一種角鋼邊框帶肋格復合圍護墻板及制作方法*

曹萬林，張旭鵬，郭利明，張鵬勃，張宗敏，王如偉

(1.北京工業(yè)大學城市建設學部，北京 100124； 2.中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

0 引言

近年來，我國在發(fā)展過程中建筑耗能問題愈發(fā)凸顯，現(xiàn)有建筑95%以上是高耗能建筑，因此國家要求大力發(fā)展裝配式建筑和綠色建筑[1]。為響應國家政策，本文提出了一種裝配式角鋼邊框帶肋格復合圍護墻板，角鋼起約束作用且便于打孔與輕鋼框架裝配，混凝土墻板由鋼絲網(wǎng)混凝土薄板面層和正交配筋混凝土肋格構成，肋格間可填充粉煤灰砌塊、聚苯顆粒輕質(zhì)混凝土等，混凝土薄板外可復合石墨聚苯板、尾礦微晶發(fā)泡板等。該墻板具有輕質(zhì)、保溫、隔聲、耐火等優(yōu)點，采用再生混凝土，有利于建筑垃圾資源化。

再生混凝土帶肋薄墻板受力性能良好，與實心板相比具有質(zhì)量輕、節(jié)約鋼材和混凝土等優(yōu)點。張宗敏等[2]將帶肋薄墻板裝配于輕鋼框架中，并進行了2層足尺結構的模擬地震振動臺試驗，結果表明，角鋼邊框帶肋格薄墻板為結構的第1道抗震防線，輕鋼框架為第2道抗震防線，結構整體抗震性能良好，該墻板可在高設防烈度地區(qū)低層住宅裝配式輕鋼框架-組合墻結構體系中應用。

本文重點介紹了角鋼邊框帶肋格薄墻板的設計細節(jié)、施工方法與安裝工藝，以及肋格間填充粉煤灰砌塊、混凝土薄板面層復合尾礦微晶發(fā)泡板的施工工藝。

1 復合墻板設計

復合墻的主要受力構造為帶肋格薄墻板，混凝土薄板厚度不應小于40mm，為滿足抗震要求[3]，薄墻板水平和豎向分布鋼筋的配筋率不應小于0.25%，再生混凝土強度等級不應低于C25，由于墻板厚度較小，粗骨料的最大粒徑不應大于10mm。

帶肋格薄墻板的外廓尺寸為2 520mm×2 140mm，角鋼邊框采用└70×45×4，在墻板中部開670mm×850mm的窗洞口。混凝土薄板厚度為40mm，肋格截面高100mm，寬70mm，帶肋格薄墻板長寬比小于2，為雙向板，因此混凝土薄板中配置單層雙向φ4@100的分布鋼筋，配筋率為0.314%，肋格截面配置4φ4縱筋，箍筋為φ2@100鋼絲。角鋼邊框和預埋螺母焊接后與鋼絲網(wǎng)片共同澆筑，預埋螺母為M12，通過螺栓連接可實現(xiàn)墻板與輕鋼框架快速裝配。帶肋格薄墻板尺寸、構造及配筋如圖1所示。

圖1 帶肋格薄墻板尺寸、構造及配筋

為使帶肋格薄墻板滿足建筑外圍護墻板的使用性能要求，可在肋格間填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土等輕骨料砌塊，并在混凝土薄板面層復合尾礦微晶發(fā)泡板或石墨聚苯板等輕質(zhì)保溫板材。在薄墻板肋格間填充50mm厚的粉煤灰砌塊，混凝土薄墻板面層粘貼90mm厚帶釉面尾砂微晶發(fā)泡板。 帶肋格薄墻板在預制工廠一次性澆筑，并在肋格間填充粉煤灰砌塊，預制墻板養(yǎng)護完成后運輸至施工現(xiàn)場，由于尾礦微晶發(fā)泡板材料較脆，運輸過程中容易損壞，因此預制墻板裝配完成后，最后粘貼尾礦微晶發(fā)泡板。復合構造的帶肋格薄墻板剖面如圖2所示。

圖2 復合墻板剖面

2 施工過程

2.1 帶肋格薄墻板施工

預制帶肋格薄墻板施工時，使用成品鋼絲網(wǎng)片和角鋼邊框，支模完成后一次性澆筑為一體化墻板。帶肋格薄墻板施工工藝流程如圖3所示。

圖3 帶肋格薄墻板施工工藝流程

1)清理地面，在地面上放置面積大于帶肋格薄墻板的竹膠合板并找平，根據(jù)設計圖紙彈出軸線、墻邊線、門窗洞口平面位置線等，檢查無誤后準備下一施工工序[4]。

2)使用規(guī)格為M12的高強螺栓，強度等級不低于8.8級，將螺母焊接在角鋼邊框開孔處，保證螺母和角鋼邊框孔洞中心重合；為防止?jié)仓r混凝土流入螺母內(nèi)，使用一次性軟塑材料填充螺母，使其處于密封狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 預埋螺母施工

3)按照圖紙設計位置，將成品鋼絲網(wǎng)片和鋼絲肋格點焊在角鋼邊框上，使三者成為一個整體；窗洞口上側兩個窗角附近焊接吊裝環(huán)，大致在窗角向外側偏移50mm的位置。

4)使用竹膠合板支模，澆筑時必須在模板側面使用木方設置支撐，保證模板在使用過程中的剛度和穩(wěn)定性，滿足墻板混凝土澆筑后的垂直度和平整度要求。澆筑混凝土前在模板上均勻涂抹模板隔離劑，在墻板根部鋪墊同配合比的水泥砂漿以防止爛根，澆筑過程中振搗混凝土，同時用抹子用力壓實抹平，沿墻板長邊每隔400mm應拉1道水平線控制混凝土薄板和肋格高度。墻板支模與澆筑混凝土如圖5所示。

圖5 支模與澆筑混凝土

5)混凝土澆筑完成后，應及時收面，混凝土表面應平整光滑且密實，嚴禁石子外露。拆模時先拆除模板支撐，嚴禁使用蠻力對模板和墻板造成損害。拆模之后用 1∶2.5的水泥砂漿在墻體肋梁側面同時抹灰、木抹子壓光，肋格間薄板表面應用木抹子搓毛，以便于砌筑粉煤灰砌塊，嚴禁使用掃帚掃毛。混凝土墻板拆模并抹灰修補完成后，在6～12h內(nèi)開始澆水養(yǎng)護，澆水次數(shù)以保持混凝土濕潤狀態(tài)為宜，溫度較高時，建議提前灑水，2～3h噴灑1次，溫度較低時，停止噴水，采取防凍措施，避免產(chǎn)生溫度裂縫。

因為墻板平躺在地面上澆筑，帶肋格薄墻板模板混凝土未進行抹灰、壓光處理，肋格間薄板混凝土進行搓毛處理，因此對混凝土薄板的平整度、垂直度以及陰陽角偏差不做嚴格要求，后期砌筑粉煤灰砌塊和粘貼尾礦微晶發(fā)泡板時再找平，但肋格的施工誤差要嚴格控制。帶肋格薄墻板如圖6所示。

圖6 帶肋格薄墻板構造示意與施工實景

2.2 填充粉煤灰砌塊

帶肋格薄墻板養(yǎng)護完成之后，可在肋格間填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土等輕骨料砌塊。填充砌塊可使墻板內(nèi)立面平整美觀，而且還可提升墻板的保溫性能。使用尺寸為500mm×250mm×50mm的粉煤灰砌塊，砌塊進場前嚴格按照JC/T 239—2014《蒸壓粉煤灰磚》[5]檢驗其外觀和質(zhì)量，砌筑時盡量采用大規(guī)格砌塊，能夠減少灰縫，增強砌體的整體性，灰縫寬度5mm，局部位置灰縫寬10mm。砌塊的排列方式如圖7所示。

圖7 砌塊排列方式

粉煤灰砌塊下料如表1所示。

表1 粉煤灰砌塊下料

按照下料表切割砌塊，確保斷面平整。在砌筑前使用氣泵清除混凝土基層和砌塊表面灰塵并澆水潤濕砌塊，以保證砌塊和砂漿之間的粘結強度，彈出水平線控制砌筑高度，水平線間隔400mm。由于灰縫寬度較小，建議使用粘結砂漿，保水性好，粘結強度高。

砌筑前保證混凝土基層干燥無灰，砂漿強度應大于砌塊強度，砂漿調(diào)配完成后使用鐵抹子刮于基層上，并拉毛，厚度約為5mm，將砂漿刮于砌塊表面并按圖紙位置放置于基層之上，使用木錘輕輕敲擊砌塊表面，與砂漿層充分接觸，確保灰縫飽滿密實；按照水平定位線嚴格控制砌筑高度，砌筑定位后，不可隨意撬動。砌筑完成后使用砂漿勾縫，搭接平整且壓實抹光，勾縫完成后使用掃帚清掃墻面。填充粉煤灰砌塊工藝流程及實景如圖8所示。

圖8 填充粉煤灰砌塊工藝流程與施工實景

砌體養(yǎng)護完成后，使用水泥砂漿進行內(nèi)立面找平，按混凝土隔墻板檢驗方法檢驗其平整度、垂直度，允許偏差和檢驗方法應符合表2規(guī)定。

表2 墻板允許偏差和檢驗方法

當混凝土和砂漿達到設計強度后方可運輸至施工現(xiàn)場。由于粉煤灰砌塊強度低，建議墻板放置在預制墻板存放架上并設置臨時支撐防止墻板傾倒。若墻板在現(xiàn)場水平堆疊，不要超過3層，墻板之間放置墊木，每層放置2根墊木且上下層墊木應在同一條垂直線上。墻板上的吊環(huán)應朝上，以便于吊裝，放置墻板的環(huán)境應保證干燥通風。

2.3 安裝預制墻板

考慮到預制墻板的施工誤差，輕鋼框架梁柱內(nèi)側凈空尺寸要略大于墻板尺寸，以保證墻板能夠推入框架內(nèi)。梁柱外側焊接耳板，耳板開孔直徑18mm，使用M12高強螺栓連接墻板與輕鋼框架上焊接的耳板，輕鋼框架及其耳板與預制墻板連接設計如圖9所示。

圖9 輕鋼框架與墻板連接

墻板運輸至施工現(xiàn)場后，應對預制墻板進行檢查，包括：螺栓孔是否堵塞，粉煤灰砌塊是否外露或損壞，預埋吊環(huán)是否存在起吊問題等。

起吊前檢查吊具是否存在銹蝕嚴重、裂紋等問題，確認吊具與預制墻板吊環(huán)連接牢固，排除起吊時存在的所有安全隱患后方可開始吊裝作業(yè)。預制墻板在起吊過程中盡量保證垂直，可采用吊運鋼梁均衡起吊，當預制墻板嚴重偏斜或重心偏位時應及時處理，防止發(fā)生安全事故。

預制墻板安裝時應做好臨時支撐，使用長木方做斜撐，預制墻板起吊前應先設置斜撐端座，并在下層梁上表面放置小木楔。將預制墻板吊入輕鋼框架內(nèi)，調(diào)整位置并連接斜撐初步固定，要求斜撐設置在混凝土肋格上，禁止設置在粉煤灰砌塊上。緩慢松吊鉤進行墻板垂直度調(diào)整，調(diào)整斜撐角度防止預制墻板傾斜，并用錘子向內(nèi)敲擊小木楔以微調(diào)預制墻板和下梁的間距[6]，使墻板角部螺栓孔和耳板孔中心對齊。先擰入墻板一角的螺栓，微調(diào)墻板位置然后擰入對角位置的螺栓，最后連接全部螺栓并撤去斜撐。裝配完成后的輕鋼框架-帶肋薄墻板如圖10所示。

圖10 裝配后的輕鋼框架-帶肋薄墻板

預制墻板和輕鋼框架之間允許存在5mm左右的縫隙，使用中性硅酮膠填縫。

2.4 粘貼尾礦微晶發(fā)泡板

尾礦微晶發(fā)泡板的釉面與微晶發(fā)泡體在高溫下一體化燒制而成，是一種新型節(jié)能保溫發(fā)泡材料，具有輕質(zhì)高強、防火阻燃、保溫、隔聲、裝飾一體以及健康環(huán)保的優(yōu)點并可實現(xiàn)快速粘貼。尾礦微晶發(fā)泡板出廠尺寸為1 200mm×1 200mm×90mm，入場時按照JG/T 506—2016《尾砂微晶發(fā)泡板材及砌塊》[7]檢查尾礦微晶發(fā)泡板是否存在裂紋、缺棱掉角以及飾面色差等問題，要求正反面平整度≤2mm，長度公差≤±2mm，厚度公差≤±1.0mm。尾礦微晶發(fā)泡板檢驗合格后方可使用。

以輕鋼框架房屋的一面墻為例，介紹粘貼尾礦微晶發(fā)泡板的施工方法。粘貼前在框架梁底焊接角鋼，防止在粘貼和養(yǎng)護過程中尾礦微晶發(fā)泡板由于自身重力發(fā)生下沉或脫落。

按設計圖紙切割尾礦微晶發(fā)泡板(見圖11)，不能使用磚刀砍切，應使用專用鋸切割，保證切割截面平整，相鄰尾礦微晶發(fā)泡板之間灰縫寬度5mm。

圖11 尾礦微晶發(fā)泡板

輕鋼框架角柱用尾礦微晶發(fā)泡板包裹，相應位置的尾礦微晶發(fā)泡板邊緣應切割成45°，以保證角柱處相鄰尾礦微晶發(fā)泡板之間粘結可靠，且外墻墻面接縫美觀，如圖12所示。

圖12 邊柱柱腳尾礦微晶發(fā)泡板

完成準備工作后，按以下步驟粘貼尾礦微晶發(fā)泡板。

1)使用鋼絲刷摩擦混凝土面層，使其表面粗糙，用氣泵清理墻面灰塵，保證墻面干燥清潔。

2)墻固劑凝固速度快且容易起毛，因此使用墻固劑拉毛。將墻固劑均勻刮于預制墻板面層和框架梁柱上并拉毛，厚度約為10mm。施工效果如圖13所示。待墻固劑干透之后方可進行下一步工序。

圖13 墻固劑拉毛

3)彈水平線以嚴格控制粘貼厚度。粘貼前一天在尾礦微晶發(fā)泡板發(fā)泡體表面噴灑少量水，不要澆水，待表面干燥之后，用鐵抹子將砂漿分別刮涂于尾礦微晶發(fā)泡板和墻固層上，砂漿應在拌和后3h內(nèi)用完，如天氣炎熱應縮短時間，要求砂漿和墻固劑的強度不低于發(fā)泡板的強度(見圖14)。

圖14 粘貼尾礦微晶發(fā)泡板

4)用木錘輕輕敲擊尾礦微晶發(fā)泡板釉面和側面，使砂漿層密實地與尾礦微晶發(fā)泡板充分接觸，保證砂漿的粘結強度。尾礦微晶發(fā)泡板粘貼順序從下到上，粘貼過程中按照水平線嚴格控制墻板厚度。

5)勾縫，清理并粉刷釉面，在灰縫處均勻涂抹耐候膠。

尾礦微晶發(fā)泡板粘貼完成后，按照表2方法檢驗墻板表面平整度、立面垂直度和陰陽角方正度。工程施工效果如圖15所示。

圖15 施工效果

3 結語

角鋼邊框帶肋格薄墻板適用于低層住宅裝配式輕鋼框架-組合墻結構體系。該墻板填充粉煤灰砌塊或泡沫混凝土后自重輕，便于運輸和吊裝；角鋼邊框帶肋格薄墻板與輕鋼框架使用螺栓連接，避免了濕作業(yè)和現(xiàn)場焊接，極大提高了裝配效率。提出的復合墻板整套施工流程，工法簡潔明確，可在實際工程中推廣應用。