新加坡混凝土预制技术的研究和开发

在过去的二十年间，预制混凝土建筑在新加坡的经历是极其成功的。认识任何技术的进步，都应以其深厚的知识为底蕴，因此，新加坡政府专门成立了一个预制技术研究和开发中心。其结果已给我们留下了印象深刻的范例，即如何以高素质的研究和教育, 促进有发展前途的技术。

建房发展局（HDB）是新加坡的公共住宅管理部门，是一个政府性的机构，主管住宅业，并进行自己的设计和施工管理。在八十年代初期，HDB 认识到预制结构是一种切实可行的建筑结构。预制混凝土大大提高了公共建设的生产力，而且已变得日益重要。特别是近六年来，该行业已呈现出一种预制技术蓬勃发展的景象。据 HDB 报道，预制混凝土在公共住宅建设中的市场份额已从 1996 年的 30%，增加到 2001年的 60%。

1994 年成立的 HDB 预制技术中心（PTC），在预制混凝土加工技术领域中，已开展了一系列的研究和开发课题。从其成立以来，中心的研究人员已从 1995 年的 10 人增加到2002 年的 30 人。在此阶段，预制技术中心所属的预制加工厂的生产力也取得了巨大的提高。先进的模板技术，优质的材料，送输和生产技术是这些预制加工厂基本的生产组成部分。在此期间，PTC 举办了大量的培训班和技术研讨会。相关的行业学会传授和交流研究成果、技术知识、和经验，给建筑行业带来了深远的影响。近七年来，PTC 在预制加工技术中的研究和开发，已使其成为声誉卓著的研究机构。而这些成绩的取得，正是由于 PTC 一直努力推动和强调这些技术的重要性及其深远的意义而得来。

PTC 开业三年后，由于这些技术的日益流行和推广应用，需进一步扩大其生产设施，以适应更大规模的研究和开发。于是，PTC 扩建了一个厂房，以迎接新加坡预制混凝土行业迈向新千年的征程。

扩建厂于 2000 年九月竣工，总投资为 1500 万新币。该扩建设施包括四层高的预制生产设施，120 人座位的大厅，两间培训室和其他辅助办公室。PTC 总占地面积 17000m2，其中使用面积为 21000m2。

推动新技术诀窍的创新应用

PTC 将自己的技术知识和专业技术移植到新工厂的建筑结构中，并使其新工厂成为 100% 的预制建筑。所使用的预制混凝土构件包括：结构柱、梁、倒T型板类构件、楼梯和建筑立面构件。所设计的全部预制构件均可以进行无支撑施工。这种施工方法可以使不同专业工种，诸如机电分项工程的施工，在上部楼层土建施工时同步进行，从而有助于缩短整个施工工期。假定所设计的建筑物，有 75% 以上是采用模数化的构架和构件，那么其可营建性分值可高达 90 分。2000年，新加坡建筑和施工管理部已采用可营建性分值，对新建筑的施工友好性进行评估。对于理论上最高分值为 100 分而言，获得 90 分，应该是一个相当高的得分了。

该新建筑的施工工期为九个月，而同类建筑采用其他施工方法的平均施工工期为 11～14 个月。该新建筑的造价为699 新币/m2，工时为 1.2 人工·天/m2， 而其他施工方法的造价为 950～1200 新币/m2。工时为 2.33人工· 天/m2。

物流和良好的工厂设计

采用这种新工厂设施，PTC 可生产高质量的适用于工业和研究为目的的预制构件。有若干个不同实验室，已被用来进行预制结构体系的开发和优化。结构试验室配备了某些先进测试设备，提供足尺结构性能和合格性试验（测试）。还建立了工程材料试验室，对诸如混凝土立方体试块和钢筋进行结构材料试验。此外，还进行混凝土基本原材料，诸如砂、集料和水泥的试验。预制生产试验室是一幢 4 层高的预制生产厂，它向我们展示了在可用土地奇缺的新加坡高效率使用土地的范例。采用“简单的方法营建超过 4 层高的预制厂，解决了有限占地面积的问题。材料和构件的运输采用 23台高架式行吊和两台 10 吨门式吊机。高架式行吊安装在 1～3层生产区，门式吊机安装在第 4 层生产区。所有吊机都设置长吊索，可以把构件吊到底屋进行装卸作业。这种吊机管理系统是首次在新加坡设计和使用的的，可防止不同层面吊运作业时碰撞。电动运输车、运载能力达 15t，可方便地进行构件和生产材料的运输作业，底层是敞开式的生产区。

立挂间距12m，可直接进行运输拖车的装卸作业。为了节省空间，PTC 采用预拌混凝土，依赖其良好的供应商网络，为其预制生产供料。机械化的混凝土送料系统只需要一个预拌混凝土的运输车卸料点，其他均为预制构件装车点。预拌混凝土先送进输送斗，然后将其提升至上层由液压控制的 3m3的分配斗。分配斗中配有搅拌装置，搅拌湿混凝土以防止混凝土的离析和凝结。混凝土分配斗可在各种生产跨间横向移动，最后将预拌混凝土送至 1.5m3的浇筑斗，进行混凝土的最终浇筑作业。

分配斗和浇筑斗均配备液压控制的卸料阀门，进行混凝土的卸料作业，取代了传统的采用费力的手工操作的机械杠杆式储料斗。预制混凝土构件均为某一施工或研究项目专门定制，因此，没有库存。在厂旁边设 7000m2堆放场地，仅供存放等待运至工地现场的构件。

优化生产的新颖浇筑技术

当前 HDB 的结构设计部门从事大量的研究和开发项目，生产新一代的预应力板类构件。这类构件适用于成组立模垂直浇筑，与常用的水平浇筑相比，是一项新的研究成果。垂直浇筑的理念，产生于一种在单位生产面积 1m2内更高的混凝土构件生产方量（体积）。像新加坡这样的国家，土地奇缺，工业用地相当昂贵，节省空间的预制技术就更为重要了。

PTC 生产中心建成了一套 6 个模腔的生产预应力板类构件的成组立模生产线，其长度 40m，高度 2.4m，适用于生产最大宽仅为 2.4m 的标准板类构件。该套成组立模生产线可生产各种厚度和宽度的板类构件，它每平方米生产面积的构件产量为 1.8m2，而传统的平模生产法，每平方米面积的构件产量仅 0.5m2。在高峰生产时，每天一个生产周期。为了节省时间和成本，PTC 已将这种生产技术用于住宅建设项目。

MAP 微波快速生产法，一项革命性的预制混凝土构件养护法

在一项与新加坡国立大学联合后进行的研究项目中，PTC 已开发成功一种新的预制混凝土构件养护法。在常规的室温养护下，波特兰水泥混凝土安全起吊大约需要 1 天养护期。在混凝土中，使强度发展速度更快，就可大大促进预制业在整个建筑业中的应用。对于预制生产，在一个较短的时间内，总希望获得更高的混凝土强度，从而缩短生产周期，并有效地提高模板的重复使用率。一种新的养护方法就是采用微波加热。该方法的基本依椐是把内部能量扩散，并与电磁场中的分子，偶极子的激发相结合，从而达到快速均匀地加热。与传统的养护方法相比，诸如蒸汽养护，其养护时间较短，而且可提供更充分的早期强度。通过在 PTC 进行的研究，现已证实采用微波养护的混凝土脱膜只需 4 小时，而传统的常温和蒸汽养护，脱膜时间分别为 20 小时和 10 小时。基于此研究结果，PTC 已开发研制了第一个原型的工业研究微波炉。该微波炉与运输皮带系统一起运输预制构件。在试验性的应用中，PTC 已采用 MAP 来试验生产次结构屋面板，这是 MPA 在全世界的第一个工业用户。

改变传统的预制结构理念

为改善和提高预制构件性能，PTC 已进行了大量研究工作，其中包括把更多的专业融入预制加工过程，并把附加值产品提供给整个预制混凝土行业，使预制构件尽可能完美。举例来说，使每平方米墙体构件平均价格达到 40～80 新元。通过把供水和供电系统电缆、管道完整地包含在墙体中，使混凝土墙体的价格翻倍，但又不增加生产面积。研究和开发为预制混凝土构件提供了成功的美好前景。近期 HDB 和 PTC已展开的进一步研究和开发计划，包括在预制墙体构件体系上涂特种涂料来降低热传输；集成的建筑部件，诸如把窗兜融入预制过程；以及通过采用薄壳预制构件，降低预制构件重量。

HDB 已向全东南亚大陆输出其技术知识和专业技术，并在亚洲的建筑市场，扮演着预制混凝土联络中心的角色。马来西亚、菲律宾、越南、韩国、中国（特别是香港地区）等国，为未来预制技术的发展，提供了巨大的可能性。但是，这些国家现有的预制混凝土技术与新加坡相比还有差距。我们还更应看到，不同国家间的技术转让和经验交流，有助于全球新技术的发展。将来，国际间的互助关系不仅是国家间的，而且还应是大陆间的，这对于预制混凝土行业的有益之处就更大了。