一种角钢边框带肋格复合围护墙板及制作方法*

曹万林，张旭鹏，郭利明，张鹏勃，张宗敏，王如伟

(1.北京工业大学城市建设学部，北京 100124； 2.中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

0 引言

近年来，我国在发展过程中建筑耗能问题愈发凸显，现有建筑95%以上是高耗能建筑，因此国家要求大力发展装配式建筑和绿色建筑[1]。为响应国家政策，本文提出了一种装配式角钢边框带肋格复合围护墙板，角钢起约束作用且便于打孔与轻钢框架装配，混凝土墙板由钢丝网混凝土薄板面层和正交配筋混凝土肋格构成，肋格间可填充粉煤灰砌块、聚苯颗粒轻质混凝土等，混凝土薄板外可复合石墨聚苯板、尾矿微晶发泡板等。该墙板具有轻质、保温、隔声、耐火等优点，采用再生混凝土，有利于建筑垃圾资源化。

再生混凝土带肋薄墙板受力性能良好，与实心板相比具有质量轻、节约钢材和混凝土等优点。张宗敏等[2]将带肋薄墙板装配于轻钢框架中，并进行了2层足尺结构的模拟地震振动台试验，结果表明，角钢边框带肋格薄墙板为结构的第1道抗震防线，轻钢框架为第2道抗震防线，结构整体抗震性能良好，该墙板可在高设防烈度地区低层住宅装配式轻钢框架-组合墙结构体系中应用。

本文重点介绍了角钢边框带肋格薄墙板的设计细节、施工方法与安装工艺，以及肋格间填充粉煤灰砌块、混凝土薄板面层复合尾矿微晶发泡板的施工工艺。

1 复合墙板设计

复合墙的主要受力构造为带肋格薄墙板，混凝土薄板厚度不应小于40mm，为满足抗震要求[3]，薄墙板水平和竖向分布钢筋的配筋率不应小于0.25%，再生混凝土强度等级不应低于C25，由于墙板厚度较小，粗骨料的最大粒径不应大于10mm。

带肋格薄墙板的外廓尺寸为2 520mm×2 140mm，角钢边框采用└70×45×4，在墙板中部开670mm×850mm的窗洞口。混凝土薄板厚度为40mm，肋格截面高100mm，宽70mm，带肋格薄墙板长宽比小于2，为双向板，因此混凝土薄板中配置单层双向φ4@100的分布钢筋，配筋率为0.314%，肋格截面配置4φ4纵筋，箍筋为φ2@100钢丝。角钢边框和预埋螺母焊接后与钢丝网片共同浇筑，预埋螺母为M12，通过螺栓连接可实现墙板与轻钢框架快速装配。带肋格薄墙板尺寸、构造及配筋如图1所示。

图1 带肋格薄墙板尺寸、构造及配筋

为使带肋格薄墙板满足建筑外围护墙板的使用性能要求，可在肋格间填充粉煤灰砌块或泡沫混凝土等轻骨料砌块，并在混凝土薄板面层复合尾矿微晶发泡板或石墨聚苯板等轻质保温板材。在薄墙板肋格间填充50mm厚的粉煤灰砌块，混凝土薄墙板面层粘贴90mm厚带釉面尾砂微晶发泡板。 带肋格薄墙板在预制工厂一次性浇筑，并在肋格间填充粉煤灰砌块，预制墙板养护完成后运输至施工现场，由于尾矿微晶发泡板材料较脆，运输过程中容易损坏，因此预制墙板装配完成后，最后粘贴尾矿微晶发泡板。复合构造的带肋格薄墙板剖面如图2所示。

图2 复合墙板剖面

2 施工过程

2.1 带肋格薄墙板施工

预制带肋格薄墙板施工时，使用成品钢丝网片和角钢边框，支模完成后一次性浇筑为一体化墙板。带肋格薄墙板施工工艺流程如图3所示。

图3 带肋格薄墙板施工工艺流程

1)清理地面，在地面上放置面积大于带肋格薄墙板的竹胶合板并找平，根据设计图纸弹出轴线、墙边线、门窗洞口平面位置线等，检查无误后准备下一施工工序[4]。

2)使用规格为M12的高强螺栓，强度等级不低于8.8级，将螺母焊接在角钢边框开孔处，保证螺母和角钢边框孔洞中心重合；为防止浇筑时混凝土流入螺母内，使用一次性软塑材料填充螺母，使其处于密封状态，如图4所示。

图4 预埋螺母施工

3)按照图纸设计位置，将成品钢丝网片和钢丝肋格点焊在角钢边框上，使三者成为一个整体；窗洞口上侧两个窗角附近焊接吊装环，大致在窗角向外侧偏移50mm的位置。

4)使用竹胶合板支模，浇筑时必须在模板侧面使用木方设置支撑，保证模板在使用过程中的刚度和稳定性，满足墙板混凝土浇筑后的垂直度和平整度要求。浇筑混凝土前在模板上均匀涂抹模板隔离剂，在墙板根部铺垫同配合比的水泥砂浆以防止烂根，浇筑过程中振捣混凝土，同时用抹子用力压实抹平，沿墙板长边每隔400mm应拉1道水平线控制混凝土薄板和肋格高度。墙板支模与浇筑混凝土如图5所示。

图5 支模与浇筑混凝土

5)混凝土浇筑完成后，应及时收面，混凝土表面应平整光滑且密实，严禁石子外露。拆模时先拆除模板支撑，严禁使用蛮力对模板和墙板造成损害。拆模之后用 1∶2.5的水泥砂浆在墙体肋梁侧面同时抹灰、木抹子压光，肋格间薄板表面应用木抹子搓毛，以便于砌筑粉煤灰砌块，严禁使用扫帚扫毛。混凝土墙板拆模并抹灰修补完成后，在6～12h内开始浇水养护，浇水次数以保持混凝土湿润状态为宜，温度较高时，建议提前洒水，2～3h喷洒1次，温度较低时，停止喷水，采取防冻措施，避免产生温度裂缝。

因为墙板平躺在地面上浇筑，带肋格薄墙板模板混凝土未进行抹灰、压光处理，肋格间薄板混凝土进行搓毛处理，因此对混凝土薄板的平整度、垂直度以及阴阳角偏差不做严格要求，后期砌筑粉煤灰砌块和粘贴尾矿微晶发泡板时再找平，但肋格的施工误差要严格控制。带肋格薄墙板如图6所示。

图6 带肋格薄墙板构造示意与施工实景

2.2 填充粉煤灰砌块

带肋格薄墙板养护完成之后，可在肋格间填充粉煤灰砌块或泡沫混凝土等轻骨料砌块。填充砌块可使墙板内立面平整美观，而且还可提升墙板的保温性能。使用尺寸为500mm×250mm×50mm的粉煤灰砌块，砌块进场前严格按照JC/T 239—2014《蒸压粉煤灰砖》[5]检验其外观和质量，砌筑时尽量采用大规格砌块，能够减少灰缝，增强砌体的整体性，灰缝宽度5mm，局部位置灰缝宽10mm。砌块的排列方式如图7所示。

图7 砌块排列方式

粉煤灰砌块下料如表1所示。

表1 粉煤灰砌块下料

按照下料表切割砌块，确保断面平整。在砌筑前使用气泵清除混凝土基层和砌块表面灰尘并浇水润湿砌块，以保证砌块和砂浆之间的粘结强度，弹出水平线控制砌筑高度，水平线间隔400mm。由于灰缝宽度较小，建议使用粘结砂浆，保水性好，粘结强度高。

砌筑前保证混凝土基层干燥无灰，砂浆强度应大于砌块强度，砂浆调配完成后使用铁抹子刮于基层上，并拉毛，厚度约为5mm，将砂浆刮于砌块表面并按图纸位置放置于基层之上，使用木锤轻轻敲击砌块表面，与砂浆层充分接触，确保灰缝饱满密实；按照水平定位线严格控制砌筑高度，砌筑定位后，不可随意撬动。砌筑完成后使用砂浆勾缝，搭接平整且压实抹光，勾缝完成后使用扫帚清扫墙面。填充粉煤灰砌块工艺流程及实景如图8所示。

图8 填充粉煤灰砌块工艺流程与施工实景

砌体养护完成后，使用水泥砂浆进行内立面找平，按混凝土隔墙板检验方法检验其平整度、垂直度，允许偏差和检验方法应符合表2规定。

表2 墙板允许偏差和检验方法

当混凝土和砂浆达到设计强度后方可运输至施工现场。由于粉煤灰砌块强度低，建议墙板放置在预制墙板存放架上并设置临时支撑防止墙板倾倒。若墙板在现场水平堆叠，不要超过3层，墙板之间放置垫木，每层放置2根垫木且上下层垫木应在同一条垂直线上。墙板上的吊环应朝上，以便于吊装，放置墙板的环境应保证干燥通风。

2.3 安装预制墙板

考虑到预制墙板的施工误差，轻钢框架梁柱内侧净空尺寸要略大于墙板尺寸，以保证墙板能够推入框架内。梁柱外侧焊接耳板，耳板开孔直径18mm，使用M12高强螺栓连接墙板与轻钢框架上焊接的耳板，轻钢框架及其耳板与预制墙板连接设计如图9所示。

图9 轻钢框架与墙板连接

墙板运输至施工现场后，应对预制墙板进行检查，包括：螺栓孔是否堵塞，粉煤灰砌块是否外露或损坏，预埋吊环是否存在起吊问题等。

起吊前检查吊具是否存在锈蚀严重、裂纹等问题，确认吊具与预制墙板吊环连接牢固，排除起吊时存在的所有安全隐患后方可开始吊装作业。预制墙板在起吊过程中尽量保证垂直，可采用吊运钢梁均衡起吊，当预制墙板严重偏斜或重心偏位时应及时处理，防止发生安全事故。

预制墙板安装时应做好临时支撑，使用长木方做斜撑，预制墙板起吊前应先设置斜撑端座，并在下层梁上表面放置小木楔。将预制墙板吊入轻钢框架内，调整位置并连接斜撑初步固定，要求斜撑设置在混凝土肋格上，禁止设置在粉煤灰砌块上。缓慢松吊钩进行墙板垂直度调整，调整斜撑角度防止预制墙板倾斜，并用锤子向内敲击小木楔以微调预制墙板和下梁的间距[6]，使墙板角部螺栓孔和耳板孔中心对齐。先拧入墙板一角的螺栓，微调墙板位置然后拧入对角位置的螺栓，最后连接全部螺栓并撤去斜撑。装配完成后的轻钢框架-带肋薄墙板如图10所示。

图10 装配后的轻钢框架-带肋薄墙板

预制墙板和轻钢框架之间允许存在5mm左右的缝隙，使用中性硅酮胶填缝。

2.4 粘贴尾矿微晶发泡板

尾矿微晶发泡板的釉面与微晶发泡体在高温下一体化烧制而成，是一种新型节能保温发泡材料，具有轻质高强、防火阻燃、保温、隔声、装饰一体以及健康环保的优点并可实现快速粘贴。尾矿微晶发泡板出厂尺寸为1 200mm×1 200mm×90mm，入场时按照JG/T 506—2016《尾砂微晶发泡板材及砌块》[7]检查尾矿微晶发泡板是否存在裂纹、缺棱掉角以及饰面色差等问题，要求正反面平整度≤2mm，长度公差≤±2mm，厚度公差≤±1.0mm。尾矿微晶发泡板检验合格后方可使用。

以轻钢框架房屋的一面墙为例，介绍粘贴尾矿微晶发泡板的施工方法。粘贴前在框架梁底焊接角钢，防止在粘贴和养护过程中尾矿微晶发泡板由于自身重力发生下沉或脱落。

按设计图纸切割尾矿微晶发泡板(见图11)，不能使用砖刀砍切，应使用专用锯切割，保证切割截面平整，相邻尾矿微晶发泡板之间灰缝宽度5mm。

图11 尾矿微晶发泡板

轻钢框架角柱用尾矿微晶发泡板包裹，相应位置的尾矿微晶发泡板边缘应切割成45°，以保证角柱处相邻尾矿微晶发泡板之间粘结可靠，且外墙墙面接缝美观，如图12所示。

图12 边柱柱脚尾矿微晶发泡板

完成准备工作后，按以下步骤粘贴尾矿微晶发泡板。

1)使用钢丝刷摩擦混凝土面层，使其表面粗糙，用气泵清理墙面灰尘，保证墙面干燥清洁。

2)墙固剂凝固速度快且容易起毛，因此使用墙固剂拉毛。将墙固剂均匀刮于预制墙板面层和框架梁柱上并拉毛，厚度约为10mm。施工效果如图13所示。待墙固剂干透之后方可进行下一步工序。

图13 墙固剂拉毛

3)弹水平线以严格控制粘贴厚度。粘贴前一天在尾矿微晶发泡板发泡体表面喷洒少量水，不要浇水，待表面干燥之后，用铁抹子将砂浆分别刮涂于尾矿微晶发泡板和墙固层上，砂浆应在拌和后3h内用完，如天气炎热应缩短时间，要求砂浆和墙固剂的强度不低于发泡板的强度(见图14)。

图14 粘贴尾矿微晶发泡板

4)用木锤轻轻敲击尾矿微晶发泡板釉面和侧面，使砂浆层密实地与尾矿微晶发泡板充分接触，保证砂浆的粘结强度。尾矿微晶发泡板粘贴顺序从下到上，粘贴过程中按照水平线严格控制墙板厚度。

5)勾缝，清理并粉刷釉面，在灰缝处均匀涂抹耐候胶。

尾矿微晶发泡板粘贴完成后，按照表2方法检验墙板表面平整度、立面垂直度和阴阳角方正度。工程施工效果如图15所示。

图15 施工效果

3 结语

角钢边框带肋格薄墙板适用于低层住宅装配式轻钢框架-组合墙结构体系。该墙板填充粉煤灰砌块或泡沫混凝土后自重轻，便于运输和吊装；角钢边框带肋格薄墙板与轻钢框架使用螺栓连接，避免了湿作业和现场焊接，极大提高了装配效率。提出的复合墙板整套施工流程，工法简洁明确，可在实际工程中推广应用。