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2.1 装配式建筑PC构件生产工艺流程

根据场地的不同,构件尺寸的不同以及实际需要等情况,可采用不同方法生产混凝土预制构件,目前流水生产线法应用极为广泛。流水生产线法是指在工厂内通过滚轴传送机或者传送装置将托盘模具内的构件从一个操作台转移到另一个操作台上,这是典型的适用于平面构件的生产制作工艺,如墙板和楼板构件的生产制作。流水生产线法具有高度的灵活性,不仅适用于平面构件生产,还适用于楼梯及线性构件的生产。

流水生产线法主要有以下两方面的优势:一方面,它可以更好地组织整个产品生产制作过程,材料供应不需要内部搬运即可到位,而且每个工人每次都可以在同一个位置完成同样的工作。另一方面,它可以降低工厂生产成本,因为每个独立的生产制作工序均在专门设计的工作台上完成,如混凝土振捣器和模具液压系统在生产工序中仅需使用一次,所以可以实现更多的作业功能。预制构件生产线效果图如图2.1所示。

图2.1 预制构件生产线示意图

目前,装配式建筑PC构件生产产线工艺流程主要包括模台清理、支模、钢筋安装、混凝土浇筑等工序,具体流程如图2.2所示。

图2.2 混凝土预制构件生产的通用工艺流程

本书从材料入场检测开始,逐个介绍装配式建筑PC构件生产产线中主要的生产工艺流程。

2.1.1 材料入场检测

预制构件生产所用的混凝土、钢筋、套筒、灌浆料、保温材料、拉结件、预埋件等应符合国家标准《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2019)和《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2021)的规定,并应进行进厂检验,经检测合格后方可使用。预制构件采用的钢筋规格、型号、力学性能和钢筋的加工、连接、安装等应符合国家标准《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ 1—2014)和《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2015)的规定。门窗框预埋应符合国家标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》(GB 50210—2018)的规定,混凝土的各项力学性能指标应符合国家标准《混凝土结构设计规范(2015年版)》(GB 50010—2010)的规定,钢材的各项力学性能指标应符合国家标准《钢结构设计规范》(GB 50017—2017)的规定,灌浆套筒的性能应符合国家行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》(JG/T 398—2019)的规定,聚苯板的性能指标应符合国家标准《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》(GB/T 10801.1—2021)和《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)》(GB/T 10801.2—2018)的规定。

1)钢筋

钢筋入场时主要检测的具体指标为下述几点:

(1)抗拉性能

①拉伸是建筑钢材的主要受力形式,所以抗拉性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。

将低碳钢(软钢)制成一定规格的试件,放在材料试验机上进行拉伸试验,可以绘出如图2.3所示的应力-应变关系曲线。从图中可以看出,低碳钢受拉至拉断,经历了4个阶段:弹性阶段( OA )、屈服阶段( AB )、强化阶段( BC )和颈缩阶段( CD )。

图2.3 低碳钢受拉的应力-应变关系曲线

a.弹性阶段。

曲线中 OA 段是一条直线,即应力与应变成正比。如卸去外力,试件能恢复原来的形状,这种性质即为弹性,此阶段的变形为弹性变形。与 A 点对应的应力称为弹性极限,以 σ p 表示。应力与应变的比值为常数,即弹性模量 E E= σ/ε 。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力,是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。

b.屈服阶段。

应力超过 A 点后,应力、应变不再成正比关系,开始出现塑性变形。应力增长滞后于应变的增长,当应力达 B 点后,瞬时下降至 B 点(屈服点,)变形迅速增加,而此时外力则大致在恒定的位置上波动,直到 B 点,这就是所谓的“屈服现象”,似乎钢材不能承受外力而屈服,所以 AB 段称为屈服阶段。

c.强化阶段。

当应力超过屈服强度后,由于钢材内部组织中的晶格发生了畸变,阻止了晶格进一步滑移,钢材得到强化,所以钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高, BC 段呈上升曲线,称为强化阶段。

d.颈缩阶段。

试件受力达到最高点 C 点后,其抵抗变形的能力明显降低,变形迅速发展,应力逐渐下降,试件被拉长,在有杂质或缺陷处,断面急剧缩小,直到断裂。故 CD 段称为颈缩阶段。

②两个强度指标。

a.屈服强度。

B 点(此点较稳定、易测定)对应的应力称为屈服点(屈服强度,)用 σ s 表示。钢材受力大于屈服点后,会出现较大的塑性变形,已不能满足使用要求,此屈服强度是设计上钢材强度取值的依据,是工程结构计算中非常重要的一个参数。

b.抗拉强度。

对应于最高点 C 的应力值( σ b )称为极限抗拉强度,简称抗拉强度。

c.屈强比。

屈服强度和抗拉强度之比(即屈强比= σ s / σ b )能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小其结构的安全可靠程度越高,但屈强比过小,又说明钢材强度的利用率偏低,会造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60~0.75。

图2.4 钢材的伸长率

③塑性指标:钢材的塑性通常用伸长率表示。

将拉断后的试件拼合起来,测定出标距范围内的长度 L 1 (mm,)其与试件原标距 L 0( mm)之差即为塑性变形值,塑性变形值与之比 L 0 称为伸长率( δ ,)如图2.4所示。

伸长率( δ )计算如下。

伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标, δ 越大说明钢材的塑性越好。而一定的塑性变形能力,可保证应力重新分布,避免应力集中,从而钢材用于结构的安全性越大。

(2)冲击韧性

冲击韧性是指钢筋在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力,反映材料内部的细微缺陷和抗冲击性能。冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向,是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力,一般由冲击韧性值( a k )和冲击功( A k )表示,其单位分别为J/cm和J。影响钢材冲击韧性的因素有材料的化学成分、热处理状态、冶炼方法、内在缺陷、加工工艺及环境温度。

(3)硬度

钢材的硬度指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。测定钢材硬度较常用的方法为布氏法和洛氏法。

布氏法的测定原理是利用直径为 D (mm)的淬火钢球,以 P (N)的荷载将其压入试件表面,经规定的持续时间后卸除荷载,即得直径为 d (mm)的压痕,以压痕表面积 F (mm 2 )除以荷载 P ,所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB,以数字表示,不带单位,HB值越大,表示钢材越硬。

洛氏法根据压头压入试件的深度大小表示材料的硬度值。洛氏法压痕很小,一般可用于判断机械零件的热处理效果。

(4)疲劳强度

钢材在交变荷载作用下应力远小于抗拉强度时发生断裂,这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示,疲劳极限指疲劳试验中试件在交变荷载作用下,在规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力,周期基数一般为200万次或400万次以上。

(5)冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,也是钢材的重要工艺性能。

钢材的冷弯性能指标,以试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度(或直径)的比值来表示。试验时采用的弯曲角度越大,表示冷弯性能越好。钢的技术标准中对各号钢的冷弯性能都有规定:按规定的弯曲角和弯心直径进行试验,试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层,即认为冷弯性能合格。

(6)焊接性能

焊接是钢结构、钢筋、预埋件等的主要联结方式,因此要求钢材具有良好的可焊性,可焊性指焊接后的焊缝处的性质与母材性质相近。可焊性的好坏与钢材的化学成分和含量有关。当钢中的含碳量大于0.25%时,可焊性变差,加入的合金元素硅、锰、钒、钛等也将增加焊接的硬脆性,降低可焊性,尤其是硫能使焊接时产生热脆性。

土木工程中的焊接结构用钢,应选用含碳量低的氧气转炉或平炉生产的镇静钢,结构焊接用电弧焊,钢筋连接用接触对焊。

2)混凝土

混凝土主要检测内容包括以下几个方面:和易性、强度、耐久性。

(1)混凝土拌合物的和易性

A.和易性的概念。

和易性(又称工作性)是混凝土在凝结硬化前必须具备的性能,是指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、浇灌、捣实)并能获得质量均匀,成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质,包括流动性、黏聚性和保水性等3个方面的含义。

流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下,能产生流动,并均匀密实地填满模板的性能。流动性反映拌合物的稀稠程度。若拌合物太黏稠,难以振捣密实;若拌合物过稀,振捣后容易出现水泥砂浆和水分上浮及石子下沉的分层离析现象,影响混凝土的质量。

黏聚性是指混凝土拌合物具有一定的黏聚力,在施工、运输及浇筑过程中,不致出现分层离析,使混凝土保持整体均匀的性能。黏聚性不好的混凝土拌和物,砂浆与石子容易分离,振捣后会出现蜂窝、空洞等现象。

保水性是指混凝土拌合物具有一定的保水能力,在施工过程中不致产生严重的泌水现象。产生严重泌水的混凝土内部容易形成透水通路,上下薄弱层和钢筋或石子下部水隙。这些都将影响混凝土的密实性,并降低混凝土的强度及耐久性。

通过以上分析可以看出,混凝土拌合物的流动性、黏聚性和保水性有其各自的内涵,而它们之间既互相联系又存在矛盾。和易性则是这3个方面性质在某种具体条件下的矛盾统一体。

B.和易性的评定。

目前还没有一种单一的试验方法能全面反映混凝土拌合物的和易性。通常在工地和实验室测定的是混凝土拌合物的流动性,并辅以直观经验评定黏聚性和保水性。

流动性测定方法常用的有坍落度试验及维勃稠度试验两种。

方法1:坍落度试验

将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒内(无底,)装满刮平后,垂直向上将筒提起,移到一旁,混凝土拌合物由于自重将会产生坍落现象。然后量出向下坍落的尺寸(mm)称为坍落度,作为流动性指标。坍落度越大,表示混凝土拌合物的流动性越大。图2.5所示为坍落度试验。

在做坍落度试验的同时,应同时观察混凝土拌合物的黏聚性,保水性及含砂等情况,以便全面评定混凝土拌合物的和易性。

图2.5 混凝土坍落度

方法2:维勃稠度试验(当坍落度小于10 mm时)

将坍落度筒置于容器内,并固定在规定的振动台上,先在坍落度筒内填满混凝土拌合物,抽出坍落度筒,在拌合物试体顶面放一透明圆盘,开启振动台,同时用秒表计时,到透明圆盘的底面完全为水泥浆所布满时,停止秒表,关闭振动台。此时可认为混凝土拌合物已密实。所读秒数,称为维勃稠度,该法适用于骨料最大粒径不超过40 mm,维勃测度为5~30 s的混凝土拌合物稠度测定。

C.流动性(坍落度)的选择。

混凝土拌合物根据坍落度大小,可分为4级(《混凝土质量控制标准》(GB 50164—2011)):低塑性混凝土(坍落度为10~40 mm,)塑性混凝土(坍落度为50~90 mm)、流动性混凝土(坍落度为100~150 mm)及大流动性混凝土(坍落度大于160 mm)。

结合施工条件、构件截面大小、配筋疏密程度、捣实方法等确定坍落度。通常配筋密、人工捣实、截面窄、泵送时,坍落度应大。

D.影响和易性的主要因素。

a.水泥浆的用量。

在水灰比一定的情况下,增加水泥浆的用量,流动性增大,但不经济且易使黏聚性和保水性变差,强度下降,但过少,不能填满骨料空隙或不能很好包裹骨料,黏聚性变差,流动性小。

b.拌合物的稠度(水灰比)。

在水泥用量一定的情况下,水灰比( W/ C )小,则流动性较差,但黏聚性和保水性好;水灰比过小,拌合物则会过于干稠,造成施工困难且不易密实。水灰比大,则流动性好,但水灰比太大,则会造成黏聚性和保水性不良,产生离析、流浆,从而降低混凝土拌合物质量。

在一定的条件下,要使混凝土拌合物获得一定的流动性,所需的单位用水量基本上是一个定值。若单纯只是加大用水量,强度、耐久性则会降低,因此,在对混凝土拌合物流动性进行调整时,应保持 W/ C 不变,仅增加水泥浆用量来调整。

c.砂率:砂的质量占砂石总质量的百分率。

砂的作用是填充石子间的空隙并以水泥砂浆包裹在石子的外表面。砂率的变动会使骨料的空隙率和总表面积有显著的改变。砂率过大时,水泥浆用量相应地增加,过小时,不能保证粗骨料间足够的水泥砂浆,影响其和易性。砂率达合理值,称为最佳砂率。

d.组成材料的品种及性质。

·水泥:在常用水泥中,以普通水泥所配置的混凝土拌合物的流动性和保水性好,当使用矿渣水泥和火山灰水泥时,流动性好,但砂渣水泥泌水性大。

·骨料:级配好、较粗骨料,在相同配合比下流动性好,过粗则保水性、黏聚性差。河沙及卵石比山沙、碎石拌合物的流动性大。

e.时间及温度:随时间的延长,流动性变差。随环境温度的升高,水分蒸发及水化反应加快,那么坍落度损失就会加快。

f.外加剂:在不增加水泥浆用量的条件下,加入适量的外加剂可获得较好的和易性。

g.施工方法:机械优于人工。

E.改善和易性的措施

a.改善砂、石的级配。

b.采用较粗的砂石。

c.采用合理的砂率。

d.掺入外加剂。

e.坍落度小时,保持 W/ C 不变,增加水泥浆用量;坍落度过大,但黏聚性好时,保持砂率不变,增加砂石用量。

(2)混凝土的强度

混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度及与钢筋的黏结强度,抗压强度常作为评定混凝土质量的指标,作为强度等级的依据。

①混凝土的抗压强度与强度等级。

按国家标准《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2019,)以立方体抗压强度作为混凝土的强度特征值,根据标准规定的试验方法,以边长为150 mm的立方体试件为标准试件,标准养护28 d,测定其抗压强度来确定。

测定混凝土抗压强度时,也可采用非标准尺寸的试件,然后将测定结果乘以换算系数,换算成相当于标准试件的强度值,对于边长为100 mm的立方体试件,应乘以强度换算系数0.95,对于边长为200 mm的立方体试件,应乘以强度换算系数1.05。

混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95%强度保证率的标准立方体抗压强度值,也就是指在混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中,低于该值的百分率不超过5%。

混凝土强度等级是根据混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)来确定,用符号C表示,划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60共12个等级。

不同工程或用于不同部位的混凝土,对其强度等级的要求也不同,一般是:

·C7.5~C15用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。

·C15~C25用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构。

·C25~C30用于大跨度结构,耐久性要求较高的结构,预制构件等。

·C30以上用于预应力钢筋混凝土构件,承受动荷结构及特种结构等。

②混凝土轴心抗压强度(更接近于构件形状)。

在结构设计中,常要用到混凝土的轴心抗压强度,它是采用棱柱体试件测得的抗压强度,采用棱柱体试件比立方体试件能更好地反映混凝土在受压构件中实际受压情况。目前,我国采用150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件。试验表明,棱柱体试件抗压强度与立方体试件抗压强度之比为0.7~0.8。

③混凝土的抗拉强度。

混凝土的抗拉强度只为抗压强度的1 /10~1 /20,且随着强度等级的提高,其比值变小。其既可作为抗裂度的指标,也可间接衡量混凝土与钢筋间的黏结强度。

④混凝土与钢筋的黏结强度。

黏结强度来源于钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋与水泥之间的黏结力、钢筋表面的机械啮合力。与混凝土的质量有关,与抗拉强度成正比,并与钢筋尺寸、种类、位置及荷载、环境有关。

标准立方体试件,埋入 ϕ 19标准变形钢筋,以不超过4 MPa/min的加荷速度对钢筋施加拉力至屈服或裂开或加荷端钢筋滑移超过2.5 mm,计算黏结强度。

⑤影响混凝土强度的因素。

内因:结构缺陷(多余水、水分析出泌水通道、收缩裂纹等)。

外因:受力。

破坏形式:骨料和水泥石的界面上的破坏为主形式,还有水泥石的破坏。

决定因素:黏结强度。

a.水泥的实际强度与水灰比。

水泥的实际强度越高,则混凝土的强度越高。

在水泥实际强度一定的情况下,混凝土强度取决于水灰比 W/ C ,理论用水与实际用水的差别,决定了用水量越少越好,但用水量过少时,干稠施工困难,不易捣实,强度下降,水灰比以0.4~0.7为宜。

b.骨料。

级配良好、砂率适当,有利于强度的提高。碎石混凝土强度高。

骨料强度越高,配制的混凝土强度高,在低水灰比和配高强混凝土时特别明显。

c.养护的温度与湿度。

养护的温度高,则强度发展快;冰点之下,易冻坏。

湿度适当时,水泥强度可充分发展,湿度低时易出现干缩裂缝。混凝土浇筑后,应在12 h内进行覆盖,以防水分蒸发。夏季施工混凝土自然养护时要浇水保湿。

d.龄期。

早期强度发展快,以后逐渐缓慢,28 d达到设计强度,仍可发展,可延续数十年之久。

e.试验条件对混凝土强度测定值的影响。

·试件尺寸:尺寸越小,测得强度越高(缺陷少,孔隙少)。

·试件形状:高宽比越大,抗压强度小(环箍效应)。

·表面状态:表面加润滑时,环箍效应减少。

·加荷速度:加荷速度越快,测得值高(变形滞后)。

⑥提高混凝土强度或促进混凝土强度发展的措施。

a.提高混凝土强度的措施。

·采用高等级的水泥,掺硅灰。

·采用坚实洁净、级配良好的骨料。

·采用较小水灰比。

·掺减水剂。

·保证成型均匀密实,加强养护。

b.提高早期强度的措施。

·采用高等级、早强、快硬水泥。

·掺早强剂。

·采用蒸汽养护:1~3 h后,60~90 ℃蒸养13~16 h,效果:P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O效果差,P.P、P.F、P.S效果好。

(3)混凝土的耐久性

定义:在各种破坏因素的作用下能否经久耐用的性质。

①耐久性的主要表现:

A.抗渗性。

抗渗性取决于混凝土的密实程度和孔隙构造。密实性差,开口连通孔隙多,抗渗性差。对水工工程用地下建筑使用的混凝土必须考虑其抗渗性。水灰比大,抗渗指标减少。提高措施:提高密实性(降水灰比,骨料级配良好,充分振捣)及改善孔隙结构(加入引气剂)。

B.抗冻性。

抗冻性取决于混凝土的密实程度和孔隙构造、孔隙率及孔隙充水情况。

在寒冷和严寒地区与水接触又容易受冻的环境下的混凝土要有较强的抗冻能力。

提高抗冻性的措施:低水灰比、密实、有封闭孔隙的混凝土抗冻性好,为提高抗冻性可加入引气剂、防冻剂及减水剂。

C.抗蚀性。

抗蚀性是指抵抗化学腐蚀的能力,取决于水泥石的抗蚀能力和孔隙状况。

提高措施:合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土密实度和改善孔隙结构。

D.抗碳化。

·氢氧化钙在钢筋表面形成钝化膜,对钢筋起碱性保护作用。处于潮湿、CO 2 多的环境中的混凝土会发生碳化反应。

·危害:当碳化随裂纹深入内部,超过保护层厚度时,钢筋生锈,并伴有体积膨胀,使开裂加深,失去与混凝土的黏结能力,导致混凝土产生顺筋开裂而破坏。

有利:产生的碳酸钙填充水泥石的孔隙,水分有利于水化,从而提高密实性和表面硬度。

·碳化速度与CO 2 的浓度、水泥品种、水灰比、环境湿度有关。

·提高措施:在钢筋混凝土结构中采用适当的保护层;根据工程所处的环境使用条件合理选择水泥品种;采用减水剂;采用水灰比小、水泥用量大的配合比;加强质量控制,加强养护,保证振捣质量;在混凝土表面涂刷保护层。

E.碱—骨料(集料)反应。

·骨料中含蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、安山岩、凝灰岩等活性骨料,其活性SiO 2 、硅酸盐、碳酸盐与水泥中的K 2 O、Na 2 O等碱性物质发生化学反应。

·反应条件:水泥中的K 2 O、Na 2 O等碱性物质含量高;骨料中有活性物质;有水存在。

·反应慢,潜伏几年,危害不能忽视。

·在潮湿环境中和水中使用的混凝土,应该注意骨料中活性成分的含量或水泥中碱成分的含量。

②提高混凝土耐久性的措施。

a.根据工程所处的环境及要求,合理地选用水泥品种。

b.改善骨料级配,控制有害杂质含量。

c.控制水灰比不得过大。

d.掺入减水剂。

e.掺入引气剂。

f.确保施工质量,浇捣均匀密实。

g.用涂料、防水砂浆、瓷砖、沥青等进行表面防护,防止混凝土的腐蚀和碳化。

2.1.2 模台、模板清理

模台处于对应工位,试验人员应将模台及模板表面上的残渣、铁锈等杂物清理干净,尤其要注意将侧模与侧模接合处的灰浆和粘贴的胶条清理干净,如图2.6所示。

模板与混凝土接触面用棉丝擦拭干净。清理内、外框模具,用铁铲铲除表面的混凝土渣,漏出模具底色,注意清理干净模具端头。清理固定夹具、橡胶块、剪力键等,使其具表面干净无混凝土渣,注意定位端孔等难清理地方。用铁铲铲除黏在台车面上的混凝土渣,重点注意模具布置区和固定螺栓干净无遗漏。

模具清理的操作要点如下:

①清理模具各基准面边沿,利于抹面时保证厚度要求。清理模具时注意保护模具,防止模具变形脱落。如果发现模具变形量超过3 mm需进行校正,无法校正的变形模具及时更换。

②清理下来的混凝土残灰要及时收集到指定的垃圾桶内。

③用钢丝球或刮板将内腔残留混凝土及其他杂物清理干净,使用压缩空气将模具内腔吹干净,以用手擦拭手上无浮灰为准。

④所有模具拼接处均用刮板清理干净,保证无杂物残留。将清理干净的模具分组分类,整齐码放,保证现场的清洁安全。

图2.6 模台模具清理

2.1.3 涂脱模剂

涂脱模剂作业前要先检查台车面表面是否干净,定位螺栓位置是否准确(图2.7。)活动挡边放置区涂水性脱模剂,校准模具位置,安装压铁进行紧固。

图2.7 涂脱模剂

在台车面均匀喷涂脱模剂,用拖布涂抹均匀无积液。涂脱模剂的操作要点如下所述。

①需要涂刷脱模剂的模具应在绑扎钢筋笼之前涂刷,严禁将脱模剂涂刷到钢筋笼上。模具放置区涂抹,脱模剂的长度大于等于模具长度,宽度比模具宽度至少大50mm。

②涂刷厚度不少于2 mm,且需涂刷2次,2次涂刷时间的间隔不少于2 min。

③涂刷完的模具要求涂刷面水平向上放置,20 min后方可使用。

④涂刷脱模剂之前,应保证模具干净。

⑤脱模剂必须涂刷均匀,严禁有流淌、堆积的现象。

2.1.4 划线

模台定位后,技术人员按照图纸,使用粉笔或墨斗在模台上弹出边模内边缘位置。如果是自动化划线过程则是将预制构件的CAD图纸输入自动划线机控制系统,自动划线机按照构件的形状和尺寸划出窗洞、构件轮廓线等,供安装边模使用。

2.1.5 支模

技术人员将纵向和横向几块钢制边模放置在划线位置,并且再次复核长度和宽度,待其符合图纸要求后,用磁铁将边模固定在模台上。底模侧边内镶嵌的密封条每番更换一次,打完一番清理干净后再重新粘贴入底模侧边。重复使用的密封条应保证固定牢固,位置合理,凸出部分不宜过多。

装配式建筑构件模具组装要点如下所述(图2.8)。

图2.8 模具组装

①选择正确型号的侧板进行拼装,拼装时不许漏放紧固螺栓或磁盒。在拼接部位要粘贴密封胶条,密封胶条粘贴要平直,无间断,无褶皱,胶条不应在构件转角处搭接。

②各部位螺钉校紧,模具拼接部位不得有间隙,确保模具所有尺寸偏差控制在误差范围以内。组模时应仔细检查模板是否有损坏、缺件现象,损坏、缺件的模板应及时维修或者更换。

2.1.6 钢筋加工及安装

钢筋加工及安装工序流程:①材料验收→②钢筋下料→③钢筋桁架(叠合板中)制作→④钢筋安装。第①—③项在试验前完成,试验现场仅计入第④项工序时间。

1)材料下料

钢筋下料严格按照配料单进行,根据进场钢筋规格,应优化下料顺序及搭配,减少料头,提高钢筋使用率。

要求:受力钢筋顺长度方向允许偏差为±5 mm。

2)钢筋桁架制作

在装配式建筑的叠合板制作过程中需要先制作钢筋桁架,钢筋桁架是由一根上弦钢筋,两根下弦钢筋和两侧腹杆钢筋经电阻焊接成截面为倒“V”字形的钢筋焊接骨架,如图2.9所示。

图2.9 钢筋桁架示意图

(1)上弦钢筋

定义:钢筋桁架上部的纵向直钢筋;根据设计图纸选用牌号和公称直径。

(2)下弦钢筋

定义:钢筋桁架下部的纵向直钢筋;根据设计选用牌号和公称直径。

(3)腹杆钢筋

定义:钢筋桁架中连接上下弦的钢筋;根据设计选用牌号和公称直径。

(4)节点间距

定义:上弦钢筋上相邻焊点(腹杆与弦的连接点)中点之间的距离;具体数值根据设计要求安排。

(5)高度

定义:下弦的最低点与上弦的最高点之间的垂直距离为桁架设计高度;具体数值根据设计要求安排。

(6)设计宽度

定义:下弦钢筋外表面之间的最小距离;具体数值根据设计要求安排。

(7)伸出长度

定义:腹杆钢筋高于上弦最高点的垂直距离为桁架上伸出长度,腹杆钢筋低于下弦最低点的垂直距离为桁架下伸出长度;具体数值根据设计要求安排,有时取值可能为零。

(8)长度

定义:上(或下)弦的长度;具体数值根据设计要求安排。

(9)钢筋桁架的尺寸、重量和允许偏差

钢筋桁架的尺寸、重量和允许偏差的应符合表2.1规定。

表2.1 钢筋桁架的尺寸、重量和允许偏差

(10)性能要求

①钢筋桁架用钢筋的力学与工艺性能应分别符合相应标准的规定。

②钢筋桁架焊点的抗剪力应不小于腹杆钢筋规定屈服力值的0.6倍。

(11)表面质量

①每件制品的上弦不得开焊,下弦焊点开焊数量不应超过下弦焊点总数的4%,且相邻两焊点不得有连续开焊现象。

②焊点处熔化金属应均匀。

③焊点应无裂纹、多孔性缺陷和明显的烧伤现象。

④只要性能符合要求,钢筋表面浮锈和因矫直造成的钢筋表面轻微损伤不作为拒收的理由。

3)钢筋绑扎安装

将成型的钢筋按图纸进行绑扎(图2.10,)绑扎用火烧铁丝,绑扎应牢固,绑丝头应压入钢筋骨架内侧。要求:

①钢筋安装时,受力钢筋的牌号、规格和数量必须符合设计要求。

检查数量:全数检查。

检验方法:观察,尺量。

②受力钢筋的安装位置、锚固方式应符合设计要求。

检查数量:全数检查。

检验方法:观察,尺量。

图2.10 钢筋安装

③钢筋安装偏差及检验方法应符合表2.2的规定。

表2.2 钢筋安装偏差及检验方法

梁板类构件上部受力钢筋保护层厚度的合格点率应达到90%及以上,且不得有超过表中数值1.5倍的尺寸偏差。

检查数量:在同一检验批内,对梁、柱和独立基础,应抽查构件数量的10%,且不应少于3件;对墙和板,应按有代表性的自然间抽查10%,且不应少于3间;对大空间结构,墙可按相邻轴线间高度5左右划分检查面,板可按纵、横轴线划分检查面,抽查10%,且均不应少于3面。

值得注意的是,按照图纸要求进行领料备料,保证钢筋规格正确,无严重锈蚀。裁剪网片,按制筋图裁剪、拼接网片,预埋无干涉,门窗钢筋保护层厚度满足要求。墙板四周及门窗四周的加强筋与网片绑扎,窗角布置抗裂钢筋。拼接的网片需绑扎在一起,抗裂钢筋绑扎在加强筋结合处。按照4个/m 2 来布置保护层垫块,保证保护层厚度。网片与网片搭接需重合300 mm以上或一格网格以上。所有钢筋必须保证20~25 mm混凝土保护层,任何端头不能接触台车面。扎丝绑扎方向一致朝上,加强筋需进行满扎。绑扎完清理台车,按图检查是否漏扎错扎。

钢筋骨架、钢筋网片和预埋件必须严格按照构件加工图及下料单要求制作。首件钢筋制作,必须通知技术、质检及相关部门检查验收,制作过程中应当定期、定量检查,对于不符合设计要求及超过允许偏差的一律不得使用,按废料处理。纵向钢筋(带灌浆套筒)及需要套丝的钢筋,不得使用切断机下料,必须保证钢筋两端平整,套丝长度、丝距及角度必须严格按照设计图纸要求。纵向钢筋(采用半灌浆套筒)按产品要求套丝,梁底部纵筋(直螺纹套筒连接)按照国家标准要求套丝,套丝机应当指定专人且有经验的工人操作,质检人员须按相关规定进行抽检。

2.1.7 混凝土浇筑

技术人员将模台移动至相应工位。

先进行材料预检,混凝土浇筑前的预检应符合图纸和有关技术规定并有可靠措施。检查内容如下:

①安装后的模板外形和几何尺寸。

②钢筋、钢筋骨架、钢筋网片、吊环的级别、规格、型号、数量及其位置。

③主筋保护层。

④预埋件、预留孔的位置及数量。

⑤其他有关有技术要求。

1)混凝土灌入布料机

当混凝土灌入量较大时宜采用混凝土浇灌料斗进行浇灌注。混凝土浇灌料斗是混凝土水平和垂直运输的一种转运工具,料斗形式有多样,一般料斗容量为0.5~1.0 m 3 ,国外最大可达3 m 3 ,出料口不小于30 cm×40 cm,由斗门开启大小控制下料量。目前一般采用图2.11所示的形式,此种料斗落地后平放在地面上,混凝土由泵送车或翻斗车运来后,倾翻在料斗内,然后由吊车吊起,混凝土流向料斗前部,以便于受料和浇注。

图2.11 混凝土浇灌料斗

现今,越来越多的工地使用泵送混凝土,混凝土的浇注可以直接通过输送管道进行。输送管道可用刚性管或者重型的柔性软管制作。后者与刚性管的使用不一样,因为它对混凝土的输送会造成较大的阻力,但可用于刚性管道的弯曲处和活动构架处,以及需要柔软性的其他地方。输送管或软管的材料应是较轻的耐磨抗蚀材料,并且不应与混凝土起反应。

在预制构件厂车间内,一般采用布料机浇注。根据布料机布料方式的不同分为抽板式布料机、振动式布料机和滚耙式布料机等不同形式。布料机料斗有效容积应小于成型制品所需混凝土最大容积的1.1~1.2倍。并随着预制构件生产机械化水平不断提高,除常用的门架式布料机(图2.12)外,还有不同形式的悬臂式布料机。

图2.12 门架式布料机

2)布料机布料

技术人员将布料机移动至指定位置开始布料(图2.13。)布料机按设定路线均匀移动完成布料。

图2.13 布料机布料

布料完成后由技术人员进行观察以检验布料是否均匀,如有特别不均匀处,需要人工进行处理甚至二次布料。

要求:应保证混凝土均匀填满模板内空间,四边四角无空隙,表面最高最低处高差不超过50 mm。

与此同时进行试块制作:同种配合比的混凝土每工作班取样一次,做抗压强度试块不少于4组(每组3块,)分别代表出模强度、出厂强度及28 d强度,一组同条件备用。试块与构件同时制作,同条件蒸汽养护,构件脱模前由试验室进行混凝土试块抗压试验并出具混凝土抗压强度报告。

2.1.8 振捣

混凝土浇注入模后呈松散状态,其中含有占混凝土体积5%~20%的空洞和气泡,只有通过合适的密实成型工艺,才能使混凝土填充到模板的各个角落和钢筋的周围,并排除混凝土内部的空隙或残留的空气,使混凝土密实平整。目前,混凝土及其制品的密实成型工艺主要有振动密实成型、压制密实成型、离心脱水密实成型、真空脱水密实成型等。其中以振动密实成型应用最为广泛,这种方法设备简单,效果较好,能保证混凝土达到良好的密实度;也可以采用干硬性混凝土,从而节约水泥的用量;并且振动可以加速水泥的水化作用,使混凝土的早期强度增长速度加快。不过此法有噪声大、能耗大等不足之处。

1)混凝土拌合物的振动密实原理

振动密实混凝土是振动设备产生的振动能量通过一定的方式传递给已浇注入模的混凝土,使之内部发生变化以达到密实的方法。混凝土拌合物在浇注后不久,由于水化反应还处于初期,拌和物内主要是由粗细不均的固体颗粒堆积而成,在静止状态下,如加以振动,拌合物就开始流动,其原因在于下述几点。

(1)颗粒间黏结力的破坏

拌合物中存在大量连通的微小孔隙,从而组成错综复杂的微小通道,由于部分自由水的存在,在孔隙中的水和空气界面上就产生了表面张力,从而使粒子相互靠近,形成了一定的塑性强度,也即产生了颗粒间的黏结力,在振动作用下,颗粒的接触点松开,破坏了微小通道,释放出部分自由水,从而破坏了颗粒间的黏结力,使拌合物易于流动。

(2)水泥胶体的触变作用

胶体粒子扩散层中的弱结合水由于受到荷电粒子的作用而吸附于胶体粒子表面,当受到外力干扰时,这部分水解吸附,变成自由水,使拌和物呈现塑性性质,即触变作用使胶体由凝胶转变为溶胶。由于拌合物中颗粒粒子的直接接触,其机械啮合力和内摩擦力较大,在振动所做功的不断冲击下,颗粒间的接触点松开,从而降低了颗粒间的摩擦力和黏结力,破坏了原来的堆积构架,使混凝土出现“液化”。国外通过剪力盒试验表明,拌合物在振动时的内摩擦力仅为不振时的5%。因此在振动力作用下,拌和物中的粗骨料将发生相互滑动,空隙被水泥砂浆填满,气泡被排出,拌和物能流动到模板中的各个角落,从而获得较高的密实度和所需的尺寸形状。

由于上述原因,振动作用实质上是使拌合物的内阻大大降低,释放出部分吸附水和自由水,从而使拌合物部分或全部液化。

2)振动参数和振动制度

振动密实的效果和生产率,与振动器的类型和工作方式(插入振动或表面振动)、振动参数和制度(频率、振幅、速度、加速度、振动延续时间等)以及混凝土性质有密切的关系。

振动频率和振幅是振动的两个基本参数,对于一定的混凝土拌合物,振幅和频率数值应该选择得相互协调,保证颗粒在振动中逐步衰减。振幅与拌合物的颗粒大小及和易性有关,振幅过小或过大都会降低振动效果。如果振幅偏小,粗颗粒不起振,拌合物不足以振实;振幅偏大,则易使振动转化为跳跃捣击,而不再是谐振运动,拌合物内部会产生涡流,这样不仅降低了振动效率,而且会使拌合物出现分层现象,跳跃过程中会吸入大量空气,降低混凝土性能。一般振幅取值为0.1~0.4 mm,对于干硬性拌和物可适当提高。

如果强迫振动的频率接近混凝土拌合物的固有频率,则产生共振,这时振动波的衰减最小,振幅可达最大。根据这个原理,可确定合适的频率,从而提高振动效率。

2.1.9 预养护

混凝土拌合物经浇注振捣密实后,逐步硬化并形成内部结构,为使已密实成型的混凝土能正常完成水泥的水化反应,获得所需的物理力学性能及耐久性指标的工艺措施称为混凝土的养护工艺。足够的湿度和适宜的温度是混凝土硬化所必须的条件,也是保证工程质量的基本要素,在夏季,如果不采取适当的养护措施,混凝土表面的水分就会不断蒸发,出现塑性裂缝;在冬季,如果不采取适当的措施,当温度低于标准温度时,水泥水化就会减慢甚至停止。因此,混凝土浇筑密实后的养护十分重要,养护过程中主要应建立水化或水热合成反应所需要的介质温度及湿度条件,并力求降低能耗。混凝土构件初凝前进行预养护,主要是为下一步抹光、拉毛做准备。

2.1.10 抹光、拉毛

混凝土构件预养护完成后,抹光是保证构件平整度的把关工序(图2.14。)为达到要求的平整度,采取“量”“抹”结合的人工精修方法。“量”即用具有标准线且不易变形的铝合金直尺,紧贴模板顶面进行拉锯式搓刮,一边横向搓、一边纵向刮移,做最后一次检测混凝土顶面的平整度。一旦发现误差较大,应立即进行修补。搓刮后即可用直尺于两侧边部及中间3处紧贴浆面各轻按一下,低凹处不出现压痕或印痕不明显,较高处印痕较深,据此进行找补精平。“抹”即人工用抹子将表面抹平。分两次进行,先找补精平,待混凝土表面收浆无泌水时,再做第二次精抹,以达到规范要求的平整度要求。

图2.14 混凝土表面处理

拉毛是增加构件表面接触面积和构件间摩擦力的重要措施之一。其制作一般采用拉毛方式进行。现采用压纹机进行拉毛,拉毛时保持纹理均匀,顺直、深度适宜;拉毛以混凝土表面无波纹水迹、混凝土初凝前较为合适。过早和过晚都会影响制作质量。收水抹面及拉毛操作的好坏,可直接影响到平整度、粗糙度和抗磨性能,混凝土终凝前必须收水抹面。

2.1.11 养护

混凝土养护一般可分为标准养护、自然养护和快速养护。

1)标准养护

在温度为(20±3)℃、相对湿度为90%以上的潮湿环境或水中的条件下进行的养护称为标准养护,这是目前试验室常用的方法。

2)自然养护

在自然气候条件(平均气温高于5 ℃)的情况下,于一定时间内采取浇水润湿或防风、防干、保温、防冻等措施养护,称为自然养护。自然养护主要有覆盖浇水养护和表面密封养护两种。覆盖浇水养护就是在混凝土表面覆盖草垫等遮盖物,并定期浇水以保持湿润。浇水养护简单易行、费用少,是现场最普遍采用的养护方法。表面密封养护是利用混凝土表面养护剂在混凝土表面形成一层养护膜,从而阻止自由水的蒸发,保证水泥充分水化。这种方法主要适用于不易浇水养护的高耸构筑物或大面积混凝土结构,可以节省人力。

3)快速养护

标准养护及自然养护时混凝土硬化缓慢,因此凡能加速混凝土强度发展过程的工艺措施,均属于快速养护。快速养护时,在确保产品质量和节约能源的条件下,应满足不同生产阶段对强度的要求,如脱模强度、放张强度等。这种养护在混凝土制品生产中占有重要地位,是继搅拌及密实成型之后,保证混凝土内部结构和性能指标的决定性工艺环节,采用快速养护有利于缩短生产周期,提高设备的利用率,降低产品成本,快速养护按其作用的实质可分为热养护法、化学促硬法、机械作用法及复合法。

(1)热养护法

热养护是利用外界热源加热混凝土,以加速水泥水化反应的方法,它可分为湿热养护、干热养护和干-湿热养护3种。湿热养护法(图2.15,)以相对湿度90%以上的热介质加热混凝土,升温过程中仅有冷凝而无蒸发过程发生,随介质压力的不同,湿热养护又有常压、无压、微压及高压湿热养护之分。干热养护时,制品可不与热介质直接接触,或以低湿介质升温加热,升温过程中则以蒸发过程为主。热养护是快速养护的主要方法,效果显著,不过能耗较大,而干-湿热养护介于两者之间。

图2.15 混凝土的热养护

(2)化学促硬法

化学促硬法是用化学外加剂或早强快硬水泥来加速混凝土强度的发展过程,简便易行,节约能源。

(3)机械作用法

机械作用法是以活化水泥浆、强化搅拌混凝土拌合物、强制成型低水灰比干硬性混凝土及机械脱水密实成型促使混凝土早强的方法。该法设备复杂,能耗较大。

(4)复合法

在装配式生产线应用中,提倡将多种工艺措施合理综合运用,如热养护和促硬剂、热拌热模和外加剂等,力求获得最大的技术经济效益。

2.1.12 拆模

养护完成后,拆除构件上面及各个挡边上的套筒固定螺栓及剪力键。拉起连接筋,去除预埋的挤塑板,卸下上档边螺栓。然后拆除上挡边,用回弹仪测试墙板强度是否达到脱模要求。最后拿出波胶,拆除橡胶垫块,然后拆除内膜挡边,如图2.16所示。

图2.16 拆模

拆模时的注意事项有下述几点。

①套筒螺纹不能堵塞。

②回弹仪测试PC构件强度时最少测试10个点,强度应达到相应起吊强度。

③拆除挡边时不能损坏墙板边角、模具及台车面。

④拆下的挡边需要整齐码放。

⑤吊索的水平夹角不宜小于60°。

2.1.13 翻板和吊装

预制构件养护至规定龄期后应进行翻板,然后吊装处理。翻板机是PC生产线用于墙板垂直脱模的设备,便于产品后期的存放、运输及吊装。该设备能使墙板的脱模更快速,避免了墙板在脱模时的开裂现象;脱模后墙板使用垂直存放,能更有效地利用厂房的存放空间。并且翻板机可在旋转过程中使构件在任意角度停止,省去人工翻板的工序,只需板材翻转后用叉车叉走即可。省时省力,效率高,运行稳定平稳,安全易操作。

2.1.14 产品入库

预制构件经翻板吊装后入库堆放。装配式生产线生产的预制构件品类多,数量大,无论在生产还是施工现场均占用较大场地面积,合理有序地对构件进行入库分类堆放,可减少构件堆场使用面积,加强成品保护,加快运输进度。预制构件的堆放应按规范要求进行,确保预制构件在使用之前不受破坏,运输及吊装时能快速、便捷找到对应构件为基本原则。

1)场地要求

①生产线场地出入口不宜小于6 m,场地内道路宽度应满足构件运输车辆双向开行及卸货吊车的支设空间。

②预制构件的存放场地宜为混凝土硬化地面或经人工处理的自然地坪,应满足平整度和地基承载力要求,并应有排水措施。

③堆放预制构件时应使构件与地面之间留有一定的空隙,避免与地面直接接触,须搁置于木头或软性材料上(如塑料垫片,)堆放构件的支垫应坚实牢靠,且表面有防止污染构件的措施。

④预制构件的堆放场地选择应满足吊装设备的有效起重范围,尽量避免出现二次吊运,以免造成工期延误及费用增加。场地大小选择应根据构件数量、尺寸及安装计划综合确定。

⑤预制构件应按规格型号,出厂日期、使用部位、吊装顺序分类存放,编号清晰。不同类型构件之间应留有不少于0.7 m的人行通道。

⑥预制构件存放区域2 m范围内不应进行电焊、气焊作业,以免污染产品。露天堆放时,预制构件的预埋铁件应有防止锈蚀的措施,易积水的预留、预埋空洞等应采取封堵措施。

⑦预制构件应采用合理的防湖、防雨、防边角损伤措施,堆放边角处应设置明显的警示隔离标识,防止车辆或机械设备碰撞。

2)堆放方式

构件堆放方法主要有平放和立(竖)放两种(图2.17,)具体选择时应根据构件的刚度及受力情况区分,通常情况下,梁、柱等细长构件宜水平堆放,且有不少于2条垫木支撑:墙板宜采用托架立放,上部两点支撑:楼板、楼梯、阳台板等构件宜水平叠放,叠放层数应根据构件与垫木或垫块的承载力及堆垛的稳定性确定,必要时应设置防止构件倾覆的支架。叠合板预制底板水平叠放层数不应大于6层:预制阳台水平叠放层数不应大于4层,预制楼梯水平叠放层数不应大于6层。

图2.17 入库存放

(1)平放时的注意事项

①对于宽度不大于500 mm的构件,宜采用通长垫木,宽度大于500 mm的构件,可采用不通长垫木,放上构件后可在上面放置同样的垫木,若构件受场地条件限制需增加堆放层数须经承载力验算。

②垫木上下位置之间如存在错位,构件除了承受垂直荷载,还要承受弯曲应力和剪切力,所以必须放置在同一条线上。

③构件平放时应使吊环向上标识向外,便于查找及吊运。

(2)竖放时的注意事项

①立放可分为插放和靠放两种方式,插放时场地必须清理干净,插放架必须牢固,挂钩应扶稳构件,垂直落地,靠放时应有牢固的靠放架,必须对称靠放和吊运,其倾斜度应保持大于80°,构件上部用垫块隔开。

②构件的断面高宽比大于2.5时,堆放时下部应加支撑或有坚固的堆放架,上部应拉牢固定,避免倾倒。

③要将地面压实并铺上混凝土等,铺设路面要整修为粗糙面,防止脚手架滑动。

④柱和梁等立体构件要根据各自的形状和配筋选择合适的储存方法。

(3)其他

因装配式PC生产线所生产的各种类型预制构件的受力不同,因此各构件的入库堆放质量要求也是各不相同。

①预制剪力墙入库堆放。

墙板垂直立放时,宜采用专用A字架形式插放或对称靠放,长期靠放时必须加安全塑料带捆绑或钢索固定,支架应有足够的刚度,并支垫稳固。墙板直立存放时必须考虑上下左右不得摇晃,且须考虑地震时是否稳固。预制外挂墙板外饰面朝内,墙板搁置尽量避免与刚性支架直接接触,以枕木或者软性垫片加以分隔以避免碰坏墙板,并将墙板底部垫上枕木或者软性的垫片。

②预制梁、柱入库堆放。

预制梁、柱等细长构件宜水平堆放,预埋吊装孔表面朝上,高度不宜超过2层,且不宜超过2.0 m,实心梁、柱须于两端0.2~0.25 L 间垫上枕木,底部支撑高度不小于100 mm,若为叠合梁,则须将枕木垫于实心处,不可让薄壁部位受力。

③预制板类构件入库堆放。

预制板类构件可采用叠放方式存放,其叠放高度应按构件强度、地面耐压力、垫木强度以及垛堆的稳定而确定,构件层与层之间应垫平、垫实,各层支垫应上下对齐,最下面一层支垫应通长设置,一般情况下,叠放层数不宜大于5层,吊环向上,标志向外,混凝土养护期未满的应继续洒水养护。

④预制楼梯或阳台入库堆放。

楼梯或异形构件若需堆置两层时,必须考虑支撑稳固性,且高度不宜过高,必要时应设置堆置架以确保堆置安全。 k7+Lx1/M31Ik0bizJKb5heidc7ouDha4QsQotfH9gBx1vyN6mMURmSRsnRHXfrZ5

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