装配式建筑关键技术在绿色建筑中的应用

陈楚晓

(河北工业职业技术大学,河北 石家庄 050000)

0 引 言

《“十四五”建筑业发展规划》中提出,建筑业要确立全新的发展思路,将转变发展模式与扩大内需进行深度融合,同步推进,从对高速增长的追求转变为对高质量发展的追求,从数量扩张转向质量提升,走内涵集约式的发展道路。可见,国家对建筑质量的要求逐渐提升[1]。在此背景下,装配式建筑逐渐成了建筑行业的主要发展方向。装配式建筑秉承了绿色环保的施工理念,尽量降低能源损耗,节约施工成本,具备良好的技术性与经济性。[2]在实际施工过程中,合理使用装配式施工技术,能够有效缩短建筑项目的工期,满足绿色环保施工理念。为了进一步推动装配型施工技术的应用和发展,需要抓住其施工技术优势,在实际项目中充分体现其应用效果。为此,文章对装配式建筑关键技术在绿色建筑中的应用进行了系统论述,以此推动我国建筑行业的快速发展。

1 装配式建筑概述

随着生态理念的逐渐深入,绿色建筑开始进入了人们的生活,绿色建筑涵盖了大自然建筑、生态建筑、可持续发展建筑以及节能环保建筑等,指的是在建筑建设过程中,将节约能源、降低污染、保护环境作为根本目标,最大化地为人们提供合理、安全、健康的建筑空间。这种形式的建筑能够充分使用环境当中的各类自然资源,比如利用阳光可以为居住者创设一种亲近自然的感觉,突显任其自然的平衡。

在经济快速发展的背景下,信息技术水平得以飞速提升,绿色建筑建设过程中,装配式建筑施工技术被广泛应用。装配式建筑即预制装配式建筑,是指采用工业化生产模式建造的建筑,在工厂中完成建筑的部分或者是全部构件的生产,并将其运输到施工现场,利用可靠的连接方式将所有的构件组装起来,最终建成的住宅。[3]装配式建筑在日本与欧美地区也被称作工业化建筑或者是产业化建筑。装配式建筑不同于“拼装房”,只是预制了部分构件,所有构件到达施工现场以后和传统建筑一样都需要浇筑,并非仅仅做“搭积木”般的拼接,所以,单从外观来看,装配式建筑和传统建筑是没有差异的。

相较于传统建筑而言,装配式建筑具备了标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理的基本特征。[4]并且,装配式建筑的施工时间是传统建筑的30%,建筑构件有着更高的精度,可以最大化地解决筑渗漏和墙体开裂的问题,并且能够提升住宅的防火等级、安全等级以及耐久性。[5]此外,装配式建筑更加环保、节能,利用工厂化生产以及现场装配施工,可以显著降低建筑污水与建筑垃圾的产生,减少建筑噪声和粉尘、有害气体的排放,削减人力成本。[6]

2 绿色建筑中装配式关键技术的应用实例

2.1 项目介绍

本项目总建筑面积为69 158m2,地下建筑和地面建筑占地面积分别为3 237.38m2和65 920.6m2。工程具备了一定的综合性特征,包含了9栋住宅,其中三栋住宅为14层,6栋住宅为16层。项目建设过程中采用了装配式建筑方式,在实际施工过程中,采用了预制构件施工技术和工艺,比如叠合板、承重墙、外墙板以及预制楼板等。项目构件的数量相对较多,共有15块叠合梁和38块叠合板,此外还有一些外墙板、楼梯板等预制构件。

本项目预制PC构件生产工厂和施工现场之间的距离相对较近,同时考虑可以利用预制构件生产进程中的混凝土余料,所以本项目的住宅区域、施工主干道以及材料堆放区域除少数几个部分使用铺设透水砖外,其他的地方都使用预制混凝土地面砖路面。在预制混凝土地面砖路面的施工过程中,对其简易处理以后,完成地面铺装,满足施工进程中人员通行、行车以及材料堆放的基本要求,项目施工以后吊运到后续项目继续使用,避免混凝土浪费,节省了现浇混凝土破除费用,有助于环境保护。这类预制临时混凝土路面的成本和传统现浇混凝土路面相仿,但预制地面砖可以用于后续工程,其成本能够节约50%左右。

项目主体部分则使用了顶板叠合板、预制空调板、预制阳台、楼梯间隔墙、预制楼梯、装饰PC构件以及J型板等预制构件,竖向结构通常使用铝模+叠合板的施工技术。在屋面、电井、水井部位则使用了多种装饰PC构件。屋面的水簸箕、排水天沟、门槛以及泛水等部位利用了预制PC构件实现了清水混凝土的装饰效果,不需要对其表面做装饰层施工,防止了屋面因为雨淋日晒而产生装饰层开裂的问题,同时拼装式施工能够显著降低人工成本,提升了施工的效率。电井桥架洞口围挡预制PC构件的有效应用,使得围挡结构不需要等待装饰混凝土地面层施工,能够直接在结构地面层上方进行铺设,围挡预设PC构件能够实现装饰清水混凝土的效果,不需要采用粘贴石材装饰,缩短了工期,降低了成本。

2.2 预制叠合楼板后浇板带支模技术

在项目施工过程中,存在楼板尺寸过大、超出预制楼板尺寸的情况。此时,需要拆分楼板,楼板会由多块预制板共同拼接而成。为了保证整个楼板的整体性,通常会采用预制叠合楼板后浇板带支模技术进行处理,如图1所示。针对绿色建筑节约成本以及提升效率的要求,我们在施工过程中采用了“吊模”方式。通过在后浇板带下方设置木模,木模下方平行放置2根40mm×40mm×1.0mm的方钢管为纵向加强背楞,将纵向加强背楞放置在横向加强背楞上,横向加强背楞的两端采用吊杆螺栓将其固定于预制板上,可有效实现免支模架状态下对模板的有效固定,便于浇板带混凝土浇捣。后浇板带混凝土浇筑的时候,荷载会传递给模板,然后依次传递给纵向背楞和横向背楞,然后再由横向背楞通过吊杆螺栓将荷载传送给后浇板带两侧位置的预制叠合楼板。这种施工技术使得后浇板带两侧预制叠合楼板成为受力点,有效地规避了模板底部独立支模架搭设工序,有着更加简洁的支撑体系、明确的荷载传递路径、快速的使用效率,可有效节约人力与物力成本。

图1 叠合板后浇带支模现场施工图

2.3 套管灌浆施工技术

项目中采用的钢筋会使用套筒灌浆连接,材料为灌浆套筒与灌浆料。在金属套筒以及带肋钢筋间隙位置填充灌浆料,实现构件的粘结,并完成荷载传递。

首先,检查灌浆孔和排浆孔。如果套筒内部不畅通将会造成灌浆料无法充满套筒,导致钢筋连接不满足规范要求。所以,灌浆之前为了保证孔路的畅通,要对灌浆孔、排浆孔内部的杂物进行检查。我们在施工过程中,会采用细钢丝从上部排浆孔一直伸入到套筒,假如钢丝能够从底部伸出,而且从下部灌浆孔能够看到细钢丝,代表灌浆孔是畅通的。[7]反之,则代表里面存在异物,此时要清除异物。

其次,完成分仓,底部接缝位置四周封堵。对仓体做分仓处理,机械灌浆的时候,单仓的长度控制在1m以下;手动灌浆的时候,单仓的长度控制在0.3m以下,可有效防止因为仓体过大导致灌浆不密实的问题。使用预埋定位螺栓加模板封堵的形式进行底部接缝位置的四周封堵,以此提升封堵的效率。[8]本项目为墙板+保温两层构造的预制剪力墙板,接缝的位置保温板断开,此时可以利用接缝位置四周模板封堵的形式。在上下两层墙板内预埋螺栓固定外侧模板,利用预埋在混凝土模板内部的木方、螺栓以及木楔等方式调整、固定内侧模板。内墙板我们采用了木楔与木方模板封堵。

再次,灌浆施工。严格依据本批产品的出厂检验报告的相关要求和配比完成灌浆料和水的称量,并完成灌浆料,搅拌以后将其静置3～5min,排除灌浆料内部的气泡。采用灌浆机从PC构件的下方灌浆孔进行压力灌浆,按照浆料排出顺序,采用和孔洞相符的塑料堵头完成封堵,并停止灌浆。待所有的灌浆工作结束以后,浆料凝固之前要对接头位置做巡视检查,如果存在漏浆的情况要及时补灌灌浆料。

最后,检查接头的充盈情况。待灌浆料凝固以后,取下灌、排浆孔位置封堵的胶塞,对孔内凝固灌浆料进行检查,并保证其上表面要比排浆孔下缘高5mm以上。

2.4 保温一体化外墙施工技术

如图2所示,在预制一体化外墙过程中,项目使用200mm厚度混凝土内叶板、60mm厚度的混凝土外叶板、50mm厚度的保温板制作墙体,这样能够保证一体化墙体板有着足够保温功能,不需要单独进行外叶板的设计,能够实现对墙体尺寸的有效控制,减少墙体负荷。

图2 保温一体化外墙施工

第一,XPS板开槽。依据设计方案在XPS板进行开槽加工,将开槽的形状设定为等腰梯形,并有效控制误差。开槽技术为反打技术,将XPS板作为底模,利用振捣方式进行混凝土的填充,形成锁扣工艺,保证二者粘结紧密。

第二,防火条的粘结。依据设计方案明确防火条的尺寸以及数量,利用专用粘结砂浆对XPS板以及防火条进行粘结,保证二者间涂有粘结砂浆,按照定位线做平整,处理好多余的粘结砂浆,确保XPS板能够和防火板处于同一个平面,并且要确保表面的清洁度。

第三,建设XPS板分仓防火体系,把分仓防火系统放在模板上进行边模的搭建,保证边模能够和XPS板紧密粘合,有效控制边模尺寸误差。此外,使用螺丝栓固定,方便保护层以及钢筋的铺设。完成混凝土浇筑作业,使用分层浇筑法进行浇筑,振捣的进程中按照先慢后快的方式分层振捣,以确保每层的插入深度能够满足要求。混凝土浇筑结束以后还要做洒水养护相关工作,通常在浇筑结束以后6～8h做洒水养护,能够使用维持饱和水的草袋、麻袋等遮盖混凝土结构表面,养护时间维持在28d以上。

第四,边模拆卸结束以后,使用起重机悬空构件,对墙体构件位置进行合理调配,在构件落地前要在地面上铺设橡胶垫。

第五,铺设玻璃纤维网格布。铺设玻璃纤维网格布之前,要对XPS板表面进行清洁,铺设的进程中,XPS板上要做专用粘结砂浆的覆盖,防止粘结砂浆混入到防火条与XPS间隙。然后在上部进行玻璃纤维网格布的铺设,严格地依据设计方案对网格布进行切割,保证平整度和其与XPS板表面的贴合性。

第六,饰面层涂刷。在涂刷饰面层之前,要填涂封闭底漆,保证墙面的平整、清洁、无凸起。此外,严格地依据设计方案完成饰面层涂刷,采用的方法主要是满粘法,应保证空气被充分排出和饰面层的稳固平整。采用柔性饰面板装饰墙面,在基层上进行自清洁涂料的涂抹。

2.5 预制楼梯预埋螺栓施工技术

在预制楼梯的施工进程中,预制楼梯板和现浇混凝土梯梁间的连接固定非常重要。一般在现浇混凝土梯梁当中预埋螺栓,在预制楼梯板的位置预留螺栓洞口,待楼梯板吊装的过程中,在预制楼梯板螺栓洞口位置嵌入梯梁处的预埋螺栓,然后填筑灌浆料,采用砂浆进行封堵,并保证预制楼梯板能够紧密地固定到梯梁上,如图3所示。为了提升吊装的速度,降低因为吊装进程中产生的预埋螺栓碰撞损坏的情况,可以改变预埋螺栓,在梯梁内预埋L形直螺纹套筒,将其焊接到梯梁钢筋上,梯梁混凝土完全浇筑结束、预制楼梯完成吊装以后,采用套筒扳手将其拧入预先埋设的直螺纹套筒内部,产生完整预埋件,这种方法可以有效地避免因为预制楼梯吊装过程中碰撞预埋螺栓而产生的破坏与返工,节约时间,降低成本。

图3 预制楼梯安装

3 结束语

绿色建筑与装配式建筑都是建筑行业未来的发展方向,将装配式建筑施工技术用于绿色建筑,应秉承环保性与科学化的原则,充分使用预制PC构件的生产技术,发挥绿色施工理念和技术优势,有助于提升整个工程的施工质量,实现节能环保的目标。本文分析了装配式建筑施工技术如何与绿色建筑进行融合,探究了几种装配式建筑施工技术的应用方法,为施工实践提供指导。随着建筑行业的继续发展以及技术革新的加快,未来将会有更多更先进的技术模式被应用于绿色装配式建筑施工中,为普及绿色施工理念、保证行业可持续发展奠定了扎实基础。