一種角鋼邊框帶肋格復(fù)合圍護(hù)墻板及制作方法*

曹萬林，張旭鵬，郭利明，張鵬勃，張宗敏，王如偉

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部，北京 100124； 2.中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

0 引言

近年來，我國在發(fā)展過程中建筑耗能問題愈發(fā)凸顯，現(xiàn)有建筑95%以上是高耗能建筑，因此國家要求大力發(fā)展裝配式建筑和綠色建筑[1]。為響應(yīng)國家政策，本文提出了一種裝配式角鋼邊框帶肋格復(fù)合圍護(hù)墻板，角鋼起約束作用且便于打孔與輕鋼框架裝配，混凝土墻板由鋼絲網(wǎng)混凝土薄板面層和正交配筋混凝土肋格構(gòu)成，肋格間可填充粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質(zhì)混凝土等，混凝土薄板外可復(fù)合石墨聚苯板、尾礦微晶發(fā)泡板等。該墻板具有輕質(zhì)、保溫、隔聲、耐火等優(yōu)點(diǎn)，采用再生混凝土，有利于建筑垃圾資源化。

再生混凝土帶肋薄墻板受力性能良好，與實(shí)心板相比具有質(zhì)量輕、節(jié)約鋼材和混凝土等優(yōu)點(diǎn)。張宗敏等[2]將帶肋薄墻板裝配于輕鋼框架中，并進(jìn)行了2層足尺結(jié)構(gòu)的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)果表明，角鋼邊框帶肋格薄墻板為結(jié)構(gòu)的第1道抗震防線，輕鋼框架為第2道抗震防線，結(jié)構(gòu)整體抗震性能良好，該墻板可在高設(shè)防烈度地區(qū)低層住宅裝配式輕鋼框架-組合墻結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用。

本文重點(diǎn)介紹了角鋼邊框帶肋格薄墻板的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、施工方法與安裝工藝，以及肋格間填充粉煤灰砌塊、混凝土薄板面層復(fù)合尾礦微晶發(fā)泡板的施工工藝。

1 復(fù)合墻板設(shè)計(jì)

復(fù)合墻的主要受力構(gòu)造為帶肋格薄墻板，混凝土薄板厚度不應(yīng)小于40mm，為滿足抗震要求[3]，薄墻板水平和豎向分布鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.25%，再生混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，由于墻板厚度較小，粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于10mm。

帶肋格薄墻板的外廓尺寸為2 520mm×2 140mm，角鋼邊框采用└70×45×4，在墻板中部開670mm×850mm的窗洞口。混凝土薄板厚度為40mm，肋格截面高100mm，寬70mm，帶肋格薄墻板長(zhǎng)寬比小于2，為雙向板，因此混凝土薄板中配置單層雙向φ4@100的分布鋼筋，配筋率為0.314%，肋格截面配置4φ4縱筋，箍筋為φ2@100鋼絲。角鋼邊框和預(yù)埋螺母焊接后與鋼絲網(wǎng)片共同澆筑，預(yù)埋螺母為M12，通過螺栓連接可實(shí)現(xiàn)墻板與輕鋼框架快速裝配。帶肋格薄墻板尺寸、構(gòu)造及配筋如圖1所示。

圖1 帶肋格薄墻板尺寸、構(gòu)造及配筋

為使帶肋格薄墻板滿足建筑外圍護(hù)墻板的使用性能要求，可在肋格間填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土等輕骨料砌塊，并在混凝土薄板面層復(fù)合尾礦微晶發(fā)泡板或石墨聚苯板等輕質(zhì)保溫板材。在薄墻板肋格間填充50mm厚的粉煤灰砌塊，混凝土薄墻板面層粘貼90mm厚帶釉面尾砂微晶發(fā)泡板。 帶肋格薄墻板在預(yù)制工廠一次性澆筑，并在肋格間填充粉煤灰砌塊，預(yù)制墻板養(yǎng)護(hù)完成后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，由于尾礦微晶發(fā)泡板材料較脆，運(yùn)輸過程中容易損壞，因此預(yù)制墻板裝配完成后，最后粘貼尾礦微晶發(fā)泡板。復(fù)合構(gòu)造的帶肋格薄墻板剖面如圖2所示。

圖2 復(fù)合墻板剖面

2 施工過程

2.1 帶肋格薄墻板施工

預(yù)制帶肋格薄墻板施工時(shí)，使用成品鋼絲網(wǎng)片和角鋼邊框，支模完成后一次性澆筑為一體化墻板。帶肋格薄墻板施工工藝流程如圖3所示。

圖3 帶肋格薄墻板施工工藝流程

1)清理地面，在地面上放置面積大于帶肋格薄墻板的竹膠合板并找平，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙彈出軸線、墻邊線、門窗洞口平面位置線等，檢查無誤后準(zhǔn)備下一施工工序[4]。

2)使用規(guī)格為M12的高強(qiáng)螺栓，強(qiáng)度等級(jí)不低于8.8級(jí)，將螺母焊接在角鋼邊框開孔處，保證螺母和角鋼邊框孔洞中心重合；為防止?jié)仓r(shí)混凝土流入螺母內(nèi)，使用一次性軟塑材料填充螺母，使其處于密封狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 預(yù)埋螺母施工

3)按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)位置，將成品鋼絲網(wǎng)片和鋼絲肋格點(diǎn)焊在角鋼邊框上，使三者成為一個(gè)整體；窗洞口上側(cè)兩個(gè)窗角附近焊接吊裝環(huán)，大致在窗角向外側(cè)偏移50mm的位置。

4)使用竹膠合板支模，澆筑時(shí)必須在模板側(cè)面使用木方設(shè)置支撐，保證模板在使用過程中的剛度和穩(wěn)定性，滿足墻板混凝土澆筑后的垂直度和平整度要求。澆筑混凝土前在模板上均勻涂抹模板隔離劑，在墻板根部鋪墊同配合比的水泥砂漿以防止?fàn)€根，澆筑過程中振搗混凝土，同時(shí)用抹子用力壓實(shí)抹平，沿墻板長(zhǎng)邊每隔400mm應(yīng)拉1道水平線控制混凝土薄板和肋格高度。墻板支模與澆筑混凝土如圖5所示。

圖5 支模與澆筑混凝土

5)混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)收面，混凝土表面應(yīng)平整光滑且密實(shí)，嚴(yán)禁石子外露。拆模時(shí)先拆除模板支撐，嚴(yán)禁使用蠻力對(duì)模板和墻板造成損害。拆模之后用 1∶2.5的水泥砂漿在墻體肋梁側(cè)面同時(shí)抹灰、木抹子壓光，肋格間薄板表面應(yīng)用木抹子搓毛，以便于砌筑粉煤灰砌塊，嚴(yán)禁使用掃帚掃毛?；炷翂Π宀鹉２⒛ɑ倚扪a(bǔ)完成后，在6～12h內(nèi)開始澆水養(yǎng)護(hù)，澆水次數(shù)以保持混凝土濕潤狀態(tài)為宜，溫度較高時(shí)，建議提前灑水，2～3h噴灑1次，溫度較低時(shí)，停止噴水，采取防凍措施，避免產(chǎn)生溫度裂縫。

因?yàn)閴Π迤教稍诘孛嫔蠞仓?，帶肋格薄墻板模板混凝土未進(jìn)行抹灰、壓光處理，肋格間薄板混凝土進(jìn)行搓毛處理，因此對(duì)混凝土薄板的平整度、垂直度以及陰陽角偏差不做嚴(yán)格要求，后期砌筑粉煤灰砌塊和粘貼尾礦微晶發(fā)泡板時(shí)再找平，但肋格的施工誤差要嚴(yán)格控制。帶肋格薄墻板如圖6所示。

圖6 帶肋格薄墻板構(gòu)造示意與施工實(shí)景

2.2 填充粉煤灰砌塊

帶肋格薄墻板養(yǎng)護(hù)完成之后，可在肋格間填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土等輕骨料砌塊。填充砌塊可使墻板內(nèi)立面平整美觀，而且還可提升墻板的保溫性能。使用尺寸為500mm×250mm×50mm的粉煤灰砌塊，砌塊進(jìn)場(chǎng)前嚴(yán)格按照J(rèn)C/T 239—2014《蒸壓粉煤灰磚》[5]檢驗(yàn)其外觀和質(zhì)量，砌筑時(shí)盡量采用大規(guī)格砌塊，能夠減少灰縫，增強(qiáng)砌體的整體性，灰縫寬度5mm，局部位置灰縫寬10mm。砌塊的排列方式如圖7所示。

圖7 砌塊排列方式

粉煤灰砌塊下料如表1所示。

表1 粉煤灰砌塊下料

按照下料表切割砌塊，確保斷面平整。在砌筑前使用氣泵清除混凝土基層和砌塊表面灰塵并澆水潤濕砌塊，以保證砌塊和砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度，彈出水平線控制砌筑高度，水平線間隔400mm。由于灰縫寬度較小，建議使用粘結(jié)砂漿，保水性好，粘結(jié)強(qiáng)度高。

砌筑前保證混凝土基層干燥無灰，砂漿強(qiáng)度應(yīng)大于砌塊強(qiáng)度，砂漿調(diào)配完成后使用鐵抹子刮于基層上，并拉毛，厚度約為5mm，將砂漿刮于砌塊表面并按圖紙位置放置于基層之上，使用木錘輕輕敲擊砌塊表面，與砂漿層充分接觸，確?；铱p飽滿密實(shí)；按照水平定位線嚴(yán)格控制砌筑高度，砌筑定位后，不可隨意撬動(dòng)。砌筑完成后使用砂漿勾縫，搭接平整且壓實(shí)抹光，勾縫完成后使用掃帚清掃墻面。填充粉煤灰砌塊工藝流程及實(shí)景如圖8所示。

圖8 填充粉煤灰砌塊工藝流程與施工實(shí)景

砌體養(yǎng)護(hù)完成后，使用水泥砂漿進(jìn)行內(nèi)立面找平，按混凝土隔墻板檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)其平整度、垂直度，允許偏差和檢驗(yàn)方法應(yīng)符合表2規(guī)定。

表2 墻板允許偏差和檢驗(yàn)方法

當(dāng)混凝土和砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。由于粉煤灰砌塊強(qiáng)度低，建議墻板放置在預(yù)制墻板存放架上并設(shè)置臨時(shí)支撐防止墻板傾倒。若墻板在現(xiàn)場(chǎng)水平堆疊，不要超過3層，墻板之間放置墊木，每層放置2根墊木且上下層墊木應(yīng)在同一條垂直線上。墻板上的吊環(huán)應(yīng)朝上，以便于吊裝，放置墻板的環(huán)境應(yīng)保證干燥通風(fēng)。

2.3 安裝預(yù)制墻板

考慮到預(yù)制墻板的施工誤差，輕鋼框架梁柱內(nèi)側(cè)凈空尺寸要略大于墻板尺寸，以保證墻板能夠推入框架內(nèi)。梁柱外側(cè)焊接耳板，耳板開孔直徑18mm，使用M12高強(qiáng)螺栓連接墻板與輕鋼框架上焊接的耳板，輕鋼框架及其耳板與預(yù)制墻板連接設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖9 輕鋼框架與墻板連接

墻板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)預(yù)制墻板進(jìn)行檢查，包括：螺栓孔是否堵塞，粉煤灰砌塊是否外露或損壞，預(yù)埋吊環(huán)是否存在起吊問題等。

起吊前檢查吊具是否存在銹蝕嚴(yán)重、裂紋等問題，確認(rèn)吊具與預(yù)制墻板吊環(huán)連接牢固，排除起吊時(shí)存在的所有安全隱患后方可開始吊裝作業(yè)。預(yù)制墻板在起吊過程中盡量保證垂直，可采用吊運(yùn)鋼梁均衡起吊，當(dāng)預(yù)制墻板嚴(yán)重偏斜或重心偏位時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，防止發(fā)生安全事故。

預(yù)制墻板安裝時(shí)應(yīng)做好臨時(shí)支撐，使用長(zhǎng)木方做斜撐，預(yù)制墻板起吊前應(yīng)先設(shè)置斜撐端座，并在下層梁上表面放置小木楔。將預(yù)制墻板吊入輕鋼框架內(nèi)，調(diào)整位置并連接斜撐初步固定，要求斜撐設(shè)置在混凝土肋格上，禁止設(shè)置在粉煤灰砌塊上。緩慢松吊鉤進(jìn)行墻板垂直度調(diào)整，調(diào)整斜撐角度防止預(yù)制墻板傾斜，并用錘子向內(nèi)敲擊小木楔以微調(diào)預(yù)制墻板和下梁的間距[6]，使墻板角部螺栓孔和耳板孔中心對(duì)齊。先擰入墻板一角的螺栓，微調(diào)墻板位置然后擰入對(duì)角位置的螺栓，最后連接全部螺栓并撤去斜撐。裝配完成后的輕鋼框架-帶肋薄墻板如圖10所示。

圖10 裝配后的輕鋼框架-帶肋薄墻板

預(yù)制墻板和輕鋼框架之間允許存在5mm左右的縫隙，使用中性硅酮膠填縫。

2.4 粘貼尾礦微晶發(fā)泡板

尾礦微晶發(fā)泡板的釉面與微晶發(fā)泡體在高溫下一體化燒制而成，是一種新型節(jié)能保溫發(fā)泡材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、防火阻燃、保溫、隔聲、裝飾一體以及健康環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)并可實(shí)現(xiàn)快速粘貼。尾礦微晶發(fā)泡板出廠尺寸為1 200mm×1 200mm×90mm，入場(chǎng)時(shí)按照J(rèn)G/T 506—2016《尾砂微晶發(fā)泡板材及砌塊》[7]檢查尾礦微晶發(fā)泡板是否存在裂紋、缺棱掉角以及飾面色差等問題，要求正反面平整度≤2mm，長(zhǎng)度公差≤±2mm，厚度公差≤±1.0mm。尾礦微晶發(fā)泡板檢驗(yàn)合格后方可使用。

以輕鋼框架房屋的一面墻為例，介紹粘貼尾礦微晶發(fā)泡板的施工方法。粘貼前在框架梁底焊接角鋼，防止在粘貼和養(yǎng)護(hù)過程中尾礦微晶發(fā)泡板由于自身重力發(fā)生下沉或脫落。

按設(shè)計(jì)圖紙切割尾礦微晶發(fā)泡板(見圖11)，不能使用磚刀砍切，應(yīng)使用專用鋸切割，保證切割截面平整，相鄰尾礦微晶發(fā)泡板之間灰縫寬度5mm。

圖11 尾礦微晶發(fā)泡板

輕鋼框架角柱用尾礦微晶發(fā)泡板包裹，相應(yīng)位置的尾礦微晶發(fā)泡板邊緣應(yīng)切割成45°，以保證角柱處相鄰尾礦微晶發(fā)泡板之間粘結(jié)可靠，且外墻墻面接縫美觀，如圖12所示。

圖12 邊柱柱腳尾礦微晶發(fā)泡板

完成準(zhǔn)備工作后，按以下步驟粘貼尾礦微晶發(fā)泡板。

1)使用鋼絲刷摩擦混凝土面層，使其表面粗糙，用氣泵清理墻面灰塵，保證墻面干燥清潔。

2)墻固劑凝固速度快且容易起毛，因此使用墻固劑拉毛。將墻固劑均勻刮于預(yù)制墻板面層和框架梁柱上并拉毛，厚度約為10mm。施工效果如圖13所示。待墻固劑干透之后方可進(jìn)行下一步工序。

圖13 墻固劑拉毛

3)彈水平線以嚴(yán)格控制粘貼厚度。粘貼前一天在尾礦微晶發(fā)泡板發(fā)泡體表面噴灑少量水，不要澆水，待表面干燥之后，用鐵抹子將砂漿分別刮涂于尾礦微晶發(fā)泡板和墻固層上，砂漿應(yīng)在拌和后3h內(nèi)用完，如天氣炎熱應(yīng)縮短時(shí)間，要求砂漿和墻固劑的強(qiáng)度不低于發(fā)泡板的強(qiáng)度(見圖14)。

圖14 粘貼尾礦微晶發(fā)泡板

4)用木錘輕輕敲擊尾礦微晶發(fā)泡板釉面和側(cè)面，使砂漿層密實(shí)地與尾礦微晶發(fā)泡板充分接觸，保證砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度。尾礦微晶發(fā)泡板粘貼順序從下到上，粘貼過程中按照水平線嚴(yán)格控制墻板厚度。

5)勾縫，清理并粉刷釉面，在灰縫處均勻涂抹耐候膠。

尾礦微晶發(fā)泡板粘貼完成后，按照表2方法檢驗(yàn)墻板表面平整度、立面垂直度和陰陽角方正度。工程施工效果如圖15所示。

圖15 施工效果

3 結(jié)語

角鋼邊框帶肋格薄墻板適用于低層住宅裝配式輕鋼框架-組合墻結(jié)構(gòu)體系。該墻板填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土后自重輕，便于運(yùn)輸和吊裝；角鋼邊框帶肋格薄墻板與輕鋼框架使用螺栓連接，避免了濕作業(yè)和現(xiàn)場(chǎng)焊接，極大提高了裝配效率。提出的復(fù)合墻板整套施工流程，工法簡(jiǎn)潔明確，可在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。