護(hù)完成，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的連接。以下介紹灌漿料干式套筒縣城灌注環(huán)節(jié)。
灌漿套筒施工要點(diǎn)：
(1)連接部位檢查：根據(jù)吊裝順序，在預(yù)制構(gòu)件吊裝前，檢查結(jié)構(gòu)面上的預(yù)留插筋;
(2)分倉(cāng)與接縫封堵：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，可選擇手動(dòng)灌漿與電動(dòng)灌漿兩種：當(dāng)單倉(cāng)長(zhǎng)度小于0.3m，隔墻寬度大于2cm時(shí)，選手動(dòng)灌漿;當(dāng)單倉(cāng)長(zhǎng)度為0.3-3m時(shí)，可選電動(dòng)灌漿，當(dāng)單倉(cāng)長(zhǎng)度為1m-3m時(shí)，對(duì)接縫質(zhì)量要求更高。
(3)灌漿料制備與檢測(cè)：按配比混合干料與水，靜置3分鐘，等待漿料氣泡自動(dòng)排出再開始使用。施工前，應(yīng)檢查灌漿料初始流動(dòng)，與現(xiàn)場(chǎng)保持相同條件養(yǎng)護(hù)。
(4)灌漿連接：同倉(cāng)只能在一個(gè)灌漿孔中灌漿，并且不能同時(shí)選擇兩個(gè)以上的灌漿孔進(jìn)行灌漿。同時(shí)一倉(cāng)不間斷進(jìn)行澆筑灌漿，中途不得停止。
(5)灌漿料節(jié)點(diǎn)施工要求：灌漿后，灌漿試塊可在強(qiáng)度達(dá)到35MPa之后進(jìn)入下一道工序。通常環(huán)境溫度高于15℃，組件應(yīng)靜置24h;環(huán)境溫度在5℃-15℃間，48h內(nèi)構(gòu)件不得擾動(dòng);環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)在組件接頭處加熱，保持5℃以上，并保證48h內(nèi)組件不受擾動(dòng)[23]。
干式套筒灌漿施工區(qū)別于普通灌漿施工，其施工工藝也有所變化。表1為兩種套筒的工藝區(qū)分
2.6清水混凝土墻體施工流程：
清水外圍護(hù)復(fù)合保溫雙墻因內(nèi)墻附著大量的梁柱構(gòu)件，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，為保證構(gòu)件成型尺寸準(zhǔn)確，內(nèi)外清水墻須分開澆筑，即先施工一側(cè)墻體，拆模后粘貼擠 塑保溫板，后澆筑墻體以保溫板代替內(nèi)側(cè)模板，只支設(shè)外側(cè)清水模板，利用提前預(yù)埋在已澆筑墻體上的對(duì)拉螺桿加固[24]。
二層以下直墻施工階段先施工內(nèi)墻，后施工外墻。內(nèi)墻鋼筋綁扎→內(nèi)墻模板支設(shè)→對(duì)拉螺桿、連接件預(yù)埋→內(nèi)墻混凝土澆筑→內(nèi)墻模板拆模→對(duì)拉螺桿焊接→保溫板粘貼→外墻鋼筋綁扎→外墻模板支設(shè)→外墻混凝土澆筑及外墻模板拆除。
二層以上弧形雙墻最大向外挑出1.8m，外模拆除時(shí)間需按懸挑結(jié)構(gòu)考慮，因此必須先進(jìn)行外墻澆筑，澆筑后只拆除內(nèi)側(cè)模板，后續(xù)進(jìn)行內(nèi)側(cè)墻體澆筑。外墻外側(cè)模板支設(shè)→外墻鋼筋綁扎→外墻內(nèi)側(cè)模板支→對(duì)拉螺桿、連接件預(yù)埋→外墻混凝土澆筑→外墻內(nèi)側(cè)模板拆模→對(duì)拉螺桿焊接→保溫板粘貼→內(nèi)墻鋼筋綁扎→內(nèi)墻模板支設(shè)→內(nèi)墻混凝土澆筑→內(nèi)墻模板拆除→外墻外側(cè)模板及支撐體系拆除[25]。
2.6裝配式建筑的拼裝接縫材料
裝配式建筑中拼裝接縫的處理是施工難點(diǎn)，結(jié)合工程應(yīng)用，采用可再分散乳膠粉、水泥、橡膠粉等制備的一種接縫膠泥，該膠泥滿足裝配式建筑中疊合板接縫材料對(duì)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、定伸粘結(jié)性及耐久性等指標(biāo)的要求[26]。試驗(yàn)結(jié)果表明，可再分散乳膠粉的摻入 ，提高了膠泥的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;橡膠粉的摻入提高了膠泥的斷裂伸長(zhǎng)率，降低了成本，有利于膠泥的推廣應(yīng)用。彭佳慧等[27]可在分散乳膠粉摻量達(dá)到1.5%時(shí)，特細(xì)砂漿的粘接強(qiáng)度增加49%，抗裂強(qiáng)度增加84%，壓折比低達(dá)2.49。
