摘要

預制混凝土結構中疊合板結合面粗糙度是影響裝配式建筑連接部位的重要因素。對于預制構件疊合板結合面粗造度的檢測方目前尚無(wú)明確的檢測標準，本文采用一定粒徑的砂，通過(guò)在疊合面劃分多區個(gè)區域平鋪的方式采集數據，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件表面粗粗糙度評定方法，并通過(guò)實(shí)驗中研究，改進(jìn)預制混凝土疊合板的拉毛工藝，保證產(chǎn)品的設計功能以及質(zhì)量，使其粗糙面符合國家驗收標準。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

NO.

01

疊合面粗糙度測定方法

1.1

結合面的處理工藝

Treatment process

目前實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，預制混凝土結構疊合板結合面的粗糙度主要是在混凝土硬化前通過(guò)機械拉毛、模具花紋鋼板或涂刷露骨料在混凝土硬化后用高壓水強沖洗的方式進(jìn)行。國家標準《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50204中，對預制構件的結合面質(zhì)量作為一項質(zhì)要的內容來(lái)驗收，《混凝土結構設計規范》GB50010和JGJ 1-2014《裝配式混凝土結構技術(shù)規程》中也要求到預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合面的80%。然后實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，限于設備和人工操作的因素，粗造度的控制是否達到標準要求，一直沒(méi)有標準規定的方法進(jìn)行檢測。因此，本文對預制構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(xiàn)）

1.2

鋪砂法檢測疊合板粗糙面粗糙度

Detection

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

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

1.3

國外研究方法

Research method

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

1.3.2.日本學(xué)者足立一郎用轉換器類(lèi)型的位移計制成一個(gè)凸凹儀，沿其中一個(gè)邊長(cháng)方向走出一系列的凸凹曲線(xiàn)，把每條凸凹曲線(xiàn)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(xiàn)圖上，通過(guò)計算得到一個(gè)平均深度，利用這個(gè)深度來(lái)定量描述粘結面的粗糙度。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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

1.4

測定方法

Assay method

1.4.1 在實(shí)驗室中選擇不同粒徑范圍的砂的中級砂對同一構件進(jìn)行試驗，通過(guò)對同條件下同一個(gè)試件進(jìn)行多次重復測試，驗證鋪砂法的數據重復性。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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(xiàn)）

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

圖1.1 測區分布

1.4.4將構件放在平面上，先用氣筒將構件測試面清理干凈，不得有松動(dòng)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,由里向外重復做攤鋪運動(dòng),稍稍用力將砂盡可能的向外攤開(kāi),使砂填入構件表面的空隙中；（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）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(dòng)余砂，基本露出石子；（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

1.4.6 收集構件表面的砂，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粒徑的砂依次重復試驗步驟，對數據進(jìn)行整理。見(jiàn)表1不同粒徑砂平鋪推定粗糙深度表。

1.5

試驗的復現性

Reproducibility

考慮到試驗的復現性，每次試驗前后都對構件進(jìn)行清理，保證試驗狀態(tài)的一致性，對同一構件進(jìn)行三次重復試驗，并考慮到不同的檢測人員的操作對試驗結果的影響。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

1.5.1 不同檢測人員重復試驗數據

試驗方案：采用0.075～0.6mm區間的混合砂，兩名檢測人員分別對“構件三”進(jìn)行三次重復試驗，驗證試驗結果的一致性，試驗數據見(jiàn)表2不同檢測人員重復試驗數據記錄。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

由上表可知，檢測員1的三次數據之間的誤差最/大為0.05mm，檢測員2的三次數據之間的誤差最/大為0.06mm，兩個(gè)檢測員對同一構件檢測的平均值分別為1.59mm和1.61mm，具體分析見(jiàn)下表3不同檢測人員重復試驗分析：（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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

1.5.2 不同體積及現場(chǎng)的砂對試驗結果的影響

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

通過(guò)試驗數據分析測區粗糙度誤差絕/對值的區間范圍，見(jiàn)表4測區數與絕/對誤差相互關(guān)系統計表。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

通過(guò)試驗分析，對28個(gè)測區中100 mL 、200 mL 、300 mL 、400mL的數據與500mL體積數據進(jìn)行比較，發(fā)現當鋪砂量為100 mL 時(shí)，50%的數據偏差在0.2mm以上，當鋪砂量為200 mL 時(shí)，43%的數據偏差在0.2mm以上，當鋪砂量為300 mL、400mL和500 mL時(shí)，粗糙度推定値的數據已基本達到穩定，90%的測區數據偏差在0.2mm以?xún)取?span style="color: rgb(43, 43, 43); font-family: "Microsoft YaHei"; text-align: justify; text-indent: 32px;">（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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

NO.

02

創(chuàng )新點(diǎn)與結論

（1）解決了《裝配式混凝土結構技術(shù)規程》JGJ 1-2014 中6.5.5條款以及《裝配式結構工程施工質(zhì)量驗收規程》DGJ32J184-2016中4.2.8條款中對粗糙度提出驗收要求，但是目前沒(méi)有檢測手段與之相匹配的問(wèn)題。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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

（3）通過(guò)選擇有代表性的小測區進(jìn)行檢測得出的結論能夠反映出整個(gè)構件的粗糙度實(shí)際情況。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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

NO.

03

拉毛工藝方法

預制混凝土構件粗糙面的生產(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或人工斬斧等在預制構件表面加工出粗糙面，施工過(guò)程，粉塵飛揚，污染環(huán)境，費時(shí)費力，效率低，成本高。2，噴砂處理工藝采用噴砂機在預制構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，不適用于結構件連接，而且施工過(guò)程粉塵污染較大。3，拉毛工藝采用人工或機械拉毛，適合無(wú)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制構件表面，然后進(jìn)行水洗，工藝復雜，需設立專(zhuān)用水洗工位，廢水需要處理后才能排放，水泥漿對工廠(chǎng)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用于建筑樓面板及屋面板的鋼筋混凝土預制板，為了增加疊合板與上層現澆混凝土的結合力，因此需要具備一定的粗糙度，除上述的拉毛，水洗工藝外，當樓板混凝土采用干硬性混凝土時(shí)，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，達到粗糙度的要求。我國目前應用較多預制混凝土板厚度通常在6-8㎝，，通過(guò)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(guò)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(wèn)題導致的返工、工作效率低下等問(wèn)題，保證疊合板拉毛深度與拉毛面積符合設計要求，操作簡(jiǎn)單，保證產(chǎn)品的設計功能以及質(zhì)量，使預制疊合板面的粗糙面符合國家驗收標準。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

但是，目前很多工廠(chǎng)還采用鋼制耙子人工拉毛的方式，無(wú)法保證疊合板拉毛深度達到設計值，往往成品部分區域拉毛效果好，部分區域拉毛效果差，產(chǎn)品觀(guān)感上良莠不齊，存在過(guò)多的不確定性。同時(shí)，很多工廠(chǎng)自制的工具沒(méi)有根據疊合板的生產(chǎn)工藝來(lái)考慮拉毛深度的控制，不得不再人工補充拉毛，不利于生產(chǎn)效率的提高。如圖3.1（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

結合本次課題，工廠(chǎng)為了達到良好的拉毛效果，改善拉毛工藝，設計了專(zhuān)門(mén)的機械設備進(jìn)行自動(dòng)拉毛。通過(guò)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到設計值。本文中的設備，啟動(dòng)模臺，讓模臺以默認速度通過(guò)拉毛工裝，對設備的參數調整，利用拉毛刀自身的重力，達到對混凝土表面進(jìn)行拉毛的目的。拉毛粗細均勻、深淺一致、軌跡平直。如圖3.1原始拉毛的弊端及機械拉毛初始效果對比和圖3.2機械拉毛成品。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

圖3.1

原始拉毛的弊端及機械拉毛初始效果

圖3.2

機械拉毛成品效果

3.1

自動(dòng)拉毛設備構造

Equipment construction

設備主要包含支撐系統、高度調節系統、拉毛刀頭系統。見(jiàn)圖3.3拉毛設備實(shí)物。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

圖3.3

拉毛機械實(shí)物

3.2

拉毛工藝

Technology

根據實(shí)際生產(chǎn)的疊合板厚度，及要求的拉毛深度，通過(guò)調節高度螺栓的方式，調節整個(gè)拉毛系統的高度，達到控制拉毛深的的目的。要求拉毛深度深時(shí)，降底拉毛系統高度，拉毛深度要求淺時(shí)，升高拉毛系統高度。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

根據自已工廠(chǎng)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(guò)工廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗獲得。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(shí)設置振動(dòng)臺震動(dòng)頻率，通常為 40HZ，單次震動(dòng)時(shí)間為10-20S，振動(dòng)至混凝土表面略有浮漿無(wú)大面積石子外漏即可，振搗時(shí)，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(xiàn)）

檢查拉毛工裝是否正常，需滿(mǎn)足粗糙度 4mm 要求，若有大量砼渣附著(zhù)應及時(shí)清理，要求以臺車(chē)為單位，每次作業(yè)完成一個(gè)臺車(chē)清理殘留在拉毛片上的砼渣一次。此時(shí)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)行調整。見(jiàn)圖3.4圖3.5，拉毛設備及刀頭的清理。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

圖3.4

拉毛設備清理

圖3.5

拉毛刀頭清理

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

拉毛時(shí)，掌握好拉毛時(shí)間，通常混凝土在初凝狀態(tài)下進(jìn)入拉毛工序。拉毛時(shí)間應在快初凝之時(shí)，剛達初凝時(shí)時(shí)行拉毛。初凝時(shí)間由工藝人員與實(shí)驗室人員試驗確定最/佳拉毛時(shí)間。不易過(guò)早，否則會(huì )造成拉毛縫被水泥將回填；不宜過(guò)晚，否則會(huì )造成石子被拉起。拉毛由臺模在行進(jìn)過(guò)程中，在拉毛設備刀頭自重的作用下，在構件表面切入混凝土表層，起到拉毛作用，見(jiàn)圖3.6。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

通過(guò)我們在實(shí)驗過(guò)程中總結的經(jīng)驗，首塊板拉毛時(shí)，要根據生產(chǎn)的混凝土坍落度及拉毛的深度，微調拉毛系統的高度，使大部分刀片滿(mǎn)足拉毛深度的要求，對于部分構件拉毛深度仍不夠的情況下，可通過(guò)部分深度不夠的刀頭增加負重的方式改善拉毛（圖片僅為示意），見(jiàn)圖3.7。這樣的好處是可以避免拉毛深度過(guò)大而增加斷板的機率。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

圖3.6

機模拉毛過(guò)程

圖3.7

刀頭負重物

拉毛結束后，檢查拉毛效果，對拉毛不到位或過(guò)度的地方，利用抹子進(jìn)行補拉毛或細節修補；檢查并及時(shí)調整預埋件，清理出桁架起吊點(diǎn)及線(xiàn)盒接線(xiàn)處空間；完成后經(jīng)質(zhì)檢確認無(wú)問(wèn)題，流轉入下一工位。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

3.3

常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題

Problem

3.3.1 拉毛過(guò)早或坍落度過(guò)大，會(huì )造成拉毛深度不夠或拉毛靜置后，混凝土漿體會(huì )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(guān)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充拉毛。通常，自制拉毛工具的齒間距在5cm，見(jiàn)圖3.9。

圖3.8

水泥漿開(kāi)始回填

圖3.9

自制拉毛工具

3.3.2 拉毛過(guò)晚，會(huì )造成拉毛深度不夠，拉毛刀口無(wú)法深入混凝土表層。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

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(kāi)，以增加拉毛的接觸面積。（PC固定模臺生產(chǎn)線(xiàn)）

3.3.3 混凝土坍落度過(guò)小，表面出現露石子現象，這時(shí)機械和人工耙子都無(wú)法拉毛，強行拉毛出現“拉翻”石子現象，此時(shí)必須有抹刀將混凝土拍平后劃毛的方式補救。如果還不能滿(mǎn)足要求，表面觀(guān)感差，應作報廢處理，見(jiàn)圖3.10.

圖3.10

坍落度過(guò)小造成疊合板表面無(wú)法拉毛

結束語(yǔ)

本文歸納總結了當前預制構件疊合板結合面的粗糙度測定技術(shù)，并對試驗方式進(jìn)行分析，該方法為裝配式建筑中結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(xiàn)）

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