大型清水混凝土掛板在高層公共建筑中的應(yīng)用

文 / 盧保樹 曲崇杰 李 昊 孔令海 張寒松 田 珺 陳珊珊

圖1 清水混凝土安裝圖

1 工程概況

1.1 工程簡介

濟(jì)南萬科金域國際B地塊（商業(yè)商務(wù)），位于山東省濟(jì)南市高新區(qū)，本工程總建筑面積為123318平方米。地下室為局部三層，地下一層至地下二層局部設(shè)有人防工程，地下三層全部為人防工程。地上為2棟高層公共建筑。A、B樓和車庫抗震設(shè)防烈度均為6度，建筑設(shè)計(jì)使用年限為50年。本工程設(shè)計(jì)等級為一級，A號樓為一類超高層公共建筑，B號樓為一類高層公共建筑。

1.2 外墻PC板概況

本工程主樓外墻采用預(yù)制混凝土外墻PC掛板，外墻PC是新型構(gòu)件，由工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場安裝。作為建筑物外立面裝飾性構(gòu)件，其加工制作、吊裝施工面臨諸如精度要求高、工藝新穎等特點(diǎn)與難點(diǎn)。

A樓地上3層～31層和女兒墻采用PC掛板，一個窗戶一塊，局部采用玻璃幕墻，全PC板時單層76塊，局部幕墻時單層56塊。除轉(zhuǎn)角位置，大多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)板，尺寸為2.08×3.78m，重量為3.21T，最重的板尺寸為2.39×3.78m，重4.44T，此種板每層有4塊。

B樓一、二層為玻璃幕墻，三層～十六層外墻采用外掛PC板，局部采用玻璃幕墻，全PC時單層82塊板，局部玻璃幕墻時單層62塊板，標(biāo)準(zhǔn)板尺寸為2.08×3.77米，重量為2.49T。

2 清水混凝土掛板施工技術(shù)

2.1 涵義

清水混凝土掛板是新型的清水系列裝飾材料，也是目前行業(yè)中比較新穎的產(chǎn)品，它在一定程度上滿足了客戶的對建筑裝飾的渴望，可用于任何建筑的裝飾，擴(kuò)大了清水混凝土裝飾產(chǎn)品系列的使用范圍，形成了清水混凝土掛板系統(tǒng)。

2.2 特征

圖2 A樓PC板構(gòu)件效果圖

圖3 B樓外墻PC板整體效果圖

預(yù)制清水混凝土掛板具有模具化生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，同時因由專業(yè)廠家生產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)比較成熟，通過特殊工藝，可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期，生產(chǎn)速度快，同時安裝過程簡單，質(zhì)量易于控制，安裝速度較快。

2.3 工藝原理

2.3.1 組合鋼模

根據(jù)掛板尺寸，采用鋼模現(xiàn)場組合定型模板體系。嚴(yán)格執(zhí)行模板工程施工規(guī)范，保證鋼模板及其支撐有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。模板內(nèi)側(cè)要平整，接縫嚴(yán)密，不漏漿。模板安裝好后要仔細(xì)檢查模具是否放平，在澆注混凝土過程中派專人檢查模具的平整度。

1）工藝流程

放樣→鋼模組合→內(nèi)表面清理→刷隔離劑（脫模劑）→檢查驗(yàn)收

2）施工要點(diǎn)

a．將鋼模具放置在平整堅(jiān)硬的水泥地面上，根據(jù)掛板尺寸在底面鋼模上放樣，確保方正；

b．組合鋼模板用連接件連接，并支撐可靠；鋼模板組裝后，其側(cè)模、端模和底模工作面之間的局部最大縫隙不得大于0.5mm；

c．鋼模內(nèi)表面采用鋼絲刷將污物清除，并用抹布擦干凈，確保表面無明顯銹漬銹斑，平整光滑；內(nèi)表面為一整塊鋼模，不允許有拼接縫或焊縫；不應(yīng)有裂縫、結(jié)疤、分層等缺陷，如有某些擦傷、劃痕、壓痕和燒傷，其深度不得大于0.5mm，寬度不得大于1mm；

d．將隔離劑（脫模劑）均勻地涂刷在側(cè)模、端模和底模工作面；涂刷前鋼模表面應(yīng)無水跡；

e．檢查的主要內(nèi)容是對組合后的模板內(nèi)表面幾何尺寸進(jìn)行檢查；

f．預(yù)埋件。首先對預(yù)埋件進(jìn)行外觀檢查，尺寸符合設(shè)計(jì)要求；根據(jù)圖紙要求將預(yù)埋件按尺寸準(zhǔn)確放置并固定好；外露鐵件應(yīng)進(jìn)行防腐處理，以確保其耐久性。

2.3.2 混凝土的運(yùn)輸、澆筑和振搗

①工藝流程

混凝土拌制→澆筑→振搗→抹面→養(yǎng)護(hù)

②施工要點(diǎn)

a．混凝土配合比嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)室出具的配合比配料，每盤混凝土攪拌時間為最后一種材料下料完全后攪拌不少于90秒；

b．現(xiàn)場攪拌站出料后用攪拌車將混凝土運(yùn)至指定料斗內(nèi)，利用機(jī)械及人工將混凝土鏟到模具內(nèi)，以平模具上口為宜。

2.4 性能特點(diǎn)

2.4.1 逼真體現(xiàn)清水混凝土肌理效果

1）通過工廠化預(yù)制生產(chǎn)線，加之中國最早從事清水混凝土預(yù)制保護(hù)工程積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)清水混凝土掛板逼真的表面清水混凝土肌理效果，達(dá)到“勝似現(xiàn)澆清水混凝土”的表面效果，體現(xiàn)清水混凝土清透自然的肌理和純凈質(zhì)樸的格調(diào)，同時可根據(jù)設(shè)計(jì)師和業(yè)主的偏好以及環(huán)境的整體需求，為顧客提供不同的肌理、光澤、色調(diào)及功能選擇，一旦選型，便可在工廠完成生產(chǎn)、加工及表面處理，質(zhì)量控制可以得到有效保證。

2）功能上具有耐候、耐久、耐腐蝕、耐污染、平整度高、美觀、施工方便的優(yōu)勢；

3）材料上有很強(qiáng)的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。

2.4.2 創(chuàng)新性實(shí)現(xiàn)與保溫的完美結(jié)合

解決長期以來清水混凝土建筑設(shè)計(jì)與外墻外保溫相矛盾的難題，極大地拓寬了清水混凝土設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍，給與設(shè)計(jì)師以全新的思路和視角，實(shí)現(xiàn)清水混凝土建筑設(shè)計(jì)不再是“遙遠(yuǎn)的夢想”。

2.4.3 優(yōu)異的耐久性

通過工廠化表面預(yù)處理工藝及系統(tǒng)裝配實(shí)現(xiàn)掛板系統(tǒng)的長期的使用性能和耐久性，表面涂裝混凝土保護(hù)劑，通過二～三個月的人工加速老化試驗(yàn)，光澤保持率80%以上，色差變化小，試驗(yàn)結(jié)果表明清水混凝土掛板戶外使用壽命可達(dá)10年以上。

板材即使在空氣污染的環(huán)境下也不易吸附灰塵，且極易采用一般方法清洗。使混凝土建筑由“水泥森林”轉(zhuǎn)化為“陽光森林”，真正實(shí)現(xiàn)清水混凝土建筑的綠色環(huán)保和自潔。

2.4.4 優(yōu)異的防火性

按GB/T5464-99測試表明，清水混凝土掛板屬于不燃材料，經(jīng)國家防火材料檢驗(yàn)中心檢測，其燃燒性按GB8624-標(biāo)準(zhǔn)，在產(chǎn)品煙密度、煙尖高度，煙氣濕度及燃燒剩余長度平均值等指標(biāo)均已達(dá)到或準(zhǔn)A級防火材料標(biāo)準(zhǔn)。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

結(jié)合清水掛板施工技術(shù)的特點(diǎn)對該體系生產(chǎn)及實(shí)施過程進(jìn)行了系統(tǒng)分析與研究，為今后全面推廣應(yīng)用掃平道路，具體研究內(nèi)容如下。

3.1 如何確保清水掛板的工廠加工精度與產(chǎn)品質(zhì)量

3.1.1 清水混凝土掛板質(zhì)量措施

1）混凝土所用原材料、混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土強(qiáng)度等級、耐久性和工作性，均應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和工程設(shè)計(jì)要求。

2）模板與混凝土接觸面應(yīng)清理干凈并涂刷隔離劑，嚴(yán)禁采用影響結(jié)構(gòu)性能或面層裝飾效果的隔離劑。

3）在澆筑混凝土前，進(jìn)行嚴(yán)格的鋼筋及預(yù)埋件隱蔽工程驗(yàn)收。鋼筋的品種、級別、規(guī)格和數(shù)量、混凝土保護(hù)層、外墻掛板上的預(yù)埋件、插筋位置和數(shù)量必須滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.2 鋼模板

清水混凝土施工用的模板要求十分嚴(yán)格，需要根據(jù)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)定做，且所用模板多數(shù)為一次性的，成本較高，轉(zhuǎn)角接頭等重要部位使用特制模板。

模板必須具有足夠的剛度，在混凝土側(cè)壓力作用下不允許有一點(diǎn)變形，以保證結(jié)構(gòu)物的幾何尺寸均勻、斷面的一致，防止?jié){體流失；對模板的材料也有很高的要求，表面要平整光潔，強(qiáng)度高、耐腐蝕，對模板的接縫和固定模板的螺栓等，則要求接縫嚴(yán)密，要加密封條防止跑漿。

固定模板的拉桿采用絲杠固定，既方便安裝，同時也方便拆模，從而達(dá)到減少對混凝土表面的破損的效果。

3.2 采用先進(jìn)工藝生產(chǎn)清水掛板確保滿足設(shè)計(jì)

飾面混凝土外墻掛板采用反打一次成型工藝制作，確保外墻掛板面層的裝飾效果和制作質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

山東平安建科公司根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行測量和掛板設(shè)計(jì)，利用模具化生產(chǎn)方式預(yù)制出清水混凝土掛板成品，并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在清水混凝土掛板預(yù)制過程中在板頭及板腳部位埋入預(yù)埋件，現(xiàn)場安裝時通過測量定位后，將預(yù)制清水混凝土板調(diào)整到位，并通過板頭與板腳的預(yù)埋件與結(jié)構(gòu)上植入的預(yù)埋件焊接固定。

3.3 清水掛板的精確吊裝

3.3.1 抱柱式懸臂起重機(jī)

1）根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃要求，需要在結(jié)構(gòu)封頂前安裝外墻PC板，因此需在樓層內(nèi)設(shè)置小型吊裝設(shè)備來完成外墻PC板的垂直運(yùn)輸和就位，A樓外墻PC的安裝主要以此方式進(jìn)行。經(jīng)多方多次研討論證，確定使用抱柱式旋臂起重機(jī)。

2）抱柱式懸臂起重機(jī)（又稱壁柱式）是將起重機(jī)旋臂安裝于墻體或柱子上，和卷揚(yáng)機(jī)或電動葫蘆配套使用，能在180度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)起吊重物的一種機(jī)械，該機(jī)械機(jī)構(gòu)獨(dú)特，安全可靠，具有高效、省時、省力、靈活的特點(diǎn)，多用于廠房車間和倉庫。

3）機(jī)械提供廠家為江蘇靖江市起重設(shè)備廠，選購兩臺5噸級旋臂起重機(jī)，臂長8米，高度2.6米，該設(shè)備由安裝座、懸臂梁、起升機(jī)構(gòu)和電器部分等機(jī)構(gòu)組成，安裝座通過12根高強(qiáng)螺栓和鋼板壓板固定于框架柱上，旋臂梁與安裝座連接，起升機(jī)構(gòu)安裝于懸臂梁上，采用卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，起升高度可達(dá)100米。

3.3.2 吊裝工具

考慮到外墻PC吊裝受力、吊裝過程安全問題，采用鋼扁擔(dān)作為起吊輔助工具，外墻PC板通過專用吊具吊裝。這樣能保證吊點(diǎn)的垂直。鋼扁擔(dān)采用吊點(diǎn)可調(diào)的形式，使其通用性更強(qiáng)。

3.3.3 外墻PC板起吊前的準(zhǔn)備工作

連接角板焊接就位：進(jìn)行PC板吊裝前，提前將待吊裝部位的連接角板與樓層預(yù)埋件焊接連接，焊接前做好精確定位，每個位置PC掛板豎向拉通線定位，保證豎向線條順直，上下兩塊板之間不出現(xiàn)錯位現(xiàn)象；連接角板焊接完成，保證上下四個角板在同一個豎向平面內(nèi)。為了能夠調(diào)節(jié)PC板的高低，連接角板上的孔為長圓孔。

4 對重點(diǎn)及難點(diǎn)部位采取的技術(shù)措施

1）每塊PC掛板均為獨(dú)立承重構(gòu)件，每塊板有6個連接點(diǎn)，需要6個埋件，埋件位置的精確性直接關(guān)系到PC板安裝的精度。

2）埋件材質(zhì)為Q345B鋼材，表面均做鍍鋅處理，鋼板的垂直度偏差不應(yīng)大于1mm，外形尺寸偏差不應(yīng)大于3mm，孔徑偏差不應(yīng)大于1mm。

3）邊梁綁扎時將預(yù)埋件臨時綁扎固定在鋼筋上，質(zhì)檢人員、監(jiān)理人員根據(jù)預(yù)埋件圖紙對預(yù)埋件的型號進(jìn)行確認(rèn)。

4）梁模板加固完成、疊合板安裝完成后，由放線人員放出邊梁控制線。再根據(jù)邊梁控制線，精確調(diào)整預(yù)埋件在X、Y軸方向上的位置，調(diào)整完成后將預(yù)埋件進(jìn)行點(diǎn)焊固定，精度控制在2mm以內(nèi)。

5）根據(jù)預(yù)埋件圖紙進(jìn)行逐個檢查核實(shí)預(yù)埋件位置和規(guī)格是否正確，并將檢查數(shù)據(jù)記錄在專用檢查表上。

6）梁底的埋件，直接在梁底模板上彈出埋件位置線，然后將埋件固定到梁底上，可以有效防止因澆筑混凝土而造成埋件移位。