装配式建筑混凝土叠合楼板生产难点分析

刘海平

(甘肃省集成装配式建筑产业发展有限公司，甘肃 兰州 730000)

装配式建筑混凝土叠合楼板是指预制钢筋混凝土空心板与现浇混凝土板以一定的构造形式拼装而成。该结构具有整体性好，施工速度快等优点，在工程实践中应用广泛。然而由于其构件复杂，各部分之间连接不严密，导致了装配化程度不高和整体承载力不足的问题。目前我国对装配式混凝土叠合楼板抗震性能研究较少。为此，应结合国内外已有研究成果，分析装配式混凝土叠合板施工技术，为提高此类房屋的抗震性能提供理论依据。

1 混凝土叠合楼板生产难点

1.1 图纸设计

由于目前混凝土叠合楼板的拆分、生产工艺、生产质量等方面皆存在一定问题，导致了该产品在施工过程中出现开裂和变形[1]。叠合板设计标准化差异问题主要体现在以下几个方面：1)不同生产厂家对叠合板厚度尺寸的规定不统一，叠合板结构计算参数选取有偏差；2)叠合板上表面设置装饰层或外贴防水膜时容易产生裂缝和破坏现象，而影响其力学性能的因素很多，其中温度变化是最重要的因素之一，但以往研究大多忽略了这种因素，使得分析结果与实际情况相差甚远；3)目前市场上销售的叠合楼板多数为工厂预制，现场安装时未考虑预埋件受力状况及荷载作用方向，因而造成部分叠合楼板因承载力不足而发生开裂或挠度过大。

1.2 生产计划的制定

原材料、预埋件及配件数量、人工工效都是混凝土叠合楼板生产的构成要素，其中材料成本占总生产成本60%左右。因此在进行叠合板结构设计时必须充分考虑各组成部分对结构性能的影响，以达到提高产品质量和降低产品成本的目的。然而，我国现有规范中关于钢筋混凝土构件强度等级划分方法存在一定缺陷，导致不同设计规范间差异较大，难以满足实际工程需要。尤其在叠合板施工过程中，由于受多种因素制约，如现场环境条件、施工工艺等，使得钢筋与水泥水化产物之间反应不充分，致使其力学性能达不到预期目标，这将直接影响到后续工作的开展，甚至造成安全事故。另外，叠合板结构形式多样且结构复杂，目前对于其正截面抗弯承载力计算方法尚缺乏系统研究。

1.3 物料清单

物料清单是对产品生产过程中所有物资的具体数量和名称进行描述，它包括了原材料、辅助材料、燃料及动力(电力)等各种主要物质消耗。在具体实践中，如何根据实际需要选择合适的物料清单已成为一个重要课题。混凝土叠合楼板生产中，物料清单种类繁多，且各类型物料之间存在着复杂的逻辑关系，使得物料清单管理相当繁杂，同时也给物料清单的编制带来很大困难[2]。具体而言，现有的物料清单以传统方法为主，而这种传统的物料清单由于没有考虑到不同设备之间相互联系与影响，从而导致物料清单不能完全满足实际需求。

1.4 模具

模具质量是否合格，直接影响产品的制造成本和生产周期。因此，在设计、制作过程中必须对模具设计与制造进行严格而科学的管理。混凝土叠合楼板生产质量问题主要表现为：尺寸偏差大、接缝不饱满或出现缝隙、外观粗糙，表面有裂缝等缺陷。这些缺陷不仅会导致模板变形开裂，还会严重降低结构承载力和耐久性能。为了保证产品质量，可以通过提高模板精度，改善施工工艺及加强养护工作来预防上述现象发生。

1.5 施工环境不良

施工环境的不良条件对于混凝土叠合楼板的生产有着重要的影响。湿度和温度是两个主要的因素，其能够直接影响混凝土的干燥速度和凝结反应。高湿度可能会导致混凝土表面水汽不易挥发，从而延长了混凝土的干燥时间。此外，由于湿度不均匀，混凝土在干燥过程中可能出现不均匀收缩，导致开裂的风险增加。特别是在潮湿的环境中，混凝土可能会吸收更多的水分，使得混凝土干燥变得更加困难。而极端的温度也会对混凝土的凝结反应产生影响。过高的温度可能会加快混凝土的凝结反应，导致混凝土过早硬化，从而影响其强度和耐久性。而过低的温度则可能延缓混凝土的凝结反应，使得混凝土干燥时间延长。

2 优化装配式建筑混凝土叠合楼板生产策略探析

2.1 优化图纸设计

建筑混凝土叠合楼板图纸设计应根据施工的实际需要，进行合理简化和优化，在满足强度、刚度及构造要求等前提下，尽量减小构件截面尺寸，从而节省材料。图纸设计中，必须考虑到各种可能出现的情况，如：温度变化对结构受力性能的影响，不同季节温差作用下，混凝土板温度场分布规律以及配筋计算，混凝土板受荷时应力应变特性及其变形特征，预埋螺栓数量与间距对板内力值的影响。模板支撑方式、支撑点设置位置等因素对浇筑过程的影响。除此之外，还应充分考虑混凝土自身质量(抗压强度)、钢筋配置情况、养护条件(干燥程度、环境相对湿度等)，这些都会影响混凝土的力学性能和耐久性能。具体设计流程如下：1)确定各部件所需用量；2)选择合适的原材料，制作出合格的混凝土试块；3)将试块按一定比例混合均匀后浇注成混凝土，养护至标准龄期并检查其是否达到规范规定的时间；4)检验所有构件的承载力或裂缝宽度，分析产生原因，提出处理意见。同时也要注意防止因收缩开裂而使整个结构失稳破坏。经过多次试验研究发现，当采用普通硅酸盐水泥配制的混凝土配合比不能完全满足要求时，可以掺入一定量的粉煤灰来提高其工作性。当配筋率较低时，可适当增加外加剂掺量，以改善混凝土的拌制工艺和使用性能。

2.2 制定合理生产计划

装配式建筑中混凝土叠合楼板生产计划的制定必须遵循预制构件装配化和标准化的原则，并结合工程实际情况进行优化。在分析影响混凝土叠合楼板质量因素基础上，建立了以施工周期最短为目标函数、各工序加工时间最少为约束函数、预制单元数量为决策变量的多阶段整数规划模型，通过求解得到最优方案。例如：考虑到不同批次钢筋连接程度对结构性能的重要度不同，将钢筋强度等级作为控制参数引入该模型。由于采用传统方法确定混凝土浇筑顺序时需要反复调整模板尺寸与钢筋间距，因此提出基于遗传算法的快速计算方法来获得较精确的浇注位置[3]。针对钢筋排布问题，利用遗传算法可实现从单个节点直至整个平面内任意点的搜索过程，从而提高计算效率，减少迭代次数。研究表明：随着板厚增加，单位面积承载力降低。而当厚度达到一定值后，其承载能力反而会逐渐升高，若增大板宽可以有效改善这种现象。生产计划不仅要满足现场安装进度要求，同时也要保证后续工序之间能顺利衔接，即如何使整个生产流程符合工期约束条件。设计过程中，必须注意以下几点：1)根据施工现场条件合理组织施工进度，选择合适的原材料及配合比，加强对模具养护工作的管理，确保脱模顺畅；2)严格按工艺流程操作，避免产生返工现象，合理安排运输路线等措施。当混凝土成型完毕之后，及时清理表面附着的浮浆及残留砂浆，防止裂缝出现；3)技术人员应做好相关记录，包括材料信息、设备信息以及人员信息等。另外还需重视现场环境控制、机械设备维护保养工作以及施工人员健康保障等方面；4)混凝土叠合楼板生产线是一个复杂系统，存在着诸多不安全因素。如：原料配比不当导致的混凝土开裂，工人操作不慎引发安全事故，设备运行故障造成事故发生等。故而，在进行工程设计时应充分考虑这些风险因素，并制定相应对策加以解决。

2.3 优化物料清单表

物料清单表是企业管理的基础，是实现ERP系统与实际业务紧密结合的桥梁。物料清单表的编制中包括两个重要部分：1)将供应商和产品的数量、质量及价格等数据输入到物料清单表中[4]；2)根据采购人员对物料清单表的审核结果，调整物料清单表内容，以满足实际生产需要。为此，混凝土叠合楼板物料清单编制应采用“单式”或“复式”相结合的方式进行设计。编制前，应分析项目特点及技术要求。依据规范标准确定材料种类、规格、用量、运输条件，按照国家规定的检验方法检查合格后方可进入下一道工序。然后，对原材料、辅助材料、成品材料按相应规则分类汇总。例如：PC板一般分为普通板材(即钢筋混凝土)，高强板材(即预应力钢绞线)。水泥胶凝砂砾石板也分普通水泥胶凝砂砾石、高强度水泥胶凝砂砾岩。预拌砂浆一般又划分为水泥浆、砂浆两种类型。同时，在编制过程中要注重信息收集工作、建立完善的信息反馈体系以及加强信息化建设。当混凝土叠合楼板施工完成后，要及时对其性能检测并记录相关参数，确保工程结构安全。还要做好验收评定工作。编制完成后，应组织有关技术人员审查，发现问题立即整改[5]。对于不符合图纸设计所需尺寸的构件，应尽快返工重新修改。有缺陷的构件，应尽早更换，以免影响使用功能。另外，还应重视模板制作的精度控制，保证混凝土成型体表面平整光滑，避免因局部凹凸不平而引起开裂现象。物料清单不仅能全面反映混凝土叠合楼板各部位之间连接关系，还能够直观地显示出各个部件间相对位置上存在的误差情况。施工管理人员必须了解物料清单表及其主要作用，熟悉该表格的基本构成要素，掌握编制步骤及技巧，才能使之成为一个有效的管理工具。

2.4 模具制作

混凝土叠合楼板模具与首件制作必须按照以下方法：1)模板的加工。模板是浇筑混凝土的基础，其形状和尺寸应根据设计要求进行确定，并按顺序安装好，在施工中应注意：保证模体表面光滑平整，不得有裂纹、孔洞等缺陷。钢模使用前要认真检查紧固情况，如发现松动或变形应立即拧紧螺母。模板固定时要牢固可靠，不能出现晃动等问题；2)构件的制造，组装及验收。钢筋绑扎要紧密整齐，搭接处间隙不大于1mm，焊接点位置要正确合理。预埋管采用不锈钢套管(直径3cm以上)时，应先用手将管端插入孔中加压，使钢管内充满水泥砂浆后再用手压紧[6]。对预制梁板可预先埋设钢丝网片作为保护层，然后用线锤敲击密实即可。对于现浇梁板结构则需先试压，试压合格后方能投入使用。成品检验主要内容为外观质量，强度是否符合有关标准规定，刚度是否符合要求，裂缝大小以及观感有无异常变化；3)养护维修，包括抹灰层、饰面层及底层的修补工作。抹灰层一般应及时干透。面层的修补宜采取凿毛、刮腻子等工艺处理，待干燥后再行涂刷。底层的修补宜以刮平为主。由于现浇叠合板厚度小，不宜大面积刷浆，以免产生空鼓现象；4)吊装就位。起吊时应首先平稳放置，以防因振动而造成开裂。其次要防止振捣过猛引起脱空，导致漏振。吊运过程中要避免碰撞和震动，以免损伤设备。

2.5 优化施工环境

为了解决施工环境不良带来的问题，可以采取一系列措施来改善情况。在高湿度的环境中，首先可以增加通风设备和排气系统，以促进水汽的挥发。通过增加通风设备，如风机和风道，以及安装排气系统，如通风管道和排气扇，可以有效地提高施工现场的空气流通率，减少湿气的积聚。这样一来，施工现场的湿度将得到有效控制，从而避免湿度过高对混凝土叠合楼板的影响。在极端温度的情况下，可以使用保温材料或采取其他方法来保持适宜的温度，确保混凝土能够正常凝结。保温材料可以包括保温板、保温棉等，通过将这些材料应用在施工现场的墙体、天花板和地面上，可以有效地阻隔外界温度对施工环境的影响，使得室内温度更加稳定。此外，还可以探索其他方法，如利用空调系统进行温度控制，或者在施工现场设置临时遮阳设施，以减少直射阳光的照射。除了以上措施，定期监测施工现场的湿度和温度，并根据实际情况进行调整，也是非常重要的。通过安装湿度计和温度计等监测设备，可以及时了解施工环境的变化情况，并根据监测数据，来调整通风设备和保温材料的使用，以确保施工环境始终处于良好状态。同时，还可以借助现代技术，如自动化系统和远程监控，来实现对施工环境的实时监测和调控，提高施工效率和质量。

在改善施工环境的过程中，需要注意的是，不同地区、不同季节的气候条件会有所不同，因此在选择具体措施时，需要根据实际情况进行合理调整。同时，施工人员也应加强对施工环境的管理与维护，保持施工现场的整洁与卫生，避免垃圾和杂物对施工环境造成污染。优良的施工环境可以有效地减少混凝土叠合楼板的开裂、弯曲等问题，从而确保工程的安全与可靠。因此，在选择具体措施时，需要充分考虑实际情况，并根据气候条件进行合理调整，以确保施工环境的改善与混凝土叠合楼板的质量控制能够相互促进。

3 结语

装配式建筑混凝土叠合楼板作为一种新型的结构体系，具有承载力高、抗震性能好、施工简便等优点。在未来的发展中，装配式混凝土叠合楼板将成为我国今后重要的住宅和公共建筑建设材料之一。为此，相关技术人员应加强对装配式混凝土叠合板设计理论及应用技术方面的研究与开发工作，通过分析其受力特点、破坏机理以及影响因素，为实现装配式混凝土叠合板抗剪强度提高提供依据。从而推动预制装配整体式混凝土结构在实际工程领域的推广和运用。