預(yù)制裝配式構(gòu)件在園林建筑施工中的應(yīng)用及節(jié)能環(huán)保價值

于德新，黃龍龍，高 飛

(中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟南 250100)

很長時間以來，現(xiàn)場施工是我國建筑行業(yè)所主要采用的方式，具體地講就是從模板支設(shè)、腳手架搭設(shè)、鋼筋綁扎到混凝土澆筑，這些工作大部分都是由人工在施工現(xiàn)場來完成[1]，這種工作方式不但施工現(xiàn)場混亂、勞動強度大，而且也會消耗大量的建筑材料，同時施工產(chǎn)生較多的建筑垃圾，很大程度上影響了周圍的環(huán)境[2-3]。

近些年來，勞動力成本不斷上漲，以這種低廉價格的勞動力為基礎(chǔ)的建筑現(xiàn)場施工生產(chǎn)方式正日益受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[4-7]。

1 預(yù)制裝配式構(gòu)件的發(fā)展

近年來，我國各地社會經(jīng)濟和建設(shè)水平出現(xiàn)高速發(fā)展趨勢，預(yù)制裝配式施工方式，越來越受到業(yè)界的關(guān)注[8-9]，這類預(yù)制式建筑項目也開始順應(yīng)時代發(fā)展潮流，出現(xiàn)了高速發(fā)展的情況。簡單來說，裝配式是將工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品部件在施工現(xiàn)場進行組合安裝的方式[5]，目前主要有裝配式公路、建筑、鋼橋、裝修等領(lǐng)域。預(yù)制裝配式建筑在20世紀(jì)初就開始引起人們的興趣，到60年代，預(yù)制裝配式建筑在世界各國得到大量推廣[10]。預(yù)制裝配式構(gòu)件如圖1所示，預(yù)制式構(gòu)件在混凝土結(jié)構(gòu)中的占比情況見表1。

圖1 預(yù)制裝配式構(gòu)件Fig.1 Prefabricated components

表1 預(yù)制式構(gòu)件在混凝土結(jié)構(gòu)中的占比情況Tab.1 Proportion of prefabricated components in concrete structure

由于預(yù)制裝配式建筑生產(chǎn)成本低、建造速度快，迅速在世界各地推廣開來。預(yù)制裝配式構(gòu)件在建筑中使用時具有以下優(yōu)點[11-13]：①可塑性高，預(yù)制建筑可以實現(xiàn)更為復(fù)雜的外觀和造型；②預(yù)制裝配式建筑所使用的混凝土外觀具有更優(yōu)良的質(zhì)量；③可以不受常規(guī)澆現(xiàn)混凝土的諸多限制；④預(yù)制裝配式建筑所使用的構(gòu)件與鋼構(gòu)件更容易結(jié)合；⑤整體工期速度比鋼結(jié)構(gòu)建筑快，并且具有免防火施工、免搭架外裝修和免打底粉光的優(yōu)點；⑥預(yù)制外墻板表面可以根據(jù)需要做各種面飾處理和美化；⑦預(yù)制構(gòu)件廠具有很高的機動性，構(gòu)件生產(chǎn)更方便；⑧預(yù)制裝配式建筑可使用更容易制造的預(yù)制夾心保溫外墻板；⑨預(yù)制裝配式建筑工地更符合環(huán)保要求。

2 在園林建筑中的應(yīng)用

正是由于預(yù)制裝配式構(gòu)件具有以上諸多優(yōu)點，近些年來也在園林建筑中得到快速應(yīng)用和發(fā)展。園林建筑的定義為在園林綠地中既有使用功能，同時又可用來觀賞的景觀建筑或者其他構(gòu)筑物。隨著園林建筑的發(fā)展，目前園林建筑發(fā)展到生態(tài)園林的階段[14]，生態(tài)園林建設(shè)的特點是特別強調(diào)以植物造景為主，同時將園林建筑的使用降低到最少的使用程度。中國的古典園林在園林建筑的造型、風(fēng)格、色彩以及組景的手法上都又有其獨到的地方，深受各國人民的喜愛。在園林景觀中，有些產(chǎn)品可以在工廠完成全部工序后運輸?shù)焦さ兀饕a(chǎn)品是水泥仿木/仿樹皮/仿樹藤異形桌椅、坐凳、仿樹皮垃圾桶之類預(yù)制品。園林建筑預(yù)制構(gòu)件如圖2所示。

圖2 園林建筑預(yù)制構(gòu)件Fig.2 Prefabricated components of landscape architecture

根據(jù)項目的要求以及制作造型的不同，園林景觀中的水泥制品可以仿木、仿古、仿真，具備很強的裝飾效果的同時，也有很好的實用性[15-16]。在園林建筑中可以利用預(yù)制水泥仿木工藝制作如景觀涼亭、護欄、路邊座椅、垃圾桶和指示牌等各種各樣的設(shè)施，目前這種技術(shù)已廣泛應(yīng)用到景區(qū)和公園等野外設(shè)施之中。

預(yù)制水泥工藝具有很多其他材質(zhì)無法比擬的優(yōu)點[17-19]：① 防蟲、防蟻，使用壽命更長；②可以在水泥中添加所需要的色彩，制作出豐富多樣的構(gòu)件，而且還不褪色；③防水、防潮，不像木制材料在潮濕和多水環(huán)境中容易吸水受潮后發(fā)生膨脹和腐爛的問題，因此使用場景更廣泛；④造型新穎別致。這種仿木工藝是水泥鋼筋結(jié)構(gòu)，設(shè)計者創(chuàng)作空間很大；⑤無污然、無公害，更具環(huán)保性；⑥水泥材料能有效阻燃，防火等級很高，并且不產(chǎn)生任何有毒氣體；⑦由于水泥制作的特性，可塑性更高；⑧水泥構(gòu)件制品結(jié)實耐磨，不容易損壞，能夠節(jié)省后期維修和保養(yǎng)費用。

常用于園林建筑中的預(yù)制塊料類產(chǎn)品還有路泥石、流水石、雨水篦子、鋪路小磚、植草磚等[20]，其材料規(guī)格基本見表2。

表2 園林建筑預(yù)制塊料類產(chǎn)品規(guī)格Tab.2 Specification table of prefabricated block materials for landscape architecture mm

水泥仿制構(gòu)件基本上是用模具生產(chǎn)，材料為鋼筋混凝土，上面的木紋石為模具自有的，至于噴漆，是專門的水性漆，還有仿木頭材料的，滿足人們對自然、對個性的追求。高強度、耐水、耐火，性能超過普通石材，天然木質(zhì)品無法比擬；安裝方便、組合快捷、無需維護、不腐朽、不風(fēng)化、抗沖擊、不變色；無需砍伐森林樹木，保護地球上有限的森林資源就是保護人類賴以生存的家園。

在保證安全和質(zhì)量的情況下，園林景觀工程類項目要盡量縮短項目進度，完成合同約定的進度目標(biāo)，如果能提前完工，施工企業(yè)還可能得到一定的提前完工獎金。在成本開支方面，預(yù)制裝配式水泥構(gòu)件也能為企業(yè)單在工程上節(jié)約數(shù)萬元開支，由此可見，預(yù)制裝配式水泥構(gòu)件的使用帶來的好處是非常多的。

3 園林預(yù)制裝配式構(gòu)件安裝施工

園林預(yù)制構(gòu)件安裝施工如圖3所示。

圖3 園林預(yù)制構(gòu)件安裝施工Fig.3 Installation and construction of prefabricated components in landscape

園林建筑中的亭臺樓榭等景觀經(jīng)常用到樓板預(yù)制件，這里以樓板預(yù)制件的外墻安裝為例，介紹建園林預(yù)制件的安裝工藝流程。裝配式預(yù)制外墻安裝的工藝流程為樓板預(yù)埋件布設(shè)→彈外墻板安裝控制線→外墻板安裝入位→臨時固定→安裝精調(diào)→封堵墻板底座縫隙。

園林預(yù)制構(gòu)件的安裝要點：①垂直墻板方向校正；②平行墻板方向校正；③墻板水平標(biāo)高校正；④墻板垂直度校正。

此外以預(yù)制鋪路石板的應(yīng)用為例，當(dāng)進行園林無障礙設(shè)施施工時，對無障礙設(shè)施的地面抗滑擺值也有具體的要求?；跓o障礙設(shè)施地面抗滑擺值要求，所使用的園林預(yù)制石板等構(gòu)件應(yīng)滿足涉及和相關(guān)規(guī)范要求，地面抗滑系數(shù)≥0.5，構(gòu)件的抗滑系數(shù)可采用摩擦系數(shù)檢測儀進行測定，也可采用市面上的地面摩擦系數(shù)測定儀器進行檢測，構(gòu)件的抗滑指標(biāo)應(yīng)符合要求。

對于園林施工過程中常用到的瀝青，這里也對攪拌時間對瀝青的影響進行了調(diào)研和分析。由于瀝青混合料需要在一定的溫度下進行高溫攪拌混合使其均勻，攪拌時間對物料成型的穩(wěn)定性、流動性等性能有直接的影響。在采用7.2%和7.4%瀝青的混合料中，對攪拌時間分別為1.0、1.5、2.0、2.5 h進行對比研究，其他條件為試驗溫度60 ℃，貫入度試驗溫度為40 ℃。測試結(jié)果見表3。攪拌時間與動穩(wěn)定度、貫入度、流動性的關(guān)系如圖4—圖6所示。

表3 不同攪拌時間下的測試結(jié)果分析Tab.3 Analysis of test results under different stirring time

圖4 攪拌時間與動穩(wěn)定度關(guān)系Fig.4 Relationship between stirring time and dynamic stability

由圖4—圖6可以看出，隨著瀝青的混合攪拌時間的延長，穩(wěn)定度呈現(xiàn)增大的趨勢，而與此相反貫入度和流動性呈現(xiàn)減小的趨勢；在同一攪拌時間下，隨著瀝青含量的提升，貫入度提高，動穩(wěn)定性和流動性變差。因此，綜合考慮各個因素的影響，園林施工瀝青混合物的攪拌時間在2.0～2.5 h為佳。

圖5 攪拌時間與貫入度關(guān)系Fig.5 Relationship between mixing time and penetration

圖6 攪拌時間與流動性關(guān)系Fig.6 Relationship between stirring time and fluidity

4 園林建筑預(yù)制裝配式存在的問題

研究人員通過對園林建筑中的小型預(yù)制裝配式構(gòu)件進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前小型預(yù)制構(gòu)件存在的一些問題主要有掉角、外觀蜂窩麻面、強度不足、鋼筋網(wǎng)外露等。對340件小型預(yù)制裝配式構(gòu)件樣品進行了質(zhì)量統(tǒng)計，結(jié)果見表4。

表4 園林小型預(yù)制裝配式構(gòu)件質(zhì)量統(tǒng)計Tab.4 Quality statistical table of small prefabricated garden components

在調(diào)研過程中，調(diào)研樣品總數(shù)為N，出現(xiàn)單個檢查項目問題的樣品頻數(shù)為n1，n2，n3，…，ni，則出現(xiàn)該問題的頻率為：

出現(xiàn)質(zhì)量問題的預(yù)制裝配式構(gòu)件的累積頻率計算方法：

根據(jù)以上調(diào)研數(shù)據(jù)，可以繪制園林建筑預(yù)制裝配師構(gòu)件質(zhì)量問題排列圖(圖7)。

圖7 園林建筑預(yù)制裝配師構(gòu)件質(zhì)量問題排列Fig.7 Arrangement chart of component quality problems of prefabricated assembler in landscape architecture

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，園林建筑中的小型預(yù)制裝配式構(gòu)件質(zhì)量問題主要有蓋板掉角及外觀蜂窩麻面2類，需要在后期的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計研制和加工過程中多加注意。

5 園林建筑預(yù)制裝配式構(gòu)件發(fā)展趨勢

隨著可持續(xù)發(fā)展理念的推廣與深入，人們對環(huán)保的認(rèn)識以及對環(huán)境的舒適度的要求都在逐漸深入和提高。預(yù)制式構(gòu)件施工現(xiàn)場以吊裝為主，節(jié)能環(huán)保，從而能夠最大化實現(xiàn)綠色環(huán)保施工，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念與要求。從目前預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展情況來看，未來對該項技術(shù)的發(fā)展一定會得到國家技術(shù)和資金的大力支持。建筑行業(yè)內(nèi)越來越多的建筑工程團隊也會選擇預(yù)制裝配式建筑模式來提高公司的建筑效率和降低經(jīng)營成本，但預(yù)制裝配式構(gòu)件在園林建筑中的應(yīng)用技術(shù)目前仍然存在許多問題。例如：與西方發(fā)達國家的技術(shù)水平相比差別比較懸殊，國內(nèi)市場沒有形成完整的統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)鏈。因此，在接下來的發(fā)展中相關(guān)部門應(yīng)該加強對預(yù)制裝配式建筑施工的資金支持、政策支持以及技術(shù)支持。投入專業(yè)的科研團隊對此項技術(shù)進行深入的研究，積極探索更加成熟的技術(shù)方法和先進的技術(shù)理念；不斷培養(yǎng)該項技術(shù)的高端科技人才，打造健全的產(chǎn)業(yè)鏈；在立法與法律保護方面加強完善工作，為技術(shù)的發(fā)展提供保護力量。除此之外，還要拓展預(yù)制裝配式施工技術(shù)在建筑行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展范圍。快速提升影響號召力，鑄就更加堅實的產(chǎn)業(yè)技術(shù)品牌力量。