裝配式夾心保溫外墻板立模生產(chǎn)技術(shù)研究

引言為提升建筑節(jié)能效果，我國近幾年引進(jìn)了裝配式夾心保溫外墻板體系，裝配式夾心保溫外墻板是集圍護(hù)、保溫、防火、裝飾等功能于一體的重要裝配式預(yù)制構(gòu)件，通過局部現(xiàn)澆和鋼筋套筒連接等方式，成為裝配式住宅外墻體。夾心保溫外墻板是把保溫材料夾在內(nèi)外葉板之間，形成三明治墻板，有效解決了外墻保溫及保溫材料老化、防火問題，不但安裝效率高，還可使保溫材料與住宅結(jié)構(gòu)同壽命。相比傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件平模生產(chǎn)工藝的占地面積大、自動(dòng)化程度低、能耗較高等缺點(diǎn)，成組立模的生產(chǎn)方式大大降低了人、機(jī)、電、汽及空間的耗費(fèi)[1]，推動(dòng)了安全生產(chǎn)、綠色發(fā)展等生產(chǎn)理念，為裝配式建筑工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化奠定了基礎(chǔ)。成組立模是將立式模板進(jìn)行成組化處理之后而形成的一種生產(chǎn)用裝備，與其他成型設(shè)備相比，成組立模擁有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)線占地面積小、混凝土成型精度高等優(yōu)勢[2]。相比傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件平模生產(chǎn)工藝，混凝土在立模成型過程中的側(cè)壓力增大，對邊模的連接固定要求更高。同時(shí)，鋼筋骨架和保溫板在重力作用下易發(fā)生移位，混凝土中氣泡不易排出，密實(shí)性難度加大。針對以上特點(diǎn)，本文對預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板成組立模生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究。

1、成組立模設(shè)備

成組立模設(shè)備融合了機(jī)、電、液壓、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了集約化自動(dòng)化構(gòu)件成型。成組立?；窘Y(jié)構(gòu)包括：基礎(chǔ)底框、中間固定模板、滑動(dòng)端模、中間模板、模具、振動(dòng)系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。其中振動(dòng)系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)分別安裝在各模板上或各模板內(nèi)部，分別實(shí)現(xiàn)振動(dòng)功能、混凝土養(yǎng)護(hù)功能、模腔開合及鎖緊功能[3]。成組立模設(shè)備如圖1所示。圖1成組立模設(shè)備2、鋼筋骨架立式綁扎技術(shù)

為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，本文鋼筋骨架采用立式綁扎操作平臺(tái)與自動(dòng)化焊接設(shè)備相結(jié)合進(jìn)行鋼筋骨架成形。鋼筋骨架與邊模相結(jié)合，采用立式綁扎，內(nèi)葉墻板包括多根鋼筋，因此需要操作人員從低到高依次對多根鋼筋進(jìn)行綁扎，大大降低了工作效率，增大了勞動(dòng)強(qiáng)度。鋼筋骨架中的鋼筋交叉點(diǎn)部位采用機(jī)器人自動(dòng)化綁扎設(shè)備。將立模平放置在工作平臺(tái)上，操作人員進(jìn)行橫豎方向的鋼筋定位布置，將立模旋轉(zhuǎn)垂直地面。工業(yè)機(jī)器人通過高清相機(jī)捕捉鋼筋骨架特征點(diǎn)，利用坐標(biāo)系中坐標(biāo)定位，對綁扎部位快速識(shí)別后進(jìn)行綁扎。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化綁扎的優(yōu)點(diǎn)是：（1）節(jié)省人力。機(jī)器人的使用，相對減少了人員的工作量，降低人員成本支出。（2）安全性高。機(jī)器人在進(jìn)行工作時(shí)遭遇險(xiǎn)情不會(huì)造成人員傷亡，提高了人員的安全性。（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)器人自動(dòng)化綁扎的標(biāo)準(zhǔn)化和高效化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，也提高了生產(chǎn)效率。圖2為機(jī)器人自動(dòng)綁扎鋼筋骨架。圖2機(jī)器人自動(dòng)綁扎鋼筋骨架3、保溫板固定控制技術(shù)

對于立式澆筑墻體中的保溫板，以往保溫板固定存在的弊端一是控制件只放置在外葉混凝土，只能阻止保溫板向外葉偏移，由于內(nèi)葉板沒有放置控制件，導(dǎo)致保溫板向內(nèi)葉方向偏移；二是現(xiàn)有控制件受力面積偏小，混凝土澆筑過程中，導(dǎo)致控制件位置偏移無法起到控制保溫板的作用。

本文保溫板的控制采用一種專門研發(fā)的立式澆筑多功能保溫板控制件，在澆筑混凝土?xí)r起到保溫板定位作用，在后期，又作為夾心保溫外墻板的保溫拉結(jié)件。保溫板控制件主要由外控制件、內(nèi)控制件和連接桿件3部分組成。其中，連接桿件由螺旋形FRP材料制作，置入保溫板內(nèi)，且連接桿件的兩端分別穿出保溫板，與內(nèi)外葉墻板中的鋼筋骨架連接。內(nèi)、外控制件由塑料材料制作，均是一端可拆卸固定在連接管上，另一端貼在保溫板上。通過連接管和內(nèi)、外控制件，將保溫板和鋼筋骨架整體固定，確保保溫板在混凝土澆筑過程中不會(huì)發(fā)生移位。保溫板控制件如圖3所示。圖3保溫板控制件安裝示意及保溫板控制件細(xì)部構(gòu)造在內(nèi)葉墻板鋼筋骨架成形后，安裝保溫板控制件和保溫板，并與邊模進(jìn)行組合。在混凝土澆筑過程中，內(nèi)葉板的混凝土頂升與外葉板的澆筑同步進(jìn)行，防止保溫板移位。4、鋼筋骨架、邊模與保溫板預(yù)組合工藝在內(nèi)葉板鋼筋骨架綁扎完成后，安裝內(nèi)葉板邊模、保溫板控制件以及預(yù)埋件，然后安裝保溫板、外葉板鋼筋網(wǎng)片，最后安裝外葉板邊模，使夾心保溫外墻板的鋼筋、保溫板和邊模實(shí)現(xiàn)預(yù)組合。邊模、保溫板、鋼筋骨架預(yù)組合后，整體吊裝進(jìn)入成組立模的模腔縫隙中。將內(nèi)葉側(cè)邊模和鋼筋骨架固定在一側(cè)立模板上，下部側(cè)邊模通過鋼制馬凳進(jìn)行固定，預(yù)埋線盒、吊釘?shù)阮A(yù)埋件提前與鋼筋骨架綁扎固定并保證與立模板緊密貼合，套筒灌漿管出口通過小型磁帽固定在內(nèi)葉板一側(cè)立模板上，墻板邊企口通過磁性壓條固定在內(nèi)葉板一側(cè)立模板上進(jìn)行預(yù)留。邊模與成組立模模板面之間采用彈性密封條（寬10mm、厚6mm）密封，防止水泥漿液外漏。鋼筋出筋孔采用“一”字形橡膠條封堵，上面增加壓杠，防止混凝土澆筑過程中脫落。采用成組立模生產(chǎn)時(shí)，由于邊模在混凝土較大的側(cè)壓力作用下極易發(fā)生變形或跑模，針對該問題，在墻板中部增加對拉鋼筋、并在邊模板中上部（邊模板下部有底部邊模板的拉結(jié)）易出現(xiàn)變形部位增加固定磁盒數(shù)量的方式，增強(qiáng)固定效果。鋼筋骨架、保溫板與邊模預(yù)組合的工廠實(shí)際生產(chǎn)圖如圖4所示。圖4鋼筋骨架、保溫板與邊模預(yù)組合

5、混凝土澆筑控制技術(shù)5.1合模和鎖緊依次完成各模腔的側(cè)邊模、鋼筋骨架、預(yù)留預(yù)埋固定及密封封堵工作后，安裝側(cè)面、底部拉桿，啟動(dòng)開合模油泵，將所有模腔逐個(gè)合攏，安裝頂部拉桿并鎖緊，測量立模頂部墻板厚度符合要求時(shí)，先行鎖緊，然后通過操作開合模油缸調(diào)節(jié)并鎖緊立模中部和下部，最后將立模中部的鎖緊螺桿緊固，以防混凝土澆筑過程中模板松動(dòng)。

5.2混凝土免振頂升澆筑（1）混凝土性能控制?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C40以上，控制石子最大粒徑不超過16mm，添加具有減水、控制粘度和早強(qiáng)作用的專用復(fù)合型減水劑，擴(kuò)展度600～700mm，擴(kuò)展時(shí)間≤10s，保水性和粘聚性良好，澆筑過程中混凝土擴(kuò)展度波動(dòng)不超過±20mm。（2）免振頂升澆筑。為防止保溫移位，內(nèi)、外葉墻板應(yīng)基本同步澆筑混凝土。內(nèi)葉墻板澆筑時(shí)，采用水泥砂漿潤管和鋪底后，利用高壓混凝土泵，將C40自密實(shí)混凝土由立模的底部向內(nèi)葉墻模腔內(nèi)頂升澆筑，在頂升的過程中，混凝土自墻板下部向上升高，在自身重力和泵送壓力推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)混凝土的排氣和密實(shí)。外葉墻板澆筑時(shí)，在內(nèi)葉板免振頂升澆筑的同時(shí)，分層澆筑，分層高度控制在500～600mm之間。澆筑前用同等標(biāo)號(hào)水泥砂漿鋪底，鋪設(shè)高度3～5cm。采用φ30mm插入式振搗棒，振搗點(diǎn)最大間距300～350mm，振搗應(yīng)連續(xù)推進(jìn)，振搗時(shí)間控制在15～20s之間，并按混凝土坍落度大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。外葉墻板澆滿后，采用鋼板條沿外葉墻板表面進(jìn)行插搗輔助排氣。墻板澆筑完成后，對墻板上沿的混凝土進(jìn)行抹面，調(diào)整吊釘和外露鋼筋的位置，并對吊釘和外露鋼筋進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)。抹面完成后在墻板上沿表面噴涂緩凝劑。外墻板成品如圖5所示。圖5夾心保溫外墻板成品5.3構(gòu)件養(yǎng)護(hù)構(gòu)件澆筑成型后，開啟立模養(yǎng)護(hù)控制系統(tǒng)，對構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，靜停（或預(yù)養(yǎng)護(hù)）時(shí)間2～6h，升降溫速度不超過20℃/h，恒溫溫度不超過70℃，拆模時(shí)構(gòu)件表面與環(huán)境溫差不超過25℃。養(yǎng)護(hù)時(shí)墻板頂部采用塑料薄膜覆蓋。

6、效果及優(yōu)勢分析

采用成組立模與立式鋼筋綁扎平臺(tái)，進(jìn)行夾心保溫外墻板部件的一體化研究，相比傳統(tǒng)平模生產(chǎn)主要有以下優(yōu)勢。（1）場地指標(biāo)。傳統(tǒng)通用模臺(tái)3.5m×10m可同時(shí)生產(chǎn)2塊墻板，10塊墻板需5個(gè)同型號(hào)模臺(tái)，占用車間175m2，操作面積約200m2，共計(jì)375m2；采用立模生產(chǎn)10塊墻板只需要1組立模，占用車間13m×6m=78m2，場地利用率提高5倍以上。（2）生產(chǎn)效率指標(biāo)。將鋼筋綁扎、邊模組裝以及連接件與保溫板進(jìn)行一體化安裝，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量；內(nèi)外墻面均為模板面，提高構(gòu)件品質(zhì)，取消了人工收面、保證了預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量，可以將構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)間單班壓縮4h以上；減少運(yùn)輸距離，節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間；混凝土實(shí)現(xiàn)集中快速澆筑，澆筑時(shí)間大大節(jié)??；不需預(yù)養(yǎng)抹面等工序，節(jié)約時(shí)間。人工減少增加有效產(chǎn)能30%以上。（3）預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量指標(biāo)。采用立模成型工藝生產(chǎn)的外墻板表面平整度明顯提高（穩(wěn)定達(dá)到小于1mm/2m），外葉墻板表面光潔致密，棱角方正，達(dá)到清水混凝土效果，內(nèi)葉墻板室內(nèi)側(cè)可實(shí)現(xiàn)免抹灰裝修；線盒等預(yù)留預(yù)埋件位置更加準(zhǔn)確；解決了水