裝配式預制混凝土輕質構件生產技術研究

范永晶，楊博，汪嫄全，姚習春

（廣東中建新型建筑構件有限公司，廣東 東莞 523000）

0 引言

裝配式建筑近年來隨著國家政策的推動，技術越發成熟，各種體系和預制構件不斷被研發出來。出于結構、施工環境和安裝安全等方面需要，輕質構件的應用越來越廣泛。廣東中建新型建筑構件有限公司以廣東清大同科有限公司研發的新型輕質骨料為原料，研究出輕質混凝土技術，結合公司預制構件生產工藝，有效解決了預制輕質構件在混凝土生產和施工中的難題，成功研究了預制裝配式混凝土輕質構件生產技術。

1 預制輕質構件生產技術研究

1.1 研究思路

采用清大同科研究的新型骨料代替傳統的砂石，根據預制構件工廠化生產對混凝土早期（15小時）強度、混凝土和易性和施工環境因素研究，研究輕質混凝土生產技術，在原有預制混凝土構件的生產基礎上，針對輕質骨料會出現上浮等難題進行工藝優化，達到高效、高質量生產的目的。

1.2 輕質混凝土技術研究

采用清大同科研究的新型骨料代替傳統的砂石，根據預制構件工廠化生產對混凝土早期（15小時）強度，和易性和施工環境因素，研究輕質混凝土生產技術，在原有預制混凝土構件的生產基礎上，針對輕質骨料會出現上浮等難題進行工藝優化，達到高效、高質量生產的效果[1]。

1.2.1 新型骨料介紹

新型骨料是一種以固體廢棄物——粉煤灰、煤矸石、金屬冶煉渣、尾礦、赤泥等為主要原料，添加核心活性材料，配合特有的造粒、燒結、養護工藝，制備而成的，堆積密度1200kg/m3以下的多孔輕質骨料，主要應用于結構混凝土及其制品。

1.2.2 輕質混凝土試驗

根據設計要求，輕質預制凸窗混凝土強度為C30，以C30為例進行試驗，根據配合比設計規范，計算出最大粒徑5~20mm的天然石的C30配合比如下：

以表1配合比作為基礎配比，用量同體積替換為輕質粗骨料，輕質骨料為粒徑5-20mm新型骨料，新型骨料經計算可得輕質骨料配比如下適當下調砂率兩個點后配比如下表：

表1 普通C30混凝土配合比（單位kg/m3）

新型骨料浸泡一小時后，根據表2配合比進行試驗，試驗混凝土狀態良好，實測坍落度/擴展190/450，實測容重2090kg/m3，狀態觀察如下。

表2 輕質C30混凝土配合比（單位kg/m3）

養護3天后，輕質混凝土狀態及強度如下：

圖2 試塊成型效果

從圖1-圖3可以看出，半小時后輕質粗骨料有明顯上浮現象，表面漿變稀，有輕微泌水現象，拌勻后實測坍落度/擴展190/450，無坍損但輕質骨料裸露。試塊振搗成型后，因骨料上浮，無法光滑收面，三小時后表面漿層輕微泌水，未初凝，類似外加劑緩釋現象，潤濕輕質粗骨料混凝土有反吐水導致[2]。16小時后拆模強度試壓結果為7.2MPa。

圖1 半小時后狀態

圖3 3h后初凝效果

經試驗3天后試塊強度達到39.8MPa，基本滿足設計要求。從圖4可以看出，雖然表面有輕質骨料上浮現象，但是整體輕質骨料分部均勻，無底部只有漿的情況出現，基本滿足生產需要。

圖4 試塊壓碎后上表面及壓碎面

經試驗檢測，新配置混凝土出機狀態良好，但靜置一會后輕質骨料會有輕微上浮，不利于光滑收面，比較適用于上表水平面需粗糙面構件；預濕輕質骨料后期基本不吸水，坍損基本沒有，可以適當降低出機坍落度來提升早期拆模強度；靜置后表面漿變稀，推測是預濕輕質骨料反吐水導致混凝土變稀，水養護3天后強度39.8MPa，強度符合設計要求。

1.3 施工技術研究

普通預制構件生產流程一般為：綁扎鋼筋籠→清理模具、涂刷脫模劑→鋼筋籠安裝及組模→混凝土生產及運輸→澆筑混凝土、及振搗→收面→養護→拆模→轉運存放。

輕質預制構件生產，由于新型骨料為球狀，且會產生上浮等情況，故在生產工藝上相較于普通預制凸窗生產存在差別，主要有以下幾個方面。

1.3.1 混凝土生產

常規混凝土生產采用攪拌站自動上料倉按照配合比要求，自動上料生產即可。由于新型骨料為球狀且表面光滑，采用攪拌站上料傳送皮帶上料時，摩擦力較小，傳輸比較困難，且與普通骨料不能共存放，故需要采取人工投料的方式進行生產。

其次是新型骨料具有吸水性，條件允許的情況下，在生產前，對于新型骨料進行澆水濕潤，待其吸收部分水分后在用來生產或計算配合比時，考慮到新型骨料的吸水性，直接生產。

1.3.2 混凝土澆筑

輕質混凝土有流動性差、振搗過程中骨料易上浮等特性，為了保證生產預制構件的外觀質量、減少表面氣孔，需要采用分層澆筑的方式進行生產。

混凝土澆筑，澆筑自由下落高度不宜超過1m，澆筑時盡量避開埋件，防止混凝土下降產生的沖擊使得埋件偏離或掉落，每層澆搗高度20cm左右，采用M60振搗棒進行振搗，振搗時應快插慢拔，振點間距不得超過20cm，振搗延續時間不宜超過10s，防止骨料上浮，不允許出現漏振現象；離豎直邊模10cm應連續振搗，減少表面氣孔。

下料至距離模具口約10cm左右停止下料，澆筑剩余部分混凝土，控制混凝土下料量，防止下料過多，溢出模具，采用振搗棒振搗時減少振搗時間，防止骨料上浮，在硬化過程中，收縮開裂，不易提漿收面。

1.3.3 收面

澆筑完畢后先使用刮杠將混凝土表面粗平，確保混凝土厚度不超出模具上沿，避免邊沿超厚或有毛邊，并使用鐵抹子將澆筑時灑落至模具上的混凝土清理干凈，然后將陶粒顆粒壓入混凝土，使砂漿返上后抹平。

靜置約1.5h后，使用鐵抹子對表面進行壓光，上浮的新型骨料再次壓入混凝土，保證表面無裂紋、無氣泡、無雜質、無雜物，表面平整光潔，不允許有凹凸現象。此步應使用靠尺邊測量邊找平，保證上表面平整在3mm以內，嚴禁抹面時在混凝土表面灑水[3]。

其余生產工序和其他預制構件生產一致，主要區別在于以上所述的混凝土人工投料、新型骨料浸潤獲配合比考慮到其吸水率、澆筑時不宜過高，防止離析，需要多次收面，將上浮的新型骨料壓入混凝土。

2 效益

（1）采用新型輕質骨料制作的預制構件，減輕約31%，現場吊裝時，可合理配置塔吊，選擇小型號，相應的較少塔吊租金；（2）針對可疊放預制構件，如樓梯、疊合板及墻板等構件，可提高單車的運輸量，減少運輸成本；（3）由于構件重量減輕，有減少安全隱患。

3 結語

裝配式混凝土建筑和輕質混凝土在建筑上的應用會越來越頻繁，采用環保型的新型輕質骨料，研究輕質混凝土技術，結合工廠化生產實際施工環境和輕質混凝土施工的特點，研發了預制輕質構件生產工藝，該技術在項目中推廣應用，應用預制輕質構件裝飾美觀，減少了安全隱患和施工難度，總體效果良好。