浅谈保温模卡预制墙的加工设计与生产制造

吴琦

（上海模卡建筑工程科技发展有限公司，上海 200062）

0 引言

近年以来，我国各省都在努力推进装配式建筑的发展，很多省份由于发展较好，还被评为示范城市。在众多省份中，上海市走在了推广装配式建筑的前列。根据《沪建建材〔2019〕97号关于进一步明确装配式建筑实施范围和相关工作要求的通知》，地上建筑面积大于10000平方以上的新建建筑100%实施装配式建筑要求。目前，上海新建建筑的预制率已经不小于40%，遥遥领先其他省市。

为适应上海市装配式建筑发展需要，切实做好上海市装配式建筑推进工作，进一步规范装配式建筑单体预制率和装配率的计算口径，上海市住建委印发了《沪建建材〔2019〕765号上海市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则》，修订了装配式建筑单体预制率和装配率计算方式，鼓励外围护非承重墙体的预制和工艺集成，积极推广墙体与窗框、结构与保温一体化，集成式墙体、楼板等节能环保技术的应用[1]。

目前，外围护非承重墙体已成为上海装配式建筑预制方案的重要组成部分之一。

1 上海装配式建筑非承重外围护预制墙体

在《沪建建材〔2019〕765号上海市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则》中将非承重外围护预制墙体定义为三类：整体式预制墙体、组装式预制墙、标准化成品板材。

整体式预制墙又称外墙挂板，有夹心保温、内保温、外保温三种类型的墙体保温集成方式，可集成饰面，清水/彩色凝土饰面、面砖、石材饰面采用反打一次成型工艺制作。整体式预制墙工业化预制程度较高，由于生产过程中需要制作模具，目前适用于预制构件标准化程度较高的建筑，如剪力墙结构高层住宅。

组装式预制墙是由小尺寸部件在工厂组装形成高度和宽度均不小于1800mm（独立的窗下墙高度不受此限制），除构件间连接节点区域外，整体在工厂预先制作完成的混凝土预制墙体。组装式预制墙可采用夹心保温的墙体集成方式，采用先安装法施工，与现浇框架柱和构造柱整体无缝连接，施工缝处具备一定的自防水性能，墙体防渗水性能较好。组装式预制墙生产过程中不需要模具，适用于外墙标准化程度不高的建筑，如框架结构学校医院[2]。

标准化成品板材是指高度不小于1800mm且宽度不小于600mm的整体在工厂预先制作完成的工业化部品。其产品无模具制作成本，自重较轻，满足标准化基本要求，适用于层高较高的建筑，如工业厂房。

保温模卡预制墙符合其中组装式预制墙的产品定义，其修正系数0.4+集成保温0.1+免抹灰0.1=0.6。

1.1 保温模卡预制墙产品构成

自保温模卡砌块是以砂石为骨料，水泥为胶结料，掺加一定的工业废料和其它添加剂，加水搅拌、振动，机器加压强制成型，经养护而成的一种具有特殊外观形状的全新概念的新型绿色建筑环保墙体材料。以绝热用模塑或挤塑聚苯乙烯为主要保温隔热材料，将其置于砌块内部，与砌块构成一个完整体的生产工艺创新，砌成墙体以后，由砌块的混凝土材料对其进行保护，其使用寿命等同墙体乃至建筑物的使用寿命，提高了墙体的整体性与安全性。保温模卡砌块干密度910kg/m3。

装配式保温模卡预制墙是在工厂事先根据项目设计要求，采用混凝土模卡砌块按照一定模数进行榫接、叠砌，并按照结构需求进行配筋、灌浆等工序工业化拼装而成的灌筑预制墙体。保温模卡砌块干密度1360kg/m3。

保温模卡预制墙是对传统砌块转型到预制墙体的产品创新，是建筑工业化升级的创新。

1.2 保温模卡预制墙的深化设计

模卡预制墙作为装配式预制构件，在设计方案阶段就应进行预制方案策划方面的考虑。

热工性能：混凝土模卡预制墙的当量导热系数可达到0.162-0.221W/（m.K）。可满足绿色三星建筑节能计算要求。

防火性能：混凝土模卡砌块预制墙满足耐火极限4小时以上的不燃性墙体。满足国家防火消防规范要求。

抗震性能：混凝土模卡砌块预制墙可用于抗震要求低于8级的地区。对于承重砌体结构，模卡砌块预制墙的强度等级不应低于MU10；对于填充墙，模卡砌块预制墙的强度等级不应低于MU7.5。

预制工业化：模卡预制墙可实现集成保温、免抹灰，预制率贡献13～15%，在框架结构中可实现竖向柱子全部现浇，增加结构安全性，降低建造成本。

模卡预制墙在生产加工前需由专业PC设计人员加工图深化设计。深化设计人员需与现场总包单位确认塔吊位置，起吊重量等性能数据。根据吊车起吊能力划分墙体长度以控制单片墙在吊车允许吊装能力范围内；与总包单位确认现场施工电梯，卸料口等布置范围。确认此范围内模卡墙为预制或现场后砌筑，以免造成此块区域墙体应为现场施工服务而后砌筑，预制墙阻挡施工现场布置的局面。

临近框架柱处模卡墙，由于框柱在混凝土浇筑中，浇捣产生的侧向力对临近模卡墙有一定冲击力，可能造成墙体水平偏位。需与施工单位确认是否在预制墙侧预留模板预留孔进行加固。预制墙内预留与构造柱，尽量将框柱的预留插筋形式设计为直锚，弯锚可能会造成现场钢筋碰撞。与总包确认在楼层何处预留脚手架洞口。若墙体上部有预制梁，需结合模卡墙构造图集，墙体顶部预留埋件增强墙体与预制梁的连接，对墙体稳定形成约束[3]。

墙体上预留洞口不得打断吊筋，否则会影响墙体整体刚度，若有大洞则后期现场处理。

避免尺寸零星的预制墙体出现，建筑图中尺寸零碎的小墙及折角L型墙等设计为后期现场砌筑处理。门窗洞口边加有辅强型钢件（如角钢）；楼梯间，电梯间周侧墙体设计为后期现场砌筑处理。楼梯间考虑到休息平台处后做以及梯梁，梯柱的设置。预制模卡墙施工麻烦，楼梯间靠休息平台处及踏步段对应墙体均现场砌筑，电梯间两侧墙体亦现场砌筑。

预制墙高须控制在4m内，墙长控制在3.5m左右；墙体拆分需考虑运输及现场塔吊起吊能力；单片墙体重量宜控制在3~3.5吨内；否则需提前联系总包动用汽车吊；一般的外墙线槽深度在50mm内；为避免运输过程中墙体强度削弱，预留现场开槽。注意墙体支撑的布置，一般支撑点不得少于4个，且墙身支撑点被框架柱挡住时需注意避让调整支撑位置。

1.3 保温模卡预制墙的生产制造

模卡预制墙生产包括预制墙深化图设计、模卡砌块垒砖、钢筋绑扎安装、预埋件安装、墙体内混凝土灌注、吊点预埋、成品保护、线盒线管预埋等预制构件加工制作及养护相关的一切工作。清洁、包装、运输至指定地点、成品保护、因质量问题引起的维修和更换等。

保温模卡预制墙生产是基于模卡砌块结构衍生而来，在砌块体系中已根据位置对砌块进行了详细划分，包括主砌块、左端砌块、右端砌块、半砌块、左端半砌块、右端半砌块、分隔墙主砌块、分隔墙左端砌块、分隔墙右端砌块、分隔墙半砌块、分隔墙左端半砌块、分隔墙右端半砌块、分隔墙右端半砌块等多种形式，且对应的各种规格又有多种尺寸规则。

加工图技术交底：工厂拿到深化图纸后需做项目整体规划，包含项目单体数量，各单体层数，各层的预制墙片数，从而规划出生产场地的布置大小。

场地平整：将场地地面清理干净后用细石混凝土浇筑30mm并找平，生产人员依据墙体排块图放出砌块的长度及高度并在地坪上弹墨线，设立皮数杆，控制模卡预制墙的砌筑高度。找平层应平整密实，它是控制模卡预制墙生产质量的关键步骤之一。

生产材料准备：需提前准备至少一个星期的材料用量。包括钢筋量及混凝土灌浆料的具体使用定额等。

人工安排：钢筋工每天需预备好后三天的加工用量；需注意钢筋加工工人及焊工为特殊工种操作工人，需持证上岗且做好三级安全教育。砌筑前做好场地规划布置，地面设置好水平及竖向弹线，将场地清理打扫完毕后再开始砌墙。

预制墙的尺寸和平整度：上皮砖平整度和尺寸每天要把控，否则运至现场后会妨碍现场木工的预制梁模板搭接；同理钢筋放置倾斜后也会影响到现场框架柱设置。预制墙完成应横平竖直，不能有表面裂缝；外墙粉刷需用油漆工进行专门作业，用批不用粉，保证平整度，并减少原材料浪费[4]。

关于拉结钢筋及墙体过梁制作：仔细核对图纸中伸出的拉结钢筋的距离尺寸，这部分钢筋和现浇支模有关系将导致现场偏差。所有的构造柱和圈梁是用混凝土不是灌浆料。制作时需放二三铲石粉及瓜子片和黄砂，否则过梁会因为剪力过大导致吊装时断裂，过梁的混凝土强度等级是C25。制作前用拌好的料做试块以确定混凝土配合比。

预制墙内钢筋搭接：预制墙内螺纹钢筋搭接处需用钢丝绑扎。吊点焊接完，同步完成养护。通缝处的墙体要用U型竖向钢筋在底部连接贯通。

2 工程项目应用举例

2019年至今，上海市已有多个项目采用了保温模卡预制墙，大多为框架结构的学校、医院、安置房基地等项目，应用面积已超过100万平方米，如华为人才公寓、复旦兰生青浦校区、松江茶坛学校、曙光医院肝病中心等项目中应用，正在逐渐被市场接受。

松江茶坛学校位于松江区车墩镇，是上海地区较早采用模卡砌块预制墙体作为围护结构墙体的新建建筑。采用钢筋混凝土装配整体式框架结构+预制自保温墙板体系，基础、框架柱采用现浇，框架梁、楼（屋）面板采用叠合梁、叠合板，楼梯为预制钢筋混凝土楼梯，外围护填充墙采用混凝土保温模卡预制墙。

该项目采用模卡预制墙体结构体系替代传统混凝土PC预制构件，既可满足上海市对装配式建筑达到40%预制率的要求，同时PC预制构件成本可降低15-18%左右。（模卡砌块预制墙体视同全预制集成保温，市场上普通PC夹心保温外墙板的价格4750元/立方，而采用模卡砌块保温预制墙体的价格在3800元/立方，每立方可节约1000元左右，综合价格优势明显）[5]。

3 结语

保温模卡墙体在生产加工时，有别于其他预制墙体“平躺式”生产，而是“直立式”的砌筑生产，充分利用了空间范围，极大的节省的生产用地。且在墙体生产完成后，只需平移到的场地进行集中放置，又节省了脱模、起吊等过程，在生产时间上也有一定的节省。

保温模卡预制墙立足于自身自保温结构体系的优点，并结合现行装配式预制工业化的要求，系统地解决了墙体的保温性能和耐久性能，同时加快了施工速度，缩短工期，降低综合成本。通过工程应用实践，已经编制了上海市建设工程规范《混凝土模卡砌块应用技术编制》DG/TJ08-2087-2019。模卡体系的推广应用必将会推动建筑节能产业化的发展。