装配式清水保温复合外挂墙板设计及施工技术

福州市中建科技综合楼高22.9m, 单体总建筑面积6 348m², 首层高4.2m, 2~6层层高3.6m。结构形式为装配整体式混凝土框架结构, 采用的预制构件有预制柱、预制叠合板、预制叠合梁、清水保温复合外挂板、预制楼梯、预制内墙板等, 预制率75%, 装配率92%。其中竖向结构预制柱采用钢筋套筒灌浆连接技术, 外立面采用湿式外挂清水保温墙板技术, 抗震设防烈度8度, 保温设计达到绿色三星要求, 是“十三五”国家重大专项科研示范工程之一, 中美清洁能源合作示范楼。

清水保温复合外挂板通过反打工艺依次浇筑普通混凝土和轻质微孔混凝土, 经过养护成型, 2层结合为一体, 其中普通混凝土作为面层, 通过反打工艺达到清水混凝土效果, 轻质微孔混凝土作为保温层和持力层。该工程采用的清水保温复合外挂板为60mm普通混凝土+190mm轻质微孔混凝土的双层复合而成, 普通混凝土强度等级C30, 设计容重2 385kg/m³, 轻质微孔混凝土强度等级C15, 设计容重1 350kg/m³。

1) 共计采用209块清水保温复合外挂板, 较小尺寸为1 980mm×2 980mm×250mm, 较大尺寸为5 380mm×3 560mm×250mm, 较大外挂板由1.149m³普通混凝土+3.604m³轻质微孔混凝土复合浇筑完成, 重8.15t, 利用轻质微孔混凝土轻质高强、保温性能好的特点, 减轻外挂板3.72t的质量, 降低工程的施工难度, 节省施工机械费用。

2) 依次将轻质保温复合外挂板普通混凝土和轻质微孔混凝土浇筑成型, 每层混凝土均布置钢筋网片, 普通混凝土层上间距600mm布置ϕ90桁架钢筋, 以增加界面结合力, 防止2种不同强度等级、不同性能的材料分层脱落。

3) 外挂墙板窗框在生产时使用模具固定预埋, 跟主体轻质混凝土层现浇成整体, 从源头上解决后期安装窗框漏水问题。

4) 外立面采用清水混凝土饰面, 在西侧山墙采用5块光影混凝土竹林装饰, 为保证混凝土外立面长久的色泽统一性, 使用哑光清水混凝土保护剂, 解决了在自然环境下阳光、酸雨、空气、油污等对清水混凝土的侵蚀。

根据JGJ1—2014《装配式混凝土结构技术规程》的要求, 清水保温复合外挂板采用线支撑式外挂板, 按非结构构件设计。外挂墙板与梁结合面采用粗糙面加键槽处理方式, 外挂板中预留胡子筋, 安装时胡子筋锚固在叠合梁后浇混凝土中。外挂板下部设置2个非承重外拉节点, 用以承受平面外水平荷载, 保证外挂板具有随动性, 以适应主体结构的变形, 连接示意如图1所示。综合楼清水保温复合外挂板采用3层防水处理, 外侧为MS密封胶加ϕ30mm发泡聚乙烯棒, 内侧为ϕ22mm的气密条, 中间留有减压槽, 墙板底部埋设ϕ10mm PVC导管。

1) 工艺流程熟悉图纸核对编号→施工准备→测量放线→外挂板吊装→初步固定→挂板调整→较终固定→后浇层浇筑→斜撑拆除→结构缝打胶→构件吊装验收→涂刷清水混凝土保护剂。

2) 施工准备由于总高度不大, 单层面积1 000m², 轻质微孔混凝土外挂板较大重约8.15t, 较大吊装高度22m, 考虑吊装动力系数及成本问题, 选择采用汽车式起重机作为吊装设备, 两侧山墙吊装时采用80t汽车式起重机, 其余构件安装采用25t汽车式起重机。

3) 测量放线每层构件吊装应沿着外立面按顺序逐块吊装, 不得打乱吊装顺序 (见图2) 。每块外墙挂板进场通过验收后, 统一按照板底往上1 000mm弹出水平控制墨线;按照板左右两侧各往内弹出2条竖向控制墨线。外墙板的控制线依次由轴线控制网引出, 每块外挂板均有纵、横2条控制线, 并以控制轴线为基准在楼板上弹出构件进出控制线、每块构件水平位置控制线以及安装检测控制线。构件安装后楼面控制线应与构件安装控制线吻合。

外墙挂板安装前应对整层每块墙板的安装位置进行测量放线, 测量每块墙板的水平标高, 基础出现高程偏差时, 用40mm×40mm, 1, 3, 5mm厚的钢垫片进行调整。

4) 构件吊装及调节构件吊装时由1名指挥工、3名操作工配合, 起吊时用溜绳控制高空位置, 避免墙体起吊后打转, 接近安装位置后缓慢下落, 外挂板的开口箍筋插入叠合梁的箍筋空隙之中, 当钢筋之间出现碰撞时可进行微调。外墙挂板初步安装就位后, 对构件进行三向微调, 确保外墙挂板标高一致、进出一致、缝隙间隙一致, 垂直度符合要求。

每块外挂板生产时上、下各预埋2个螺母, 用于安装斜撑杆, 斜撑杆后端用膨胀螺栓固定在结构楼板上, 外挂墙板吊装就位后用螺栓锁住斜撑杆, 斜撑杆上部设有可调节螺纹装置, 通过旋转杆件, 调节外挂墙板的垂直度。构件标高通过水准仪进行复核, 每块板吊装完成后须复核, 每个楼层吊装完成后进行统一复核。

5) 连接件固定外墙挂板吊装完成后, 进行后浇混凝土施工和连接件安装, 使外挂墙板形成一个整体, 增加其稳定性。待后浇混凝土强度达到70%以后可拆除斜撑杆。

6) 涂刷清水混凝土保护剂工程验收合格后, 采用哑光色清水混凝土保护剂对清水混凝土外挂墙板外表面进行防护。防护前应检查混凝土质量, 修补处理色差严重或缺陷较大的地方, 修补后的颜色应与混凝土基色基本一致, 不得全面覆盖混凝土原有的表面机理。

清水保温复合外挂板的应用成功解决了传统保温材料易燃和耐久性差的问题, 轻质微孔混凝土的应用减轻了外挂墙板的容重, 降低了施工难度, 采用装配式施工避免了现场湿作业环节。