• <menu id="gaki0"></menu>
  • <nav id="gaki0"></nav>
  • <menu id="gaki0"></menu>
  • 當前位置:首頁 > 專欄 > 裝配式建筑學院 >

    裝配式建筑高性能部品件應用材料及工藝研究

    裝配式建筑高性能部品件應用材料及工藝研究

    打印 0條評論來源:2022年工業建筑學術交流會論文(上冊)

    摘 要: 裝配式建筑是基于產業化結構、工業化手段由傳統建筑升級而來。主要介紹、分析了裝配式建筑的部品部件體系及 PC 材料與高性能材料,并以外圍護部品部件為例,研究高性能材料在與 PC 流水線生產工藝結合的應用工藝。


    裝配式建筑是基于工業化建造體系,通過在項目前期策劃,圍繞產業化系統進行設計規劃統籌,結合綠色環保、高性能的材料,將設計建筑物拆分為標準化部品部件,在工廠批量生產、系統集成后運輸至現場再組裝。


    國外早在二十世紀 40 年代就開始預制裝配建筑的探索,從傳統建造到 SAR、SI 體系理論,再到工業化。國內的裝配式建筑發展于二十世紀 50 年代,之后受限于技術和成本,現澆占據主流; 住宅部品發展于二十世紀 80 年代,彼時國內一些企業參照國外經驗形成部品雛形; 隨后國家推進,提出了住宅部品及體系相關概念和基本框架,也編制了相關標準。隨著國內目前勞動力逐漸短缺、建筑成本上升、環保政策趨嚴等,就體現出了裝配式建筑的優點,促成了裝配式建筑發展綱領文件出臺,裝配式建筑體系初步建立。2020 年,我國裝配式建筑新開工面積 6. 3 億 m2,占新建建筑面積的比例約為20. 5%,完成了《“十三五”裝配式建筑行動方案》的目標,新開工裝配式混凝土結構建筑 4. 3 億 m2,相比往年總體呈現增長趨勢。而對于裝配建筑核心的建筑部品部件,國內一直在進行研究,從裝配式部品部件的系統分類研究、標準體系構建研究、生產體系研究到裝配式裝修內裝體系的研究等等。


    1 裝配式建筑部品部件體系


    目前,預制混凝土結構是國內裝配式建筑的主要形式,由于其結合工業化制造、產業化布局后成本相對較低,適用范圍廣,符合可持續的理念,在裝配式建筑的選型中占據主導地位。結構體系主要有裝配式剪力墻、框架以及框架剪力墻三大類。


    圖片


    裝配式建筑部品部件可分為結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備與管線系統 4 個系統。如圖 1 所示,結構系統包含主體結構部件和其他受力結構部件; 外圍護系統護則包含了屋面部品、外墻部品、外門窗部品、外裝飾部品等; 內裝系統包括室內裝飾部品件、隔斷部品件、門窗部品件等; 設備和管線系統包括給排水系統、供暖通風空調系統、電氣照明系統、消防系統等。


    目前的裝配式建筑的部品部件大多還是以混凝土材料、以傳統 PC 構件為主。預制混凝土構件( PC構件) 是裝配式建筑的核心,與傳統現澆混凝土相比,在工廠中生產的混凝士預制構件質量好、生產成本低、施工效率高、較少污染物排放。但鋼筋混凝土材料還是有不少局限性: 單位質量性能差,不易吊運; 局部強度低,易破壞; 構件類型多,模數化、標準化后依然冗雜; 連接節點復雜、節點強度不夠; 成本高,節能性能不足,需要額外功能面層( 如保溫層、裝飾面層) 滿足要求等等。而以 UHPC、GRC 等為主的高性能材料則可以解決這些問題。GRC、UHPC 主要有輕質高強、防火、防水、綠色環保等優點,GRC 的質感好、造型表現強,UHPC 的韌性高、耐久高,作為裝配式裝飾部品部件能夠提供更為豐富細膩的造型,實現多樣的建筑表達效果,并克服傳統PC 構件的缺陷。


    2 裝飾性外圍護部品部件組成及高性能材料


    建筑立面呈現的效果由細部、色彩、質感與肌理決定。傳統建筑外立面的做法,一種是分部式,外圍護主體加上在主體上施工做外裝飾面,如瓷磚、薄抹灰、涂層等材料; 二是系統集成式,外掛在結構主體的外圍護系統實現,如外掛石材、裝飾掛板、幕墻等等( 圖 2) 。對于裝配式建筑來說,將外圍護主體與建筑外立面的細部、色彩、質感、紋理等要素合并為現場批量組裝的圍護裝飾一體化單元,簡化構造節點,比現澆建造效率高,質量好,過程可控。細部構造根據復雜程度在生產時可以單獨成部品,也可以與主體一體化生產。


    圖片


    同時在材料的選擇上,可以通過高性能材料工藝與 PC 生產線工藝相結合,以克服傳統 PC 構件用作一些部品部件的劣勢。如在外圍護系統中,用作外圍護部品部件的預制混凝土外掛墻板不同于主體受力結構,僅考慮自身荷載及風荷載等局部外荷載影響。同樣的條件下,GRC 或 UHPC 材料依靠自身材料優勢以及與混凝土相近的材料性質比預制混凝土外掛墻板厚度要小,自重降低 50%左右,板幅也可以做到更大。


    GRC 是一種纖維水泥復合材料,主要材料構成為耐堿玻璃纖維與水泥砂漿基體,韌性好,強度高。國內以耐堿玻璃纖維與低堿水泥相復合的技術路線為主,主要用作輕質板件,輕質墻板,建筑、景觀、室內裝飾制品等等。與其他裝飾材料的性能對比見表 1。


    圖片


    UHPC 指抗壓性能很高的混凝土材料,屬于纖維混凝土水泥基復合材料的范疇。最大堆積密度配制原理,使其擁有超高的力學性能、工作性能及耐久性。與普通混凝土材料性能對比見表 2。細密的材料組成使其內外極少存在孔隙及微裂縫,使得表面具有很高的光潔度,因此也具有獨特的裝飾性。


    3 高性能裝飾性外圍護部品部件生產工藝


    3. 1 常規 PC 生產線工藝


    常規 PC 構件,如預制墻板、外墻掛板、預制柱、疊合墻板、預制樓梯、空調板、陽臺板等,生產主要工藝流程見圖 3。其中根據設計,通過在定位支模步驟后鋪設定制外模板可直接賦予墻板肌理; 構件養護采用密閉養護室加溫養護。如雙面疊合墻板生產要完成兩面墻葉,則需要增加翻轉工序,完成一側墻葉的養護后進行翻轉,對另外一側墻葉完成生產。生產線上模臺側模采用磁性模具,對一些特殊形狀的墻板,可用齒?;蚺菽瓧l代替作為一次性模具。對于異形 PC 構件,則需要根據設計定制模具結合模臺進行生產。


    圖片


    3. 2高性能材料生產工藝


    GRC 材質與石材類似,還可以對基層表面后處理,實現不同效果。GRC 成型工藝有噴射、鋪網抹漿、混合以及預混工藝,其中前三種適合制作平面、薄壁、細長的部件制品; 預混工藝則用來制作如柱頭、柱基、支托等具有粗、短的形狀特點和壁較厚的部件制品。


    UHPC 材料強度高,成型構件厚度薄,連接節點強度大,安全可靠,同時材料本身壽命較長,具有較強保色、自潔性能,沒有變色、起皮、粉化、脫落等質量問題。因此多用作外掛墻板、保溫裝飾一體化板、復雜裝飾性表皮面板以及其他輕型部品部件。板高可以做到 6 m 而厚度不超過 100 mm,另外不需要額外做飾面層。


    GRC 和 UHPC 均可通過模具實現復雜曲面和表面肌理,轉角收邊整體成型,整體性較好,拆分單元尺寸大,色彩可以根據設計調配,無需防水后處理,可以與建筑同壽命。


    以 UHPC 外掛板為例,普通生產工藝如下:


    1) 定制模具。根據設計形狀輪廓選材,制作模具。主要根據構件外露效果面、澆模脫模情況、預埋件位置考慮模具開合位置,位置宜為效果面與粗糙面的分割處,并預留澆料口( 圖 4) 。


    圖片


    2) 模具固定預埋件。將連接螺栓、鋼筋等預埋件固定至模具相應位置,然后噴涂好脫模劑( 圖 4)。


    3) UHPC 漿體拌制。通 過 將 UHPC 母料( 水泥、砂、硅灰等) 、水、外加劑、鋼纖維等原料按照比例加入攪拌機進行攪拌( 圖 5) 。


    圖片


    4) 下模部分分層澆筑。底模往往是外立面方向的模具,涉及到外立面效果的保證。這部分需要根據模具形狀,先澆邊角部分; 沿著邊角邊鋪漿體邊用膩子或者輥筒壓實、夯實,同時用橡皮錘對附近模具敲擊,以去除混在料中的空氣,保證澆筑構件外面的效果( 圖 6) 。


    圖片


    5) 封蓋固定頂模。底模部分鋪滿后,將頂模蓋上底模,并進行固定,確保模具之間相對位置不變( 圖 7) 。


    圖片


    6) 上模部分澆筑。通過預留的澆料口將模具內剩余空間填滿,同時進行振搗( 圖 8) 。


    圖片


    7) 靜置養護,脫模堆放。脫模時,先將設計組裝好的鋼骨框架與背部的預埋螺栓進行連接,然后直接吊出,完成脫模。


    通過將 上 述 工 藝 與 PC 生產流水線相結合,GRC、UHPC 生產主要工藝流程見圖 9。定位支模時鋪設底模宜為木、塑料、硅膠材質; GRC 成型工藝之前,可以選擇噴涂外飾面層,水泥砂漿層可以使成型后的面板表面光滑、均勻; 澆筑或噴涂 GRC 預混料或 UHPC 料宜采用分層方式,首層澆筑后,應通過輥筒滾壓、夯實或使用膩子將料壓實,以去除混在混合料中的空氣,尤其注意邊緣處、彎曲處、轉角處;GRC 放置固定背附鋼架后,應在材料骨架連接處鋪粘結墊。


    圖片


    4 結束語


    隨著裝配式建筑相關技術的研究與工程實踐的增長,裝配式部品部件的生產會越來越龐大,高性能材料部品部件組成的建筑,與傳統現澆混凝土建筑相比,在建材生產與建筑施工階段的碳排放方面有明顯的優勢,能夠讓建筑實現節能減排環保。在國家的大力支持下,采用高性能材料的裝配式建筑,能夠提升建筑整體效能,實現高效建造、施工,助力實現“2030 碳達峰 2060 碳中和”的發展戰略目標。


    (責任編輯:何雯麗)



    延伸閱讀:

    裝配式建筑構件設計要點 建筑技術丨云南彌勒太平湖國際會議中心木結構工程設計實踐 建筑技術丨裝配式木結構建筑全生命周期構件分類編碼與數據協同研究

    (1) 凡本網注明“來源:預制建筑網”的所有資料版權均為預制建筑網獨家所有,任何媒體、網站或個人在轉載使用時必須注明來源“預制建筑網”,違反者本網將依法追究責任。 (2) 本網轉載并注明其他來源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。其他媒體、網站或個人從本網轉載使用時,必須保留本網注明的稿件來源,禁止擅自篡改稿件來源,并自負版權等法律責任,違反者本網也將依法追究責任。 (3) 如本網轉載稿涉及版權等問題,請作者一周內書面來函聯系。

    [責任編輯:Susan]

    評論總數 0最新評論
    正在加載內容,請稍等...
    0條評論發表評論

    所有評論僅代表網友意見,預制建筑網保持中立。

    連接件
    三一
    江蘇龍騰工程設計有限公司
    小荡货你好湿好紧好浪丝袜
  • <menu id="gaki0"></menu>
  • <nav id="gaki0"></nav>
  • <menu id="gaki0"></menu>