沙特延布皇家委员会总部办公大楼彩色预制混凝土挂板施工技术

彩色混凝土挂板是一种装配式混凝土板干挂体系。主要是利用混凝土的可塑性，采用较为复杂的钢模系统，浇筑出彩色的、有凹凸纹路的混凝土板，然后采用吊件悬挂、板孔灌浆及焊接等方式悬挂在钢筋混凝土墙、梁及楼层板等结构层上，形成一种彩色混凝土板围护墙。有保温要求时，预制混凝土板中间可按设计要求增加保温材料做成夹芯板。彩色混凝土挂板幕墙在国内的应用较少，但在国外尤其是日本和以德国为代表的欧洲国家应用较多。近年沙特阿拉伯政府推行大量普惠性住宅项目，其中的建筑形式主要为现浇混凝土框架结构+彩色预制混凝土挂板幕墙。这种建筑形式技术成熟，操作方便，施工速度快，装配化程度高，质量可靠，并能减少施工现场湿作业，节约用工及缩短工期。在当地是一种极受欢迎的建筑形式。因此，以沙特延布皇家委员会总部办公大楼项目（以下简称RCHQ项目）为依托，对彩色混凝土挂板幕墙施工技术进行介绍。1、RCHQ项目彩色预制混凝土挂板幕墙工程RCHQ项目位于阿拉伯半岛西侧、红海沿岸的延布市，建筑距红海直线距离300 m，是本市最高的地标性建筑。项目建筑形式复杂多变，由2层地下室，9层裙楼和22层塔楼组成，建筑高度108 m，总建筑面积11.7万㎡。结构形式上，裙楼部分为框架剪力墙结构，塔楼部分由2个筒中筒结构的核心筒、两翼钢结构悬挑及中间连桥组成。外围护系统采用彩色预制混凝土挂板幕墙、玻璃幕墙、石材幕墙及金属幕墙构成。整体建筑造型独特，幕墙型式多样，大量的外立面采用了具有一定倾斜角度的弧形幕墙，施工难度极大。彩色预制混凝土挂板在本项目中被用于裙楼区域外围护封闭。此区域外立面为带有17°倾斜角度的弧形造型，表观面积合计为6 721.15 ㎡，共558块（图1、图2）。所有彩色预制混凝土挂板采用工厂化生产，加工养护完毕后送抵现场进行吊装作业。图1北立面实景图2南立面实景2、彩色预制混凝土挂板加工、运输及进场验收预制装饰混凝土包括清水混凝土、彩色混凝土挂板，露明集料混凝土挂板、仿蘑菇石混凝土挂板。RCHQ项目采用的彩色–露明集料混凝土挂板，是一种复合型饰面形式，即外饰面层先采用白色水泥加沙漠黄颜料制成彩色混凝土做底色，再采用喷砂法剥离表面水泥浆层，使白云石云米骨料暴露出来的一种饰面形式。RCHQ项目彩色预制混凝土挂板饰面层采用“反打”成型工艺。加工工艺流程：模板安装→边缝倒角条安装及清模→涂隔离剂→安装彩色混凝土垫块→铺设钢筋网→安装吊装孔及预埋铁件→彩色石渣浆料面层浇灌及振捣→第二层普通混凝土层浇灌及振捣→抹灰→养护→拆模→出池→面层喷砂处理。2.1样板审批彩色预制混凝土板供应厂商需要制作3块尺寸为300 mm×300 mm×50 mm的样板报送设计单位审批。样板应完整展现实际预制板的颜色、板块构造、板面形式等特征。设计单位批复完毕后，一块存放于预制板块加工厂用于生产质量控制，一块放于施工现场用于预制板进场验收对比，一块存放于监理单位留档。2.2预制板块的运输运输混凝土预制板时，其强度不应低于设计强度的75%。I字形预制板可采用多层叠放的形式运输（图3）。叠放时垫木必须在同一垂直线上，叠放层数不超过3层。C字形与L字形预制板因构件形式特殊，采用A字形固定钢架斜放的方式进行转运（图4）。外饰面的朝向应为不与转运结构接触的外侧。当外饰面层与转运结构出现接触时，须采取保护措施，确保彩色饰面不被破坏污染。（a）（b）图3水平转运示意（运输I字形预制板）（a）俯视图；（b）侧视图图4A字形钢架拖板车示意（运输C字形与L字形预制板）2.3板块进场质量控制预制混凝土板块供应商根据设计图纸，对每块出场的预制混凝土板块悬挂信息牌。信息牌内容包括：混凝土挂板唯一编号、尺寸、浇筑日期、养护时间、喷砂处理日期等常规内容。专业质量工程师对进场的每批混凝土挂板逐块进行核验。检查混凝土抗压强度报告（28 d抗压强度不得小于35 MPa）、拆模强度报告（须达到设计强度的60%）。挂板表面应平整顺滑，平整度允许偏差不得大于4 mm。不得有油污铁锈等污物，表观颜色均匀一致。倒八角、腰线及滴水线整齐密实，线条清晰，深浅一致。外饰面喷砂处理深度符合设计要求，骨料显露均匀美观。预制板块运抵现场并经验收合格后，根据施工平面图布局及吊装安排进行分类码放，尽量避免二次倒运。板块存放区应平整、坚实，避开污染源及可能受到破坏的区域，如油漆喷涂区、升降机下方等区域。I字形板块可堆叠存放，堆叠层数不超过3层，层间采用10 cm×10 cm方木进行撑垫，垫木距离板端30 cm，上下对齐。C字形板及L字形板等异形结构板块不得堆叠，应单块平铺或置于专用插放架中。3彩色预制混凝土挂板幕墙安装施工3.1施工准备（1）机械准备见表1。表1机械准备（2）劳动力、辅料及施工器具准备见表2。表2劳动力、辅料及施工器具准备3.2施工工艺预制混凝土板截面形状分为3种，分别为C字形、L字形和I字形，板块均为15 cm厚的加筋混凝土。板块尺寸多变，最长4.18 m，最宽3.57 m，单块板最大重量5.5 t。根据板型、使用部位的不同，预制混凝土挂板与原结构的连接形式共分为3种（表3）。表3不同版块连接形式3.2.1C字形板安装施工工艺C字形板采用焊接加板孔灌浆的方式与建筑结构连接。其安装流程为：作业区临边安全护栏安装→基层修补、放线、预埋件方位确认和钻孔→汽车式起重机就位→挂板吊装→方位水平度确认→安装临时固定件→预埋件焊接→板孔灌浆→养护→临时固定件拆除（图5）。图5C字形板与楼层板连接节点示意施工控制要点如下。（1）施工前应仔细核对挂板上预埋件与主体结构上的位置对应情况，其偏差应满足设计要求。（2）预制板吊装前必须完成板块的验收以及防潮涂层验收。（3）安装过程中可使用5~20 mm的不锈钢或实心塑料垫片调平。（4）挂板就位后应立即使用临时可调拉杆进行固定，在完成临时固定前，吊装设备严禁卸力。（5）底部受压弯板必须带有侧翼，且弯板必须有镀锌层。（6）挂板与主体结构预埋件焊接完毕后，焊口须进行第三方检验。一般以每层为一个检验批，检验个数为每100个焊口抽验5个。（7）灌浆完毕后应进行洒水养护，养护时间不少于7 d。（8）安装过程中应使用水平尺进行平整度控制。预制板块安装完毕后的允许偏差应符合设计要求（表4）。表4RCHQ项目彩色预制外挂板安装允许偏差3.2.2I字形板安装施工工艺I字形板主要采用上下各两块不锈钢挂件与剪力墙连接。其安装流程为：搭设外脚手架→不锈钢挂件定位放线→基层处理→剪力墙体钻孔及高强膨胀螺栓植入→不锈钢挂座安装→外脚手架改装→汽车式起重机就位及板块吊装→方位垂直度确认→顶部挂座连接（图6）。图6I字形板安装示意施工控制要点如下。（1）主体结构基层应提前做处理。结构偏差大，影响挂板平整度时，可采用局部剔凿+修补的方式进行处理。（2）安装前仔细核对预制板顶部的预埋铁板以及锚座的位置，根据其位置在主体结构上确定挂座的位置，再钻孔植入膨胀螺栓。（3）预制板底挂座位置应根据挂板板底预留洞位置进行安装。（4）板底铆钉应提前焊接在弯板上，表面使用镀锌油漆处理。（5）挂板前应先完成保温板及防潮涂层的验收。（6）安装过程中应使用水平尺进行板面垂直度控制。预制板块的安装允许偏差应符合规范要求（表4）。3.2.3L字形板安装施工工艺L字形板采用不锈钢挂件加螺栓连接的方式与建筑结构连接。其安装流程为：搭设外脚手架→不锈钢挂件定位放线→基层处理→剪力墙体钻孔及高强膨胀螺栓植入→不锈钢挂座安装→外脚手架改装→汽车式起重机就位及板块吊装→顶部安装临时固定件→方位垂直度确认→板底挂座连接→板顶螺栓连接→预制板预留孔灌浆→饰面水洗→养护→临时固定件拆除（图7、图8）。图7L字形板安装示意图8L字形板连接节点示意L字形挂板的安装方式和I字形板类似，除以上I字形板要求外，还应注意以下几点。（1）螺纹杆的植入深度和植筋胶的选择及使用须满足设计要求。（2）顶部灌浆时应留出30 mm作为饰面修复层。饰面修复层须使用与饰面板一致的彩色混凝土材料。饰面彩色混凝土完成初凝后采用轻微水洗擦拭的方式使饰面层石米显露。（3）L字形板在满足垂直度的同时，还应检验顶部饰面的平整度。其偏差不超过设计要求（表4）。4、保温、防潮、防火及耐候胶施工4.1保温施工为保证本建筑的节能要求，彩色外挂板与主体结构墙之间有1层保温层。从工艺上讲，这一层保温层既可以用预埋在预制板中的夹心层，也可以通过直接外挂在预制板块与结构墙体之间来实现。RCHQ项目预制混凝土外挂板幕墙保温采用100 mm的XPS保温板，通过塑料膨胀钉固定在主体结构表面或板体内侧。施工控制要点如下。（1）挤塑板不能长时间暴露在太阳下，应存放在室内阴凉干燥环境中。施工时，完成XPS板安装后应及时安装预制混凝土挂板。（2）XPS保温板安装前应确保基层防潮层涂刷验收完毕。（3）采用两层每层50 mm厚的XPS保温板，安装时确保拼缝严密、上下层需要注意错缝拼接。（4）保温板须完整覆盖，不得有缺漏处。4.2防潮施工RCHQ项目外墙XPS保温板具有透气性差的特点，其水蒸气渗透系数不大于3 ng/（m·h·Pa）。过低的透气性极易导致气态水积聚在XPS板后的空腔内形成液态水，影响室内装修并滋生霉菌。再加上本建筑处于临海环境，空气湿度大，昼夜温差较大，使该现象更加明显和频繁。因此，采取在预制混凝土板内侧及剪力墙墙体表面涂刷硅烷浸渍剂作为防潮层的方法，可在混凝土的毛细孔表面形成一层牢固的憎水性有机硅网络保护层，能够有效地阻止外部水分和有害物质的入侵。施工控制要点如下。（1）涂刷须在预制板安装前进行。涂刷前确保基层清理干净，无浮灰、油污，基层含水率符合要求。（2）施工过程中，应确保整个基层涂刷覆盖。一般采用涂刷2层的方式进行，即待第1层干后进行第2层涂刷。（3）第2层涂层干后可用矿泉水瓶装水浇于涂刷面。目测涂刷面水呈珠状滑落，不浸入基层面则为合格。4.3防火施工在楼层板与C字形外挂板之间按照消防设计防火分区要求，应做防火防烟处理（图9）。图9防火封堵节点示意具体施工流程为：基层清理→定位放线→防火托板加工及安装→填塞防火岩棉→顶部满刮防火胶层。施工控制要点如下。（1）所有防火材料都应有材料合格证以及防火测试检验证书。（2）防火托板的材质和厚度要符合设计要求，一般为1.3 mm厚的镀锌板。（3）防火岩棉的燃烧性能等级为A级。防火岩棉的密度应符合设计要求，一般不低于65 kg/m³。（4）防火岩棉填塞时应按要求进行适当体积压缩。体积压缩量为自然蓬松状态下体积的30%。（5）防火胶层须确保将整个间隙封闭，且应与外挂板和楼层板之间有1.3 cm的搭接长度。4.4耐候胶施工本工程外檐预制混凝土板块之间留有1.5 cm的拼缝，采用与板块饰面颜色一致的硅酮耐候密封胶进行填充（图10）。图10硅酮耐候密封胶施工节点示意施工流程为：板缝浮灰杂质清理→填塞聚乙烯背衬棒→张贴拼缝两侧胶带纸→打胶施工及美缝→移除纸胶带。施工控制要点如下。（1）耐候胶材料颜色应与外挂板外饰面颜色一致。（2）板缝覆盖密实，厚度符合设计要求，接槎平滑自然。（3）完成面顺滑自然，无气泡、砂砾等杂质。（4）胶带纸粘结强度适中。过大不易撕掉，影响接槎美观和施工进度，过小粘接不够，易起毛边。（5）雨雪、砂尘天气严禁施工。（6）聚乙烯背衬棒尺寸符合要求，一般比板缝宽度大5 mm。（7）施工时发现毛边、表面不够平滑时，可采用洗碗剂加水，拇指沾湿轻轻修复。5、结束语彩色预制混凝土外挂板很好地继承了装配式混凝土结构的建筑设计标准化、部件生产工厂化、现场施工装配化及建造过程信息化的特点。其优势主要体现在饰面造型多样，色彩丰富，工程质量得到保证，生产效率显著提高，人力成本明显下降，节能环保，减少污染