摘要

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中疊合板結(jié)合面粗糙度是影響裝配式建筑連接部位的重要因素。對于預(yù)制構(gòu)件疊合板結(jié)合面粗造度的檢測方目前尚無明確的檢測標(biāo)準(zhǔn)，本文采用一定粒徑的砂，通過在疊合面劃分多區(qū)個區(qū)域平鋪的方式采集數(shù)據(jù)，分析推定疊合面的粗造度，并對評定方法進(jìn)行了綜合評述，分析了其適用范圍。最后提出了一種新型疊合構(gòu)件表面粗粗糙度評定方法，并通過實(shí)驗(yàn)中研究，改進(jìn)預(yù)制混凝土疊合板的拉毛工藝，保證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)功能以及質(zhì)量，使其粗糙面符合國家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

NO.

01

疊合面粗糙度測定方法

1.1

結(jié)合面的處理工藝

Treatment process

目前實(shí)際生產(chǎn)過程中，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)疊合板結(jié)合面的粗糙度主要是在混凝土硬化前通過機(jī)械拉毛、模具花紋鋼板或涂刷露骨料在混凝土硬化后用高壓水強(qiáng)沖洗的方式進(jìn)行。國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204中，對預(yù)制構(gòu)件的結(jié)合面質(zhì)量作為一項(xiàng)質(zhì)要的內(nèi)容來驗(yàn)收，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010和JGJ 1-2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中也要求到預(yù)制疊合板粗糙度深度通常要求不小于4mm，粗造面面積不宜小于結(jié)合面的80%。然后實(shí)際生產(chǎn)過程中，限于設(shè)備和人工操作的因素，粗造度的控制是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，一直沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。因此，本文對預(yù)制構(gòu)件疊合面的粗糙度檢測方進(jìn)行了探討。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.2

鋪砂法檢測疊合板粗糙面粗糙度

Detection

鋪砂法是目前試驗(yàn)研究中廣泛采用的較為簡單的方法，其測量原理是通過定量的砂體積和平鋪的面積來測算結(jié)合面粗糙度的深度。方法是：將混凝土處理面用塑料板包裹起來（剛好與處理面最/高點(diǎn)齊平），從表面上灌入標(biāo)準(zhǔn)砂且與包裹的塑料板頂面抹平，然后測得標(biāo)準(zhǔn)砂的體積，則平均灌砂深度可用砂的體積除以平鋪砂結(jié)合面的面積來得到鋪砂的平均深度。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

此方法操作復(fù)雜，速度緩慢，不適合實(shí)際工程現(xiàn)場測量，另外以構(gòu)件處理面最/高點(diǎn)作為檢測基準(zhǔn)面檢測誤差較大。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.3

國外研究方法

Research method

1.3.1.歐洲標(biāo)準(zhǔn)建議用硅粉堆落法把粘結(jié)面粗糙度分為粗糙、輕度粗糙和光滑3種。此方法是粗糙度的一種定性評價，無法定量的描述混凝土粘結(jié)面的粗糙度。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.3.2.日本學(xué)者足立一郎用轉(zhuǎn)換器類型的位移計(jì)制成一個凸凹儀，沿其中一個邊長方向走出一系列的凸凹曲線，把每條凸凹曲線附近與處理面最/高點(diǎn)相聯(lián)系的水平面表示在其凸凹曲線圖上，通過計(jì)算得到一個平均深度，利用這個深度來定量描述粘結(jié)面的粗糙度。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

此方法操作復(fù)雜，速度緩慢，計(jì)算復(fù)雜，不適合實(shí)際工程現(xiàn)場測量推廣。本文的研究希望能夠找到一種簡單方便、利于現(xiàn)場操作的新型檢測方法。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.4

測定方法

Assay method

1.4.1 在實(shí)驗(yàn)室中選擇不同粒徑范圍的砂的中級砂對同一構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)，通過對同條件下同一個試件進(jìn)行多次重復(fù)測試，驗(yàn)證鋪砂法的數(shù)據(jù)重復(fù)性。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.4.2 對同一部位采用不同體積的砂進(jìn)行攤鋪，確定不同體積的砂對粗糙度推定值測量的影響。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.4.3 對整個構(gòu)件進(jìn)行攤鋪，得出構(gòu)件的滿鋪粗糙度推定值，并在同一構(gòu)件有代表性的位置選擇若干測區(qū)，試驗(yàn)得出各測區(qū)的粗糙度推定値，取所有測區(qū)粗糙度推定値的平均值作為構(gòu)件的粗糙度推定値，通過該推定値與滿鋪粗糙度推定値的比較，確定合適的測區(qū)鋪砂體積以及測區(qū)數(shù)量。（PC固定模臺生產(chǎn)線）如圖1.1。

圖1.1 測區(qū)分布

1.4.4將構(gòu)件放在平面上，先用氣筒將構(gòu)件測試面清理干凈，不得有松動的石子等雜物，四周進(jìn)行封堵，倒入粒徑0.6～1.18mm的砂，用底面粘有橡膠片的刷子,由里向外重復(fù)做攤鋪運(yùn)動,稍稍用力將砂盡可能的向外攤開,使砂填入構(gòu)件表面的空隙中；（PC固定模臺生產(chǎn)線）如圖1.2。

圖1.2 檢測鋪砂

1.4.5 將所倒入的砂抹平，使得上表面不留有浮動余砂，基本露出石子；（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.4.6 收集構(gòu)件表面的砂，用量筒量取砂的體積；如圖1.3。

圖1.3

檢測用砂收集

1.4.7 分別用0.075～0.15mm、0.15～0.3mm、0.3～0.6mm粒徑的砂依次重復(fù)試驗(yàn)步驟，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。見表1不同粒徑砂平鋪推定粗糙深度表。

1.5

試驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性

Reproducibility

考慮到試驗(yàn)的復(fù)現(xiàn)性，每次試驗(yàn)前后都對構(gòu)件進(jìn)行清理，保證試驗(yàn)狀態(tài)的一致性，對同一構(gòu)件進(jìn)行三次重復(fù)試驗(yàn)，并考慮到不同的檢測人員的操作對試驗(yàn)結(jié)果的影響。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.5.1 不同檢測人員重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)方案：采用0.075～0.6mm區(qū)間的混合砂，兩名檢測人員分別對“構(gòu)件三”進(jìn)行三次重復(fù)試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的一致性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2不同檢測人員重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

由上表可知，檢測員1的三次數(shù)據(jù)之間的誤差最/大為0.05mm，檢測員2的三次數(shù)據(jù)之間的誤差最/大為0.06mm，兩個檢測員對同一構(gòu)件檢測的平均值分別為1.59mm和1.61mm，具體分析見下表3不同檢測人員重復(fù)試驗(yàn)分析：（PC固定模臺生產(chǎn)線）

由此可見用鋪砂法檢測構(gòu)件粗糙度的方法復(fù)現(xiàn)性較為一致，可以應(yīng)用于正常的檢測工作中。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

1.5.2 不同體積及現(xiàn)場的砂對試驗(yàn)結(jié)果的影響

針對預(yù)制疊合板粗糙面形成的工藝方法，在不同的構(gòu)件廠選擇不同的構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場攤鋪實(shí)驗(yàn)。中民筑友的預(yù)制疊合板粗糙面為機(jī)器拉毛形成，大地構(gòu)件廠為人工拉毛形成，兩家構(gòu)件廠各選擇不少于三個構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)。首先對整個構(gòu)件進(jìn)行滿鋪，得出構(gòu)件的滿鋪粗糙度推定值，然后選取有代表性的位置進(jìn)行試驗(yàn)，在同一部位依次用100mL、200mL、300mL、400mL、500 mL的砂進(jìn)行攤鋪，分別計(jì)算出各自的粗糙度推定值，通過各測區(qū)數(shù)據(jù)與構(gòu)件的滿鋪數(shù)據(jù)的比較，以及同一部位不同體積的數(shù)據(jù)之間的比較，最終尋找到最合適的試驗(yàn)用砂量及測區(qū)數(shù)量。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析測區(qū)粗糙度誤差絕/對值的區(qū)間范圍，見表4測區(qū)數(shù)與絕/對誤差相互關(guān)系統(tǒng)計(jì)表。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

通過試驗(yàn)分析，對28個測區(qū)中100 mL 、200 mL 、300 mL 、400mL的數(shù)據(jù)與500mL體積數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋪砂量為100 mL 時，50%的數(shù)據(jù)偏差在0.2mm以上，當(dāng)鋪砂量為200 mL 時，43%的數(shù)據(jù)偏差在0.2mm以上，當(dāng)鋪砂量為300 mL、400mL和500 mL時，粗糙度推定値的數(shù)據(jù)已基本達(dá)到穩(wěn)定，90%的測區(qū)數(shù)據(jù)偏差在0.2mm以內(nèi)。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

因此，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)的可操作性，在鋪砂體積的選取為300mL量為宜。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

NO.

02

創(chuàng)新點(diǎn)與結(jié)論

（1）解決了《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 1-2014 中6.5.5條款以及《裝配式結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》DGJ32J184-2016中4.2.8條款中對粗糙度提出驗(yàn)收要求，但是目前沒有檢測手段與之相匹配的問題。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

（2）將粗糙度這個定性的概念轉(zhuǎn)化為粗糙度推定値這一定量的概念，方便進(jìn)行評價。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

（3）通過選擇有代表性的小測區(qū)進(jìn)行檢測得出的結(jié)論能夠反映出整個構(gòu)件的粗糙度實(shí)際情況。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

（4）檢測方法簡單，操作實(shí)用，可大規(guī)模推行。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

NO.

03

拉毛工藝方法

預(yù)制混凝土構(gòu)件粗糙面的生產(chǎn)工藝有以下四種方式：鑿毛；噴砂處理；拉毛；露骨料水洗。1，鑿毛工藝為使用鑿毛機(jī)或人工斬斧等在預(yù)制構(gòu)件表面加工出粗糙面，施工過程，粉塵飛揚(yáng)，污染環(huán)境，費(fèi)時費(fèi)力，效率低，成本高。2，噴砂處理工藝采用噴砂機(jī)在預(yù)制構(gòu)件表面噴涂澆筑漿料，但處理深度淺，只適合于表面抹灰、粘貼防水層或裝飾材料，不適用于結(jié)構(gòu)件連接，而且施工過程粉塵污染較大。3，拉毛工藝采用人工或機(jī)械拉毛，適合無模具擋邊面及樓板上表面、梁上表面等制作粗糙度。4，露骨料水洗工藝采用露骨料劑涂抹于預(yù)制構(gòu)件表面，然后進(jìn)行水洗，工藝復(fù)雜，需設(shè)立專用水洗工位，廢水需要處理后才能排放，水泥漿對工廠環(huán)境污染極大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。疊合板是一種廣泛應(yīng)用于建筑樓面板及屋面板的鋼筋混凝土預(yù)制板，為了增加疊合板與上層現(xiàn)澆混凝土的結(jié)合力，因此需要具備一定的粗糙度，除上述的拉毛，水洗工藝外，當(dāng)樓板混凝土采用干硬性混凝土?xí)r，也可以采用特定的混凝土成型方式，得到露出石子的樓板上表面，達(dá)到粗糙度的要求。我國目前應(yīng)用較多預(yù)制混凝土板厚度通常在6-8㎝，，通過大量生產(chǎn)實(shí)踐，適用性最廣泛的還是將疊合板的上表面進(jìn)行拉毛處理的方式，并且通過自制或定制工器具，將拉毛工作進(jìn)行量化，減少因人工操作問題導(dǎo)致的返工、工作效率低下等問題，保證疊合板拉毛深度與拉毛面積符合設(shè)計(jì)要求，操作簡單，保證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)功能以及質(zhì)量，使預(yù)制疊合板面的粗糙面符合國家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

但是，目前很多工廠還采用鋼制耙子人工拉毛的方式，無法保證疊合板拉毛深度達(dá)到設(shè)計(jì)值，往往成品部分區(qū)域拉毛效果好，部分區(qū)域拉毛效果差，產(chǎn)品觀感上良莠不齊，存在過多的不確定性。同時，很多工廠自制的工具沒有根據(jù)疊合板的生產(chǎn)工藝來考慮拉毛深度的控制，不得不再人工補(bǔ)充拉毛，不利于生產(chǎn)效率的提高。如圖3.1（PC固定模臺生產(chǎn)線）

結(jié)合本次課題，工廠為了達(dá)到良好的拉毛效果，改善拉毛工藝，設(shè)計(jì)了專門的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動拉毛。通過這種方式控制疊合樓板的拉毛深度，以保證疊合板拉毛深度達(dá)到設(shè)計(jì)值。本文中的設(shè)備，啟動模臺，讓模臺以默認(rèn)速度通過拉毛工裝，對設(shè)備的參數(shù)調(diào)整，利用拉毛刀自身的重力，達(dá)到對混凝土表面進(jìn)行拉毛的目的。拉毛粗細(xì)均勻、深淺一致、軌跡平直。如圖3.1原始拉毛的弊端及機(jī)械拉毛初始效果對比和圖3.2機(jī)械拉毛成品。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

圖3.1

原始拉毛的弊端及機(jī)械拉毛初始效果

圖3.2

機(jī)械拉毛成品效果

3.1

自動拉毛設(shè)備構(gòu)造

Equipment construction

設(shè)備主要包含支撐系統(tǒng)、高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、拉毛刀頭系統(tǒng)。見圖3.3拉毛設(shè)備實(shí)物。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

圖3.3

拉毛機(jī)械實(shí)物

3.2

拉毛工藝

Technology

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的疊合板厚度，及要求的拉毛深度，通過調(diào)節(jié)高度螺栓的方式，調(diào)節(jié)整個拉毛系統(tǒng)的高度，達(dá)到控制拉毛深的的目的。要求拉毛深度深時，降底拉毛系統(tǒng)高度，拉毛深度要求淺時，升高拉毛系統(tǒng)高度。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

根據(jù)自已工廠混凝土特性，選擇拉毛刀口的加工角度及加工拉毛刀鋼板的厚度。這對刀口是否能順利切入混凝土表面很重要，需要通過工廠實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)獲得。通常拉毛鋼板的厚度宜在8-12mm，刀頭斜切角度宜在30-40°。施工時設(shè)置振動臺震動頻率，通常為 40HZ，單次震動時間為10-20S，振動至混凝土表面略有浮漿無大面積石子外漏即可，振搗時，輔以鐵鏟或抹子進(jìn)行輔助平整處理。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

檢查拉毛工裝是否正常，需滿足粗糙度 4mm 要求，若有大量砼渣附著應(yīng)及時清理，要求以臺車為單位，每次作業(yè)完成一個臺車清理殘留在拉毛片上的砼渣一次。此時的重要的是拉毛裝置的高度要隨疊合板的厚度及模板的高度進(jìn)行調(diào)整。見圖3.4圖3.5，拉毛設(shè)備及刀頭的清理。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

圖3.4

拉毛設(shè)備清理

圖3.5

拉毛刀頭清理

為了方便現(xiàn)場混凝土的澆筑，具備現(xiàn)場施工操作性，同時也利于混凝土盡快的拉毛并進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)。疊合樓板的混凝土坍落度宜控制在120±20，外加劑采用無緩凝功能的聚羧酸形高效減水劑，碎石最/大粒徑不宜超過31.5mm。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

拉毛時，掌握好拉毛時間，通常混凝土在初凝狀態(tài)下進(jìn)入拉毛工序。拉毛時間應(yīng)在快初凝之時，剛達(dá)初凝時時行拉毛。初凝時間由工藝人員與實(shí)驗(yàn)室人員試驗(yàn)確定最/佳拉毛時間。不易過早，否則會造成拉毛縫被水泥將回填；不宜過晚，否則會造成石子被拉起。拉毛由臺模在行進(jìn)過程中，在拉毛設(shè)備刀頭自重的作用下，在構(gòu)件表面切入混凝土表層，起到拉毛作用，見圖3.6。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

通過我們在實(shí)驗(yàn)過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，首塊板拉毛時，要根據(jù)生產(chǎn)的混凝土坍落度及拉毛的深度，微調(diào)拉毛系統(tǒng)的高度，使大部分刀片滿足拉毛深度的要求，對于部分構(gòu)件拉毛深度仍不夠的情況下，可通過部分深度不夠的刀頭增加負(fù)重的方式改善拉毛（圖片僅為示意），見圖3.7。這樣的好處是可以避免拉毛深度過大而增加斷板的機(jī)率。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

圖3.6

機(jī)模拉毛過程

圖3.7

刀頭負(fù)重物

拉毛結(jié)束后，檢查拉毛效果，對拉毛不到位或過度的地方，利用抹子進(jìn)行補(bǔ)拉毛或細(xì)節(jié)修補(bǔ)；檢查并及時調(diào)整預(yù)埋件，清理出桁架起吊點(diǎn)及線盒接線處空間；完成后經(jīng)質(zhì)檢確認(rèn)無問題，流轉(zhuǎn)入下一工位。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

3.3

常見的幾個問題

Problem

3.3.1 拉毛過早或坍落度過大，會造成拉毛深度不夠或拉毛靜置后，混凝土漿體會緩慢填充拉毛縫，造成拉毛深度變淺，如圖3.8。

解決方法是在拉毛后混凝土終凝前要觀察拉毛縫隙是否被水泥漿回填，如果被水泥漿填充，可采用人工方用自制拉毛工具補(bǔ)充拉毛。通常，自制拉毛工具的齒間距在5cm，見圖3.9。

圖3.8

水泥漿開始回填

圖3.9

自制拉毛工具

3.3.2 拉毛過晚，會造成拉毛深度不夠，拉毛刀口無法深入混凝土表層。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

解決辦法是立刻采用人工拉毛的方式，并和原拉毛軌跡錯開，以增加拉毛的接觸面積。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

3.3.3 混凝土坍落度過小，表面出現(xiàn)露石子現(xiàn)象，這時機(jī)械和人工耙子都無法拉毛，強(qiáng)行拉毛出現(xiàn)“拉翻”石子現(xiàn)象，此時必須有抹刀將混凝土拍平后劃毛的方式補(bǔ)救。如果還不能滿足要求，表面觀感差，應(yīng)作報(bào)廢處理，見圖3.10.

圖3.10

坍落度過小造成疊合板表面無法拉毛

結(jié)束語

本文歸納總結(jié)了當(dāng)前預(yù)制構(gòu)件疊合板結(jié)合面的粗糙度測定技術(shù)，并對試驗(yàn)方式進(jìn)行分析，該方法為裝配式建筑中結(jié)合面粗糙度的測量提供了一種檢測手段。（PC固定模臺生產(chǎn)線）

同時，本方根據(jù)檢測結(jié)課和實(shí)際生產(chǎn)提供了有效的機(jī)械拉毛的工藝，拉毛效果明顯改善，該方法僅供參考。（PC固定模臺生產(chǎn)線）