裝配式建筑混凝土疊合樓板生產(chǎn)難點分析

劉海平

(甘肅省集成裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，甘肅 蘭州 730000)

裝配式建筑混凝土疊合樓板是指預(yù)制鋼筋混凝土空心板與現(xiàn)澆混凝土板以一定的構(gòu)造形式拼裝而成。該結(jié)構(gòu)具有整體性好，施工速度快等優(yōu)點，在工程實踐中應(yīng)用廣泛。然而由于其構(gòu)件復(fù)雜，各部分之間連接不嚴(yán)密，導(dǎo)致了裝配化程度不高和整體承載力不足的問題。目前我國對裝配式混凝土疊合樓板抗震性能研究較少。為此，應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外已有研究成果，分析裝配式混凝土疊合板施工技術(shù)，為提高此類房屋的抗震性能提供理論依據(jù)。

1 混凝土疊合樓板生產(chǎn)難點

1.1 圖紙設(shè)計

由于目前混凝土疊合樓板的拆分、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量等方面皆存在一定問題，導(dǎo)致了該產(chǎn)品在施工過程中出現(xiàn)開裂和變形[1]。疊合板設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化差異問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)不同生產(chǎn)廠家對疊合板厚度尺寸的規(guī)定不統(tǒng)一，疊合板結(jié)構(gòu)計算參數(shù)選取有偏差；2)疊合板上表面設(shè)置裝飾層或外貼防水膜時容易產(chǎn)生裂縫和破壞現(xiàn)象，而影響其力學(xué)性能的因素很多，其中溫度變化是最重要的因素之一，但以往研究大多忽略了這種因素，使得分析結(jié)果與實際情況相差甚遠(yuǎn)；3)目前市場上銷售的疊合樓板多數(shù)為工廠預(yù)制，現(xiàn)場安裝時未考慮預(yù)埋件受力狀況及荷載作用方向，因而造成部分疊合樓板因承載力不足而發(fā)生開裂或撓度過大。

1.2 生產(chǎn)計劃的制定

原材料、預(yù)埋件及配件數(shù)量、人工工效都是混凝土疊合樓板生產(chǎn)的構(gòu)成要素，其中材料成本占總生產(chǎn)成本60%左右。因此在進(jìn)行疊合板結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須充分考慮各組成部分對結(jié)構(gòu)性能的影響，以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本的目的。然而，我國現(xiàn)有規(guī)范中關(guān)于鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度等級劃分方法存在一定缺陷，導(dǎo)致不同設(shè)計規(guī)范間差異較大，難以滿足實際工程需要。尤其在疊合板施工過程中，由于受多種因素制約，如現(xiàn)場環(huán)境條件、施工工藝等，使得鋼筋與水泥水化產(chǎn)物之間反應(yīng)不充分，致使其力學(xué)性能達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，這將直接影響到后續(xù)工作的開展，甚至造成安全事故。另外，疊合板結(jié)構(gòu)形式多樣且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前對于其正截面抗彎承載力計算方法尚缺乏系統(tǒng)研究。

1.3 物料清單

物料清單是對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所有物資的具體數(shù)量和名稱進(jìn)行描述，它包括了原材料、輔助材料、燃料及動力(電力)等各種主要物質(zhì)消耗。在具體實踐中，如何根據(jù)實際需要選擇合適的物料清單已成為一個重要課題?；炷怜B合樓板生產(chǎn)中，物料清單種類繁多，且各類型物料之間存在著復(fù)雜的邏輯關(guān)系，使得物料清單管理相當(dāng)繁雜，同時也給物料清單的編制帶來很大困難[2]。具體而言，現(xiàn)有的物料清單以傳統(tǒng)方法為主，而這種傳統(tǒng)的物料清單由于沒有考慮到不同設(shè)備之間相互聯(lián)系與影響，從而導(dǎo)致物料清單不能完全滿足實際需求。

1.4 模具

模具質(zhì)量是否合格，直接影響產(chǎn)品的制造成本和生產(chǎn)周期。因此，在設(shè)計、制作過程中必須對模具設(shè)計與制造進(jìn)行嚴(yán)格而科學(xué)的管理?；炷怜B合樓板生產(chǎn)質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為：尺寸偏差大、接縫不飽滿或出現(xiàn)縫隙、外觀粗糙，表面有裂縫等缺陷。這些缺陷不僅會導(dǎo)致模板變形開裂，還會嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)承載力和耐久性能。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，可以通過提高模板精度，改善施工工藝及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作來預(yù)防上述現(xiàn)象發(fā)生。

1.5 施工環(huán)境不良

施工環(huán)境的不良條件對于混凝土疊合樓板的生產(chǎn)有著重要的影響。濕度和溫度是兩個主要的因素，其能夠直接影響混凝土的干燥速度和凝結(jié)反應(yīng)。高濕度可能會導(dǎo)致混凝土表面水汽不易揮發(fā)，從而延長了混凝土的干燥時間。此外，由于濕度不均勻，混凝土在干燥過程中可能出現(xiàn)不均勻收縮，導(dǎo)致開裂的風(fēng)險增加。特別是在潮濕的環(huán)境中，混凝土可能會吸收更多的水分，使得混凝土干燥變得更加困難。而極端的溫度也會對混凝土的凝結(jié)反應(yīng)產(chǎn)生影響。過高的溫度可能會加快混凝土的凝結(jié)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土過早硬化，從而影響其強(qiáng)度和耐久性。而過低的溫度則可能延緩混凝土的凝結(jié)反應(yīng)，使得混凝土干燥時間延長。

2 優(yōu)化裝配式建筑混凝土疊合樓板生產(chǎn)策略探析

2.1 優(yōu)化圖紙設(shè)計

建筑混凝土疊合樓板圖紙設(shè)計應(yīng)根據(jù)施工的實際需要，進(jìn)行合理簡化和優(yōu)化，在滿足強(qiáng)度、剛度及構(gòu)造要求等前提下，盡量減小構(gòu)件截面尺寸，從而節(jié)省材料。圖紙設(shè)計中，必須考慮到各種可能出現(xiàn)的情況，如：溫度變化對結(jié)構(gòu)受力性能的影響，不同季節(jié)溫差作用下，混凝土板溫度場分布規(guī)律以及配筋計算，混凝土板受荷時應(yīng)力應(yīng)變特性及其變形特征，預(yù)埋螺栓數(shù)量與間距對板內(nèi)力值的影響。模板支撐方式、支撐點設(shè)置位置等因素對澆筑過程的影響。除此之外，還應(yīng)充分考慮混凝土自身質(zhì)量(抗壓強(qiáng)度)、鋼筋配置情況、養(yǎng)護(hù)條件(干燥程度、環(huán)境相對濕度等)，這些都會影響混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。具體設(shè)計流程如下：1)確定各部件所需用量；2)選擇合適的原材料，制作出合格的混凝土試塊；3)將試塊按一定比例混合均勻后澆注成混凝土，養(yǎng)護(hù)至標(biāo)準(zhǔn)齡期并檢查其是否達(dá)到規(guī)范規(guī)定的時間；4)檢驗所有構(gòu)件的承載力或裂縫寬度，分析產(chǎn)生原因，提出處理意見。同時也要注意防止因收縮開裂而使整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。經(jīng)過多次試驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥配制的混凝土配合比不能完全滿足要求時，可以摻入一定量的粉煤灰來提高其工作性。當(dāng)配筋率較低時，可適當(dāng)增加外加劑摻量，以改善混凝土的拌制工藝和使用性能。

2.2 制定合理生產(chǎn)計劃

裝配式建筑中混凝土疊合樓板生產(chǎn)計劃的制定必須遵循預(yù)制構(gòu)件裝配化和標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并結(jié)合工程實際情況進(jìn)行優(yōu)化。在分析影響混凝土疊合樓板質(zhì)量因素基礎(chǔ)上，建立了以施工周期最短為目標(biāo)函數(shù)、各工序加工時間最少為約束函數(shù)、預(yù)制單元數(shù)量為決策變量的多階段整數(shù)規(guī)劃模型，通過求解得到最優(yōu)方案。例如：考慮到不同批次鋼筋連接程度對結(jié)構(gòu)性能的重要度不同，將鋼筋強(qiáng)度等級作為控制參數(shù)引入該模型。由于采用傳統(tǒng)方法確定混凝土澆筑順序時需要反復(fù)調(diào)整模板尺寸與鋼筋間距，因此提出基于遺傳算法的快速計算方法來獲得較精確的澆注位置[3]。針對鋼筋排布問題，利用遺傳算法可實現(xiàn)從單個節(jié)點直至整個平面內(nèi)任意點的搜索過程，從而提高計算效率，減少迭代次數(shù)。研究表明：隨著板厚增加，單位面積承載力降低。而當(dāng)厚度達(dá)到一定值后，其承載能力反而會逐漸升高，若增大板寬可以有效改善這種現(xiàn)象。生產(chǎn)計劃不僅要滿足現(xiàn)場安裝進(jìn)度要求，同時也要保證后續(xù)工序之間能順利銜接，即如何使整個生產(chǎn)流程符合工期約束條件。設(shè)計過程中，必須注意以下幾點：1)根據(jù)施工現(xiàn)場條件合理組織施工進(jìn)度，選擇合適的原材料及配合比，加強(qiáng)對模具養(yǎng)護(hù)工作的管理，確保脫模順暢；2)嚴(yán)格按工藝流程操作，避免產(chǎn)生返工現(xiàn)象，合理安排運輸路線等措施。當(dāng)混凝土成型完畢之后，及時清理表面附著的浮漿及殘留砂漿，防止裂縫出現(xiàn)；3)技術(shù)人員應(yīng)做好相關(guān)記錄，包括材料信息、設(shè)備信息以及人員信息等。另外還需重視現(xiàn)場環(huán)境控制、機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作以及施工人員健康保障等方面；4)混凝土疊合樓板生產(chǎn)線是一個復(fù)雜系統(tǒng)，存在著諸多不安全因素。如：原料配比不當(dāng)導(dǎo)致的混凝土開裂，工人操作不慎引發(fā)安全事故，設(shè)備運行故障造成事故發(fā)生等。故而，在進(jìn)行工程設(shè)計時應(yīng)充分考慮這些風(fēng)險因素，并制定相應(yīng)對策加以解決。

2.3 優(yōu)化物料清單表

物料清單表是企業(yè)管理的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)ERP系統(tǒng)與實際業(yè)務(wù)緊密結(jié)合的橋梁。物料清單表的編制中包括兩個重要部分：1)將供應(yīng)商和產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量及價格等數(shù)據(jù)輸入到物料清單表中[4]；2)根據(jù)采購人員對物料清單表的審核結(jié)果，調(diào)整物料清單表內(nèi)容，以滿足實際生產(chǎn)需要。為此，混凝土疊合樓板物料清單編制應(yīng)采用“單式”或“復(fù)式”相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計。編制前，應(yīng)分析項目特點及技術(shù)要求。依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)確定材料種類、規(guī)格、用量、運輸條件，按照國家規(guī)定的檢驗方法檢查合格后方可進(jìn)入下一道工序。然后，對原材料、輔助材料、成品材料按相應(yīng)規(guī)則分類匯總。例如：PC板一般分為普通板材(即鋼筋混凝土)，高強(qiáng)板材(即預(yù)應(yīng)力鋼絞線)。水泥膠凝砂礫石板也分普通水泥膠凝砂礫石、高強(qiáng)度水泥膠凝砂礫巖。預(yù)拌砂漿一般又劃分為水泥漿、砂漿兩種類型。同時，在編制過程中要注重信息收集工作、建立完善的信息反饋體系以及加強(qiáng)信息化建設(shè)。當(dāng)混凝土疊合樓板施工完成后，要及時對其性能檢測并記錄相關(guān)參數(shù)，確保工程結(jié)構(gòu)安全。還要做好驗收評定工作。編制完成后，應(yīng)組織有關(guān)技術(shù)人員審查，發(fā)現(xiàn)問題立即整改[5]。對于不符合圖紙設(shè)計所需尺寸的構(gòu)件，應(yīng)盡快返工重新修改。有缺陷的構(gòu)件，應(yīng)盡早更換，以免影響使用功能。另外，還應(yīng)重視模板制作的精度控制，保證混凝土成型體表面平整光滑，避免因局部凹凸不平而引起開裂現(xiàn)象。物料清單不僅能全面反映混凝土疊合樓板各部位之間連接關(guān)系，還能夠直觀地顯示出各個部件間相對位置上存在的誤差情況。施工管理人員必須了解物料清單表及其主要作用，熟悉該表格的基本構(gòu)成要素，掌握編制步驟及技巧，才能使之成為一個有效的管理工具。

2.4 模具制作

混凝土疊合樓板模具與首件制作必須按照以下方法：1)模板的加工。模板是澆筑混凝土的基礎(chǔ)，其形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行確定，并按順序安裝好，在施工中應(yīng)注意：保證模體表面光滑平整，不得有裂紋、孔洞等缺陷。鋼模使用前要認(rèn)真檢查緊固情況，如發(fā)現(xiàn)松動或變形應(yīng)立即擰緊螺母。模板固定時要牢固可靠，不能出現(xiàn)晃動等問題；2)構(gòu)件的制造，組裝及驗收。鋼筋綁扎要緊密整齊，搭接處間隙不大于1mm，焊接點位置要正確合理。預(yù)埋管采用不銹鋼套管(直徑3cm以上)時，應(yīng)先用手將管端插入孔中加壓，使鋼管內(nèi)充滿水泥砂漿后再用手壓緊[6]。對預(yù)制梁板可預(yù)先埋設(shè)鋼絲網(wǎng)片作為保護(hù)層，然后用線錘敲擊密實即可。對于現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)則需先試壓，試壓合格后方能投入使用。成品檢驗主要內(nèi)容為外觀質(zhì)量，強(qiáng)度是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，剛度是否符合要求，裂縫大小以及觀感有無異常變化；3)養(yǎng)護(hù)維修，包括抹灰層、飾面層及底層的修補工作。抹灰層一般應(yīng)及時干透。面層的修補宜采取鑿毛、刮膩子等工藝處理，待干燥后再行涂刷。底層的修補宜以刮平為主。由于現(xiàn)澆疊合板厚度小，不宜大面積刷漿，以免產(chǎn)生空鼓現(xiàn)象；4)吊裝就位。起吊時應(yīng)首先平穩(wěn)放置，以防因振動而造成開裂。其次要防止振搗過猛引起脫空，導(dǎo)致漏振。吊運過程中要避免碰撞和震動，以免損傷設(shè)備。

2.5 優(yōu)化施工環(huán)境

為了解決施工環(huán)境不良帶來的問題，可以采取一系列措施來改善情況。在高濕度的環(huán)境中，首先可以增加通風(fēng)設(shè)備和排氣系統(tǒng)，以促進(jìn)水汽的揮發(fā)。通過增加通風(fēng)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)和風(fēng)道，以及安裝排氣系統(tǒng)，如通風(fēng)管道和排氣扇，可以有效地提高施工現(xiàn)場的空氣流通率，減少濕氣的積聚。這樣一來，施工現(xiàn)場的濕度將得到有效控制，從而避免濕度過高對混凝土疊合樓板的影響。在極端溫度的情況下，可以使用保溫材料或采取其他方法來保持適宜的溫度，確保混凝土能夠正常凝結(jié)。保溫材料可以包括保溫板、保溫棉等，通過將這些材料應(yīng)用在施工現(xiàn)場的墻體、天花板和地面上，可以有效地阻隔外界溫度對施工環(huán)境的影響，使得室內(nèi)溫度更加穩(wěn)定。此外，還可以探索其他方法，如利用空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，或者在施工現(xiàn)場設(shè)置臨時遮陽設(shè)施，以減少直射陽光的照射。除了以上措施，定期監(jiān)測施工現(xiàn)場的濕度和溫度，并根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，也是非常重要的。通過安裝濕度計和溫度計等監(jiān)測設(shè)備，可以及時了解施工環(huán)境的變化情況，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，來調(diào)整通風(fēng)設(shè)備和保溫材料的使用，以確保施工環(huán)境始終處于良好狀態(tài)。同時，還可以借助現(xiàn)代技術(shù)，如自動化系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，來實現(xiàn)對施工環(huán)境的實時監(jiān)測和調(diào)控，提高施工效率和質(zhì)量。

在改善施工環(huán)境的過程中，需要注意的是，不同地區(qū)、不同季節(jié)的氣候條件會有所不同，因此在選擇具體措施時，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理調(diào)整。同時，施工人員也應(yīng)加強(qiáng)對施工環(huán)境的管理與維護(hù)，保持施工現(xiàn)場的整潔與衛(wèi)生，避免垃圾和雜物對施工環(huán)境造成污染。優(yōu)良的施工環(huán)境可以有效地減少混凝土疊合樓板的開裂、彎曲等問題，從而確保工程的安全與可靠。因此，在選擇具體措施時，需要充分考慮實際情況，并根據(jù)氣候條件進(jìn)行合理調(diào)整，以確保施工環(huán)境的改善與混凝土疊合樓板的質(zhì)量控制能夠相互促進(jìn)。

3 結(jié)語

裝配式建筑混凝土疊合樓板作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系，具有承載力高、抗震性能好、施工簡便等優(yōu)點。在未來的發(fā)展中，裝配式混凝土疊合樓板將成為我國今后重要的住宅和公共建筑建設(shè)材料之一。為此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對裝配式混凝土疊合板設(shè)計理論及應(yīng)用技術(shù)方面的研究與開發(fā)工作，通過分析其受力特點、破壞機(jī)理以及影響因素，為實現(xiàn)裝配式混凝土疊合板抗剪強(qiáng)度提高提供依據(jù)。從而推動預(yù)制裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)在實際工程領(lǐng)域的推廣和運用。