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探讨我国建筑工程新型与节能技术发展趋势

日期:2015-8-19 查阅:1510

一、建筑施工新型技术的使用情况


1、混凝土施工的新材料——钢纤维砼


为了使建筑的艺术感和实用性都能得到体现,我国建筑行业的专家研究出了钢纤维砼。钢纤维砼是在普通砼中掺入适整理量钢纤维经拌合而成的一种复合材料,它不仅能改善砼抗拉强度低的缺点,而且能增强砼构件的抗剪、抗裂能力、耐久能力,能使脆性砼具有较好的延性特征。另外,钢纤维砼具有较好的能量吸收能力,因而它使构件具有优良的抗冲击能力,对于结构抗震性有极大改善。钢纤维砼的应用,是混凝土施工技术中的一项突破,它弥补了建筑施工中建筑材料抗拉能力不足的问题,推动了建筑施工技术的发展


2、新型防水施工技术在施工中的广泛应用


2.1防水混凝土结构


防水混凝土结构是指以本身的密实性而具有一定防水能力的整体式混凝土或钢筋混凝土结构,它兼有承重、围护和抗渗的功能,还可满足一定的耐冻融及耐侵蚀要求。与卷材防水层等相比,防水混凝土结构具有材料来源广泛、工艺操作简便、改善劳动条件、缩短施工工期、节约工程造价、检查维修方便等优点,在工业建筑中经常采用。


2.2防水材料的更新发展


新型防水材料的应用以水泥基渗透非结晶型防水材料为例,它是以高强度水泥为载体,经特有活性物质和微硅粉改性而成,以此为基础,我们已经开发了聚合物改性水泥基渗透非结晶型防水涂料、混凝土外加剂、结构修补砂浆等多种产品。


目前在我国建筑施工中已经得到广泛应用。通过在建筑施工中的应用实践验证,水泥基渗透非晶防水材料渗透性强,防水性能持久,具有其他材料无法比拟的自我修复功能,整体防水性强,能抵御化学物质的侵蚀,并对钢筋起保护作用;而且环保无毒,不产生危害气体,施工简单,对复杂混凝土基面适应性好。任何复杂环境尤其是水位经常波动、变化,以及经常受到机械震动的环境下,如溢洪道、水池、地铁隧道、地下室等结构,水泥基渗透型非结晶防水材料优越性能更加突出,解决了一般防水材料无法解决的难题。


3、清水混凝土施工技术


按装饰效果可以分为3类:普通清水混凝土、饰面清水混凝土、装饰清水混凝土。清水混凝土技术作为混凝土技术的一项新技术,因其直接以原始浇筑面作为装饰表面,使施工更简单方便,成本也随之降低,工程进度大大加快,而且缩减了工程使用后的维修工作量,维修费用更低。这样的施工在工业建筑施工中提高了建筑的牢固程度,也为工程节约了成本,在高速成长的今日无疑对工业建筑是有利的。


4、“逆作法”施工技术


一般而言,很多工程在采用“逆作法”施工时,其均按以下施工程序施工:


(1)施工地下连续墙和中间支承柱的钻孔灌注桩;


(2)开挖地下一层土方,构筑顶部圈梁、杯口、腰梁、纵横支撑,并施工一层楼板;(3)施工地上各层梁、板、柱结构,同时进行地下二层的土方开挖。土方开挖完成后,进行楼板的施工(即进行模板、钢筋和混凝土的施工)。


(4)待底板养护一定时间,可继续施工,重复以上施工过程,即地下挖土和施工相应层的楼板,地上继续进行梁、板、柱结构的施工。同时可穿插完成地下室内部的隔墙等结构工程;


(5)地上与地下同时进行装饰装修与水电安装工程。


2.地下墙围护结构的技术要求


对于地下连续墙围护结构是施工的首要的关键部位,它既是临时围护结构,又作为主体结构的一部分,其施工质量就非常关键。在施工中尤其要注意:


(1)采取防坍方措施,加强清基措施或槽底注浆措施


(2)地下连续墙在成槽过程中,保持槽壁的稳定防止槽壁坍塌,是非常重要的环节。如果发生意外,不仅可能出现挖槽机械被掩埋的危险,同时会引起地面的沉陷,使附近建筑物和管线发生破坏。因而一定要在泥浆护壁方面、关注地质条件方面的变化和施工方面采取必要的措施,不使其产生问题。


(2)采取保证槽段垂直度的措施


(3)采取防渗漏措施,确保槽段混凝土质量和接头质量


2.中间支承柱的施工


支承柱的作用,是在“逆作法”施工期间,在地下室底板混凝土未浇筑之前,与地下室结构一起承受地下与地上各层结构自重和施工荷载;在地下室浇筑后,与底板连接成整体,作为地下室结构的一部分,将上部结构及承受的荷载传递给地基。


3.施工中对变形与沉降的控制


正作法墙体、楼板、柱是在混凝土底板封闭后进行施工的,围护结构在开挖中的变形均已结束,施工在围护结构创造好的空间内进行,经准确测量后,支模、绑钢筋、浇筑混凝土。而逆作法墙体、楼板和柱既是临时支护结构,又是结构墙体的一部分,其变形与沉降必须按结构要求控制。为此,必须注意:


(1)加强施工监测,按每一个工况要求,控制其变形和沉降值,尤其要控制地下连续墙与结构柱的不均匀沉降。墙与柱的不均匀沉降会造成楼板的拉裂。控制沉降值应在10~20㎜,方可满足规范要求。


(2)要做到精心施工,逆作法的施工条件较差,施工时未知因素的影响也较大,在基坑的地下墙围护结构未形成支撑前,整体刚度还未达到设计要求,此时地下墙围护结构的变形、桩柱的变形,都会给施工带来难题。施工单位应与设计单位紧密配合,以求对地下墙围护结构、桩柱垂直与水平变形有一个有效的控制。应配合设计单位不断修正各种工况的土工参数,并采取相应的对策与措施。这些措施可能有放慢与加快开挖槽段的速度、局部开挖或采用槽底注浆,当然也包括控制上部结构的施工速度等


(3)逆作法的施工是在基坑开挖后施工墙、梁、板,新浇混凝土的重量可能先由地基承受,地基的承受力将接受考验,必要时需做地基处理来控制变形。


4.基坑内降水


深基坑施工必须降水,这样可使土的性能指标大大改善,提高人员和机具在地下施工的安全与效率,而且也是保证地下室支模施工工艺能正常进行所需要的。深基坑的成功降水可保证良好的施工条件。在开挖土方前在基坑内应设计布置足够的井点进行降水,并应保证在整个施工期间降水能连续进行,以满足施工的要求。


5. 逆作法施工中的挖土技术


(1)挖土是重要环节。有顶盖的地下挖土难度大,不仅是影响工期的关键因素,而且也是产生变形的主要原因,同时也是施工安全的关键。在目前通用的地铁车站工法中,盖挖逆作法对工程赋存环境具有相对较小的不利影响,其综合技术经济指标较为理想。其路面敞口作业时间较短,对工程周边的商业及交通环境影响较小;其结构体本身作为围护结构的支撑体系,刚度较高,可显着减小围护结构及周边环境的变形;其造价介于明挖与暗挖之间,较为低廉。故此盖挖逆作法在商业繁荣、建筑密集、交通繁忙的城市中心区域或交通枢纽具有极大应用价值。在我国北京、上海、广州、南京的大型地铁车站工程中均有所应用。


(2)对于敞开式逆作法,常采用马道式方法作为开挖和出土通道。


6.逆作法施工中的通风、用电和照明


通风、照明和用电安全是逆作法施工的比较重要的一环,如果稍有不慎就会酿成大的事故,将给工程施工带来极大的危害,关注这些环节对于施工的组织者尤为重要。


在浇筑地下室各层楼板时,预先按挖土的行进路线留设通风口,当地下的挖土工作面向前拓展时,一旦露出通风口,应立即安装大功率涡流风机,及时启动风机向地下室操作面送风。不断地向各送风口送出清新空气,使新鲜空气经过工作面,再从挖土预留孔流出,形成空气的流通循环,以保证施工作业人员施工时有足够的空气,藉以保证施工的安全。


地下部分进行施工时,其施工的动力线路与照明应考虑设置专用的防水线路并可靠地埋设在梁、板、柱结构中,专用的防水配电箱应设在预先规定的柱上,一旦设置就不能轻易挪动。随着地下工作面的推进,自配电箱到各电气设备的线路必须采用双层绝缘电线,应架空铺设在楼板底部,待施工完毕后,应及时收拢架空线,并切断电源。同时在整个施工过程中,应设置专职的安全员进行流动检查,监查各类安全设施,并在发现问题时,及时采取措施。


地下的照明一律采用低压照明。


7.柱梁板墙的节点施工


(1)与正做法施工比较,逆作法施工地下室的结构节点形式是不同的。主要是墙与梁、柱与梁的节点处要满足设计的要求。一般可在中间支承柱下的桩上预留钢圈,在地下连续墙上的相应部位预留预埋件,在其上分别焊接钢板,在钢板上再焊钢筋,然后绑扎或焊接梁筋,而后浇筑混凝土。等基础底板完成后,最后浇筑外包复合柱和复合墙的混凝土。至于逆作法施工所采用的浇筑混凝土方法,由于混凝土自模板顶部的侧面入模,为便于浇筑,也为保证连接处混凝土的密实性,对竖向钢筋的间距要适当调整,同时,构件顶部的模板宜作成喇叭形。


一般横向构件先浇筑完,竖向构件再分两次完成。故施工中埋件位置必须准确完好,焊接牢靠,后浇混凝土要采取措施,使其密实无收缩裂缝。


(2)逆作法施工的梁、板、柱模板系统应有针对性设计。


(3)墙柱混凝土浇筑多在下料处留假牛腿,以满足接缝密实要求,必要时作二次注浆处理。施工缝处混凝土的浇筑方法,国内外均采用以下三种方法,即直接法、充填法和注浆法等。


8.控制地面沉降的技术措施


衡量一个地下工程设计方案的优劣,观察一个单位施工水平的高低,其最终都要看建筑物的施工对周围环境的影响到底有多大,特别是在城市中心的施工,属于旧城市的改造范畴,周围有很多旧建筑和地下有很多管线,如果能采用可靠的设计和合理的施工,就会对周围环境产生比较小的影响。


而采用拟作法的方案对控制周围环境的地面沉降是非常有利的。逆作法所施工的结构梁、板、柱,先构成一个刚度较大的空间,远优于采用正作法施工时采用的传统的支护方式。当然采用综合的设计与施工措施,加之逆作法本身的特点,控制地面变形会达到预想的目标。


二、新型节能建筑材料应用


节能目前是世界各国众所瞩目的问题,大多数国家尤其欧美发达国家,对节能技术给以


目前,我国单位建筑面积采暖能耗已占到全国总能耗的1/3,相当于气候相近的国家的2~3倍,建筑节能的进展直接影响整个节能工作的进展,建筑业节能形势严峻。推广建筑节能刻不容缓。


 1、太阳能综合利用


太阳能是人类可以利用的最丰富、最洁净、最理想的能源,随着太阳能光电转换技术的不断突破,在建筑中利用太阳能成为了可能


我国太阳能的利用近年来取得了可喜的成果:天津市奇信太阳能科技有限公司已成功研制建材化太阳能集热器,成为国内建材太阳能技术发展的先行者;而号称为中国太阳能第一楼建筑的北京北苑太阳能示范工程,其能源全部采用太阳能,已良好运转


2、镀膜低辐射玻璃的综合利用


镀膜低辐射玻璃又称low-E玻璃,是近年来发展起来的新型节能玻璃,采用真空磁控溅射法或高温热解沉积法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。


高温热解沉积法是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上,随着玻璃的冷却,金属膜层成为玻璃的一部分 。固此,该膜层坚硬耐用。这种方法生产的"Low-E"玻璃具有许多优点:它可以热弯,钢化,不必在中空状态下使用,可以长期储存。它的缺点是热学性能比较差。


太阳辐射能量的97%集中在波长为0.3-2.5um范围内,这部分能量来自室外;100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上的长波段,这部分能量主要来自室内。若以室窗为界的话, 冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来,而室内的辐射能量不要外泄。若以辐射的波长为界的话,室内、室外辐射能的分界点就在2.5um这个波长处。


Low-E玻璃对0.38-0.780um的可见光具有较高的透射率,同时对红外光(特别是中远红外光)具有较高的反射率,既可以保证室内的能见度,又能减少冬季室内热量的向外发散,还能控制夏季户外热量过多地进入室内,提供舒适的居住生活环境,将是未来节能玻璃主要应用品种。


3、无机保温绝热材料


无机保温绝热材料主要以无机矿物质为原料制成,可呈纤维状、散粒状或多孔构造。这种材料可制成板状、块状、片状、卷材、管状等各种形式的制品。无机保温绝热材料的体积密度较大、难燃、甚至可耐高温,并不宜腐朽。用于热力设备与管道的绝热材料多为无机保温绝热材料,如珍珠岩、石棉、玻璃纤维等。1)散粒状无机绝热材料


①膨胀珍珠岩及相应制品


珍珠岩是一种天然的酸性玻璃质火山岩。膨胀珍珠岩则是由珍珠岩经破碎、预热、烧结膨胀而得到的多孔粒状,呈蜂窝泡沫状,是一种白色或灰白色颗粒的绝热材料。膨胀珍珠岩堆积密度较小(40~300kg/m3)、导热系数低(0.028~0.175W/m.k)、吸湿性小、无毒、无味、不腐、难燃,且具有吸声较强、施工方便等特点。


膨胀珍珠岩可与适量的各种胶凝材料经拌和、成型、养护而制成各种板、块、管、壳等制品。以水玻璃为胶凝材料制成的膨胀珍珠岩制品的体积密度要低于以水泥为胶凝材料制成的膨胀珍珠岩制品的体积密度。该种制品可用于保温绝热,也可用于吸声材料。


②硅藻土及其制品


硅藻土是由水生硅藻类生物的残骸堆积而成,是一种硅质沉积岩,其主要由二氧化硅组成,也同时含有少量的氧化钙、氧化铝、氧化铁和氧化镁,其颜色为白、灰、灰白色或浅灰褐色。


硅藻土的体积密度低、孔隙率大、吸附能力较强、悬浮性能好,性能稳定,故硅藻土及其制品广泛用于工业和建筑工程上。由于其无毒无味、耐酸耐磨、隔声隔热等特点,可制作轻质保温板、保温砖、保温管等,也可在建筑工程上作为颜料、油漆、沥青、塑料、橡胶的填料和水泥的添加剂,也可作混凝土的混合材料。


③膨胀蛭石及其制品


蛭石是一种层状结构,也是一种含镁的水铝硅酸盐,其形状似云母,是从天然矿物风化蚀变而来的。可有块状、片状和粒状等状态。蛭石经烧结,体积极大膨胀,而其热膨胀时又像水蛭蠕动,因而得其名。蛭石经烧结膨胀后即为膨胀蛭石。


膨胀蛭石堆积密度小(80~200kg/m3),导热系数小(0.046~0.070W/m.k)、可使用温度较高(1000~1100℃)、且不腐不蛀、但其吸湿性强,要注意防潮,以保证其保温绝热功能。


膨胀蛭石是以松散粒状使用的可以填充于墙板、楼板和屋面的夹层中,以实现隔热与吸声的功能。也可与水泥、水玻璃等无机胶凝材料胶结,制成板材,用于墙板、楼板和屋面等构件的隔热。水泥膨胀蛭石制品多用85~90%的膨胀蛭石和15%的水泥,经水拌和,浇制成形,再经养护而成。水泥膨胀蛭石制品的体积密度为300~400 kg/m3,导热系数为0.08~0.10W/m.k,耐热温度达600℃。水玻璃膨胀蛭石制品是以膨胀蛭石、水玻璃和适量的氟硅酸纳配制而成。水玻璃膨胀蛭石制品的体积密度为300~400 kg/m3,导热系数为0.079~0.084W/m.k,耐热温度高达900℃。


4新型管材的使用


(1)塑料管道


1)硬聚氯乙烯(PVC-U)管


特性:通常直径为40~100mm。内壁光滑阻力小、不结垢、无毒、无污染、耐腐蚀。使用温度不大于40℃,故为冷水管。抗老化性能好、难燃,可采用橡胶圈柔性接口安装。


应用:用于给水管道(非饮用水)、排水管道、雨水管道。


2)氯化聚氯乙烯(PVC-C)管


特性:高温机械强度高,适于受压的场合。使用温度高达90℃左右,寿命可达50年。安装方便,连接方法为溶剂粘接、螺纹连接、法兰连接和焊条连接。阻燃、防火、导热性能低,管道热损少。管道内壁光滑,抗细菌的孽生性能优于铜,钢及其他塑料管道。热膨胀系数低,产品尺寸全(可做大口径管材),安装附件少,安装费用低。但要注意使用的胶水有毒性。


应用:冷热水管、消防水管系统、工业管道系统。


3)无规共聚聚丙烯管(PP-R管)


特性:无毒,无害,不生锈,不腐蚀,有高度的耐酸性和耐氯化物性。耐热性能好,在工作压力不超过0.6MPa时,其长期工作水温为70℃,短期使用水温可达95℃,软化温度为140℃。使用寿命长达50年以上。耐腐蚀性好,不生锈,不腐蚀,不会孽生细菌,无电化学腐蚀,保温性能好,膨胀力小。适合采用嵌墙和地坪面层内的直埋暗敷方式,水流阻力小。管材内壁光滑,不会结垢,采用热熔连接方式进行连接,牢固不漏,施工便捷,对环境无任何污染,绿色环保,配套齐全,价格适中。


缺点是管材规格少(外径20~110mm),抗紫外线能力差,在阳光的长期照射下易老化。属于可燃性材料,不得用于消防给水系统。刚性和抗冲击性能比金属管道差。线膨胀系数较大,明敷或架空敷设所需支吊架较多,影响美观。


应用:饮用水管、冷热水管。


4)丁烯管(PB管)


特性:较高的强度,韧性好,无毒。其长期工作水温为90℃左右,最高使用温度可达110℃。易燃,热胀系数大,价格高。


应用:饮用水、冷热水管。特别适用于薄壁小口径压力管道,如地板辐射采暖系统的盘管。


5)交联聚乙烯管(PEX管)


普通高、中密度聚乙烯(HDPE及MDPE)管,其大分子为线型结构,缺点是耐热性和抗蠕变能力差,因而普通PE管不适宜使用高于45℃的水。交联是PE改性的一种方法,PE经交联后变成三维网状结构的交联聚乙烯(PEX),大大提高了其耐热性和抗蠕变能力;同时,耐老化性能、力学性能和透明度等均有显着提高。


分类:PEX分为A、B、C三级:PEX-A(交联度>70%)、PEX-B(交联度>65%)、PEX-C(交联度>60%)。


交联度低或无交联度:塑料管较软,韧性大;交联度过高:塑料管较硬;无韧性;因此交联度要适中,80%一90%之间较理想。


6)铝塑复合管


铝塑复合管是以焊接铝管或铝箔为中层,内外层均为聚乙烯材料(常温使用),或内外层均为高密度交联聚乙烯材料(冷热水使用),通过专用机械加工方法复合成一体的管材。


特性:长期使用温度(冷热水管)80℃,短时最高温度为95℃。安全无毒,耐腐蚀,不结垢,流量大,阻力小,寿命长,柔性好,弯曲后不反弹,安装简单。


应用;饮用水、冷、热水管。


7)塑复铜管


塑复铜管为双层结构,内层为纯铜管,外层覆高密度聚乙烯或发泡高密度聚乙烯保温层。


特性:无毒,抗菌卫生,不腐蚀,不结垢,水质好,流量大,强度高,刚性大,耐热,抗冻,耐久,长期使用温度范围宽(-70~100℃),比铜管保温性能好。可刚性连接亦可柔性连接,安全牢固,不漏。初装价格较高,但寿命长,不需维修。


三、建筑施工新型与节能技术的发展趋势


1、建筑施工技术的发展趋势


以最小的代价谋求 经济 效益与生态环境效益的最大化,是现代建筑技术活动的基本原则。在这一原则的规范下,现代建


筑技术的发展呈现出一系列重要趋势。剖析和揭示这些发展趋势有助于认识和推动建筑技术的进步。


3.1高技术化发展趋势


3.2生态化发展趋势


3.3工业化发展趋势


工业化是现代建筑业的发展方向。它力图把互换性和流水线引入到建筑活动,以准化、工厂化的成套技术改造建筑业的传统生产方式。从建筑构件到外部脚手架等都可以由工业生产完成,标准化的实施带来建筑的高效率,为今后的工业建筑施工技术的统一化提供了可能。


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