高精度清水混凝土c阳台板模板体系.doc

高精度清水混凝土PC阳台板模板体系建筑构件的工厂化制作，具有产品质量稳定，制作效率高，施工现场文明等诸多优势，在城市建设中将得到推广和应用。出口日本的清水混凝土PC阳台板，为满足制作精度高的要求，研究采用通用构件模板，制作高精度变化多样的建筑构件，解决了主要难点的关键技术，并形成了生产线，生产l出了合格的建筑构件产品。1产品概况PC阳台板是用于日本民用建筑房屋上的预制清水构件，其特点是构件外形尺寸(长度、宽度，厚度)变化幅度大，形状变化复杂，按形状可分为L型、L转角型、平板型和平板转角型4种。它既是成品，又作为现场拼装模板，因此，对外形尺寸外观质量都有非常高的要求。建筑构件产品采用工厂预制，由集装箱运输出厂，施工现场拼装，具有产品质量稳定，生产效率高，施工现场文明等显著特点。2PC阳台板制造技术关键及难点PC阳台板是我们首次出口的预制清水构件，其外形尺寸、装配定位尺寸及构件的表面质量精度远高于一般的板类构件。为达到构件尺寸变化的相关技术指标要求，构件模板的设计着重对以下几个方面加以研究、控制与关注。21模具的高精度为达到制造出高精度建筑构件的结果，针对产品的要求，首先制定了模具制作的精度标准，并以这一标准为基准，以高的标准设计、精确的制作要求，制造适应相关要求的模具部件及结构件，组装出高精度的PC板模具。钢模板允许偏差如表2所示。22模具的通用化PC阳台板品种规格多，几何尺寸和安装变化复杂。合理设计构件模具的结构、装置和定位方式，可使用较少的模具来生产不同规格的PC阳台板，提高模具的通用性和使用效率，降低生产成本。23预埋件的高精度定位PC阳台板产品预埋件品种、数量极多；线条、线迹要求高，而且随PC阳台板构件品种的变化而变化。精确定位埋件、是控制构件质量，满足构件安装和使用功能的重要保证。24特殊部位的处理PC阳台板特殊部位，包括特殊型腔的模具结构及专用线条处理。2，5型腔表面质量的控制PC阳台板是预制清水构件，外观要求平整、光滑。外观质量是PC阳台板预制技术关键之一，严格控制模具的型腔表面质量，控制模腔各部件的结构刚度，对保证构件的表面质量是至关重要的。3高精度清水模板体系的设计和制作4种形式的PC阳台板，按照建筑立面风格的变化要求，板的断面尺寸也有所变化。构件外型尺寸变化多，断面尺寸形状变化复杂，是该品种构件的一大特点。清水阳台板构件对外观和形状尺寸的精度要求高，不得有疏松、蜂窝等，对翘曲等指标也有很高的要求。因此对模具设计和制作提出了很高的要求，模具的主要型腔偏差在12mm之内。模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性，并且要求容易安装和调整，适应不同外形尺寸PC阳台板生产的需要。经过认真分析研究，结合PC阳台板的实际结构，分别确定了L型和平板型PC阳台板模板的设计方案如下：PC阳台板模具主要由底模、外侧模、内侧模、定位架、调整定位装置，预留孔装置及特殊部位的型腔结构等组成。3.1构件底模底模是保证模具正常使用的重要部件，与生产工艺的配合，除了满足结构强度之外，必须具有足够的结构刚度和可靠的表面平整度。在模具组合和构件成型过程中，底模应当能够承受相当的荷载，不会因为模具发生变形而影响构件的产品质量。为使模具的其它部件在安装、定位过程中，定位迅速、可靠安装，调整操作方便，底模专门设置供外侧模定位的基准直线，配合定位块的使用，使得外侧模定位准确便捷，满足在设定的构件尺寸变化范围内的使用要求。由于底模同时又是与构件结合面的型腔面，在设计和制造过程中通过提高制作精度的方式，达到满足的相应技术参数(图1)。32外侧模定位与调整L型构件外侧模采用座模加侧向定位进行支设，外侧模直接坐在平整的底模上，保证侧模的稳定，然后通过定位块和定位螺栓，将外侧模定位于底模的基准直线上(图2)。调整定位块厚度，可以调整外侧模型腔平面与底模基准直线之间的距离，以达到调整外侧模型腔平面与内侧模型腔平面的距离，满足生产不同壁厚断面PC阳台板的要求；调整L型外侧模斜向可调螺栓，可以调整外侧模与底模的垂直度，保证外侧模的定位精度，调整完毕后，用定位销固定，确保在浇捣过程中不变形。平板型PC阳台板的定位方式与L型模板的定位方式略同，其主要的区别是，平板型PC阳台板壁厚为一定值，外侧模在定位安装以后不需要作其它的调整。33内侧模的定位内侧模的定位，通过模具定位架定位，定位后不再作调整。34端模板的定位与调整端模板的形状即PC阳台板断面的形状。端模板在由PC阳台板内、外侧模板形成的模腔内移动，通过调整端模板在模腔内的位置，并加以定位固定，就可以满足加工不同长度PC阳台板构件。35顶模板的定位与调整建筑房型和楼层面的变化，使得PC阳台板的宽度也会发生变化。调整顶端模模具部件在端模板腔内所处的位置，可以调整所制作PC阳台板的平板宽度。通过对内、外侧模，端模板及顶端模板的定位与调整，有效地实现了对所生产构件的厚度、长度和宽度调整，并达到了产品的精度要求，实现了模板使用通用性的要求。36栏杆成型孔栏杆成型孔用来安装PC阳台金属栏杆，采用专门的栏杆成型孔模具成型栏杆预留孔。为使栏杆能够与PC阳台板连接牢固，栏杆成型孔模具设计了两个凸耳，该模具既保证了预留孔的成型质量，又使得模具的脱模变得简便容易(图3)。使用时，将成型孔模具定位安装在模腔内即可。3.7预留螺栓孔的处理PC阳台板成型后，在现场一般不再进行加工处理，因此，对用于安装PC板时所需的预留孔螺栓，及PC阳台板构件安装后，在PC板上安装装置用的相关孔(洞)及预埋螺栓等，均在PC板制作时按照图纸的要求进行定位预留。预留的螺栓孔有：脚手架螺栓、安全网螺栓、凉衣架螺栓、吊装螺栓、落水管固定螺栓以及一些特殊用途的螺栓。PC板制作时，一般地，采用按需要在模板上配钻定位，对于配钻产生的孔眼修复，再根据实际情况，采用尼龙栓塞进行填充。由于采用了特殊的装置和措施，再配以组模过程中的精工细作，实现了各类预埋件的精准定位。38PC阳台板倒角线条的形成为保证PC阳台板的转角处形成轮廓清晰的倒角，制作模具时，在模具的相关结合面处，将形成倒角的形状一次加工成型，当模具密贴组装后，在模腔内自然就形成了构件的倒角。39构件特殊形状部位模具的结构及型腔处理L转角型和平板转角型PC阳台板钢模，在设计和制作时，为了保证转角部分及建筑特殊部位形状的要求，对于有特殊要求的尺寸精度、位置精度和形状精度的机构部位，除了要符合以上模具设计的一般原则外，还考虑采取了定型型腔的设计思想，对构件的局部复杂形状进行特别处理，在实际使用中取得了较好的效果。310表面质量的控制PC阳台板钢模在制作时，对模板型腔面的钢板选材作了严格的规定，要求面板必须光整平滑，使用整块钢板制作，若必须采用钢板拼接时，对拼接部位加以严格的控制，必要时进行结构加强，拼缝处必须满焊，并将焊缝处打磨平整。由于对PC阳台板模具进行了精心的设计和严格的制作控制，使得所制作的PC阳台板的外立面、内侧面及底面全部和模板密贴成型，尺寸精确，外观光整，线条轮廓清晰，确保了PC阳台板的质量。4模具组装41组模模具的组装调试对于生产高精度PC构件也是十分重要的。在生产模位区，根据PC阳台板生产的操作空间进行钢模的布置排列。底模就位后，必须对底模进行水平测试，以消除制作过程与生产区域的差别引起的底模误差。底模平整度不符合要求的，必须对底模进行调平处理，此外，还要定期对底模进行跟踪检测，以防PC阳台板因安装区域沉降变形而造成底模密贴不平所产生翘曲和弯曲现象。钢模组装前，模板必须清理干净，使模腔各部件在组装时密贴结合，轮廓线条清晰。立面垂直度是L型及L转角型PC阳台板几何尺寸控制的重点和难点。由于PC板侧模每天拆装，垂直度的控制支撑点较少，模板组装后必须仔细全面检查，为使PC阳台板立面垂直度质量控制在允许的偏差范围之内(H3002)，组模时，以底模作为控制点，采用传统的方式来控制立面垂直度，即在组装模板时利用直角靠尺，来保证底模与外侧模之间的角度。为防止模具的偏重和浇捣混凝土过程中振动器的振动，引起已经调整好的垂直度会发生微小的变化，垂直度得不到有效地控制，组模时了采用定位销的方法进行定位。具体方法是：调试模具时，采用水准仪测量好底模的水平度，当外侧模与底模成90o时，在底模和外侧模间加装定位销装置，以确保以后每次生产构件的垂直度。这样，在批量生产PC板构件组装模具时，调整好模具，并插好定位销，确保了外侧模与底模成90o，并有效地防止了模具部件在混凝土振捣过程中的移位。通过生产实践的证明，这种方法有效地控制了立面垂直度在偏差要求的范围内(图4)。42预埋件的准确安装定位PC阳台板预埋件的数量较多，要求位置偏差不超过5mm。对于带有内螺纹的预埋件，设计中确定，采用在模板上精确钻孔，用螺栓直接将预埋件固定在模板上的方法进行定位。对于螺纹直径小于16mm的预埋件，可直接在模板上钻孔：螺纹直径大于16mm的预埋件，为了保护模板，我们专门设计制作了接驳器，通过接驳器将直径较大的孔转换成直径为6mm孔，固定在构件的模板上。例如构件吊点螺栓。43钢模面板孔洞的修补由于PC阳台板预埋件数量较多，并且每块板预埋件的位置尺寸都不同，每生产一块板都要对模板进行补洞、钻孔的工作。经过认真研究，采用尼龙棒进行补洞。用于补洞的尼龙棒比孔洞直径大2mm，用车床将尼龙棒U-T-成圆锥形端头的小圆柱体，用榔头把尼龙棒打入孔洞中，再用平头刀具将其沿钢模板面削平。由于具有耐高温的特性，尼龙棒经过反复蒸养后变形很小，补好的洞仍比较平整光滑、不露浆，很好地保证了混凝土构件的外观质量。5模具结构验算分析PC阳台板模具的各受力部件，可以发现：在整个生产过程中，底模承担着很大的载荷，由于底模下方均匀地分布着混凝土地梁，从根本上保证了构件模具的整体刚度，更由于在日常使用过程中，对模具底模变形情况的跟踪测试，从源头上杜绝了由于PC构件模具的变形而造成构件变形的倾向。对于PC阳台板端模，构件的厚度即为端模构件的跨度，由于跨度(构件的厚度)小，端模结构的刚度相对较大，引起结构变形的因素通常可以忽略。内、外侧模：从PC阳台板构件成型情况看，内、外侧模的受力面积大，型腔在大流动度混凝土的作用下，型腔会发生变形；此外，由于PC阳台板构件的原因，使外侧模(高度和长度方向)所受到力的状态比内侧模要稍大。所以，当采用相同的设计结构形式时，若外侧模的强度和刚度可以满足PC构件的形状及尺寸精度要求时，内侧模就也一定能够满足构件的相关的要求、安全使用。为此，只要验算L型PC阳台板外侧模板的结构强度及刚度，使所设计的模具部件的变形量，控制在符合PC板构件允许的变形范围之内。外侧模结构：模板型腔面为6mm钢板，长度方向采用两组10#槽钢，高度方向采用16#槽钢，间距为1290mm；并在槽钢之间，插入加强筋补强。构件最大高度1395m(图5)。模具结构采用Q235钢材，材料许用应；=180MPa，经验算，在模腔内液态混凝土自重三角形分布压力作用下，外测模具的结构强度与刚度均可满足构件的使用性能要求。6结语通过对PC阳台板模具设计制作技术的研究，解决了采、用制作通用模具的方法生产具有较复杂的PC阳台板构件的各个环节的关键技术和难点，形成了设计和制造较精密的建筑构件模具体系的思想和理念，同时完成了一条成熟的PC阳台板制作生产线。收到7较好的社会和经济效果。