预制装配式清水混凝土外挂板施工关键技术

熊中平

南昌对外工程有限责任公司（330038）

0 前言

装配式建筑和清水混凝土应用在我国起步较晚，2013年国务院出台的《绿色建筑行动方案》中明确提出，要大力发展装配式建筑，2016年2月再次在《加强城市规划建设管理工作的若干意见》中明确提出，未来10年新建建筑装配率达到30%的目标，着力提升建筑工业化程度，发展绿色建筑，向节能建筑转变[1-2]。然而当前装配化技术、质量管理水平还未实现同步发展，仍处于发展初级阶段，质量管理能力不强，质量绩效不高[3-5]。

清水混凝土构件不需要装饰，舍去了涂料、饰面等工序，减少了大量建筑垃圾，有利于保护环境，同时避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患，减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病[6]，但对表面平整度、色泽、光洁度等要求较高。清水混凝土的施工技术及质量控制标准虽有许多文献阐述,但很大一部分都是结合具体工程实例得出的“内参式”控制标准，很少有建立在严格试验基础上结合大量对比试验的通用标准，导致构件质感与预期效果相差甚远[7]。

预制装配式清水混凝土外挂板应用不多，追究其因是质量控制难度大，以下对其设计、加工制作及安装等关键工序进行详细介绍。

1 工艺原理

外挂板采用工厂化预制，利用钢模作模板接触面，通过混凝土配合比优化和原材料控制，实现最佳的清水效果，体现清水混凝土的美感。

设计多种板型和多种钢结构连接件，通过不同板型的组合，实现设计预期功能目标，满足了施工工艺要求，解决了单块板重超过吊装机械额定起重量的难题，尤其是保证了外墙色质一致性。同时利用BIM技术进行外挂板的排版布局和施工过程模拟，提高了设计质量和施工质量。

2 施工工艺流程

预制混凝土外挂板制作→刷保护剂及出厂前质检→外挂板运输与堆放→优化布置→节点预埋与连接吊装→细部处理→刷保护剂（两道）→质量验收。

3 施工方法

3.1 清水混凝土外挂板制作

清水混凝土外挂板直接利用混凝土美的质感，其制作的重点和难点是要呈现清水效果，关键要保证混凝土配合比和原材料。依据《混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)和《清水混凝土应用技术规程》(JGJ 169—2009)，综合混凝土试块抗折、抗压、和易性、泛霜和软化系数，确定最适合配合比作为基本配比，然后基于基本配合比，应用活性混合材矿粉和硅灰等体积取代水泥作为混凝土胶凝材料，提高混凝土强度和抗渗性，并进一步调整配合比，重复上述试验，确定最佳配合比。为保证色质一致，不但要严格控制配合比，而且要严格控制原材料质量，如水泥要求同一厂家，粗细骨料要求同一产地，每次所用集料粒径和颗粒级配基本相同，蒸汽养护时间相同。

3.2 吊装前准备

技术人员应熟悉设计图纸及有关设计变更，做好设计交底，充分掌握施工图纸的全部内容和设计意图，明确工艺操作要点、工序及施工操作过程中的安全要素，做到每个人都明白自身的职责要求。

预制构件安装前必须确认是验收合格的构件，没有经过进场验收的构件或验收不合格的构件严禁在工程中应用。

3.3 外挂板优化布置

清水混凝土外墙面需保证颜色整体的一致性，外挂板与外柱边对齐，通过预埋件与外边梁柱螺栓固定，柱外边设计转角，从而实现外墙面整体协调性。

清水混凝土外挂板施工需考虑的因素较多，除了要保证混凝土清水效果外，同时须保证工序质量、施工安全及吊装机械性能满足施工要求。因此，基于工程跨度、层高和塔吊额定起重量等因素，设计不同的外挂板型，如设有上端有突出（S）、下端有突出（X）、上下都没有（T）、上下均有（B）、转角板（Z）、平板（P）、顶层板带压顶(Y)和d带底边（d）多种组合板，以满足工程实际需要。

上述不同规格板的组合，基本能满足各工程实际需要，如底层第一块板采用下端突出且带有底边的板，从而将底部基础梁侧面覆盖，保证基础梁部位颜色在竖向一致性（如图1所示）。最高层最后一排板采用上端突出且带有压顶的板，将屋面边梁侧面覆盖，既保证了装饰效果又解决了局部渗水。遇层高较大、单块板重超过塔吊额定起重量时，通常下板采用上端有突出、上板选用下端有突出、中板采用上下端均无突出的三块板组合。层高小、单块板重低于塔吊额定起重量时，可采用单块上下均带突出的板。总之，不同规格的优化组合，很好地解决了外挂墙板整体布局的协调性，保证了颜色的一致性。

图1 外挂墙板立面图

3.4 预制外挂板预留预埋与节点连接

3.4.1 预留预埋

预制板和主体结构钢筋混凝土梁板浇筑前应预埋连接件，用于后续预制外挂板的连接固定。预埋件主要采用焊有锚脚的钢板，钢板的厚度和锚脚的直径应依据设计而定。

预埋件应采用Q345B钢板，控制组焊件和机加工件尺寸偏差，钢板的垂直度偏差小于1 mm，外形尺寸偏差不大于3 mm，孔径偏差不大于1 mm。所有连接件上的开孔必须光滑无毛刺，不得气割扩孔。所有焊缝均为满焊，当采用压力埋弧焊时，采用HJ431型焊剂或其他性能相近的焊剂。

预埋件和预留孔洞等在进场时按设计要求验收，合格后方可使用，避免构件安装时发现问题造成不必要的损失。锚筋要置于现浇结构主筋内侧，对于预埋件和预留孔洞等项目验收出现问题时，应和设计人员协商处理方案，如设计人员不同意处理应作退场报废处理。

3.4.2 节点连接

混凝土外挂板的固定属关键工序，其工序质量直接影响建筑的质量和安全。不同部位采用不同的固定方式，以下分别论述关键部位的连接方式。

3.4.2.1 压顶板的固定与连接

压顶板的连接固定方式一般有两种:一种是将压顶板通过锚栓固定，外墙挂板与压顶板两者相交处设置预埋挂件并通过灌浆连接；另一种是将最上排外挂墙板通过锚栓固定在外边梁侧，然后与压顶板连接。前者适用规格较小外挂板的连接，后者适用规格较大外挂板连接。

3.4.2.2 转角处连接

转角处采用预制平板将相邻外边墙过渡，相邻两面分别通过预埋件将其在柱外侧固定，预制外挂墙板带突出端固定在柱外侧。转角处的预制平板为折型板，端部与外挂板外边线对齐，应严格控制预埋件尺寸。

3.4.2.3 外挂墙板与梁柱连接方法

由于外挂板在柱外边对齐，柱上须预埋两块预埋件，且标高一致，用于两块外挂板拼装。两板之间间隙20 mm，用于填塞防水胶。连接时在柱预埋件上再焊接连接件，与外挂板上的预埋件连接固定。

外挂板与现浇梁连接时，因梁外边在柱内则，板安装时与柱外侧对齐。为减少梁部位连接件的外伸长度，通常在梁侧中部设计凸出牛腿，梁浇筑时提前预埋连接件，然后与外挂板上的预埋件通过螺栓连接。

3.4.2.4 底部连接方式

地面排水方式通常包括有组织排水和无组织排水，前者设置排水沟排水，后者采用散水方式排水。依据排水方式的不同，外挂板的设置也有两种方式，一种是下端突出且底部带有盖板，主要用于有组织排水，通过在基础梁上设置预埋件，然后与外挂板上的预埋件通过螺栓连接，水流顺外挂板流入外排水沟中。另一种是下端无突出且无盖板，基础梁上预埋件通过角钢与外挂板上预埋件连接固定。

3.5 构件吊装

3.5.1 外墙挂板正式安装

外墙挂板安装应在主体结构和预埋件验收合格的基础上进行复测，并按实测结果对外墙挂板设计进行复核。若主体结构施工误差超过外墙挂板与主体结构连接节点调节范围时，重新设计板缝，以消化主体结构的偏差，保证板缝平直、均匀。

清理现浇预埋件，检查外墙挂板编号及质量，确定安装位置，并标注吊装顺序。标记外墙挂板的标高和位置控制线。测量支点的现浇埋件标高，根据该标高调整对应外墙挂板的标高调节螺栓，使外墙挂板安装后到达设计标高。

吊装外墙挂板时将外墙挂板吊至预留位置并校正标高。先吊起距地50 cm停止，检查钢丝绳和吊钩的受力情况，使外挂板呈竖直状态，然后吊至安装部位上空。就位时外墙挂板要从上垂直向下安装，在作业层上空30 cm左右处略作停顿，施工人员手扶外墙挂板调整方向，将外墙挂板的边线与现浇结构上的安装控制线对准，放下时要停稳慢放,严禁快速猛放。若就位偏外时，略微提起构件向内调整，基本位置就位后用撬棍根据控制线微调外墙挂板，直到位置正确（如图2所示）。校核外墙挂板标高，将上下4个拉点与现浇埋件焊接连接固定，然后摘钩，最后通过调节上方拉点螺栓调整垂直度并固定（如图3所示）。

图2 外墙挂板吊装示意图

图3 外墙挂板安装节点示意图

外墙挂板安装就位固定后对连接节点进行检查验收，隐藏在墙内的连接节点必须在施工过程中及时作好隐蔽检验记录。

3.5.2 特殊部位外墙挂板的安装方法

3.5.2.1 塔吊附着处外墙挂板安装

第一道附着首次设置在第8层，第二道附着首次设置在第13层。首次附着杆的平面布置不能影响下方挂板的吊装，即附着杆需避开挂板重心点。吊装完第7层附着位置挂板后，拆除在第8层的第一道附着，在第7层穿过挂板窗洞口二次安装第一道附着。吊装完第12层附着位置挂板后，拆除在第13层的第二道附着，在第12层穿过挂板窗洞口二次安装第二道附着。

3.5.2.2 施工电梯位置挂板吊装

建议在外墙挂板吊装后期拆除施工电梯，使用塔吊吊装施工电梯位置挂板。可先将其他挂板全部吊装完成，仅剩施工电梯位置的挂板最后吊装，并计划好二次结构和装修插入时间，避免施工电梯拆除对挂板吊装和塔吊拆除的影响。

3.6 板缝打胶

板缝打胶采用MS改性硅酮密封胶，其工艺流程:基层清理→填塞背衬材料→贴美纹纸→涂刷专用底涂→施胶填嵌→表面修饰→撕除美纹纸。

施工时严格按操作工艺施工，以免造成黏结失败。使用前应保证密封胶在保质期内，胶嘴割开后应在30 min内使用完。若胶嘴出口胶体变硬，清理掉固化的胶后可继续使用剩余密封胶。固化前应避免与眼睛、皮肤接触。如与皮肤接触，先用肥皂水或酒精擦洗，然后用清水冲洗。如与眼睛接触，先用大量清水冲洗，必要时应立即就医处理。不能将未固化的密封胶、底涂弃入下水道、水或土壤中。胶缝应饱满无气泡，且不宜后补，深度、形状应满足设计要求。板缝防水施工人员应经过培训合格后上岗，具备专业打胶资格和防水施工经验。板缝防水施工前应将板缝内侧清理干净，破损部位用专业修补剂修理。为防止密封胶污染板面，打胶前应在板缝两侧粘贴防污胶条，注意保证胶条上的胶不得转移到板面。

4 结语

预制清水混凝土外挂墙虽然具有传统外墙所不具备的功能和性能，性能价格比远超瓷砖和涂料外墙，从上面的分析可知，为显示混凝土最佳清水效果，需要精心做好下列工作:

依据设计构件尺寸，聘请专业厂家加工制作钢模，优化组合混凝土表面脱模剂，比对表面效果，选出最佳组合方案，严格控制混凝土配合比和原材料，以求达到最佳质感效果。

外挂板工厂化加工制作，蒸汽养护，转角柱外侧应设置预制平板过渡，保证角部颜色与外墙一致。

利用BIM进行优化设计和施工模拟，设计了下端突出、上端突出和下端带盖板等多种型式外挂板，通过不同板型组合满足建筑设计功能和施工工艺要求，且保证了外墙色质的一致。