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2023混凝土科学技术奖
【科技进步类】一等奖:预制墙板立式生产关键技术与装备研究
时间:2024-07-02 来源:CCPA科技工作部 分享:
本项目组针对立模生产工艺痛点、难点,开展了预制墙板立式生产关键技术与装备研究,为绿色、低碳、环保的装配式建筑的推广提供技术支撑。

2024年度 混凝土科学技术奖已经开始申报,欢迎业内企事业单位及从业人员,持续关注协会官方公众号【混凝土科技奖】的相关信息。





2023年度

混凝土科学技术奖•科技进步类

项目展示







2023年度 混凝土科学技术奖工作于2023年3月启动,至2023年12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目45项。经过专家评审委员会的初评及终评,共计30个项目获奖,包括一等奖3项、二等奖16项、三等奖11项,其中“基础理论类”2项、“科技进步类”10项、“标准创新类”3项、“技术革新类”15项。

一等奖项目

预制墙板立式生产关键技术与装备研究


主要完成单位:北京市燕通建筑构件有限公司、北京市住宅产业化集团股份有限公司、承德绿建建筑节能科技有限公司、河北新大地机电制造有限公司

主要完成人:任成传、杨思忠、朱凤起、李鸿、赵志刚、董铁良、魏树浩、王文欢、刘兴华、王群、卢造、李健、王肖飞、陈旭、王蕊


项目概况

2016年国务院办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件以来,我国装配式建筑进入快速发展阶段。国家各部委对发展绿色和装配式建筑提出了更高的要求,即通过新一代信息技术驱动,以工程全寿命期系统化集成设计、精益化生产施工为主要手段,整合工程全产业链、价值链和创新链,实现工程建设高效益、高质量、低消耗、低排放。

立模生产工艺是装配式建筑中预制构件的主要生产方式之一。相比平模生产工艺,立模生产工艺具有节约场地,降低能耗,提升生产效率等优势。然而,目前国内预制构件立模生产设备及相关技术仍在一些问题,包括缺乏成熟的配套空腔模板和边模板组拆设备;缺乏自动化钢筋加工设备,现有的半自动和人工加工方式生产导致生产效率低、产品精度低、能耗大;尚无针对高稳定性早强自密实混凝土及其成型工艺的系统性研究等。本项目组针对以上痛点、难点,开展了预制墙板立式生产关键技术与装备研究,为绿色、低碳、环保的装配式建筑的推广提供技术支撑。主要科研内容如下:
1.自动化钢筋成型设备及配套技术开发


为提升预制构件钢筋加工效率,降低生产能耗和生产成本,自主研发了封闭箍筋自动化焊接设备、钢筋网片自动化焊接设备、钢筋骨架自动化绑扎设备、夹心保温墙板钢筋骨架-保温板-边模板组合成型技术:


1)研发了适用于预制构件常用箍筋(直径6mm~12mm)的4工位智能化焊接机器人。与常用半自动焊接设备比,箍筋焊点质量大幅度提高,平均节材率15.5%,节省人工75%以上,生产效率提高300%以上;焊接设备总功率72kvA,节能率48%。


(2)研发了适用于光圆和盘螺钢筋(直径6mm~12mm)的低能耗开口网片焊接机器人,可实现标准网片和复杂形状网片(单开口、双开口)的全自动焊接;焊接速度10~20排/分钟;总功率200kvA,为同产量设备的1/2~2/3,节能率33%。


(3)研发了大型墙板钢筋骨架立式组装成型自动化设备,运用自动翻转调姿、机器视觉自动寻位、全自动二氧化碳保护焊接等技术,实现了钢筋骨架快速调姿、焊点精准定位、高效稳定焊接,适用于多种立模生产墙板。


(4)开发了夹心保温墙板钢筋骨架与保温板一体化组装设备,形成组装工艺,可实现保温板、钢筋骨架立式生产精准定位,提高组装效率,提升外墙板立式生产质量。



封闭箍筋自动焊接设备


钢筋骨架立式组装成型自动化设备
2.预制墙板立式成型装备及配套技术开发


通过对预制墙板立式成型装备、纵肋墙板空腔模具及组拆设备、墙板翻转设备、混凝土自动化浇筑设备及钢筋骨架入模设备系列研究,包括如下内容:


(1)研发了适用于实心和空心墙板成型的模块化大型成组立模设备,研究了专用的控制系统、模板系统、开合模系统和养护控制系统。成组立模设备采用模板精密加工、分布式低噪音振捣和蒸养智能管控技术,实现构件表面3m偏差小于2.5mm,控温精度达±2℃。


(2)研发三类纵肋空心墙板用空腔成型模具,空腔模具竖向原位组拆和水平脱模及码放一体化等装备,实现了纵肋空心墙板立式浇筑成型和脱模高效率、自动化。


(3)研发了出筋墙板立模生产配套的组合式侧边模,实现快速支拆、防漏浆胀模、预埋精确定位等多种功能,提升了墙板立式生产质量和效率。

成组立模总装


组合式边模

3.早强自密实混凝土配制及立模浇筑成型工艺研究

不同于一般自密实混凝土成型,墙板顶升成型顶升压力较小、时间短,加之窗洞口部位和薄壁空腔等不易浇筑密实部位和多点同步顶升,混凝土填充模具空隙并排气密实将变得更加困难。这就要求混凝土具有良好的流动性和间隙通过能力的基础上,具有更高的稳定性。

传统的现浇自密实混凝土虽然满足自密实混凝土工作性,但是不能满足构件早强脱模的要求的,需添加早强剂,而早强剂的添加又会增大混凝土工作性的变化,同时缓凝剂或缓释型保坍剂的用量也受限。为此,研发团队展开了早强自密实混凝土配制技术、立式浇筑成型工艺、防漏浆技术、预埋件及预留孔洞精确定位技术和成组立模高效养护工艺的研究,并开展以下研发工作:

(1)研发了早强、高稳定性顶升自密实混凝土用聚羧酸减水剂复配技术,为自密实混凝土的配制奠定了基础;

(2)通过配合比和粗骨料粒径优化,配制的自密实混凝土具有早期强度高、工作性能良好的特点,满足实心墙板立式顶升免振成型工艺的要求。

4.墙板立式生产工艺技术研究

开展了系列化预制实心、纵肋空心内墙板和夹心保温墙板立式成型工艺技术研究,实现了墙板构件的高质量高效绿色低碳生产。

(1)对快速组模技术进行研究,形成边模与钢筋骨架预组合、开合模、预留预埋、模板变形控制、防漏浆等工艺技术,提高了墙板的组模效率,保证了墙板构件立式成型质量。

开模工艺


(2)对墙板立式成型工艺进行研究,形成实心和空心墙板分层浇筑成型、实心墙板顶升免振成型、实心夹心保温墙板内外叶墙板立式同步成型和纵肋空心墙板平-立组合成型等工艺技术,实现了墙板成型效率和产品质量的双提升。


顶升泵及现场浇筑

平-立组合生产工艺流程

(3)对低能耗养护工艺进行研究,达到了养护温度降低约10℃、养护时间缩短3小时左右,养护能耗降低47%的明显节能效果。

主要创新点


1. 研制了卧式多工位封闭箍筋焊接、复杂钢筋网片焊接、钢筋骨架立式组装等智能化钢筋加工关键设备;

2. 研发了适合于立模顶升工艺的早强高稳定性自密实混凝土,显著提高了生产效率和预制墙板质量;

3. 研发了适用于空心墙板、夹心保温墙板和内墙板等各类墙板的模块化大型成组立模成套设备及生产工艺,实现了墙板类构件的高效低能耗生产。


科技成果及工程应用

该项目成果已获授权实用新型专利9项、软件著作权2项,申报发明专利12项,形成了具有自主知识产权的成套关键技术,建立了2条自动化生产线,并在北京城市副中心住房项目、北京市朝阳区孙河乡前苇沟组团棚户区改造等5项工程中得到应用。该项目成果推动了预制混凝土墙板立式生产技术在装配式建筑结构中的应用,取得了良好的社会效益和经济效益,应用前景广阔。


第一完成单位简介

北京市燕通建筑构件有限公司,隶属于北京市住宅产业化集团股份有限公司。在北京市昌平区南口镇北京市政工业基地园区内,为“北京市装配式住宅科技产业基地”,北京市高新技术企业。燕通公司主要业务包括:装配式建筑构件深化设计、新产品技术研发、PC构件制造、建厂咨询、构件吊装和灌浆施工服务等六个板块。公司生产的产品包括装配式建筑工程使用的预制部品,包括结构保温装饰一体化外墙板、结构内墙板、PCF板和装饰板、叠合楼板、楼梯板、阳台板、空调板等。

北京燕通参编了《装配式混凝土结构建筑技术标准》等30多项国家、行业、地方和团体标准标准。承担了国家重点研发计划课题“工业化建筑检测与评价关键技术研究”、中央引导地方科技发展专项的北京市科技计划项目“装配式新型墙材体系与构件套筒灌浆连接关键技术研究与应用”、市政路桥集团课题“装配式构件信息管理系统(PCIS)”等10多项国家、省部级或市政路桥集团研究课题。



科技奖申报请点击:http://jl.ccpa.com.cn

查看申报通知请点击:关于申报和推荐2024年度 混凝土科学技术奖的通知


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