解析现浇钢筋混凝土工业化施工问题

解析现浇钢筋混凝土工业化施工问题

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摘要:建筑业是我国的支柱型产业,新型建筑工业化是我国未来建筑业发展的重中之重,也是我国建筑业节能减排、产业结构优化、产业升级和进行重大产业创新的必经之路。在新型建筑工业化领域,开展跨高校、跨学科、跨产业界与学术界协同创新,支撑和引领我国建筑行业发展迫在眉睫。

关键词:现浇钢筋混凝土;工业化;施工问题

1正确认识建筑工业化

建筑工业化是上世纪40年代欧洲工业革命和新建筑运动后形成的新概念,“实行工厂预制、现场机械装配”是建筑工业化最初的雏形。我国建国初期学习苏联建设经验,明确以“三化”(标准化、工厂化、机械化)为内容推行建筑工业化,20年来国内普遍认为装配式混凝土建筑是实现建筑工业化的唯一道路。当时提倡采用的干硬性或半干硬性混凝土也适合于工厂预制生产。但也存在混凝土构件厂建厂投资大、时间长,构件生产成本高,加上构件的运输、吊装及装配连接等费用,使当时装配式结构住宅的造价比砖混住宅高出30%以上,即使实现了大批量生产和大规模施工,工程造价依然居高不下。

从1974年开始,我国大城市研究发展高层建筑,确定了混凝土预制装配化和现浇机械化施工并举的方针,促进了现浇混凝土技术发展。1980年前后建筑界结合建筑业和混凝土特点,总结经验,解放思想,重新认识建筑工业化的内涵:一是从理论上弄清了“大工业生产的特征,首先是使用机器代替手工工具操作,工业化的核心应该是机械化”,认定了现浇混凝土机械化施工也是建筑工业化,更能发挥现浇混凝土整体性好的优势;二是认识到建筑产品与工业产品不同,其体型庞大、工序繁多,产品本身是固定的,施工人员和机具设备是流动的,而工业产品则是在工厂的生产线上流动的,操作人员和机具设备是固定的,因此,应该把施工现场看成建筑产品生产的“工厂”,全面研究解决现场工业化问题。高效减水剂和混凝土泵送设备的大量应用,更使得现浇混凝土技术面貌一新,并显现出现浇混凝土高层建筑结构整体性抗震安全性比装配式大板建筑好、造价比装配式大板建筑低的优势。经过30年发展,现浇混凝土建筑工业化水平不断提高,现浇混凝土从拌制运输、泵送上楼到浇注入模成型,都实现了机械化,施工作业变得简单易行,施工速度快、质量好。实践证明:现浇混凝土完全实现了建筑工业化。

2工业化钢筋混凝土现浇技术系统

2.1 基本理念

从广义上来说,建筑工业化是指通过现代化制造、运输、安装和科学管理的生产方式,代替传统建筑业中分散、低水平、低效率的手工业生产方式。1974年,联合国出版的《政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引》中定义了建筑工业化:按照大工业生产方式改造建筑业,使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。因此,从广义上来说任何可以将建筑从分散式、小规模的传统手工生产模式转换成产业式、大规模的机器制造生产模式的途径和方法,都可称之为建筑工业化,无论是现浇混凝土结构体系还是预制混凝土结构体系,只要能够实现上述目标都可称之为工业化。当今随着信息化、精益建造、节能环保等技术的兴起,建筑工业化有了更加多元化实现的途径和方法,这些技术或起到辅助的支撑作用,如精益建造的引入、信息化BIM的应用可有效优化预制装配式建筑的设计、生产和管理流程等;或起到革新的先锋作用,如3D打印技术,用系列化的机器人替代手工建造,大大减少预制装配式技术转运预制构件的过程;或探索颠覆性的建造革新,如工业化现浇混凝土体系下的“空中造楼机”“刚性钢筋笼”建造技术等。因此,当今的建筑工业化也步入一个多元化的时代,要创造多元化研究实践、市场选择的新局面。

2.2 材料特性

混凝土是由胶结材(无机、有机或无机有机复合)、颗粒状骨料及必要时加入的化学外加剂和矿物掺和料等组分的混合物,加水进行搅拌,经硬化后形成具有堆聚结构的复合建筑材料。通常所说的混凝土,是指以水泥为胶结材,以砂、石为骨料的普通混凝土。混凝土是一种在常温条件下就能从液态向固态转化并产生高强度的独特材料,因此就形成了预制和现浇2种施工方式。但是,混凝土从液态向固态的转化不可逆,坚固的混凝土不能像钢材那样在高温下可熔化成液态,预制混凝土构件也不能像钢构件可通过焊接熔合成一体。就确保混凝土建筑结构的整体性和安全性而言,混凝土在施工现场浇筑成型才能真正发挥其独特性能优势,这是其他材料无法比拟的。

2.3 优势分析

早期现浇混凝土工艺全部集中在工地现场进行,现场需要大量的水泥、砂及石子等物料堆场,需要为每个工地提供大型搅拌设备,且混凝土质量不能有效保证,而且浇筑仅是整个施工过程很小的一部分,因此堆场及搅拌设备在工地现场大量时间中处于闲置状态,却占用了宝贵的土地和资金成本,商品混凝土的出现有效解决了上述问题。其以集中的方式,将原本散落在工地的物料及设备集中在混凝土搅拌站,采用订单模式进行生产制备,而后采用混凝土搅拌车快速运送至工地进行浇筑,其包括搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺,混凝土结构整体性好、施工方便,充分发挥了混凝土的独特优势,使大量性供应高质量混凝土成为可能,是我国改革开放30年工程领域建造工业化的一次成功的商品化革新。改革开放至今,全国各地基于钢筋混凝土现浇计算模型、应用现浇工法及在最低价竞标的不利于质量和安全控制的条件下,建造了世界上最大量的钢筋混凝土高层建筑,并保证了基本的安全可靠,通过了几十年的耐久性考验。实践证明,基于现浇钢筋混凝土的建筑工程设计和建造技术系统是建国以来,特别是我国改革开放30年建筑工程领域的伟大成就。同时,目前现浇混凝土结构体系也朝着工业化的方向发展,“刚性钢筋笼”和“空中造楼机”等技术的涌现无疑保持了钢筋混凝土结构材料的先天优势,通过工业化建造工艺改善了劳动生产率、资源与能源消耗、建筑环境污染、施工人员素质、建筑寿命、建筑工程质量安全和建筑行业管理等诸多方面问题。而反观PC结构体系,通过技术措施连接后形成的装配式混凝土结构,无论在理论上还是实际上,其整体性和安全性都不如现浇混凝土结构。典型的如预制构件之间的连接通常采用钢筋套筒灌浆连接技术,现浇混凝土与预制混凝土构件只是“黏结”而已,可靠性、耐久性没有也不可能得到验证。因此,构件连接部位是PC结构体系的薄弱环节,处理不当就会形成安全隐患,解决构件连接的可靠性、耐久性是个难题,而现浇混凝土技术系统则不存在这些问题,这也是近30年现浇混凝土取得迅速发展和广泛应用的重要原因。

结论

建筑工业化需要拓展新的综合整体思路,相关从业人员也需要转变思维模式。一方面,发展建筑工业化并不代表一味发展预制装配式混凝土技术,预制装配式混凝土和建筑工业化也并不能完全划等号,建筑工业化有了更多实现的途径,在不远的将来,PC结构体系并非唯一最佳技术路线;另一方面,钢筋混凝土结构在目前和不远的将来仍将是建筑的主要结构材料,无论是采用预制装配式混凝土技术还是现浇混凝土技术,都应以辩证的观点看待,所谓采用现浇混凝土技术的建筑,其中的某些建筑构件可能会采用预制装配式混凝土技术,而所谓采用预制装配式混凝土技术的建筑,其中的某些构造节点也可能会采用现浇混凝土技术。

参考文献:

[1]杨嗣信,王凤起.关于现浇钢筋混凝土工业化施工的问题[J].建筑技术,2016,47(04):294-297.

[2]陈敖宜,张肇毅,王卉,杨志艳,张嘉骐.建筑工业化及绿色模块建筑[J].工业建筑,2014,44(06):108-111.

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