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2023混凝土科學技術獎
【科技進步類】一等獎:預制墻板立式生產關鍵技術與裝備研究
時間:2024-07-02    來源:CCPA科技工作部    分享:
本項目組針對立模生產工藝痛點、難點,開展了預制墻板立式生產關鍵技術與裝備研究,為綠色、低碳、環保的裝配式建筑的推廣提供技術支撐。

2024年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎已經開始申報,歡迎業內企事業單位及從業人員,持續關注協會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。





2023年度中國混凝土與水泥制品協會

混凝土科學技術獎?科技進步類

項目展示







2023年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2023年3月啟動,至2023年12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目45項。經過專家評審委員會的初評及終評,共計30個項目獲獎,包括一等獎3項、二等獎16項、三等獎11項,其中“基礎理論類”2項、“科技進步類”10項、“標準創新類”3項、“技術革新類”15項。

一等獎項目

 預制墻板立式生產關鍵技術與裝備研究 


主要完成單位:北京市燕通建筑構件有限公司、北京市住宅產業化集團股份有限公司、承德綠建建筑節能科技有限公司、河北新大地機電制造有限公司

主要完成人:任成傳、楊思忠、朱鳳起、李鴻、趙志剛、董鐵良、魏樹浩、王文歡、劉興華、王群、盧造、李健、王肖飛、陳旭、王蕊


項目概況

      2016年國務院辦公廳發布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》文件以來,我國裝配式建筑進入快速發展階段。國家各部委對發展綠色和裝配式建筑提出了更高的要求,即通過新一代信息技術驅動,以工程全壽命期系統化集成設計、精益化生產施工為主要手段,整合工程全產業鏈、價值鏈和創新鏈,實現工程建設高效益、高質量、低消耗、低排放。

      立模生產工藝是裝配式建筑中預制構件的主要生產方式之一。相比平模生產工藝,立模生產工藝具有節約場地,降低能耗,提升生產效率等優勢。然而,目前國內預制構件立模生產設備及相關技術仍在一些問題,包括缺乏成熟的配套空腔模板和邊模板組拆設備;缺乏自動化鋼筋加工設備,現有的半自動和人工加工方式生產導致生產效率低、產品精度低、能耗大;尚無針對高穩定性早強自密實混凝土及其成型工藝的系統性研究等。本項目組針對以上痛點、難點,開展了預制墻板立式生產關鍵技術與裝備研究,為綠色、低碳、環保的裝配式建筑的推廣提供技術支撐。主要科研內容如下:
1.自動化鋼筋成型設備及配套技術開發


為提升預制構件鋼筋加工效率,降低生產能耗和生產成本,自主研發了封閉箍筋自動化焊接設備、鋼筋網片自動化焊接設備、鋼筋骨架自動化綁扎設備、夾心保溫墻板鋼筋骨架-保溫板-邊模板組合成型技術:


1)研發了適用于預制構件常用箍筋(直徑6mm~12mm)的4工位智能化焊接機器人。與常用半自動焊接設備比,箍筋焊點質量大幅度提高,平均節材率15.5%,節省人工75%以上,生產效率提高300%以上;焊接設備總功率72kvA,節能率48%。


(2)研發了適用于光圓和盤螺鋼筋(直徑6mm~12mm)的低能耗開口網片焊接機器人,可實現標準網片和復雜形狀網片(單開口、雙開口)的全自動焊接;焊接速度10~20排/分鐘;總功率200kvA,為同產量設備的1/2~2/3,節能率33%。


(3)研發了大型墻板鋼筋骨架立式組裝成型自動化設備,運用自動翻轉調姿、機器視覺自動尋位、全自動二氧化碳保護焊接等技術,實現了鋼筋骨架快速調姿、焊點精準定位、高效穩定焊接,適用于多種立模生產墻板。


(4)開發了夾心保溫墻板鋼筋骨架與保溫板一體化組裝設備,形成組裝工藝,可實現保溫板、鋼筋骨架立式生產精準定位,提高組裝效率,提升外墻板立式生產質量。



封閉箍筋自動焊接設備


鋼筋骨架立式組裝成型自動化設備
2.預制墻板立式成型裝備及配套技術開發


通過對預制墻板立式成型裝備、縱肋墻板空腔模具及組拆設備、墻板翻轉設備、混凝土自動化澆筑設備及鋼筋骨架入模設備系列研究,包括如下內容:


(1)研發了適用于實心和空心墻板成型的模塊化大型成組立模設備,研究了專用的控制系統、模板系統、開合模系統和養護控制系統。成組立模設備采用模板精密加工、分布式低噪音振搗和蒸養智能管控技術,實現構件表面3m偏差小于2.5mm,控溫精度達±2℃。


(2)研發三類縱肋空心墻板用空腔成型模具,空腔模具豎向原位組拆和水平脫模及碼放一體化等裝備,實現了縱肋空心墻板立式澆筑成型和脫模高效率、自動化。


(3)研發了出筋墻板立模生產配套的組合式側邊模,實現快速支拆、防漏漿脹模、預埋精確定位等多種功能,提升了墻板立式生產質量和效率。

成組立模總裝


組合式邊模

3.早強自密實混凝土配制及立模澆筑成型工藝研究

不同于一般自密實混凝土成型,墻板頂升成型頂升壓力較小、時間短,加之窗洞口部位和薄壁空腔等不易澆筑密實部位和多點同步頂升,混凝土填充模具空隙并排氣密實將變得更加困難。這就要求混凝土具有良好的流動性和間隙通過能力的基礎上,具有更高的穩定性。

傳統的現澆自密實混凝土雖然滿足自密實混凝土工作性,但是不能滿足構件早強脫模的要求的,需添加早強劑,而早強劑的添加又會增大混凝土工作性的變化,同時緩凝劑或緩釋型保坍劑的用量也受限。為此,研發團隊展開了早強自密實混凝土配制技術、立式澆筑成型工藝、防漏漿技術、預埋件及預留孔洞精確定位技術和成組立模高效養護工藝的研究,并開展以下研發工作:

(1)研發了早強、高穩定性頂升自密實混凝土用聚羧酸減水劑復配技術,為自密實混凝土的配制奠定了基礎;

(2)通過配合比和粗骨料粒徑優化,配制的自密實混凝土具有早期強度高、工作性能良好的特點,滿足實心墻板立式頂升免振成型工藝的要求。

4.墻板立式生產工藝技術研究

開展了系列化預制實心、縱肋空心內墻板和夾心保溫墻板立式成型工藝技術研究,實現了墻板構件的高質量高效綠色低碳生產。

(1)對快速組模技術進行研究,形成邊模與鋼筋骨架預組合、開合模、預留預埋、模板變形控制、防漏漿等工藝技術,提高了墻板的組模效率,保證了墻板構件立式成型質量。

開模工藝


(2)對墻板立式成型工藝進行研究,形成實心和空心墻板分層澆筑成型、實心墻板頂升免振成型、實心夾心保溫墻板內外葉墻板立式同步成型和縱肋空心墻板平-立組合成型等工藝技術,實現了墻板成型效率和產品質量的雙提升。


頂升泵及現場澆筑

平-立組合生產工藝流程

(3)對低能耗養護工藝進行研究,達到了養護溫度降低約10℃、養護時間縮短3小時左右,養護能耗降低47%的明顯節能效果。

主要創新點


      1. 研制了臥式多工位封閉箍筋焊接、復雜鋼筋網片焊接、鋼筋骨架立式組裝等智能化鋼筋加工關鍵設備;

2. 研發了適合于立模頂升工藝的早強高穩定性自密實混凝土,顯著提高了生產效率和預制墻板質量;

3. 研發了適用于空心墻板、夾心保溫墻板和內墻板等各類墻板的模塊化大型成組立模成套設備及生產工藝,實現了墻板類構件的高效低能耗生產。


科技成果及工程應用

該項目成果已獲授權實用新型專利9項、軟件著作權2項,申報發明專利12項,形成了具有自主知識產權的成套關鍵技術,建立了2條自動化生產線,并在北京城市副中心住房項目、北京市朝陽區孫河鄉前葦溝組團棚戶區改造等5項工程中得到應用。該項目成果推動了預制混凝土墻板立式生產技術在裝配式建筑結構中的應用,取得了良好的社會效益和經濟效益,應用前景廣闊。


第一完成單位簡介

北京市燕通建筑構件有限公司,隸屬于北京市住宅產業化集團股份有限公司。在北京市昌平區南口鎮北京市政工業基地園區內,為“北京市裝配式住宅科技產業基地”,北京市高新技術企業。燕通公司主要業務包括:裝配式建筑構件深化設計、新產品技術研發、PC構件制造、建廠咨詢、構件吊裝和灌漿施工服務等六個板塊。公司生產的產品包括裝配式建筑工程使用的預制部品,包括結構保溫裝飾一體化外墻板、結構內墻板、PCF板和裝飾板、疊合樓板、樓梯板、陽臺板、空調板等。

北京燕通參編了《裝配式混凝土結構建筑技術標準》等30多項國家、行業、地方和團體標準標準。承擔了國家重點研發計劃課題“工業化建筑檢測與評價關鍵技術研究”、中央引導地方科技發展專項的北京市科技計劃項目“裝配式新型墻材體系與構件套筒灌漿連接關鍵技術研究與應用”、市政路橋集團課題“裝配式構件信息管理系統(PCIS)”等10多項國家、省部級或市政路橋集團研究課題。



科技獎申報請點擊:http://jl.ccpa.com.cn

查看申報通知請點擊:關于申報和推薦2024年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎的通知


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