PC构件制作工艺有两种:固定方式和流动方式。固定方式是模具布置在固定的位置,包括固定模台工艺、立模工艺和预应力工艺等。流动方式是模具在流水线上移动,也称为流水线工艺,包括手控流水线、半自动流水线和全自动流水线。
本节分别对墙板、叠合楼板、楼梯、复合墙板所用的生产工艺以及构件养护工艺进行介绍。
(一)墙板生产工艺
墙板生产共有三大生产工艺:平模、挤出、立模。立模有单组模腔、双组模腔(靠模)、多组模腔等工艺。常见的挤出工艺有挤压成型法、振动拉模法等。平模工艺是目前PC构件的主流生产工艺。其中平模预制生产三明治外墙的方式分为正打法、反打法。
所谓正打法,即首先进行内叶板混凝土的浇筑生产,然后组装外叶板模板,安装保温层、拉结件、外叶板钢筋后,浇筑外叶板混凝土。反之,则是反打法。
正打法的优点是浇筑内墙板时,可通过吸附式磁铁工装将各种预留预埋进行固定,方便、快捷、简单、规整,但相对加大了外叶板抹面收光的工作量。外叶板抹面收光后的平整度和光洁度会相对较差。
反打法的优点是外叶板的平整度和光洁度高,实现石材/瓷砖反打,缺点是在浇筑内叶板混凝土时,会对已浇筑的外叶板混凝土和刚刚安装的保温层造成很大的压力,造成保温层四周的翘曲。由于内叶板面存在较多的预留预埋,不利于振动赶平机的作业,同时振动赶平机对于20 cm厚的内叶板的振捣质量,与5 cm厚的外叶板相比较差,要采用人工辅助振捣。
(二)叠合楼板生产工艺
叠合楼板预制非常适合于平模传送流水线法,具有生产效率高、产量大的特点;也可在车间内的固定模台上生产,即采取叉车端运、桁吊吊运、桁吊与混凝土搅拌运输车配合运输混凝土等多种预制生产方式。
在游牧式预制厂中,同样可采取多种灵活的设备组合方式。龙门吊与混凝土搅拌运输车组合时,龙门吊可浇筑混凝土,也可吊运构件。其余还有汽车吊与混凝土搅拌运输车、汽车吊与叉车、龙门吊与叉车车等多种机械组合模式。
(三)楼梯预制生产工艺
目前,楼梯预制有两种生产工艺,即立模浇筑法、卧模浇筑法。立模工艺是PC构件固定生产方式的一种。立模工艺与固定模台工艺的区别是:固定模台工艺构件是“躺着”浇筑的,而立模工艺构件是立着浇筑的。
立模有独立立模和组合立模。一个立着浇筑的柱子或一个侧立浇筑的楼梯板的模具属于独立立模,成组浇筑的墙板模具属于组合立模。
组合立模的模板可以在轨道上平行移动,在安放钢筋、套筒、预埋件时,模板移开一定距离,留出足够的作业空间,安放钢筋等结束后,模板移动到墙板宽度所要求的位置,然后再封堵侧模。
立模工艺适合无装饰面层、无门窗洞口的墙板、清水混凝土柱子和楼梯等。其最大优势是节约占地。立模工艺制作的构件,立面没有抹压面,脱模后也不需要翻转。
立模不适合楼板、梁、夹芯保温板、装饰一体化板的制作,对侧边出筋复杂的剪力墙板也不大适合;柱子也仅限于要求四面光洁的柱子,因为柱立模成本较高。
(四)复合墙板生产工艺
复合墙板立式预制法的优点在于:只有一个侧面需要抹面、收光;用工量少,生产迅速,效率高;构件外形平整、美观。它还有一个优点是设备占地空间小,以成组立模的形式来批量生产。
复合墙板立式生产预制的历史较为悠久,从单一的单组模腔,到双组模腔即“靠模”,后来再发展为多组模腔。目前,成组立模的模腔数多为8、10、12、16、20组。目前,成组立模的结构种类有半拆式立模、全拆式立模、悬挂式立模、芯模固定等形式,且多用于生产复合材料的内外墙板,例如复合夹芯板、聚苯颗粒水泥夹芯板、泡沫石膏夹芯板、轻质混凝土条板、石膏类条板等。
复合墙板立式生产工艺流程为:
(1)搅拌机搅拌混合料,完成一组成组立模浇筑墙板用料的搅拌。
(2)将成组立模打开,逐个清理模腔内杂物,并涂上脱模剂。
(3)安装钢筋网片并定位后,合上立模,并加固成组立模。
(4)在抽芯机工位,穿入成组芯管,检查芯管位置。
(5)成组立模在布料工位,在倾模机带动下,转换姿态,进入布料状态。
(6)混凝土输送泵将混合料送到布料机,布料机将混合料均匀注入各个模腔里。
(7)完成浇筑混合料的立模,在初养工位养护,待浇筑的混合料达到一定强度后,进入抽芯工位,利用抽芯机抽出芯管。
(8)芯管抽出的立模进入正式养护工位。
(9)完成养护的立模进入拆模工位。开模后,取出墙板。同时,清理模腔、涂上脱模剂,成组立模进入下一次生产循环。
(10)用叉车将墙板运至成品堆场堆放并进行二次养护。
(五)构件养护工艺
混凝土预制构件的养护有自然养护、蒸汽养护、热拌混凝土热模养护、太阳能养护、远红外线养护等方式,常用自然养护、蒸汽养护两种方式。自然养护成本低、简单易行,但养护时间长、模板周转率低、占用场地大;蒸汽养护可缩短养护时间,模板周转率相应提高、占用场地大大减少。
1.蒸养的阶段
蒸汽养护是将构件放置在有饱和蒸汽或蒸汽与空气混合物的养护室内,在较高的温度和湿度的环境下进行养护,以加速混凝土的硬化,使之在较短的时间内达到规定的强度标准值。蒸汽养护效果与蒸汽养护制度有关,它包括养护前静置时间、升温和降温速度、养护温度、恒温养护时间、相对湿度等。蒸汽养护的过程可分为静停、升温、恒温、降温等四个阶段:(www.xing528.com)
静停阶段是混凝土构件成型后,在室温下停放养护的过程,以防止构件表面产生裂缝和疏松现象。
升温阶段是构件的吸热阶段,升温速度不宜过快,以免构件表面和内部温差太大而产生裂纹。
恒温阶段是升温后温度保持不变的阶段,此时混凝土强度增长快,这个阶段应保持90%以上的相对湿度,最高温度不大于60°C。
降温阶段是构件的散热过程,降温速度不宜过快,每小时不得超过10°C。出池后,构件表面与外界温差不得大于20°C。
2.蒸养特点与优点
针对传统构件的蒸养特点,目前国内PC构件工厂为了大批量生产、减少占地面积,同时更要保证构件的强度,一般采用低温集中蒸养的方式,其特点如下:
(1)恒温蒸养,温度不超过60°C。
(2)辐射式蒸养,热介质通过散热器加热空气,之后传递给构件,并使之加热。
(3)多层仓位存储,每个窑可同时蒸养多个构件,数量取决于蒸养窑的大小。
(4)构件连同模台由码垛机控制进仓和出仓。
(5)窑内设计有加湿系统,根据构件要求,可调整空气的湿度。
蒸养的优点是:
(1)可大批量生产,进仓和出仓与生产线节拍同步。
(2)节省能源,窑内始终保持为恒温,热能的利用率高。
(3)码垛机采用自动控制,进仓出仓方便。
(4)热量损失小,只是开门时间产生热损。
(六)PC构件制作工艺的选择
预制构件制作工艺的选择与装配式建筑的结构类型有关,也与构件的市场规模有关。
我国的公共建筑以框架、框剪和筒体结构为主,PC构件主要是柱、梁、外挂墙板和叠合楼板,除叠合楼板外,其他构件不适宜于流水线生产。住宅建筑以剪力墙和框剪结构为主,剪力墙板大都二边甚至三边出筋,一边为套筒或浆锚孔;外墙板或有表面装饰要求或有保温要求,工序繁杂;一项工程构件品种也比较多,还有一些异型构件,如楼梯板、飘窗、阳台板、挑檐板、转角板等。剪力墙结构体系的构件生产流水线若实现自动化和智能化,还有很长的路要走。
PC工厂的建设首先应根据市场定位确定PC构件的制作工艺。投资者可选用单一的工艺方式,也可以选用多工艺组合的方式。
1.固定模台工艺
固定模台工艺可以生产各种构件,灵活性强,可以承接各种工程,生产各种构件。
2.固定模台工艺+立模工艺
在固定模台工艺的基础上,附加一部分立模区,生产板式构件。
3.单流水线工艺
适用性强的单流水线,专业生产标准化的板式构件,例如叠合楼板。
4.单流水线工艺+部分固定模台工艺
流水线生产板式构件,设置部分固定模台生产复杂构件。
5.双流水线工艺
布置两条流水线,各自生产不同的产品,都可达到较高的效率。
6.预应力工艺
预应力工艺在有预应力楼板需求时设置。当市场量较大时,可以建立专业工厂,不生产别的构件;也可以作为采用其他装配式混凝土结构构件工艺的工厂的附加生产线。
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