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現(xiàn)代混凝土構(gòu)件的預(yù)制技術(shù)與實踐

隨著近年來國內(nèi)裝配式建筑的快速發(fā)展，以裝配式為理念的各種建筑形態(tài)也層出不窮，但目前階段特別是在民用建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還是占到了絕對的主流。作為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的主要部件——混凝土預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計、生產(chǎn)、供應(yīng)、質(zhì)量乃至后期的維護保養(yǎng)也越來越引起了大家的重視。

混凝土預(yù)制構(gòu)件并不是新的產(chǎn)品，20世紀50—80年代在我國也曾經(jīng)風行一時，但隨著社會的發(fā)展，人們對美好產(chǎn)品的需求以及建造方式的改變，給混凝土預(yù)制構(gòu)件也提出了新的要求，比如：預(yù)制構(gòu)件不光要滿足建筑和結(jié)構(gòu)的要求，還要同時滿足施工的要求、設(shè)備安裝的要求、美學的要求、節(jié)能的要求等等，社會對裝配式建筑混凝土預(yù)制構(gòu)件的要求也越來越高。另一方面，隨著近年來材料科學和混凝土加工工藝的發(fā)展，混凝土預(yù)制構(gòu)件可以呈現(xiàn)出以前難以想象的各種形態(tài)，比如：可以透光、可以彎曲、可以保溫甚至可以發(fā)電，也給裝配式建筑的多樣性提供了可能。

預(yù)制構(gòu)件各種形態(tài)

本文就現(xiàn)代混凝土構(gòu)件的預(yù)制技術(shù)，從預(yù)制構(gòu)件的飾面、造型、材料以及功能進行梳理和圖片展示，為全行業(yè)實現(xiàn)“創(chuàng)新預(yù)制混凝土技術(shù) 助力高質(zhì)量工程建設(shè)”這一目標，提供發(fā)展過程中的研究成果和實踐依據(jù)。

預(yù)制構(gòu)件飾面更加豐富化

1. 面磚飾面

在面磚飾面預(yù)制構(gòu)件加工中，一般需采用反打一次成型工藝，即先要根據(jù)構(gòu)件飾面分布圖紙將飾面劃分成合理的單元，再根據(jù)此單元來制作面磚套模具，將面磚制成面磚套件，在構(gòu)件模具拼裝完成后，將面磚套件鋪設(shè)在模具上，然后再按工藝成型構(gòu)件，脫模后清洗構(gòu)件面磚表面即可。

預(yù)制構(gòu)件面磚飾面

2. 石材飾面

在花崗巖石材飾面預(yù)制外墻板生產(chǎn)中，一般也是采用反打工藝。花崗巖厚度一般采用2.5～3.0cm，由于花崗巖石材的多孔結(jié)構(gòu)，為了防止混凝土中的堿性物質(zhì)滲透至石材表面而引起表面污染，石材背面需做封閉處理，同時為增強石材和混凝土的結(jié)合強度，需在石材背面打45度斜孔，安裝不銹鋼卡鉤，卡鉤數(shù)量應(yīng)通過試件拉拔及剪切試驗確定。

預(yù)制構(gòu)件石材飾面

3. 涂料飾面

在涂料飾面構(gòu)件加工中，一般是構(gòu)件完成后再進行涂料涂刷，涂料一般分外墻防水涂料和金屬漆涂料，對外墻防水涂料而言，因涂層較厚，對混凝土構(gòu)件表面要求不高。而金屬漆涂料因涂層較薄且有金屬質(zhì)感，構(gòu)件表面稍有不平整，上涂料后馬上就能反映出來，影響外觀效果。在生產(chǎn)過程中要特別注意表面的平整度和拼縫質(zhì)量，同時對產(chǎn)品的修補質(zhì)量也有更高的要求。

預(yù)制構(gòu)件涂料飾面

4. 露骨料飾面

水洗也稱緩凝技術(shù)，通過緩凝劑的涂刷，使混凝土表面形成水泥緩凝層，待構(gòu)件養(yǎng)護后，通過高壓水沖洗，使混凝土表面露出骨料。

噴砂技術(shù)，通過高壓噴丸在混凝土表面進行噴沖，使混凝土表面水泥漿體部分剝落，露出骨料。

露骨料飾面

5. 造型飾面

造型飾面一般通過特殊橡膠成型各種造型作為底模。通過混凝土澆搗成型后，脫去橡膠模而在混凝土表面留下各種造型，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)使用特制的脫模劑，同時嚴格控制養(yǎng)護溫度，注意橡膠模的清潔和維護。

造型飾面

預(yù)制構(gòu)件造型更加個性化

隨著建筑師對建筑造型個性化的追求，而有些形態(tài)和造型已無法通過現(xiàn)場現(xiàn)澆來滿足，只能采用工廠化預(yù)制，但在構(gòu)件加工中，基于混凝土材料特性和模具特點，有些造型也很難用傳統(tǒng)方式來加工，如曲面、無脫模斜度等。因此我們一般采用復合模具技術(shù)，采用特制橡膠模來保證構(gòu)件的造型，用鋼模來保證模具的強度和剛度，從而實現(xiàn)各種造型構(gòu)件的生產(chǎn)。

造型構(gòu)件

造型構(gòu)件項目應(yīng)用

預(yù)制構(gòu)件材料更加多樣化

1. 再生混凝土構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

隨著國家生態(tài)環(huán)境保護力度的加強，天然資源開采已受到限制，工業(yè)和建筑廢棄物的利用越來越受到重視，再生骨料混凝土的應(yīng)用也越來越廣泛，早在2010年上海世博會的滬上生態(tài)家已使用再生骨料混凝土。

但再生混凝土—直未應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件領(lǐng)域。我們和同濟大學聯(lián)合開發(fā)再生骨料混凝土預(yù)制構(gòu)件，通過梁板抗彎、剪切等試驗，證明其受力性能等和普通混凝土基本一致。

再生混凝土預(yù)制構(gòu)件

2. 超高性能混凝土構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

超高性能混凝土（活性粉末混凝土）發(fā)展至今已有40多年歷史，它最低可實現(xiàn)0.14水灰比，提供最大程度的密實度和強度。

具有超高力學特性：抗壓200MPa、抗折25MPa、抗拉10MPa、彈性模量50GPa、斷裂韌性20KJ。

由于它具有超高耐久性：高致密特性，基本無碳化腐蝕可能性、混凝土形式不再呆板、重量更輕、薄板結(jié)構(gòu)，鏤空面積可高達60%以上、最低可實現(xiàn)30kg/m2（按3cm厚計算）、曲面造型更易實現(xiàn)、施工效率更高、造價更低、耐久性更佳。相比金屬、玻璃鋼等材質(zhì)，混凝土造價更低、便于大面積施工、拼裝外掛效率更高、提供更為優(yōu)異的耐久性，維護成本更低。

超高性能混凝土構(gòu)件項目應(yīng)用

3. 高性能混凝構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

隨著我國超高層建筑的快速發(fā)展，對混凝土結(jié)構(gòu)減重和節(jié)能減排的要求越來越高，隨之對混凝土材料的強度要求也越來越高，國外先進結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土普遍已用到C60，C100～C120MPa混凝土在超高層建筑中普遍使用。

我們和同濟大學合作，開展了裝配式建筑C100混凝土框架結(jié)構(gòu)試驗研究。從配合比設(shè)計、原材料選取及制備工藝入手，精心組織，達到了預(yù)期的效果，實際平均強度122MPa。

高性能混凝土構(gòu)件

預(yù)制構(gòu)件功能更加多元化

1. 預(yù)制構(gòu)件信息化應(yīng)用技術(shù)

（1）在混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)前，管理人員會根據(jù)項目合同信息中的構(gòu)件數(shù)量向?qū)嶋H預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠發(fā)放RFID芯片，并在ERP管理系統(tǒng)中可查詢每日芯片的使用情況。

（2）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠收到芯片后，根據(jù)生產(chǎn)計劃在構(gòu)件生產(chǎn)前—天制作芯片，且每一張芯片對應(yīng)一個構(gòu)件，打印的信息包括：工程名稱、板編號、方量、混凝土強度以及二維碼（二維碼僅提供芯片基本信息，而構(gòu)件詳細信息通過掃描芯片的內(nèi)置全球唯一編碼獲取）。

目前還可以在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)埋設(shè)各種電子元器件，實時檢測、傳輸構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變情況，大大方便了建筑的維護和監(jiān)測。

第一代芯片（左上）、第二代芯片（左下）

預(yù)制構(gòu)件內(nèi)埋設(shè)各種電子元器件（右）

2. 光伏一體化構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

太陽能光伏建筑一體化（BIPV）是將光伏發(fā)電與建筑物相結(jié)合，在建筑物的外圍結(jié)構(gòu)表面上布設(shè)光伏器件產(chǎn)生電力，從而使“建筑物產(chǎn)生綠色能源”。因其結(jié)合了建筑美和光伏利用的諸多優(yōu)點，因而成為了一種非常先進的高新技術(shù)，在全世界廣泛流傳，也將成為光伏應(yīng)用領(lǐng)域的新趨勢。