疊合板脫模起吊力影響因素研究

郭揚(yáng)

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑智能學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇省現(xiàn)代建筑工業(yè)化技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116；3.徐州市建筑結(jié)構(gòu)安全與檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116）

國家在大力推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化[1]，裝配式建筑可以適應(yīng)當(dāng)今中國勞動(dòng)力成本逐漸增加的趨勢(shì)，同時(shí)提升建筑質(zhì)量、提高施工效率、節(jié)約建筑材料、節(jié)能減排、縮短工期、有利于施工安全、便于冬季施工，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

樓板是建筑中使用頻率較高的構(gòu)件，裝配式建筑的樓板從預(yù)制率可以分為現(xiàn)澆樓板、全預(yù)制樓板、疊合板，現(xiàn)澆樓板由于沒有預(yù)制，在裝配式建筑中僅僅在首層、管線分布較多的樓板、不規(guī)則樓板等少數(shù)情況，全預(yù)制樓板因?yàn)榭拐鹦阅懿蛔阋埠苌偈褂?，疊合板是預(yù)制層和現(xiàn)澆層疊合的樓板，預(yù)制層本身就是現(xiàn)澆層的模版，平衡了預(yù)制和現(xiàn)澆的優(yōu)缺點(diǎn)，在裝配式建筑中應(yīng)用最多。目前最為常見的疊合板生產(chǎn)方式是在鋼模流水線上生產(chǎn)，一般要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%拆模[2]，通過起吊裝置脫模，再經(jīng)過表明處理、質(zhì)檢修補(bǔ)、堆場對(duì)方，最后在施工現(xiàn)場使用。其中一個(gè)關(guān)鍵步驟是脫模，脫模起吊力顯然要超過自重，但超過的比例對(duì)于生產(chǎn)成本有重要影響,所以研究脫模過程對(duì)于控制裝配式建筑的成本有重要意義。

關(guān)于脫模起吊力的研究較少，吳二軍[3]的實(shí)驗(yàn)表明脫模力為自重的1.4倍左右，分析了脫模過程中的板與模臺(tái)的粘結(jié)力，指出養(yǎng)護(hù)收縮會(huì)造成板外部粘結(jié)力降低，也承認(rèn)數(shù)據(jù)相差較大，需要進(jìn)一步仔細(xì)分析。于慧[4]用理論計(jì)算與數(shù)值模抵相結(jié)合的方法對(duì)最具代表性的兩點(diǎn)吊和三點(diǎn)吊進(jìn)行抗拉、抗彎、抗裂強(qiáng)度驗(yàn)算。王嘉偉[5]分析了吊點(diǎn)的最佳位置和最佳起吊方式。本文分析了三種影響因素對(duì)于起吊力的影響，并分析數(shù)據(jù)表明，《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）對(duì)于起吊力的估計(jì)較為粗略，沒有精確估計(jì)不同類型疊合板的起吊力。

1 實(shí)驗(yàn)介紹

吊裝試驗(yàn)在龍信集團(tuán)下屬的預(yù)制構(gòu)件廠進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間為2017年8月27日到2017年9月1日?，F(xiàn)場情況如圖一所示。實(shí)驗(yàn)中模臺(tái)表面光滑平整，去除殘余混凝土以及浮灰，涂脫模劑以減少阻力，混凝土易于從模板脫離，同時(shí)保護(hù)模版防止銹蝕和變形。

疊合板的規(guī)格有（單位mm）3420×1560、2920×2120、3720×2320、2020×1220、3520×2910 等，脫模前養(yǎng)護(hù)齡期從24小時(shí)到60小時(shí)不等，粘接條件分為粘四邊模板和不粘四邊模板，共84組數(shù)據(jù)，包含板的自重和起吊力。

圖1 疊合板生產(chǎn)流水線

圖2 脫模示意圖

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)研究了尺寸效應(yīng)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、粘結(jié)條件對(duì)起吊力的影響。定義起吊力增大系數(shù)K=T/G，其中T是起吊力，G是自重，顯然K的大小反映了起吊力與自重的比例，K的大小反映了附加成本的大小，K的大小對(duì)于控制施工成本具有重要意義。

f（θ|x1，x2，x3，…，…，xn）

2.1 尺寸效應(yīng)的影響

土木工程中存在明顯的尺寸效應(yīng)，比如在混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)中考慮尺寸效應(yīng)：我國抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件是邊長150mm的立方體（以及美國日本等國抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件是高300mm直徑150mm的圓柱體），當(dāng)采用其他尺寸的試件，混凝土破壞過程和形態(tài)雖然相同，但是強(qiáng)度因?yàn)槌叽缧?yīng)而有所差別，需要折算后考慮。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同尺寸的疊合板起吊力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，一般情況下疊合板都作為一個(gè)房間的主要樓板部分，建筑面積較大，但也有特殊情況采用小尺寸疊合板，以5m2作為標(biāo)準(zhǔn)，面積超過5m2且自重超過700N為為大尺寸構(gòu)件（如4120×2535的板面積為10.44m2），面積不超過5m2或尺寸自重小于700N為小尺寸構(gòu)件（如2020×1220的板面積為2.46m2），尺寸具體具體情況見表1。

表1 疊合板尺寸明細(xì)

產(chǎn)生波動(dòng)性的因素如起吊點(diǎn)受力不平衡、混凝土的非均勻性、模臺(tái)不夠平整等，在小尺寸構(gòu)件上體現(xiàn)的更為明顯，所以如圖所示結(jié)果中，輔助直線為規(guī)范規(guī)定的1.5倍，大尺寸構(gòu)件的起吊增大系數(shù)幾乎都在1.5之內(nèi)，集中趨勢(shì)很明顯，而小尺寸構(gòu)件的起吊增大系數(shù)離散性較大，有較多數(shù)據(jù)在輔助直線之外，也即起吊力超過1.5倍自重。

圖3 不同尺寸構(gòu)件起吊力對(duì)比圖

2.2 養(yǎng)護(hù)齡期的影響

養(yǎng)護(hù)齡期會(huì)影響起吊力，齡期越長混凝土的強(qiáng)度越高，更加容易脫模。在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值測試在28d齡期，也考慮了齡期對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。疊合板的正常齡期是2d（48h），本次實(shí)驗(yàn)的疊合板齡期從28h到76h不等，具體分布如表2所示。

表2 疊合板齡期明細(xì)

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出齡期超過兩天的疊合板起吊力增大系數(shù)較小，且起吊力較為穩(wěn)定，幾乎都在輔助直線（自重的1.5倍）之內(nèi)，而齡期不足的試件離散型極大。

圖4 不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間構(gòu)件起吊力對(duì)比圖

2.3 粘結(jié)條件的影響

脫模時(shí)如果有多余的粘接條件，顯然會(huì)影響起吊力，為了避免多余的連接，實(shí)際中一般拆除邊膜，僅有少數(shù)構(gòu)件沒有拆除邊膜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。

圖5 不同粘結(jié)條件構(gòu)件起吊力對(duì)比圖

2.4 綜合各種情況

總體上，《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）對(duì)于起吊力的估計(jì)不夠精確。裝配式建筑在中國處于迅速發(fā)展階段，規(guī)范大多謹(jǐn)慎規(guī)定以保證安全性。經(jīng)過大量實(shí)踐，充分證明脫模起吊力設(shè)置為不小于1.5倍自重過于籠統(tǒng)，不詳細(xì)分類造成了施工成本的增加和動(dòng)力的浪費(fèi)，如養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過48h的試件脫模起吊力幾乎都在自重1.4倍之內(nèi)，規(guī)范采用1.5倍增加了施工成本。而美國預(yù)制與預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)制定的PCI規(guī)范[6]中詳細(xì)區(qū)分了8種情況如表3，對(duì)于脫模起吊力的估計(jì)較為精準(zhǔn)。香港規(guī)范 Code of practice for precast concrete construction[7]中脫模吸附力起初取值與PCI的規(guī)范完全相同。

圖6 各種情況下的疊合板起吊力

表3 PCI規(guī)范對(duì)于起吊力增大系數(shù)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

①大尺寸疊合板脫模起吊力較為穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中面積在5m2以上且自重在700N以上的大尺寸疊合板脫模起吊力集中，幾乎都在自重1.5倍之內(nèi)；小尺寸構(gòu)件脫模起吊力較為離散，偏差較大。

②疊合板養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長約會(huì)節(jié)省起吊力。實(shí)驗(yàn)中養(yǎng)護(hù)時(shí)間在48h以上（兩天）的疊合板脫模起吊力較集中，全部在自重1.4倍之內(nèi)；養(yǎng)護(hù)時(shí)間在48h之內(nèi)構(gòu)件脫模起吊力較為離散，偏差較大。

③粘結(jié)條件越簡單越會(huì)降低起吊力；實(shí)驗(yàn)中沒有粘貼邊膜的疊合板脫模起吊力較為集中，大部分都在自重1.2倍之內(nèi)；粘貼邊膜的疊合板脫模起吊力非常離散，偏差較大。

④綜合所有試件表明，現(xiàn)行規(guī)定對(duì)于脫模起吊力估計(jì)過大，比如養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過48h所有起吊增大系數(shù)小于1.4，現(xiàn)行規(guī)定脫模起吊力不宜小于自重1.5倍并且只規(guī)定了兩種情況下的細(xì)則，可以參照美國和香港規(guī)范規(guī)定多種細(xì)則，詳細(xì)分類可以更加精確的估計(jì)脫模起吊力，降低施工成本。