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蓝天集团:在装配建筑中应用新型墙体材料
——访黑龙江省蓝天建设集团有限公司董事长张照辉
中国建材报记者 刘博

国家住房和城乡建设部认定全国首批装配式建筑产业基地中就有黑龙江省3个企业,其中之一,就是黑龙江省蓝天建设集团有限公司。住建部之所以认定该集团是装配式建筑产业基地,因为该集团在装配式建筑的技术体系创新上,走在了同行业企业的前列。他们获得此殊荣,是实至名归。为此,记者日前专访了黑龙江省蓝天建设集团有限公司董事长张照辉。
记者:蓝天建筑集团在装配式建筑实践中都创新了哪些核心配套装配技术和配套新型建材、墙材产品?
张照辉董事长:我们在实践中创新六项技术,分别是:
1、核心技术——密肋格构复合墙体寒地装配式建筑体系
目前我国装配式建筑结构体系主要包括混凝土结构、钢结构、木结构三种。
装配式建筑围护体系主要包括PC大板与现浇结合体系、轻质维护体系两种。
我集团拥有波腹板、钢管混凝土、劲性混凝土,钢管束。钢结构斜支撑体系等多种结构体系,楼承板采用钢筋桁架楼承板结构,维护体系包括PC大板及各种轻质密肋格构复合墙板体系。
寒地装配式建筑结构体系应用建筑信息模型(Building Information Modeling,以下简称BIM)技术,成功将上述几种结构体系有机结合,利用各结构体系在不同建筑部位的优势,研发新技术、新材料弥补其缺点,有选择性的在实际生产、施工采用不同的装配式结构体系,适应自然环境,满足居住要求,形成寒地特色的装配式建筑结构体系。

2、配套产品技术——新型PC预制板
为满足寒地装配式建筑结构体系需要,产业基地研发出相配套的新型PC、RPCC墙板。
PC预制板为混凝土预制外墙挂板,利用混凝土的可塑性强的特点,可充分表达建筑师的设计意愿,使大型公共建筑外墙具有独特的表现力。采用反打成型工艺,在普通的混凝土表层,通过色彩、色调、质感、款式、纹理、肌理和不规则线条的创意设计、图案与颜色的有机组合,创造出质朴与厚重感,充分体现了建筑端庄、自然的独特风格。在工厂采用工业化生产,具有施工速度快、质量好、维修费用低的特点。根据工程需要,可设计成集外装饰、保温、墙体围护于一体的复合保温外墙挂板。
由于混凝土自身的密度及质量因素,能很好地抵抗外部噪音的屏障,例如对交通,飞机,及天气事故的抵抗;不同密度及成分的混凝土制造而成,是一种坚硬的建筑型材,它可以经受住气候的破坏、时间,污染以及将其他外部因素的破坏降到最低,从而延长产品的使用寿命;可以按需定制,混凝土的可塑性及展延性使它可以轻松塑造出形状各异的建材产品来满足客户需求;通过逐渐的储存及善法热量来减少温度的变化,稳定室内温度变化,给居住者提供更好的居住环境;可以减少施工人员数量,施工成本,降低现场施工风险度,从而极大地节约项目的财务成本。
在安装中已形成完整的安装工艺,11项安装步骤已有具体的标准要求。本产品工艺纯熟,工程构件预制率达到了80%以上。
 
3、配套产品技术——RPCC无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板
我集团与哈尔滨百思德建筑新技术有限公司合作研发出的无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板,采用新型工艺,完美解决了钢结构屋面漏水、结露、起泡、开裂等等问题。
无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板简称RPCC板,由高标号水泥、发泡水泥、石英砂、石英粉、钢纤维、减水剂、缓凝剂、高密度玻璃棉板等材料组成,与其他材料相比,具有明显优势。
首先承载力高,刚度好。采用钢纤维和高标号水泥,本身具有较大的强度和刚度,因此,复合板具有较高的强度和刚度,承载力高。
具有良好的保温性能,并可根据不同的保温需要,可以采用不同的芯材,在生产和设计方面,提供更多选择。
防水性能极佳,与不同的防水卷材粘结,粘结强度高。板材本身具有防水性能,只要做好接缝处的防水即可,极大的减少了防水区域,如与金属如钢板、铝板、不锈钢板等复合,可使防水万无一失。
隔声消声效果好,复合板内侧面可粘贴隔声毡,还可通过喷涂植物纤维K-13达到更好的隔声效果,还可做成穿孔板,芯材采用玻璃丝棉或岩棉对室内进行消声.此类板特别适用与大型公用建筑如体育馆、游泳馆、演播大厅、音乐厅、会展中心、等及各种需要隔声、消声的场合.装饰性好,板内侧可喷涂各种涂料,也可复合各种金属板,板外侧可复合各种装饰与防水一体的卷材及各种金属板材料。
RPCC无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板的生产具有机动性,其材料并不局限于固定要求,但是在材料性能方面,采用了较高标准,以满足质量和性能要求。其采用的胶凝材料水泥标号不低于425,符合GB175-2007通用硅酸盐水泥的规定;化学外加剂采用高效减水型,减水率大于29%,与水泥的相容性良好,并具有良好的保水性,符合GB8076-2008的规定。钢纤维,采用碳素钢钢丝切断纤维,纵向平直,两端带钩,表面光滑,抗拉强度大于700MPA,性能应符合YB/T151-1999的相关规定。玻璃丝棉板,采用体积密度不小于50kg/m³玻璃丝棉板。
物理力学性能一览表:
项目
指标
面密度,kg/㎡
板高H=160mm ≤
50
热阻,㎡。k/w
板高H=160mm ≥
抗弯承载力(挠度为L。/250时),kn/㎡
板高H=160mm ≥
燃烧性能
无机燃料,不燃
干燥收缩值mm/m ≤
0.6
抗冲击性,次
5.0
耐冻融性,(-30±3℃~20±3℃冻融10次)
表面无裂纹、空鼓、起泡、剥离现象
吸率% ≤
13.0
抗潮性、返卤性
无水珠、无返潮


4、配套产品技术——稻草保温复合板
我集团研发稻草板是消耗稻草量最大的一种轻质防火防水板材,以稻草为主要原料,采用热冲压成型,涂胶复纸热固化的生产工艺生产,不添加任何粘胶剂,生产制造过程中不产生污染物。墙体板设备特点是:墙体板机械设备采用热冲压成型工艺,产品从上浆、主料、铺布、复合、复压一次性完成整板的生产过程,设备自动化程度高,运行平稳,规格任意调整。产品表面平整、光滑,密实度高,真正实现了新型建筑墙板板材的工业化流水线生产。大大降低了生产工人的劳动强度。彻底改变了以往的立模,平模浇筑成型的诸多弊端。产品节能环保,密度适中,静曲强度较高。不易变形,加工性能好。根据长短、厚薄、宽窄等方面的区别,可衍生出墙板、装饰方面、隔热房板等几百个不同型号方面的板材,是理想的新型墙体建筑材料。它被广泛的应用到别墅、新农村房屋改造等方面。


其生产特点有:
1)生产来源广,没有地区局限性。主要利用锯末、稻草(壳),以及各种农作物秸秆,加入无机材料(如滑石粉、建筑垃圾、硅藻土、粉煤灰等)经特殊工艺加工而成。生产成本低廉,投资少,见效快。
2)生产工艺简单,设备自动化程度高,劳动强度低,流水线作业,生产过程无噪音无三废排放。
3)生产能耗低,不需高温、高压,利用化学反应自身释放热量,达到生产工艺要求。
4.1 墙板产品特点及性能
4.1.1性能:
1).气干密度 ≤(标准指标)50kg/m2 (检验值)30.0kg/ m2
2).面板干缩平 ≤0.08% 0.015%
3).抗折荷载 ≥1400N 5640N
4).抗冲击 冲击3次无开裂等破坏现象 冲击三次无开裂等破坏现象
5).主断面热阻(T=90mm)≥1.35(m2.k)/w ≥1.36(m2.k)/w
6).热桥面积率 ≤8% 2.22%
7).隔声量 36dB
8).放射性 未检出
4.1.2 特点
秸秆复合墙体板产品工艺独特,配方科学,操作简便。进而复合而成为高强度轻质独特的保温墙材。其特点:
1).轻质抗震:板体轻,容重仅为砖砌体的1/5,减小对地基、基础、框架各构件的荷载,使其截面小、配筋少,省工、省料,提高抗震性能。
2).施工快速方便:采用板块或组合安装,干法作业,具有钉、锯、刨、粘、贴等优良特点。
3).综合成本低:生产该产品主要利用农业、工业废物,生产成本低廉。由于减轻梁柱基础荷载,施工周期短,相比实心砖,空心砖降低工程造价20%以上。
4).节能环保:生产过程无需高温高压,产品无毒、无害、无污染,无放射性,属绿色环保新型节能建材。
5).提高使用面积:在保温、隔音等要求相同的条件下,板材更薄,相同建筑,,同比可增加10%以上的使用面积。
6).秸秆表面的蜡状物质是二氧化硅,密度大,强度高。由秸秆加工而成的板材,因为富含二氧化硅,天然就具备强度大、耐热、耐酸碱、耐洗刷、防火的性能。
5、配套产品技术——玄武岩发泡产品
玄武岩发泡材料,是一种比重仅有400kg/m³的超轻型多功能材料,由单独的多孔空气单元组成的独立结构。玄武岩发泡材料的研发成功填补了国内该领域的空白。
我集团联合哈尔滨时代创新科技发展有限公司生产的玄武岩发泡产品,是在不改变玄武岩物质成分的前提下经高温制备而成。产品具有耐高温、耐低温、耐酸碱腐蚀、抗紫外线、抗氧化、绝热和电绝缘、防火阻燃、吸湿率低、过滤性好、隔音性能佳和良好的透波性能及一定的吸波性能等优异特点外,并具有再加工的特性。可广泛应用于航空航天、航海、国防军工、车船制造、电力、石油化工、建筑等多个应用领域,是环境友好型的绿色性材料。


5.1 板产品特点及性能
5.1.1玄武岩发泡材料产品的主要性能:
1)防火性
目前在我国外墙保温材料市场上,EPS(聚苯乙烯泡沫)、XPS(挤塑聚苯乙烯泡沫)以及聚氨酯泡沫板应用最广,但它们的燃烧等级均为 B级,泡沫玄武岩防火等级高(A级标准)。
2)环保性
目前在用不燃性材料主流材料是岩棉板和玻化微珠,但其在安装和拆卸过程中释放在空气中的人造纤维会对人体组织造成损伤,不适宜广泛使用,因此泡沫玄武岩材料是一种全新的绿色材料,无污染,对人体无害。
3)酸碱性
产品化学性能稳定、耐腐蚀性优异,ph值大约为7-8,呈中性或者是弱碱性,对碳钢、不锈钢、铝等材料均无腐蚀性。
4)绝缘性
产品的电绝缘性能好,安全程度高。
5)耐温性
产品的融化温度可达1500 ℃左右,可应用于航空飞行器外壳的隔热等。
6)吸音性
产品属多孔结构,当声音透过材料,声波在材料中产生散射及漫反射,将声音吸收在气孔里,声音转换成热能消耗掉,因此,此材料吸音性能极佳。
此外,玄武岩发泡材料表面可根据需要,处理成为釉面效果及亮面效果,并可以加工成为各种颜色。
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玄武岩发泡板做地热底板示意图
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玄武岩发泡板做墙板示意图
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发泡玄武岩隔舱板示意图
6、配套产品技术——波浪腹板钢构件
波浪腹板钢结构件是近几年发达国家开发的钢构件产品。波浪腹板钢构件是钢结构行业领先水平的新型建材,符合国家绿色、节能、创新和发展碳经济的产业政策,填补了波浪腹板钢结构件在我国钢结构领域应用的空白,引领了我国钢结构领域新材料应用的一场革命。波腹板钢构件除了美观、重量轻、跨度大外,更关键的是比传统的H型钢节约材料20%至50%。我公司率先将波腹板钢构件应用于实际工程,波浪腹板钢结构件具有节材、节能和和绿色环保等优点,可替代现在使用的普通焊接H型钢、热轧H型钢、工字钢,是一种新型高效薄腹板结构型材,它是将腹板冷轧成型,形成正弦曲线腹板的构件,由于波浪腹板具有较大的平面外刚度与较高的抗剪屈曲荷载等优良的力学性能、体现了良好的经济效果。波浪腹板通常厚度2—6mm,截面高度为330—1500mm,计算表明,对于同样规格的大跨度门式刚架结构,梁、柱采用波浪腹板构件,用钢量可减少20%以上,对钢结构行业来讲具有极大的经济效益,进一步提高了市场竞争力,在业内引起极大关注。
我公司创新研发的波浪腹板半自动焊接设备,已获得国家7项专利。目前已投入批量生产。此外,蓝天波腹板钢结构设计方法与生产设备的技术创新成果被钢结构专家鉴定委员会鉴定为达到了国际领先水平。
6.1.1特点
1)与普通钢结构件相比,重量轻。
2)拥有更优秀的抗剪承载力和抗弯刚度。
3)建设跨度大。
4)应用范围广。
5)与传统钢结构相比,可节省钢材15%~ 50%。
6)节能,环保且外形时尚美观。
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记者:贵公司在装配式建筑产业基地都实践应用了哪些新技术体系?举例说明具体工程中应用了创新技术?效果如何?
张照辉董事长:我们装配式建筑产业基地的主要实践是:
1、主要产品
黑龙江蓝天寒地装配式建筑产业基地占地面积60000 ㎡,生产场地40000㎡,分为模具生产车间、钢结构生产车间、PC混凝土预制外墙挂板生产车间、RPCC无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板生产车间。
模具生产车间采用塑料模具和钢模具,抛弃传统的木质模具,大大提高了模具的使用寿命,减少模具损耗带来的成本增加。生产线6条,设备90台套,满足构件生产需要。
钢结构生产车间(波浪腹板钢构件)含生产线8条,设备40台套,年产20000吨构件。大量运用数控机械,精确生产,把平均误差控制在2毫米,以毫米作计量单位,进一步保证产品质量,提升产品合格率。
PC混凝土预制外墙挂板生产车间,含生产线2条,年产PC构件100000㎡,从地砖、墙面、楼台、横梁、台柱等混凝土物件都可以像在工厂流水线一样预制出来,随后运往工地组装起来即可。
RPCC无机蒙皮玻璃丝棉保温复合板是产业基地自主研发的产品,目前年产量100000 ㎡,目前已成功应用于公共建筑、娱乐水世界等项目中。
稻草板保温复合板是产业基地自主研发的产品,目前年产量80000 ㎡,目前已成功应用于别墅、民宅等项目中。
玄武岩发泡产品是产业基地联合哈尔滨时代创新科技发展有限公司研发的产品,目前年产量100000 ㎡,目前已成功应用于航海、国防军工、车船制造、电力、石油化工、建筑等项目中。
2、项目实践
(1)铁力日月峡水世界建设工程——装配整体式框架结构与装配整体式剪力墙结构的完美结合
该项目位于黑龙江省铁力市日月峡景区,总建筑面积29292.51㎡,采用装配整体式框架结构与装配整体式剪力墙结构,预制构件包括预制钢结构框架、预制RPCC外墙板、预制楼梯、预制PC内墙板,全过程预制率80%以上。
鉴于该项目为大型水上娱乐建筑,地处景区,内外自然环境湿度较大,对防水、防腐、外观等要求较高,因此采用了RPCC墙板、PC墙板、玻璃幕墙相结合的设计。
外墙饰面为RPCC外挂墙板,通过预制构件安装预留色块分缝,实现外围护墙、外饰面、防水一体化;构件上预埋窗框,确保门窗洞口与门窗附框的密闭性。室内配套新风除霾系统,每一天都能够享受凉爽干净的新鲜空气。
立面采用预制墙板与玻璃幕墙结合的方式,通过将玻璃幕墙预埋在预制构件中,将幕墙渗漏的可能性基本消除,提升立面效果的同时也提升了内外墙墙防水性能。
所有楼梯均在工厂预制,步级防滑条一次成型,完成面无需二次装修,提升结构整体性的同时也提高了工程效率。
该项目利用BIM技术,在设计阶段进行模拟施工,查找出设计的错漏碰缺,通过管线综合分析,进行机电管线的合理布置,保障了产品高质量和高效率落地。
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(2)扎龙自然保护区博物馆建设项目——多层异形装配式公共建筑
该项目位于齐齐哈尔市东南26公里,扎龙国家级自然保护区实验区内,处于湿地中心,建筑总面积5245.73㎡,内部3层结构,外观为鸟蛋形。
从本工程所处的地理位置看,施工进出车辆较为不方便,因此施工中应尽量降低噪音,减少粉尘飘扬,减少对鹤群的干扰;地质条件不好、地下防水要求高;基础埋置深度大,在施工时应对基坑进行支护;层高、跨度大,对脚手架搭设要求高;模板、钢筋制作、施工难度大。
针对上述要求,本工程最后采用装配式整体框架结构,辅以PC与RPCC外墙挂板,同时采用粗直径钢筋连接技术;竖向电渣压力焊,水平钢筋闪光对焊或窄间隙焊,节约钢材,又可保证质量;搭设碗扣式脚手架和双面覆膜木胶合板模板,模板简易快拆体系,提高周转、加快工期。
预制构件包括预制钢结构框架、预制外挂墙板、预制柱、预制局部钢筋桁架叠合板、预制楼梯、预制女儿墙等,部分大跨度框架梁采用先张法预应力叠合梁,外立面采用预制外挂墙板与玻璃幕墙交错布置。单体建筑预制率50%以上。
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(3)黑龙江倍丰种业有限公司五站厂房建设工程——PC预制混凝土外挂墙板及波浪腹板钢结构件
工程位于黑龙江省肇东市五站镇,包括办公楼、生产车间、库房等,我单位承包主体结构、混凝土结构、建筑装饰、建筑屋面、墙面,总建筑面积18572㎡,跨度60米。主体结构为预制钢结构构件,现场连接安装,外墙及屋面统一使用PC预制混凝土外挂墙板。
鉴于总施工日期121天,其中土建及地面硬化等工程占据大量时间,按照施工计划,我单位实际施工时间仅80天。工厂生产与土建同期进行,土建达到构件进场需求即开始施工。
本工程构件采用加工厂预制和现场预制相结合的预制方式。重量大、批量小或运输不便的构件采用现场预制的方式,如柱子、吊车梁、屋架等,其他全部是工厂内预制,现场吊装。
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(4)大唐绥化热电有限公司C标段及钢结构工程
该工程位于黑龙江省绥化市,我单位获得C标段附属及钢结构工程分包,C标段建筑总面积超70000平米,我单位分包建筑面积为45182平米,包括图纸内所有钢结构和外墙、屋面内容。
钢结构构件总重量仅5000吨,但构件种类较多,标准不一,给生产加工带来难度。单位运用BIM技术,将所有构件细分,全程指导工厂生产计划;质检部门24小时追踪巡检,保证了每个构件都符合设计要求;成品从工厂到施工现场、设备吊装、钢构件就位、校正与固定等工序一气呵成。工程建设时间总日历天数245天,整个生产、施工过程中,构件返厂率低于1%,对及时完成工程建设起到了巨大作用。
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