“四节一环保”理念背景下预制混凝土板的实施改进及应用探究

毛启明

摘要：装配式结构顺应了时代的发展，是未来建筑施工发展的趋势。文章依托施工实际，挖掘了建筑施工中装配式结构的亮点，对预制混凝土板的实施改进和其他应用点展开探究，肯定了预制混凝土板在建筑节能环保施工中的贡献，对类似工程的施工提供了有益借鉴。

关键词：临时设施；装配式结构；预制混凝土板

建筑的能源使用在我国能源消耗中占有越来越重要的地位，同时带来的大气污染等环境问题也日益突出。装配式混凝土结构具有节约材料、降低能耗、有利于环境保护、提高建筑质量、缩短施工周期、提高劳动生产率和综合经济效益、促进建筑产业化等显著优点。符合国家《绿色施工评价标准》以及绿色施工导则的要求，遵从“四节一环保”的理念。

1.工程概况

某饭店改建工程总建筑面积65754.26m2，对于文明施工要求极其严格。同时，项目部也积极响应“四节一环保”理念，就此设计了冲洗池底板作为预制混凝土板在临时设施中的应用试点。

工地现场前期布设地块内临时硬化道路和相关场地时，项目部充分利用材料资源，把硬化场地的混凝土余料和工地钢筋模板加工边角料用于制作预制混凝土板。整块预制混凝土板作为现场冲洗台底板，不仅便于安装，还可重复利用，周转于后期其他工程使用。为了更长远的发展考虑，我们将在今后的工程中采用可周转的预制钢筋混凝土装配式路板布设地块内的临时设施。我们将主要从两个方面进行阐述：一是轻型办公生活场地地坪，二是重型临时道路。

2.汽车冲洗池的改造及现场应用

预制混凝土板的首次制作对场地要求不高，可在拟定的场地铺装处就地制作以减少二次搬运铺装费。该饭店改建工程场地紧凑，项目部充分考虑现场地块使用效率，按照前期策划场地布置要求，现场采用施工过程中产生的余料进行制作，有效地控制了资源成本。首次做到了即制作即安装，成功地完成了冲洗池的改造应用[1]。

2.1冲洗池下基础处理

现场的冲洗池平时主要用于清洁混凝土罐车等大型机车，由此可见将对路面产生很大的荷载。工地场地平整后，考虑到装配式道路使用过程中，路面荷载较大，如利用平整后的土面作为道路基层，平整度达不到要求，导致基底与单元板块直接接触面不密实，受力不均匀，局部受压过大，应力集中点会导致混凝土板块的压断或开裂，影响临时道路的周转率。考虑必须加设1层找平层，确保基底与板底紧密接触，承受均布荷载[1]。

饭店现场汽车冲洗池采用砖基础，在预设处保证场地平整压实情况，考虑现场排水路线。砖基础内采用大级配石子回填，砖基础内预留套管与明沟相连，如图1。

图1砖基础示意

2.2结构设计

根据现场水池的宽度设置成6块单元板，每块尺寸为3m×2m×0.2m强度C30的预制混凝土板，安装完成后的成品见图2。

图2预制混凝土板成品

单元板块内设置上层Φ12@150mm，下层Φ10@150mm双层双向钢筋网片，5#角钢框包边，布置若干钢筋马镫间距1.5m（图3，图4）。

施工过程中，为了预制混凝土板的吊装运输，需设置吊环方便吊运，内配4根Φ18吊环设置在板内四角。预制板拼缝和吊钩内采用黄砂回填[3]。

2.3材料用量

以该饭店改建项目为例，统计了单元预制板的材料用量，见表1。

2.4制作与工艺要求

图3钢筋网片示意

图4角钢焊接、包边

图5吊钩、拼接缝填塞

2.4.1模板制作与安装

项目部为保证预制板使用的耐久性、周转率及装配的美观程度，采用5#角钢做钢护角。充分利用现场资源，采用废旧模板制作预制板侧模，底模就地铺有砂垫层的路面上铺设防水塑料布，防止浇筑的混凝土渗入砂垫层，保证板底平整度，利于二次拆出使用[3]。同时，利用角钢焊接成护角骨架，保证了预制板宽边误差不大于3mm，对角线长度之间相差不大于5mm。

2.4.2钢筋绑扎

预制板施工流程：底模布置钢筋→绑扎上下2层钢筋→设置钢筋马镫→放置钢筋保护层垫块。接触土体的一侧保护层厚度大于25mm。施工现场实际采用边角料钢筋加工制作，充分利用了材料，在板四个角处增加对称放射加强钢筋。

2.4.3混凝土浇筑

混凝土浇筑采用强度为C30的建筑余料混凝土。工地严格管控材料利用率，变废为宝。混凝土浇筑前对侧模、钢筋和预埋件进行检查，保证模内杂物、钢筋上的污垢清理干净。预制板浇筑时采用平板振捣器进行振捣并顺一个方向浇筑，确保混凝土密实性。浇筑完成后，及时进行修整、抹平并按照要求对板上部拉毛。项目部为保证板与车轮的摩擦力，设置纹理方向与汽车行驶方向垂直[2]。

2.4.4养护与拆模

项目部在浇筑后的12h内对混凝土加以养护，可采用草席材料覆盖不少于7d。当混凝土浇筑达到24h后进行模板拆除。拆模后，有凸凹不平、开裂、接缝痕迹等问题的要及时修整处理。预制板达到混凝土强度设计要求，方可投入使用。控制好冲洗池拟安装和预制板拆模的搭接时间。项目部现场测算了吊装速度约3min/块。吊装完成后，冲洗池两侧斜坡用混凝土余料浇筑完成。

2.4.5预制板的吊装、运输及堆放

拆卸预制板时需找出预埋吊钩，采用撬棍将每块板撬松动移位，采用吊车将吊钩探入板内吊孔，确保勾住后起吊。撬动时注意保护板的边缘，防止被损坏，提高周转次数[4]。预制板在堆放或运输时，叠放的上下板之间要有垫块且多层放置时垫块要放在同一垂线上，防止板在堆放或运输中受力不均折断或受损，利于周转到下个工程使用，积极响应绿色施工理念（图7）。

图7预制板吊装

3.汽车冲洗池预制板的应用效果

3.1经济效益

以该饭店改建项目为例，可重复使用的预制板与现场一次性浇筑硬化路比较分析。

预制一个单元板块的钢筋、混凝土成本600元，电焊工、瓦工、钢筋工木工人工600元，一次性成本1200元。现浇一个同面积的混凝土板，相对减少了电焊工成本和角钢铁件等，一次性发生费在900元左右。但考虑周转率，成本摊销均按3次以上，预制板分摊成本在400元/块。

按此测算，实际节约成本900-400=500元，一次性可降低临时设施成本费达到55.5%。确实有明显的成本优势，方案可被企业采纳。

3.2社会效益

3.2.1建筑垃圾减量

按施工现场1000m2考虑，其混凝土用量为0.2×1000=200m3，如采用装配式临时道路1000m2，周转按4次计算，一次性减少垃圾为200-200/4=150m3，如按使用寿命计算总计少产生600m3。

3.2.2减少CO2排放量

我国每生产使用1t水泥，平均综合能耗为235kg煤炭，向大气排放CO2气体约0.85t，每立方混凝土需0.3t水泥，按每个工地一次使用1000m2的装配式道路来说，其一次性可以减少CO2气体排放量0.3×150×0.85=38.25t，按使用寿命总计可减排153t。

3.2.3综合效益

可重复利用的预制板在未来工地中能够快速拼接安装，顺应了装配式建筑时代的潮流。后期又能周转多个工程使用，降低了企业成本和施工周期，减少了社会资源浪费和环境污染[1]。

4.预制板的改进与优化

4.1饭店改建工程实际应用改进

饭店改建项目冲洗池预制板长边方向一侧角钢框改为阴角，水池侧面的砖砌排水沟砌筑时也做相应预留。在接下来的工程实际中应用于装配式场地道路时便于安放成品盖板，这为后道工艺提供了便利[4]。

4.2预制板的应用优化（图8）

图8预制混凝土板改进

4.2.1道路面板

单元板块大小可根据道路的宽度自行设置，可设置成3m×2m，2m×1.5m，厚度可按用途，轻型路面用在办公区和生活区，厚度可以为10cm~15cm；重型路面采用20cm，作为施工现场临时道路。

以3m×2m×0.2m的单元板块为例计算自重，由此计算的单元板自重为3t左右。在吊装过程中，现场一般采用挖机或者塔吊就此重量很难实现运输。在实际施工中，单元板自重可能还不止这个数值，现场就需要配备重型汽车吊进行吊装，既增加了运输的难度又提高了成本，因此减轻自重在实际应用中是关键。

考虑到吊装的方便性和成本，减轻预制板自重的措施，我们从以下几个方面展开分析：

首先是减小尺寸板厚，按照整块单元板尺寸由3m×2m×0.2m变为2m×1.5m×0.15m，厚度减小5cm计算，整块单元板自重可减轻到1.1t左右。这样，现场的挖掘机或塔吊即可起吊拼装。适用于办公区和生活区等轻型路面，项目部可以根据板面上部的临时设施和管理人员自有车辆等荷载估算承载力满足要求即可。

其次，我们保证板厚和配筋的前提下，按照空心预制板设计并计算承载力极限，满足要求方可投入生产。在制作过程中，我们在板内均匀排布PVC管形成空腔而减小自重。示意图如图9。

图9空心板做法设想

未来趋势，在施工现场临时道路上，大型机械和车辆等重载，这需要更高要求的预制板面。我们在板面设计中，不可为了考虑减轻自重而片面地改变板厚，要综合考虑承载力、吊装方便性以及周转效率，选择最佳方案。我们可以采用质轻的高强混凝土配合预应力钢绞线，制作出类似无粘结预应力混凝土板。这样，既满足了强度又减小了重量，制作简便，操作容易，可节省大量材料、时间和资金（图10）。

图10砂石垫层做法

4.2.2板块下基础优化处理

砂对于震动的荷载的缓冲性能较好，密实度高，但考虑到遇雨水后会逐渐流失，由于基层泄水考虑，采用碎石，但碎石的空隙率较高，采用砂石结合的方式，保证基层的密实，砂石可以按1：3考虑（图11）。

采用预制基座及预制道路板的组合形式，底部更有利于排水，施工效率较高，且板局部抗冲切及承压能满足要求。承载力复核计算如下：

按150t汽车吊行走状态下计算分析：轴轮压大约为115kN，根据规范汽车轮作用面积btx×bty=0.3×0.2m，楼板厚度200mm，强度C30。

（1）行走时对楼板的抗冲切承载力验算（表1）

因楼板厚度200mm＜800mm，截面高度影响系数βh=1.0，h0=200-35=165mm，um=2×（365+465）=1660mm，σpc，m=1.0N/mm2，η1=0.4+1.2/2=1，η2=0.5+30×165/4×1660=1.245，故η=1。

则：F=（0.7βhft+0.25σpc，m）ηumh0=（0.7×1×1.57+0.25×1）×1×1660×165=369kN＞115kN

故楼板抗冲切承载力满足在楼面上行走汽车吊的要求。

（2）行走时对楼板的局部承压验算（表2）

按照《混凝土结构设计规范》，楼板局部承压验算公式：F1≤1.35βcβ1fcAln，βc=1，fc=14.3N/mm2；Aln=200×300=60000mm2，Ab=（300+2×200）×（200+2×200）=420000mm2，β1=（Ab/Aln）1/2=2.645。按照公式：F=1.35βcβ1fcA1n=1.35×1×2.645×14.3×60000=3074kN＞115kN故楼板局部承压满足要求。

2种基础综合比较如表3。

根据工地现场实际，综合具体场地土层和大小等情况，选择最优基础方案。正常情况下，用于工地生活区和办公区等轻型路面时，预制板采用砂石垫层基础基本可满足要求；在施工现场用于运输等临时道路，板下基础采用装配式条式基础较合理。

图11预制混凝土基础

适用性时间长后砂流失，基底受力面积大，使用时间长更便于泄水受力形式属简支梁受力，基底反力集中支座处，使用寿命相对短。

5.结束语

综上，相对于传统的现浇式混凝土结构而言，预制混凝土板具有优良的节能环保性能，可以实现节能、节地、节水和节材的绿色施工目标，同时能够满足建筑施工设计要求，降低施工难度和成本，有广阔的应用前景。由此，笔者坚信，在未来全面推广装配式场地硬化和临时道路是必然趋势。

参考文献

[1]匡珍.装配式隔震节点的试验研究与分析[D].广州大学，2013.

[2]赵中宇，郑姣.预制装配式建筑设计要点解析[J].住宅产业，2015（9）.

[3]果慧峰.装配式建筑施工中容易遇到的问题及对策[J].建筑工程技术与设计，2016（16）.

[4]王立国，安凤杰.一种装配式钢筋混凝土预制路面板及其施工方法：CN105603843.2016.