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装配式建筑施工混凝土质量管控探究

2020-08-31荆鑫

西部论丛 2020年10期
关键词:质量管控装配式混凝土

摘 要:随着建筑行业的不断发展,当前建筑工程技术已经取得了不小的突破,越来越丰富的建筑形式不断出现在大众面前,给大众选择带来诸多余地。装配式建筑作为众多建筑结构中的一种,此种建筑可以通过提前预制好的各种工厂化、标准化的预制配件,实现后期的快速组装施工,大大突破了传统建筑工程禁锢,更进一步提升了建筑工程整体施工质量,为建筑工程企业带来了新的发展方向,为建筑工程企业经济实力增强提供了新的契机。但,随着装配式建筑不断发展的同时,对于装配式质量问题的研讨也越来越深入,工程企业若想真正在装配式建筑领域取得不错的成绩,或者说建筑工程企业若想通过装配式建筑获得巨大的竞争优势,就不得不注重装配式建筑施工的每一个细节,真正依靠优化施工细节提升装配式建筑整体质量。混凝土构件作为装配式建筑主要组成部分,其质量高低无疑会对装配式建筑整体质量产生决定性影响,故相关工程企业必须注重混凝土构件质量问题。本文结合实际案例分析装配式建筑混凝土构件质量管控,希望可以起到一定帮助作用。

关键词:建筑;装配式;混凝土;施工;质量管控

装配式混凝土建筑与传统的混凝土现浇建筑相比具有自身的特点,其可以通过提前制作好的混凝土预制件实现对建筑工程施工流程调整,使得建筑施工流程更加流畅。且装配式建筑在混凝土主体结构连接处理上运用装配化施工取代原本的现浇叠合层方式,形成传力机制满足建筑主体结构变形与承载力要求,提升建筑工程施工水平,减少环境污染,促进工程企业整体效益地提升。

一、装配式混凝土建筑概念及结构类型分析

1.1概念分析

装配式混凝土建筑依据JGJ1-2014(《装配式混凝土结构技术规程》)中關于其的定义,主要指由混凝土预制构件通过十分可靠连接方式进行装配而建设成的混凝土建筑,其中混凝土预制构件也被简称为PC(Precast Components)[1]。一般习惯性根据连接方式不同将装配式混凝土建筑分为全装配、整体式两大类混凝土装配式建筑,当前整体式混凝土建筑应用更为广泛。整体式混凝土建筑结构充分结合了预制装配式和现浇整体式建筑优势,相对抗震性与整体性比较好,适用于公共建筑、住宅建筑等。

与传统的现浇混凝土建筑相比装配式建筑具有如下优势:(1)施工工期更短。传统现浇混凝土施工需要按照混凝土具体施工工艺程序进行,在混凝土没有达到每一个步骤所需要的具体质量要求之前工程无法继续向前推进,故施工周期相对较长。装配式混凝土建筑施工过程中采用的主要为混凝土预制构件,节省了每一个步骤等待时间,可以使得整个建筑工程施工环节衔接性更好,大大缩短施工工期。(2)生产效率高。混凝土预制构件可以进行工业化、流程化生产减少施工中材料损耗,同时提升劳动生产效率。(3)“两提两减”与“四节一环保”效果更好。其中“两提两减”主要指装配式混凝土建筑施工可以降低污染、减少能耗、提高效率、提高质量,“四节一环保”主要指装配式混凝土建筑施工可以实现环境保护、节材、节能、节地、节水,满足当前建筑行业绿色发展需要[2]。

1.2整体式混凝土建筑结构分类分析

整体式混凝土建筑作为装配式混凝土建筑的主要类型之一,其还可分成诸多结构类型,充分满足了大众对装配式建筑的需求,为装配式建筑未来发展提供了强大助力。通常依据结构不同可以将装配整体式混凝土建筑分为剪力墙结构、框架结构、框架-剪力墙结构三种,相关企业可以依据用户需求或者实际建筑建设要求适当选择相应的结构类型,确保建筑工程质量。从上述装配式混凝土建筑的概念中不难看出该建筑的两大核心要素是连接方式与混凝土预制构件,一般不同的装配整体式混凝土建筑结构类型不同所采用的混凝土预制构件也有所差别,因此当前市面上混凝土预制构件的类型十分多样。

常见的混凝土预制构件包括PC柱、PC楼梯、PC叠合板、PC板墙等。与预制混凝土建筑构件相比连接方式相对要少一些,常见的预制混凝土建筑结构连接方式主要有主体结构与外围护结构间的连接、预制构件相互之间连接、“三明治”夹心保温墙外页与内页之间的连接等,需要注意预制混凝土建筑结构连接还包括连接部位连接之外的钢筋连接和后浇混凝土连接等[3]。其中钢筋连接的方式囊括了焊接、浆锚连接、螺栓连接等多种形式。另外,不同的装配整体式混凝土建筑结构所需要的混凝土预制构件与结构连接方式不同。以剪力墙结构装配整体式建筑为例,其需要的预制构件种类包括PC叠合梁、户隔墙、预制剪力墙、PC外挂墙板、空调板、PC叠合板等,剪力墙结构在施工过程中施工人员必须要确保各个构件标高,采用钢筋套筒或浆锚搭接等技术进行竖向连接,利用后浇混凝土方式进行水平节点部位的连接,这种结构装配式建筑整体施工难度较小、施工成本较低,大多应用于高层公寓及住宅工程之中。

二、装配式混凝土建筑技术特点

2.1设计标准化与生产工业化

装配式混凝土建筑技术具有设计标准化与生产工业化特征。首先,装配式混凝土建筑具有设计标准化的特征,该种建筑在机电、结构等方面都是在同时进行的,为一体化设计,使得整个建筑工程设计过程中更加细致化、深入化。相关设计人员需要严格按照装配式混凝土建筑最终需求,参考相关国家标准与合同标准,按照一定的模数标准对设计进行科学拆分,形成具备一定固定特征的系列化、标准化建筑部件与部品等。这种标准化设计方式提升了房屋建筑设计效率与质量,促进了规模化生产,更为有效实现建筑工程成本控制。其次,装配式混凝土建筑具有生产工厂化特征,由于已经有了标准化设计,按照相应的标准可以实现混凝土预制构件的批量生产。一般混凝土预制构件工业生产流程为清理安装模具—加工及绑扎钢筋—拌制好的混凝土入模—振捣混凝土—预制构件养护。通过标准系统的混凝土预制构件生产程序,有效提升混凝土预制构件质量,确保混凝土预制构件尺寸与设计尺寸一致。

2.2施工装配化与装修一体化

装配式混凝土建筑具有施工装配化、装修一体化特点,使得整体建筑品质得到了进一步提升。首先,施工装配化。施工装配化主要指此种建筑结构在施工过程中以安装为主,相关技术人员采用机械吊装就位,之后通过后浇混凝土、注浆锚固、钢筋套筒等方式将已经就位的预制构件连接为一个整体,一改传统混凝土现浇施工方式。此种施工方式施工中涉及到的混凝土湿作业量少,使得现场施工量减少,减少了工作人员数量,有效降低施工人力成本。同时,机械化安装作业有利于缩短施工工期,提升施工效率[4]。且,由于这种装配化的施工方式,施工过程中施工现场的颗粒、粉尘、有害气体量有效降低,促进了绿色建筑的普及与发展。其次,装修一体化。传统混凝土预制构件装修技术大多数采用后贴挂石材、瓷砖、GRC、玻璃瓦等装饰方式对建筑进行装饰。而装配整体式建筑大多采用装修一体化技术,此种方式与传统方式本质区别在于装修装饰材料是同混凝土预制构件一同生产的,在工厂一次成型,然后将预制构件运送到施工现场进行施工。装修一体化技术可以将混凝土预制构件生产与构建装修装饰两者相结合,使得装修环节也在工厂完成,既能够减少施工现场装修所占用的空间,又能够减少运输装修装饰耗材费用。

2.3应用智能化与管理信息化

装配式混凝土建筑还具有应用智能化与管理信息化的特征,使得装配式建筑整体质量进一步得到升华。首先,装配式混凝土建筑技术应用智能化。在运用装配式建筑相关技术时,相关工程企业可以充分运用大数据、云计算、BIM、物联网、移动互联网、人工智能等信息技术,将这些技术充分融入到混凝土预制构件的运输、生产、安装等全过程之中,实现网络化、智能化、数字化、精细化等建筑建设工程全程质量管控等,提升整体建筑的舒适、便利、环保、安全性能等。其次,管理信息化。在装配式混凝土建筑整个建设周期内,相关工程企业可以充分利用BIM等信息化技术,实现对装配式建筑设计、混凝土预制构件生产、混凝土预制构运输、建筑工程施工、建筑运维、建筑管理等全生命周期的数据信息共享与数据信息协调应用,实现装配式建筑建设全周期的信息化管控。相关建筑工程企业通过信息化管控可以及时对混凝土构件等实时跟踪,实现装配式混凝土建筑项目质量、成本、进度等全方位动态监控,提升工程整体管控水平,促进工程质量提升[5]。

三、装配式混凝土建筑混凝土质量管控策略——以装配式建筑混凝土预制构件制作质量控制为例

3.1工程概况

某建筑实验楼(工业化)项目,175.06m2总建筑面积,50年使用年限,7.5m,建筑高度,建筑为2层,此2层为在22层高层建筑中抽取的两层结构进行建设,户型为经典户型,8度抗震防烈度,结构类型为剪力墙钢筋混凝土装配整体式结构。整个项目建设过程中采用装配式设计,运用混凝土构件制造、混凝土预制构件储运、混凝土预制构装配等基本流程进行建设。为了可以更为细致分析该工程混凝土质量管控策略,选择混凝土构件制造这一重要环节进行分析。又因为该工程中所涉及到得混凝土预制构件类型较多,选取混凝土夹心保温外墙板预制件(下文简称为夹心保温板)质量控制进行装配式混凝土建筑混凝土质量控制分析。

3.2夹心保温板制作质量控制总体策略制定

相关企业根据该工程的具体情况制定了的相应的夹心保温板制作质量控制策略,制定的策略主要为质量屋瀑布式管控策略。质量屋瀑布式主要指将夹心保温板制作的全过程质量以质量屋矩阵的方式将整个夹心保温板制作过程中每一步的质量需求按照生产顺序进行展开,将每一步的混凝土预制板制作技术需求转换为分层需求、关键工艺特性、关键工序、关键零件特性、质量控制相关参数等。在整个技术质量需求展开过程中,混凝土预制件生产过程中上一步的输出结果成为下一步的输入,形成一个类似于瀑布式的技术质量分解过程,通过此种方式构建混凝土预制构件质量屋,实现对混凝土预制构件生产全过程的质量管控,有效保证预制件质量符合该工程标准需求[6]。

3.3夹心保温板制作质量管控策略

3.3.1构建夹心保温板零部件质量屋

夹心保温板也被称之为三明治墙板,主要起着保温、承重、防火、防水、围护等功能,属于该建筑工程中主要的混凝土预制构件。其主要构成零部件包括钢筋、混凝土、预埋件、保温板、连接件等五个组成部分。其中不同的零部件属性不同:(1)钢筋属性包括尺寸、力学性能、保护层厚度;(2)混凝土属性包括尺寸、强度、结合面、外观;(3)预埋件属性包括位置、规格型号;(4)保温板属性包括阻燃性、保温性;(5)连接件属性包括导热系数、材料、位置。

该实验楼项目的夹心保温包括外叶墙、内叶墙、保温板,主题装饰外形为凹纹造型,其中外叶墙尺寸为2760mm(宽)×3310mm(高)×60mm(厚),内叶墙尺寸为3000mm(宽)×3190mm(高)×200mm(厚),预埋件包括12个灌浆套筒(D=34mmL=140mm)、4个M 16脱模吊环、PVC管线(φ20)为5200 mm、2个线盒、2个M 25整向吊环。然后将夹心保温板零部件作为质量屋的天花板,将预夹心保温板技术特性作为质量屋的左墙,形成夹心保温板零部件质量屋。

根据该工程实际情况,为了便于质量管控选择使用二维关系矩阵,对夹心保温板零部件与技术特性之间的相互关系进行评估,如果关系比较强的化使用“◎”符号表示,如果关系比较中等的采用“○”表示,如果两者关系十分弱使用“△”表示,无关系则使用空白表示,然后不同关系强度表示的分数不同“◎”=5分,“○”=3分,“△”=1分,空白=0分,通过这种打分量化方式准确掌握夹心保温板零部件之间的重要程度,并根据零部件重要程度进行排序。

经过质量屋分析,夹心保温板预埋件位置和规格型号重要程度比较高,这是因为预埋件的位置和型号准确度直接影响后期预制件存放运输与预制件的安装施工,因此在质量控制中必须严格控制预埋件质量,确保预埋件质量无偏差[7]。

3.3.2构建夹心保温板制作工艺质量屋

在完成相应的夹心保温板零设计之后,需要对其制作工艺进行控制,以确保其工艺质量满足夹心保温板最终质量需求,为后期整体建筑质量提供有力保证。由于夹心保温板零制作工艺的矩阵输入主要来自于零件规划矩阵质量屋最终选择的具体制作工艺要求与零部件。工艺要求与零部件很大程度上影响着最终夹心保温板是否合理,而想要确保夹心保温板制作满足相应工艺需求就必须对夹心保温板制作的每一个工艺步骤进行分析,以确定具体的夹心保温板工艺矩阵科学合理。

首先,明确工艺方案。根据所选择的夹心保温板零制作工艺方案,寻找到其中的关键工艺特征及关键工艺步骤。在该工程中选择使用凹纹装饰夹心保温板,其生产工艺为反打工艺成型。其次,规划零部件工艺。按照夹心保温板零制作工艺流程,确定工艺矩阵,并将零部件特性作为质量屋的输入形成质量屋的天花板,与之前夹心保温板零部件质量屋构建相同,由专家对夹心保温板零制作工艺重要度进行打分,最终形成工艺规划质量屋,得出在工艺规划质量屋制作过程中生产工艺的重要程度排序。

通过质量屋计算得出生产工艺的平均重要程度为30.8923,因此生产工艺重要度在30.8923及以上的属于关键性工艺步骤。该夹心保温板零制作过程中关键工艺包括检验混凝土原材料、浇筑前检查、钢筋骨架绑扎、进厂模具检验、预埋件安装、混凝土制备、加工钢筋半成品等,相关企业需要做好这些环节质量管控工作[8]。

结束语

装配式建筑施工混凝土质量管控策略有很多,相关企业一定要在全面掌握装配式混凝土建筑相关技术特点基础上,结合具体工程实际情况,制定完善装配式建筑施工混凝土质量管控体系,可以运用质量屋混凝土管控策略,全面促进装配式混凝土建筑质量有效提升。

参考文献

[1] 张锡治, 章少华, 牛四欣. 装配式建筑中预制混凝土管柱的研究与展望[J]. 建筑结构, 2018, (007):79-86.

[2] 邢霖, 黄杉, 于洪江. 装配式建筑用钢纤维增强泡沫混凝土填充墙性能研究[J]. 新型建筑材料, 2019, (003):114-117.

[3] 管文. 高层装配式建筑预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板研究[J]. 施工技术, 2018, (12):105-109.

[4] 单春明, 杨建明, 李飞. 装配式建筑混凝土预制構件接缝材料的研究进展[J]. 混凝土, 2018, (07):122-126+130.

[5] 刘继鹏, 萧树忠, 张玲. 装配式建筑施工混凝土质量管控分析[J]. 建筑技术, 2018, 49(S1):59-60.

[6] 念以建. 探析装配式建筑混凝土结构工程施工技术要点[J]. 名城绘, 2019(2):0340-0340.

[7] 刘占坤, 孙国帅, 刘亚卓. 装配式混凝土建筑工程质量评价[J]. 辽宁工业大学学报(社会科学版), 2019,(004):47-50.

[8] 谷艾萱. 装配式建筑强制混凝土施工技术研究[J]. 建筑技术开发, 2019, 46(03):42-43.

作者简介:荆鑫(1986.06.01),男,汉族,北京,施工员/助理工程师,本科学历,北京建工一建工程建设有限公司。

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