加強型ALC條板在裝配式建筑中的應用

徐雙平 胡緒剛 王飛

1.行業(yè)背景

1.1裝配式建筑的發(fā)展

改革開放以來，尤其是自2000年以來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和工業(yè)科技的不斷進步，建筑行業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展新的增長點，迎來了前所未有的市場機遇。

裝配式建筑在20世紀初就開始引起人們的關注，到60年代終于實現(xiàn)。英、法、蘇聯(lián)等國率先作了嘗試。由于裝配式建筑的建造速度快，而且生產(chǎn)成本較低，迅速在世界各地推廣開來。2017年12月12日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《裝配式建筑評價標準》國家標準，自2018年2月1日起實施;2016年2月國務院頒布《關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》，加大政策支持力度，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%，積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑;2017年3月中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設部一次性印發(fā)《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》《裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地管理辦法》三大文件，全面推進裝配式建筑發(fā)展。文件提出，到2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上，積極推進地區(qū)達到15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上;培育50個以上裝配式建筑示范城市，200個以上裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地，500個以上裝配式建筑示范工程，建設30個以上裝配式建筑科技創(chuàng)新基地。

裝配式建筑行業(yè)迎來了高速發(fā)展的歷史時機。

1.2蒸壓加氣混凝土條板

蒸壓加氣混凝土條板（Autoclaved Lightweight Concrete）采用硅砂、粉煤灰、尾礦砂等硅源為主要原料，添加硅酸鹽水泥、石灰等鈣質(zhì)材料，以及發(fā)泡材料、調(diào)節(jié)材料等，在反應釜中經(jīng)蒸壓加氣過程形成一種多孔的建筑材料。由于具有輕質(zhì)、保溫隔熱性好、耐久性好、防火耐熱性好、施工便捷等諸多特點，蒸壓加氣混凝土條板越來越廣泛地應用于裝配式建筑的圍護結(jié)構(gòu)中。

2.現(xiàn)有產(chǎn)品和技術

在建造多層裝配式建筑中，典型的技術體系主要為預制混凝土體系和鋼結(jié)構(gòu)體系，但這些體系普遍存在構(gòu)件重、運輸困難，運費高、安裝困難，造價高，抗震等級低等缺陷。尤其是在我國新農(nóng)村建設領域，缺少適宜的輕型預制板材類產(chǎn)品技術體系與應用標準。

在高層建筑外圍護墻體產(chǎn)品體系中，目前應用的是以砌塊為主，其裝配率低、施工復雜。蒸壓加氣混凝土條板用于高層外圍護結(jié)構(gòu)是較為理想的產(chǎn)品體系，但由于蒸壓加氣混凝土條板力學性能低，根據(jù)《蒸壓加氣混凝土砌塊、板材構(gòu)造》（13J104）中對于蒸壓加氣混凝體條板應用于結(jié)構(gòu)外墻時規(guī)定：不論形式是內(nèi)嵌或外包，允許使用范圍，即建筑高度均為H≤24米，當H>24米時，需進行個體設計。

GB15726《蒸壓加氣混凝土條板》中，ALC條板根據(jù)強度級別規(guī)定如下：

目前市面上通用的蒸壓加氣條板以A5.0型為主，由于ALC條板尺寸較大，常用規(guī)格一般為600mm*3300，常用厚度為100～200mm，在運輸以及安裝過程中邊角容易被破壞，產(chǎn)生部分破損，導致施工中需以砂漿、膩子等材料補齊，但往往補齊的部分由于膨脹系數(shù)和吸水率等不同而發(fā)生開裂等現(xiàn)象。另外，對于高層和超高層建筑，普通型ALC條板在強度和抗震等級上難以滿足要求，再者普通ALC條板施工過程較為復雜，在找平和拼接時，對工藝要求更高，也直接影響建筑質(zhì)量等問題。

3.角鋼加強型ALC條板

3.1角鋼加強型ALC條板的設計

為了改善傳統(tǒng)蒸壓加氣混凝土條板以及其它類型輕質(zhì)隔墻板在裝配式建筑施工中存在的缺陷等，研究并生產(chǎn)一種單側(cè)或雙側(cè)加強型ALC條板勢在必行。

其中：1）角鋼一般采用鍍鋅（25*25*3mm）型，厚度規(guī)格根據(jù)不同ALC的要求，一般為100～200mm;

2）角鋼連接件一般采用條形鍍鋅件或D8～12mm螺紋鋼; 3）加強件間隔距離為400～600mm;

3.2生產(chǎn)工藝介紹

3.2.1生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線

1）在生產(chǎn)蒸壓加氣混凝土ALC條板的過程中，注料后，需在模具中加入增強型網(wǎng)片（由于增強型網(wǎng)片和內(nèi)嵌鋼片均在生產(chǎn)ALC條板過程中預先放入，成型后無法從外觀上顯示出來，因此對網(wǎng)片的尺寸和模具布局精準度要求較高，需按要求正確擺放），其中網(wǎng)片上間隔600mm的位置，焊接厚度約3mm的鋼片，如下圖4所示。一方面提高了ALC條板自身的機械強度，另一方面便于下一步在其單側(cè)或雙側(cè)錨固復合角鋼加強鋼構(gòu)件，形成更為穩(wěn)固的一體。

2）采用一種自動上料焊接生產(chǎn)線，將型號為25*25*3mm的角鋼與鍍鋅鋼片或螺紋鋼焊接在一起，為防止焊接過程中鋼材產(chǎn)生形變，采用電阻瞬時焊接，形成角鋼加強鋼構(gòu)件。根據(jù)ALC條板的尺寸不同，以及安裝部位如外墻板、隔墻板、樓板等不同，加強構(gòu)件可采用鋼片型、螺紋鋼型及其它特殊形式。再將這種加強鋼構(gòu)件與網(wǎng)片增強型ALC條板通過錨固的方式復合在一起。

3）帶有加強網(wǎng)片的國標ALC條板，由機械手抓取放置于復合生產(chǎn)線上，自動定位后，帶有銑刀的機構(gòu)，先將ALC條板兩側(cè)銑出凹槽和導向槽，再將焊接好的加強鋼構(gòu)件靠在ALC條板兩側(cè)的凹槽中。帶有鉆頭的機構(gòu)將角鋼加強件和ALC條板內(nèi)側(cè)的加強件打孔鉆穿，再由給釘機利用燕尾釘將二者鎖緊。其中凹槽和導向槽可將鋼構(gòu)件鑲嵌在里面，也方便現(xiàn)場施工時兩片ALC條板之間的拼接;沿著板材表面寬度約20～30mm，深度約2～3mm的區(qū)域為了處理拼縫時，壓入玻璃纖維網(wǎng)格布和涂覆抗裂砂漿。

3.2.2產(chǎn)品屬性

本文中生產(chǎn)加工的蒸壓加氣混凝土ALC條板，可采用以硅砂或粉煤灰等硅質(zhì)材料為主加工的產(chǎn)品，內(nèi)部含有鋼絲網(wǎng)片加強筋，根據(jù)不同的應用部位，可在單側(cè)或雙側(cè)進行加強。加強后的ALC產(chǎn)品，由于在產(chǎn)品兩側(cè)復合了角鋼構(gòu)件，可有效保護ALC條板邊緣在包裝、運輸、安裝過程中不受破壞;另外在制品總體強度和施工方面都得到了很大提高。

加強型蒸壓加氣混凝土條板結(jié)構(gòu)體系的整體裝配率可達90%;整體耐火極限大于5.5小時;隔聲性能大于46分貝（dB）;構(gòu)件輕（體積密度約600Kg/m3），運輸和安裝方便;節(jié)能性能優(yōu)良（150mm厚墻板K值<0.82W/（m2·K）），適合于低層、多層和高層建筑的需要。隨著裝配式建筑市場的不斷發(fā)展，以及各地產(chǎn)品標準的不斷出臺，加強型ALC條板必將迎來廣闊的市場前景。

3.2.3安裝和應用

傳統(tǒng)蒸壓加氣混凝土ALC條板，在施工現(xiàn)場安裝過程中，可采用人工或輔助機械手進行施工作業(yè)。由于ALC條板尺寸較大，常用規(guī)格為600*3300mm，單片板材重量超過200Kg，搬運和安裝相對困難。而加強型ALC條板一般采用條形基礎，基礎內(nèi)預埋抗拔件，墻板與預埋件焊接為一體。每層墻板頂部需設型鋼格構(gòu)圈梁，圈梁上部安裝樓板或屋面板，樓板或屋面板兩側(cè)的加強格構(gòu)與圈梁焊接，樓板及屋面板的平面拼接處需要焊接形成整體平面結(jié)構(gòu)。

圖5：隔墻板施工安裝示意

裝配式建筑體系中采用加強型ALC條板，相比于普通內(nèi)外隔墻板節(jié)省現(xiàn)場用工20%，安裝工期減少20%，節(jié)省安裝成本32%，減少大量的現(xiàn)場找平、抹灰等復雜工序，不受天氣等影響，可連續(xù)施工。因此，更符合標準化生產(chǎn)和自動化施工的要求，建筑品質(zhì)更穩(wěn)定可控。

4.小結(jié)

一種鋼構(gòu)件加強型的蒸壓加氣混凝土條板，可適用于目前裝配式建筑體系中，相比于現(xiàn)有普通蒸壓加氣混凝土條板，強度更高?，F(xiàn)場施工過程中，通過焊接的方式將墻板之間，或預埋件，圈梁等焊接為一體，避免板材錯位、移位和應力形變等缺陷。在墻板之間的拼縫處理時，由于尺寸精準度高，又通過銑刀開槽，凹凸結(jié)構(gòu)拼接在一起。表面接觸部分，預留了寬度約20mm，厚度約2～3mm的連接處，可通過玻璃纖維網(wǎng)格布拼接，涂抹抗裂砂漿，防止開裂，基本解決了普通ALC條板施工以及使用中存在的問題。

（本文作者單位為青島千城綠界裝配式建筑科技有限公司 ）