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新加坡混凝土预制技术的研究和开发

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-10-31  来源:中国混凝土网  作者:预制建筑网
核心提示:新加坡混凝土预制技术的研究和开发
  在过去的二十年间,预制混凝土建筑在新加坡的经历是极其成功的。由于认识到任何技术进步,都应以其深厚的知识为底蕴,因此,新加坡政府专门成立了一个预制技术研究和开发中心。其结果已给我们留下了一个令人印象深刻范例,即如何以高素质的研究和教育, 促进有发展前途的技术. 

  建房发展局(HDB)是新加坡的公共住宅管理部门,是一个政府性的机构,主管住宅业,并进行自己的设计和施工管理。在八十年代初期,HDB认识到预制结构是一种切实可行的建筑结构。预制混凝土大大提高了公共建设的生产力,而且已变得日益重要。特别是近六年来,该行业已呈现出一种预制技术蓬勃发展的景象。据HDB报道,预制混凝土在公共住宅建设中的市场份额已从1996年的30%,增加到2001年的60%。 

  1994年成立的HDB 预制技术中心(PTC),在预制混凝土加工技术领域中,已开展了一系列的研究和开发课题。从其成立以来,中心的研究人员已从1995年的10人增加到 2002年的30人。在此阶段,预制技术中心所属的预制加工厂的生产力也取得了巨大的提高。先进的模板技术,优质的材料,送输和生产技术是这些预制加工厂基本的生产组成部分。在此期间,PTC举办了大量的培训班和技术研讨会。相关的行业学会传授和交流研究成果、技术知识、和经验,给建筑行业带来了深远的影响。近七年来,PTC在预制加工技术中的研究和开发,已使其成为声誉卓著的研究结构。而这些成绩的取得,正是由于PTC一直努力推动和强调这些技术的重要性及其深远的意义。 

  PTC开业三年后,由于这些技术的日益流行和推广应用,需进一步扩大其生产设施,以适应更大规模的研究和开发。于是,PTC扩建了一个厂房,以迎接新加坡预制混凝土行业迈向新千年的征程。 

  扩建厂于2000年九月竣工,总投资为1500万新币。该扩建设施包括四层高的预制生产设施,120人座位的大厅,两间培训室和其他辅助办公室。PTC总占地面积17000m2,其中使用面积为21000m2。 

  推动新技术诀窍的创新应用 

  PTC将自己的技术知识和专业技术移植到新工厂的建筑结构中,并使其新工厂成为100%的预制建筑。所使用的预制混凝土构件包括:结构柱、梁、倒T型板类构件、楼梯和建筑立面构件。所设计的全部预制构件均可以进行无支撑施工。这种施工方法可以使不同专业工种,诸如机电分项工程的施工,在上部楼层土建施工时同步进行,从而有助于缩短整个施工工期。假定所设计的建筑物,有75%以上是采用模数化的构架和构件,那么其可营建性分值可高达90分。2000年,新加坡建筑和施工管理部已采用可营建性分值,对新建筑的施工友好性进行评估。对于理论上最高分值为100分而言,获得90分,应该是一个相当高的得分了。 

  该新建筑的施工工期为九个月,而同类建筑采用其他施工方法的平均施工工期为11-14个月。该新建筑的造价为699新币/m2,工时为1.2 人工·天/m2, 而其他施工方法的造价为950-1200新币/m2。工时为2.33人工· 天/m2。 

  物流和良好的工厂设计 

  采用这种新工厂设施,PTC可生产高质量的适用于工业和研究为目的的预制构件。有若干个不同实验室,已被用来进行预制结构体系的开发和优化。结构试验室配备了某些先进测试设备,提供足尺结构性能和合格性试验(测试)。还建立了工程材料试验室,对诸如混凝土立方体试块和钢筋进行结构材料试验。此外,还进行混凝土基本原材料,诸如砂、集料和水泥的试验。预制生产试验室是一幢4层高的预制生产厂,它向我们展示了在可用土地奇缺的新加坡高效率使用土地的范例。采用“简单的方法营建超过4层高的预制厂,解决了有限占地面积的问题。材料和构件的运输采用23台高架式行吊和两台10吨门式吊机。高架式行吊安装在1-3层生产区,门式吊机安装在第4层生产区。所有吊机都设置长吊索,可以把构件吊到底屋进行装卸作业。这种吊机管理系统是首次在新加坡设计和使用的的,可防止不同层面吊运作业时碰撞。电动运输车、运载能力达15T,可方便地进行构件和生产材料的运输作业,底层是敞开式的生产区。 

  立挂间距12M,可直接进行运输拖车的装卸作业。为了节省空间,PTC采用预拌混凝土,依赖其良好的供应商网络,为其预制生产供料。机械化的混凝土送料系统只需要一个预拌混凝土的运输车卸料点,其他均为预制构件装车点。预拌混凝土先送进输送斗,然后将其提升至上层由液压控制的3M3的分配斗。分配斗中配有搅拌装置,搅拌湿混凝土以防止混凝土的离析和凝结。混凝土分配斗可在各种生产跨间横向移动,最后将预拌混凝土送至1.5M3的浇筑斗,进行混凝土的最终浇筑作业。 

  分配斗和浇筑斗均配备液压控制的卸料阀门,进行混凝土的卸料作业,取代了传统的采用费力的手工操作的机械杠杆式储料斗。预制混凝土构件均为某一施工或研究项目专门定制,因此,没有库存。在厂旁边设7000M2堆放场地,仅供存放等待运至工地现场的构件。 

  优化生产的新颖浇筑技术 

  当前HDB的结构设计部门从事大量的研究和开发项目,生产新一代的预应力板类构件。这类构件适用于成组立模垂直浇筑,与常用的水平浇筑相比,是一项新的研究成果。垂直浇筑的理念,产生于一种在单位生产面积1M2内更高的混凝土构件生产方量(体积)。象新加坡这样的国家,土地奇缺,工业用地相当昂贵,节省空间的预制技术就更为重要了。 

  PTC生产中心建成了一套6个模腔的生产预应力板类构件的成组立模生产线,其长度40M,高度2.4M,适用于生产最大宽仅为2.4M的标准板类构件。该套成组立模生产线可生产各种厚度和宽度的板类构件,它每平方米生产面积的构件产量为1.8M2,而传统的平模生产法,每平方米面积的构件产量仅0.5M2。在高峰生产时,每天一个生产周期。为了节省时间和成本,PTC已将这种生产技术用于住宅建设项目。 

  MAP微波快速生产法,一项革命性的预制混凝土构件养护法 

  在一项与新加坡国立大学联合后进行的研究项目中,PTC已开发成功一种新的预制混凝土构件养护法。在常规的室温养护下,波特兰水泥混凝土安全起吊大约需要1天养护期。在混凝土中,使强度发展速度更快,就可大大促进预制业在整个建筑业中的应用。对于预制生产,在一个较短的时间内,总希望获得充分的混凝土强度,从而缩短生产周期,并有效地提高模板的重复使用率。一种新的养护方法就是采用微波加热。该方法的基本依椐是把内部能量扩散,并与电磁场中的分子,偶极子的激发相结合,从而达到快速均匀地加热。与传统的养护方法相比,诸如蒸汽养护,其养护时间较短,而且可提供更充分的早期强度。通过在PTC进行的研究,现已证实采用微波养护的混凝土脱膜只需4小时,而传统的常温和蒸汽养护,脱膜时间分别为20小时和10小时。基于此研究结果,PTC已开发研制了第一个原型的工业研究微波炉。该微波炉与运输皮带系统一起运输预制构件。在试验性的应用中,PTC已采用MAP来试验生产次结构屋面板,这是MPA在全世界的第一个工业用户。 

  改变传统的预制结构理念 

  为改善和提高预制构件性能,PTC已进行了大量研究工作,其中包括把更多的专业融入预制加工过程,并把附加值产品提供给整个预制混凝土行业,使预制构件尽可能完美。举例来说,使每平方米墙体构件平均价格达到40-80新元。通过把供水和供电系统电缆、管道完整地包含在墙体中,使混凝土墙体的价格翻倍,但又不增加生产面积。研究和开发为预制混凝土构件提供了成功的美好前景。近期HDB和PTC已展开的进一步研究和开发计划,包括在预制墙体构件体系上涂特种涂料来降低热传输;集成的建筑部件,诸如把窗兜融入预制过程;以及通过采用薄壳预制构件,降低预制构件重量。 

  HDB已向全东南亚大陆输出其技术知识和专业技术,并在亚洲的建筑市场,扮演着预制混凝土联络中心的角色。马来西亚、菲律宾、越南、韩国、中国(特别是香港地区)等国,为未来预制技术的发展,提供了巨大的可能性。但是,这些国家现有的预制混凝土技术与新加坡相比还有差距。我们还更应看到,不同国家间的技术转让和经验交流,有助于全球新技术的发展。将来,国际间的互助关系不仅是国家间的,而且还应是大陆间的,这对于预制混凝土行业的有益之处就更大了。 
 
 
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