大型清水混凝土挂板在高层公共建筑中的应用

文 / 卢保树 曲崇杰 李 昊 孔令海 张寒松 田 珺 陈珊珊

图1 清水混凝土安装图

1 工程概况

1.1 工程简介

济南万科金域国际B地块（商业商务），位于山东省济南市高新区，本工程总建筑面积为123318平方米。地下室为局部三层，地下一层至地下二层局部设有人防工程，地下三层全部为人防工程。地上为2栋高层公共建筑。A、B楼和车库抗震设防烈度均为6度，建筑设计使用年限为50年。本工程设计等级为一级，A号楼为一类超高层公共建筑，B号楼为一类高层公共建筑。

1.2 外墙PC板概况

本工程主楼外墙采用预制混凝土外墙PC挂板，外墙PC是新型构件，由工厂预制加工，现场安装。作为建筑物外立面装饰性构件，其加工制作、吊装施工面临诸如精度要求高、工艺新颖等特点与难点。

A楼地上3层～31层和女儿墙采用PC挂板，一个窗户一块，局部采用玻璃幕墙，全PC板时单层76块，局部幕墙时单层56块。除转角位置，大多数为标准板，尺寸为2.08×3.78m，重量为3.21T，最重的板尺寸为2.39×3.78m，重4.44T，此种板每层有4块。

B楼一、二层为玻璃幕墙，三层～十六层外墙采用外挂PC板，局部采用玻璃幕墙，全PC时单层82块板，局部玻璃幕墙时单层62块板，标准板尺寸为2.08×3.77米，重量为2.49T。

2 清水混凝土挂板施工技术

2.1 涵义

清水混凝土挂板是新型的清水系列装饰材料，也是目前行业中比较新颖的产品，它在一定程度上满足了客户的对建筑装饰的渴望，可用于任何建筑的装饰，扩大了清水混凝土装饰产品系列的使用范围，形成了清水混凝土挂板系统。

2.2 特征

图2 A楼PC板构件效果图

图3 B楼外墙PC板整体效果图

预制清水混凝土挂板具有模具化生产周期短的特点，同时因由专业厂家生产，技术经验比较成熟，通过特殊工艺，可大大缩短养护周期，生产速度快，同时安装过程简单，质量易于控制，安装速度较快。

2.3 工艺原理

2.3.1 组合钢模

根据挂板尺寸，采用钢模现场组合定型模板体系。严格执行模板工程施工规范，保证钢模板及其支撑有足够的强度、刚度和稳定性。模板内侧要平整，接缝严密，不漏浆。模板安装好后要仔细检查模具是否放平，在浇注混凝土过程中派专人检查模具的平整度。

1）工艺流程

放样→钢模组合→内表面清理→刷隔离剂（脱模剂）→检查验收

2）施工要点

a．将钢模具放置在平整坚硬的水泥地面上，根据挂板尺寸在底面钢模上放样，确保方正；

b．组合钢模板用连接件连接，并支撑可靠；钢模板组装后，其侧模、端模和底模工作面之间的局部最大缝隙不得大于0.5mm；

c．钢模内表面采用钢丝刷将污物清除，并用抹布擦干净，确保表面无明显锈渍锈斑，平整光滑；内表面为一整块钢模，不允许有拼接缝或焊缝；不应有裂缝、结疤、分层等缺陷，如有某些擦伤、划痕、压痕和烧伤，其深度不得大于0.5mm，宽度不得大于1mm；

d．将隔离剂（脱模剂）均匀地涂刷在侧模、端模和底模工作面；涂刷前钢模表面应无水迹；

e．检查的主要内容是对组合后的模板内表面几何尺寸进行检查；

f．预埋件。首先对预埋件进行外观检查，尺寸符合设计要求；根据图纸要求将预埋件按尺寸准确放置并固定好；外露铁件应进行防腐处理，以确保其耐久性。

2.3.2 混凝土的运输、浇筑和振捣

①工艺流程

混凝土拌制→浇筑→振捣→抹面→养护

②施工要点

a．混凝土配合比严格按实验室出具的配合比配料，每盘混凝土搅拌时间为最后一种材料下料完全后搅拌不少于90秒；

b．现场搅拌站出料后用搅拌车将混凝土运至指定料斗内，利用机械及人工将混凝土铲到模具内，以平模具上口为宜。

2.4 性能特点

2.4.1 逼真体现清水混凝土肌理效果

1）通过工厂化预制生产线，加之中国最早从事清水混凝土预制保护工程积累的技术和经验，可以实现清水混凝土挂板逼真的表面清水混凝土肌理效果，达到“胜似现浇清水混凝土”的表面效果，体现清水混凝土清透自然的肌理和纯净质朴的格调，同时可根据设计师和业主的偏好以及环境的整体需求，为顾客提供不同的肌理、光泽、色调及功能选择，一旦选型，便可在工厂完成生产、加工及表面处理，质量控制可以得到有效保证。

2）功能上具有耐候、耐久、耐腐蚀、耐污染、平整度高、美观、施工方便的优势；

3）材料上有很强的环保性和经济性。

2.4.2 创新性实现与保温的完美结合

解决长期以来清水混凝土建筑设计与外墙外保温相矛盾的难题，极大地拓宽了清水混凝土设计的应用范围，给与设计师以全新的思路和视角，实现清水混凝土建筑设计不再是“遥远的梦想”。

2.4.3 优异的耐久性

通过工厂化表面预处理工艺及系统装配实现挂板系统的长期的使用性能和耐久性，表面涂装混凝土保护剂，通过二～三个月的人工加速老化试验，光泽保持率80%以上，色差变化小，试验结果表明清水混凝土挂板户外使用寿命可达10年以上。

板材即使在空气污染的环境下也不易吸附灰尘，且极易采用一般方法清洗。使混凝土建筑由“水泥森林”转化为“阳光森林”，真正实现清水混凝土建筑的绿色环保和自洁。

2.4.4 优异的防火性

按GB/T5464-99测试表明，清水混凝土挂板属于不燃材料，经国家防火材料检验中心检测，其燃烧性按GB8624-标准，在产品烟密度、烟尖高度，烟气湿度及燃烧剩余长度平均值等指标均已达到或准A级防火材料标准。

3 关键技术研究

结合清水挂板施工技术的特点对该体系生产及实施过程进行了系统分析与研究，为今后全面推广应用扫平道路，具体研究内容如下。

3.1 如何确保清水挂板的工厂加工精度与产品质量

3.1.1 清水混凝土挂板质量措施

1）混凝土所用原材料、混凝土配合比设计、混凝土强度等级、耐久性和工作性，均应满足现行国家标准和工程设计要求。

2）模板与混凝土接触面应清理干净并涂刷隔离剂，严禁采用影响结构性能或面层装饰效果的隔离剂。

3）在浇筑混凝土前，进行严格的钢筋及预埋件隐蔽工程验收。钢筋的品种、级别、规格和数量、混凝土保护层、外墙挂板上的预埋件、插筋位置和数量必须满足设计要求。

3.1.2 钢模板

清水混凝土施工用的模板要求十分严格，需要根据建筑物进行设计定做，且所用模板多数为一次性的，成本较高，转角接头等重要部位使用特制模板。

模板必须具有足够的刚度，在混凝土侧压力作用下不允许有一点变形，以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致，防止浆体流失；对模板的材料也有很高的要求，表面要平整光洁，强度高、耐腐蚀，对模板的接缝和固定模板的螺栓等，则要求接缝严密，要加密封条防止跑浆。

固定模板的拉杆采用丝杠固定，既方便安装，同时也方便拆模，从而达到减少对混凝土表面的破损的效果。

3.2 采用先进工艺生产清水挂板确保满足设计

饰面混凝土外墙挂板采用反打一次成型工艺制作，确保外墙挂板面层的装饰效果和制作质量满足设计要求。

山东平安建科公司根据现场实际情况进行测量和挂板设计，利用模具化生产方式预制出清水混凝土挂板成品，并养护达到设计强度。在清水混凝土挂板预制过程中在板头及板脚部位埋入预埋件，现场安装时通过测量定位后，将预制清水混凝土板调整到位，并通过板头与板脚的预埋件与结构上植入的预埋件焊接固定。

3.3 清水挂板的精确吊装

3.3.1 抱柱式悬臂起重机

1）根据进度计划要求，需要在结构封顶前安装外墙PC板，因此需在楼层内设置小型吊装设备来完成外墙PC板的垂直运输和就位，A楼外墙PC的安装主要以此方式进行。经多方多次研讨论证，确定使用抱柱式旋臂起重机。

2）抱柱式悬臂起重机（又称壁柱式）是将起重机旋臂安装于墙体或柱子上，和卷扬机或电动葫芦配套使用，能在180度范围内实现起吊重物的一种机械，该机械机构独特，安全可靠，具有高效、省时、省力、灵活的特点，多用于厂房车间和仓库。

3）机械提供厂家为江苏靖江市起重设备厂，选购两台5吨级旋臂起重机，臂长8米，高度2.6米，该设备由安装座、悬臂梁、起升机构和电器部分等机构组成，安装座通过12根高强螺栓和钢板压板固定于框架柱上，旋臂梁与安装座连接，起升机构安装于悬臂梁上，采用卷扬机构，起升高度可达100米。

3.3.2 吊装工具

考虑到外墙PC吊装受力、吊装过程安全问题，采用钢扁担作为起吊辅助工具，外墙PC板通过专用吊具吊装。这样能保证吊点的垂直。钢扁担采用吊点可调的形式，使其通用性更强。

3.3.3 外墙PC板起吊前的准备工作

连接角板焊接就位：进行PC板吊装前，提前将待吊装部位的连接角板与楼层预埋件焊接连接，焊接前做好精确定位，每个位置PC挂板竖向拉通线定位，保证竖向线条顺直，上下两块板之间不出现错位现象；连接角板焊接完成，保证上下四个角板在同一个竖向平面内。为了能够调节PC板的高低，连接角板上的孔为长圆孔。

4 对重点及难点部位采取的技术措施

1）每块PC挂板均为独立承重构件，每块板有6个连接点，需要6个埋件，埋件位置的精确性直接关系到PC板安装的精度。

2）埋件材质为Q345B钢材，表面均做镀锌处理，钢板的垂直度偏差不应大于1mm，外形尺寸偏差不应大于3mm，孔径偏差不应大于1mm。

3）边梁绑扎时将预埋件临时绑扎固定在钢筋上，质检人员、监理人员根据预埋件图纸对预埋件的型号进行确认。

4）梁模板加固完成、叠合板安装完成后，由放线人员放出边梁控制线。再根据边梁控制线，精确调整预埋件在X、Y轴方向上的位置，调整完成后将预埋件进行点焊固定，精度控制在2mm以内。

5）根据预埋件图纸进行逐个检查核实预埋件位置和规格是否正确，并将检查数据记录在专用检查表上。

6）梁底的埋件，直接在梁底模板上弹出埋件位置线，然后将埋件固定到梁底上，可以有效防止因浇筑混凝土而造成埋件移位。