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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(chǎn)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(chǎn)工藝痛點、難點,開展了預制墻板立式生產(chǎn)關鍵技術與裝備研究,為綠色、低碳、環(huán)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(xié)會混凝土科學技術獎已經(jīng)開始申報,歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員,持續(xù)關注協(xié)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(xié)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(xié)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(jīng)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(chuàng)新類”3項、“技術革新類”15項。

一等獎項目

 預制墻板立式生產(chǎn)關鍵技術與裝備研究 


主要完成單位:北京市燕通建筑構(gòu)件有限公司、北京市住宅產(chǎn)業(yè)化集團股份有限公司、承德綠建建筑節(jié)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(fā)布《關于大力發(fā)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(fā)展階段。國家各部委對發(fā)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(qū)動,以工程全壽命期系統(tǒng)化集成設計、精益化生產(chǎn)施工為主要手段,整合工程全產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和創(chuàng)新鏈,實現(xiàn)工程建設高效益、高質(zhì)量、低消耗、低排放。

      立模生產(chǎn)工藝是裝配式建筑中預制構(gòu)件的主要生產(chǎn)方式之一。相比平模生產(chǎn)工藝,立模生產(chǎn)工藝具有節(jié)約場地,降低能耗,提升生產(chǎn)效率等優(yōu)勢。然而,目前國內(nèi)預制構(gòu)件立模生產(chǎn)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(xiàn)有的半自動和人工加工方式生產(chǎn)導致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品精度低、能耗大;尚無針對高穩(wěn)定性早強自密實混凝土及其成型工藝的系統(tǒng)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(chǎn)關鍵技術與裝備研究,為綠色、低碳、環(huán)保的裝配式建筑的推廣提供技術支撐。主要科研內(nèi)容如下:
1.自動化鋼筋成型設備及配套技術開發(fā)


為提升預制構(gòu)件鋼筋加工效率,降低生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本,自主研發(fā)了封閉箍筋自動化焊接設備、鋼筋網(wǎng)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(fā)了適用于預制構(gòu)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(zhì)量大幅度提高,平均節(jié)材率15.5%,節(jié)省人工75%以上,生產(chǎn)效率提高300%以上;焊接設備總功率72kvA,節(jié)能率48%。


(2)研發(fā)了適用于光圓和盤螺鋼筋(直徑6mm~12mm)的低能耗開口網(wǎng)片焊接機器人,可實現(xiàn)標準網(wǎng)片和復雜形狀網(wǎng)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(chǎn)量設備的1/2~2/3,節(jié)能率33%。


(3)研發(fā)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(zhuǎn)調(diào)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(xiàn)了鋼筋骨架快速調(diào)姿、焊點精準定位、高效穩(wěn)定焊接,適用于多種立模生產(chǎn)墻板。


(4)開發(fā)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(xiàn)保溫板、鋼筋骨架立式生產(chǎn)精準定位,提高組裝效率,提升外墻板立式生產(chǎn)質(zhì)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(fā)


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(zhuǎn)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(nèi)容:


(1)研發(fā)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(tǒng)、模板系統(tǒng)、開合模系統(tǒng)和養(yǎng)護控制系統(tǒng)。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(yǎng)智能管控技術,實現(xiàn)構(gòu)件表面3m偏差小于2.5mm,控溫精度達±2℃。


(2)研發(fā)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(xiàn)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(fā)了出筋墻板立模生產(chǎn)配套的組合式側(cè)邊模,實現(xiàn)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(chǎn)質(zhì)量和效率。

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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(wěn)定性。

傳統(tǒng)的現(xiàn)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(gòu)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(fā)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(yǎng)護工藝的研究,并開展以下研發(fā)工作:

(1)研發(fā)了早強、高穩(wěn)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(yōu)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(chǎn)工藝技術研究

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

(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(gòu)件立式成型質(zhì)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(nèi)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(xiàn)了墻板成型效率和產(chǎn)品質(zhì)量的雙提升。


頂升泵及現(xiàn)場澆筑

平-立組合生產(chǎn)工藝流程

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

主要創(chuàng)新點


      1. 研制了臥式多工位封閉箍筋焊接、復雜鋼筋網(wǎng)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(fā)了適合于立模頂升工藝的早強高穩(wěn)定性自密實混凝土,顯著提高了生產(chǎn)效率和預制墻板質(zhì)量;

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


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(fā)明專利12項,形成了具有自主知識產(chǎn)權的成套關鍵技術,建立了2條自動化生產(chǎn)線,并在北京城市副中心住房項目、北京市朝陽區(qū)孫河鄉(xiāng)前葦溝組團棚戶區(qū)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(chǎn)技術在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中的應用,取得了良好的社會效益和經(jīng)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(gòu)件有限公司,隸屬于北京市住宅產(chǎn)業(yè)化集團股份有限公司。在北京市昌平區(qū)南口鎮(zhèn)北京市政工業(yè)基地園區(qū)內(nèi),為“北京市裝配式住宅科技產(chǎn)業(yè)基地”,北京市高新技術企業(yè)。燕通公司主要業(yè)務包括:裝配式建筑構(gòu)件深化設計、新產(chǎn)品技術研發(fā)、PC構(gòu)件制造、建廠咨詢、構(gòu)件吊裝和灌漿施工服務等六個板塊。公司生產(chǎn)的產(chǎn)品包括裝配式建筑工程使用的預制部品,包括結(jié)構(gòu)保溫裝飾一體化外墻板、結(jié)構(gòu)內(nèi)墻板、PCF板和裝飾板、疊合樓板、樓梯板、陽臺板、空調(diào)板等。

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



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