疊合板脫模起吊力影響因素研究

郭揚

（1.江蘇建筑職業技術學院建筑智能學院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇省現代建筑工業化技術工程實驗室，江蘇 徐州 221116；3.徐州市建筑結構安全與檢測重點實驗室，江蘇 徐州 221116）

國家在大力推動建筑產業工業化[1]，裝配式建筑可以適應當今中國勞動力成本逐漸增加的趨勢，同時提升建筑質量、提高施工效率、節約建筑材料、節能減排、縮短工期、有利于施工安全、便于冬季施工，符合可持續發展的理念。

樓板是建筑中使用頻率較高的構件，裝配式建筑的樓板從預制率可以分為現澆樓板、全預制樓板、疊合板，現澆樓板由于沒有預制，在裝配式建筑中僅僅在首層、管線分布較多的樓板、不規則樓板等少數情況，全預制樓板因為抗震性能不足也很少使用，疊合板是預制層和現澆層疊合的樓板，預制層本身就是現澆層的模版，平衡了預制和現澆的優缺點，在裝配式建筑中應用最多。目前最為常見的疊合板生產方式是在鋼模流水線上生產，一般要求混凝土強度達到50%拆模[2]，通過起吊裝置脫模，再經過表明處理、質檢修補、堆場對方，最后在施工現場使用。其中一個關鍵步驟是脫模，脫模起吊力顯然要超過自重，但超過的比例對于生產成本有重要影響,所以研究脫模過程對于控制裝配式建筑的成本有重要意義。

關于脫模起吊力的研究較少，吳二軍[3]的實驗表明脫模力為自重的1.4倍左右，分析了脫模過程中的板與模臺的粘結力，指出養護收縮會造成板外部粘結力降低，也承認數據相差較大，需要進一步仔細分析。于慧[4]用理論計算與數值模抵相結合的方法對最具代表性的兩點吊和三點吊進行抗拉、抗彎、抗裂強度驗算。王嘉偉[5]分析了吊點的最佳位置和最佳起吊方式。本文分析了三種影響因素對于起吊力的影響，并分析數據表明，《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）對于起吊力的估計較為粗略，沒有精確估計不同類型疊合板的起吊力。

1 實驗介紹

吊裝試驗在龍信集團下屬的預制構件廠進行，試驗時間為2017年8月27日到2017年9月1日。現場情況如圖一所示。實驗中模臺表面光滑平整，去除殘余混凝土以及浮灰，涂脫模劑以減少阻力，混凝土易于從模板脫離，同時保護模版防止銹蝕和變形。

疊合板的規格有（單位mm）3420×1560、2920×2120、3720×2320、2020×1220、3520×2910 等，脫模前養護齡期從24小時到60小時不等，粘接條件分為粘四邊模板和不粘四邊模板，共84組數據，包含板的自重和起吊力。

圖1 疊合板生產流水線

圖2 脫模示意圖

2 實驗內容

實驗研究了尺寸效應、養護時間、粘結條件對起吊力的影響。定義起吊力增大系數K=T/G，其中T是起吊力，G是自重，顯然K的大小反映了起吊力與自重的比例，K的大小反映了附加成本的大小，K的大小對于控制施工成本具有重要意義。

f（θ|x1，x2，x3，…，…，xn）

2.1 尺寸效應的影響

土木工程中存在明顯的尺寸效應，比如在混凝土強度標準中考慮尺寸效應：我國抗壓強度標準試件是邊長150mm的立方體（以及美國日本等國抗壓強度標準試件是高300mm直徑150mm的圓柱體），當采用其他尺寸的試件，混凝土破壞過程和形態雖然相同，但是強度因為尺寸效應而有所差別，需要折算后考慮。

本實驗對不同尺寸的疊合板起吊力進行了實驗，一般情況下疊合板都作為一個房間的主要樓板部分，建筑面積較大，但也有特殊情況采用小尺寸疊合板，以5m2作為標準，面積超過5m2且自重超過700N為為大尺寸構件（如4120×2535的板面積為10.44m2），面積不超過5m2或尺寸自重小于700N為小尺寸構件（如2020×1220的板面積為2.46m2），尺寸具體具體情況見表1。

表1 疊合板尺寸明細

產生波動性的因素如起吊點受力不平衡、混凝土的非均勻性、模臺不夠平整等，在小尺寸構件上體現的更為明顯，所以如圖所示結果中，輔助直線為規范規定的1.5倍，大尺寸構件的起吊增大系數幾乎都在1.5之內，集中趨勢很明顯，而小尺寸構件的起吊增大系數離散性較大，有較多數據在輔助直線之外，也即起吊力超過1.5倍自重。

圖3 不同尺寸構件起吊力對比圖

2.2 養護齡期的影響

養護齡期會影響起吊力，齡期越長混凝土的強度越高，更加容易脫模。在《混凝土結構設計規范》中明確規定強度標準值測試在28d齡期，也考慮了齡期對混凝土強度的影響。疊合板的正常齡期是2d（48h），本次實驗的疊合板齡期從28h到76h不等，具體分布如表2所示。

表2 疊合板齡期明細

從實驗結果可以明顯看出齡期超過兩天的疊合板起吊力增大系數較小，且起吊力較為穩定，幾乎都在輔助直線（自重的1.5倍）之內，而齡期不足的試件離散型極大。

圖4 不同養護時間構件起吊力對比圖

2.3 粘結條件的影響

脫模時如果有多余的粘接條件，顯然會影響起吊力，為了避免多余的連接，實際中一般拆除邊膜，僅有少數構件沒有拆除邊膜,實驗結果如圖5。

圖5 不同粘結條件構件起吊力對比圖

2.4 綜合各種情況

總體上，《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）對于起吊力的估計不夠精確。裝配式建筑在中國處于迅速發展階段，規范大多謹慎規定以保證安全性。經過大量實踐，充分證明脫模起吊力設置為不小于1.5倍自重過于籠統，不詳細分類造成了施工成本的增加和動力的浪費，如養護時間超過48h的試件脫模起吊力幾乎都在自重1.4倍之內，規范采用1.5倍增加了施工成本。而美國預制與預應力協會制定的PCI規范[6]中詳細區分了8種情況如表3，對于脫模起吊力的估計較為精準。香港規范 Code of practice for precast concrete construction[7]中脫模吸附力起初取值與PCI的規范完全相同。

圖6 各種情況下的疊合板起吊力

表3 PCI規范對于起吊力增大系數

3 實驗結論

①大尺寸疊合板脫模起吊力較為穩定。實驗中面積在5m2以上且自重在700N以上的大尺寸疊合板脫模起吊力集中，幾乎都在自重1.5倍之內；小尺寸構件脫模起吊力較為離散，偏差較大。

②疊合板養護時間越長約會節省起吊力。實驗中養護時間在48h以上（兩天）的疊合板脫模起吊力較集中，全部在自重1.4倍之內；養護時間在48h之內構件脫模起吊力較為離散，偏差較大。

③粘結條件越簡單越會降低起吊力；實驗中沒有粘貼邊膜的疊合板脫模起吊力較為集中，大部分都在自重1.2倍之內；粘貼邊膜的疊合板脫模起吊力非常離散，偏差較大。

④綜合所有試件表明，現行規定對于脫模起吊力估計過大，比如養護時間超過48h所有起吊增大系數小于1.4，現行規定脫模起吊力不宜小于自重1.5倍并且只規定了兩種情況下的細則，可以參照美國和香港規范規定多種細則，詳細分類可以更加精確的估計脫模起吊力，降低施工成本。