新材料推廣應用中的創新

2021-03-03 21:25:36 字數 5204 閱讀 2437

——**石膏砌塊應用的創新、創效

總參軍訓和兵種部9088工程胡宇

改革開放後,我國的建築業得到迅速發展,新材料、新技術、新工藝、新方法不斷湧現,特別是2023年建設部下發《關於建築業重點推廣應用10項新技術的通知》,引導和推動整個建築業在新材料、新工藝應用方面不斷發展。新材料、新工藝的應用對於提高工程質量、加快工程進度起到了積極的作用,並取得了明顯的經濟效益和社會效益。近年來,隨著國內經濟持續發展和人民生活水平不斷提高,人們對辦公居住環境的要求越來越高,綠色、環保的理念已深入人心,順應這一潮流,我國正大力推進綠色環保節能建築,越來越多的新材料、新工藝應用到建築行業中。

其中以綠色環保、節約資源型建築材料的應用備受關注與推崇。目前在國內新型牆體材料中,石膏砌塊正以其綠色、環保,節約土地資源,有效利用工業廢料,施工簡便快捷等突出優點得到迅速發展和大量應用。

新材料的應用必然會帶來施工技術、施工工藝的創造和發展,必然會帶來積極的經濟效益和社會效益。

下面就總參軍訓和兵種部9088工程在石膏砌塊內隔牆應用方面**新材料應用過程中的創新和創效。

一、 工程概況

總參軍訓和兵種部9088工程,建築面積34766m2,高65m。由主樓和裙樓組成,主樓為作戰指揮樓和辦公室(地下二層,地上十四層),裙樓為軍事技術演播大廳及導調大廳(地下二層,地上四層)。主樓為框架剪力牆結構,裙樓為框架結構。

標準層高3.9m,二層、三層層高5.0m。

主樓及裙樓內隔牆全部採用石膏砌塊,裙房大廳四周為200厚石膏砌塊牆,標準辦公室、首長辦公室、會議室、作戰指揮室、衛生間內隔牆均為150厚石膏砌塊牆,管道井隔牆採用80厚石膏砌塊。石膏砌塊內隔牆總面積22500m2。

二、 石膏砌塊推廣應用背景

國外的石膏砌塊起始於上世紀五十年代。經過半個世紀的發展完善,已形成一套完整的產品規格、施工工藝的資料與圖集。石膏砌塊在歐洲的發展比較普遍,以法國的產量最大,年產量近2000萬m2,人均消耗量0.

33平方公尺。美國是世界上最大的石膏消費國,七十年代用於建築業的石膏1350萬噸,石膏砌塊年消耗量近4000萬m2。

在我國,石膏砌塊起始於上世紀七十年代末,北京市首先在學習國外經驗的基礎上開始發展石膏條板,帶動了一批企業進入這一領域。由於石膏條板較重,運輸及施工都很不方便,從八十年代至九十年代,一些企業通過對國外技術消化吸收和對石膏條板的改進,逐步形成了目前國內普遍使用的600mm×500mm規格石膏砌塊。到九十年代中後期,全國已有大小生產規模的企業近20家,但生產規模偏小,年生產規模在10萬m2以上的約十幾家,40萬m2左右的只有三家,全國年生產規模不足300萬m2,佔整個國內牆體材料比例不到0.

1%。與國外石膏砌塊的生產規模及應用形成巨大反差,因此,石膏砌塊生產及應用在我國仍有很大的發展空間。

三、 石膏砌塊牆特點及應用範圍

石膏砌塊具有尺寸精確,表面平整,砌塊牆面無需抹灰就可直接進行牆面裝飾;砌塊四周有榫鍵、榫槽,組砌方便,砌塊之間用高強粘結石膏粘結,幹態砌築,施工簡便快捷;綠色環保,產品原材料不含放射性和有害物質,氣味自然,乾燥表面可防霉抑菌,特有的微孔結構可調節室內空氣濕度,保持舒適的辦公居住環境;自重輕、塊材薄,經濟性好,與其它砌塊牆相比, 150、80mm厚牆體可有效增加室內淨面積,室內使用面積可達90%;砌塊和粘結劑屬同一種材料,組砌的牆體強度高,變形小,不開裂,整體效能好。此外,石膏砌塊牆防火、隔聲效能亦十分良好。

石膏砌塊所具有的卓越特性必將使它在眾多的牆體材料中脫穎而出,成為今後牆體的新寵,引領綠色環保新型牆體材料的潮流。

石膏砌塊應用範圍十分廣泛。可應用於公共建築、住宅樓及一般工業建築的非承重內隔牆:包括,框架結構非承重內隔牆,剪力牆結構居室內隔牆、衛生間隔牆,鋼結構非承重內隔牆等。

四、 思路創新及工藝創新

思路創新:總參軍訓和兵種部9088工程內隔牆原設計為輕鋼龍骨矽鈣板輕質隔牆,只有管道井及裙房大廳部分內隔牆採用石膏砌塊。考慮本工程要創魯班奬,矽鈣板隔牆整體效能不好,牆面板縫及門框四周易產生裂縫,會嚴重影響工程創優。

建設單位及設計單位想將矽鈣板牆改為混凝土加氣塊或者陶粒砼砌塊。我們通過對現在國內普遍採用的幾種內隔牆材料,如混凝土加氣塊、陶粒混凝土砌塊、水泥條板等及其施工工藝進行比較分析,發現砼加氣塊、陶粒砌塊等絕大部分砌塊均需水泥砂漿砌築,牆體砌築完畢後仍需牆面抹灰,溼作業,且牆體構造複雜,施工工效不高,影響施工總體進度;水泥條板、輕鋼龍骨石膏板等輕質板材隔牆和矽鈣板一樣,整體性不好,易產生裂縫。對比國外牆體材料的發展應用情況,綜合本工程工期、質量及經濟方面因素,結合石膏砌塊的卓越特性及國內外的發展狀況,最終我們向建設單位和設計單位建議,將所有矽鈣板內隔牆改為石膏砌塊牆。

經過如此變更,不僅從根本上規避了輕質板材隔牆易產生的牆面裂縫的通病,而且也避免了使用砼加氣塊、陶粒砌塊等其它砌塊而增加抹灰工序和溼作業。保證了工程質量,加快了施工速度。同時,按照招標檔案及合同約定,設計變更專案要重新計費,規避了原投標預算中內隔牆費用的虧損。

工藝創新:目前,石膏砌塊在國內應用已呈快速發展趨勢,但與國外發展應用情況相比,不管是生產規模還是應用,仍有很大的差距,石膏砌塊在國內仍然屬於新材料。國家及行業相關的工藝標準、規範、圖集還很不完善,目前可供參考的只有一本由中國建築標準設計研究院編制的《石膏砌塊內隔牆》圖集(04j114-2)。

作為一種新型的建築材料,其產品的效能特點及施工工藝對專案部管理人員和施工操作工人都是乙個全新的領域,在公司層面,對石膏砌塊的了解以及資料積累也非常有限,這給砌塊施工及質量控制帶來很大難度,但同時也為工藝創新提供了一次絕好的機會。

新材料的應用必然會帶來施工技術、施工工藝、施工方法的創新。在公司技術部、質量部的大力支援下,在充分研究《石膏砌塊內隔牆》圖集的基礎上,結合砌塊牆普遍會出現的質量通病,認真分析、精心策劃,突破現有圖集的限制,對其中一此不合理易產生質量問題的節點,如構造柱設定、門抱框設定、與頂板梁連線等構造節點進行了改進和創新。方案編制完成,我們特意邀請《石膏砌塊內隔牆》圖集技術審定人、北京市建築設計研究院專家顧同曾教授和設計院建築、結構負責人進行討論,顧教授就我們對圖集節點的改進和創新予以了充分肯定和認可。

創新一:構造柱設定

在《石膏砌塊內隔牆》圖集中,砌塊牆體構造柱有三種型別,鋼構造柱、預製砼構造柱、現澆砼構造柱。三種構造柱本工程均可採用。經過認真分析,鋼構造柱和預製砼構造柱為場外加工,現場安裝,工序少,施工速度快,但與砌塊牆只能採用直槎連線,相互之間的約束力小,天長日久,砌塊牆與構造柱相接處必定會產生裂縫,對工程質量產生非常不利的影響。

現澆砼構造柱與砌塊牆交接處為馬牙槎連線,相互之間既有鋼筋拉結,也有馬牙槎的相互約束,能有效防止牆體裂縫。經過對比分析,最終摒棄鋼構造柱、預製構造柱做法,選擇現澆鋼筋砼構造柱。

《石膏砌塊內隔牆》圖集明確要求,當砌塊牆長度≥6.0m時,要在牆體中部設定構造柱。這一規定主要是考慮牆體抗震構造要求。

本工程房間布置形式為南北兩側布置,中間走廊東西貫通,房間隔牆淨長度為6.85m,走廊兩側隔牆長度104m,根據圖集這一要求,按標準層計算,每層將增加近80根構造柱,整個工程增加的構造柱:80根×15層=1200根。

經分析:房間隔牆長度為6.85m,雖然超過了6.

0m規定,但超出不多,走廊隔牆長度104m,但與房間隔牆形成丁字型牆體,相互支撐,互有約束,而且,石膏砌塊之間用高強度石膏粘結劑粘結,粘結強度高,整體效能優越,完全滿足抗震要求。房間隔牆構造柱及走廊隔牆構造柱完全可以取消。經設計院抗震驗算,並諮詢顧同曾教授,最終取消了房間隔牆構造柱及走廊隔牆構造柱。

創新二:砼門抱框設定

《石膏砌塊內隔牆》圖集對於門抱框設定過於簡單,砼門抱框與砌塊牆交接處均設計為直槎連線,相互之間約束小,沒有考慮兩種材料交接處由於變形係數不同在沒有約束的情況下會產生牆體裂縫。在方案編制時,我們沒有忽視這一節點,沒有照搬圖集,沒有迷信專家的權威。根據工程經驗和理論推知:

這種連線方式必定會產生裂縫,受現澆砼構造柱馬牙槎連線形式的啟發,我們摒棄了砼門抱框與砌塊牆體的直槎連線形式,將砼門抱框與砌塊牆直槎連線改為小馬牙槎連線。這一改進有效控制和避免了這一部位牆體裂縫。

創新三:砌塊牆垛門垛處理

本工程內隔牆由於房間布置及門的設定需要,出現了許多小於600mm牆垛、門垛。由於石膏砌塊規格為600×500mm(寬×高),扣除砼門抱框100mm,牆垛、門垛的寬度就更小,此部位如再用石膏砌塊砌築,600mm寬砌塊就要鋸掉一部分,造成材料浪費,同時此部位石膏砌塊不能形成錯縫砌築,整體性會受到影響。由於門垛太小,穩定性不好,砼門抱框支模及砼澆築都容易造成砌塊門垛的破壞和變形,我們在施工過程中發現了這一問題,及時調整了施工方案和施工方法,將門過梁下部的門垛全部澆築成素砼,有效避免了材料的浪費、牆體的破壞及變形。

五、 經濟效益和綜合效益分析

1、變更效益

本工程原設計內隔牆除管道井及裙房大廳四周為石膏砌塊牆外,其餘內隔牆全部為輕鋼龍骨矽鈣板輕質隔牆。石膏砌塊牆面積不足3000m2,內隔牆全部變更為石膏砌塊牆後,石膏砌塊牆面積增加近20000 m2。按照投標預算**,輕鋼龍骨矽鈣板隔牆綜合單價為103.

61元/m2。變更為石膏砌塊牆後向甲方綜合**為93.97元/m2。

節約工程造價為:(103.61元/m2-93.

97元/m2)×20000 m2=192800元。

2、工藝效益

本工程石膏砌塊施工對石膏砌塊標準圖集的諸多節點、工藝進行了改進、創新,不僅保證了牆體質量,奠定了創優基礎,同時減少了工序,加快了施工進度,並取得了明顯的經濟效益。

【1】取消房間隔牆構造柱及走廊隔牆構造柱1200根,節省鋼筋砼方量3.9×0.2×0.

2×1200=187.2m3,c20鋼筋混凝土預算綜合單價838.6元/m3(鋼筋、模板、砼),取消構造柱共節約造價838.

6元/m3×187.2m3=156985.92元。

【2】小於600mm寬砌塊牆垛門垛石膏砌塊改為c20素混凝土。本工程小於600mm寬的牆垛及門垛面積近300 m2,c20素混凝土預算綜合單價折合成平公尺造價71.26元/m2,石膏砌塊綜合**為93.

97元/m2。共節約造價(93.97元/m2-71.

26元/m2)×300 m2=6813元。

3、技術效益

作為一種具有眾多卓越特性的新型牆體材料,石膏砌塊目前在國內已呈快速發展趨勢,市場需求越來越大,與此不相適應的是,國家及行業相關標準、規範、圖集還十分不完善。就本工程而言,專案部管理人員和施工操作工人對砌塊效能特點及施工工藝以前從未接觸過,公司在這方面積累的資料也非常有限。石膏砌塊在本工程的推廣應用,為公司在石膏砌塊施工工藝、質量控制、技術資料積累方面取得了大量的第一手資料,填補了公司在這方面的空白。

在公司技術部、質量部的大力支援下,我們經過認真總結,取得了如下技術成果:

【1】qc成果:在石膏砌塊施工過程中,專案部成立了qc小組,對砌塊圖集進行充分研究,改進圖集中不合理的節點做法,現場調查砌塊的質量控制,保證了牆體質量,奠定了創優基礎。qc成果總結獲2023年度局集團qc成果發布一等獎。

【2】工法應用:在充分研究和分析《石膏砌塊內隔牆》標準圖集的基礎上,結合工程實踐,編制了《石膏砌塊內隔牆施工工法》,正在申請局集團工法一等獎。

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