CN112936559B - 一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法。该方法通过在设计方面，注重标准设计，借助逆向思维量化适境设计指标，以实现构件功能‑结构‑装饰一体化；采取绿色智慧化措施，以实现持续耐久和节能环保并重。在预制方面，通过二维码追溯设计数据提高工艺标准、智能化工业装备、兼顾病害预防和绿色环保等，以实现高品质生产。在运输安装方面，绿色化包装运输，自动批量定位放样，半自动化人机结合标准安装，高效可控安装质量。在验收方面，明确关键指标、规范化验收方法、标准化验收设备，及时反馈补救措施。在管理方面，数字化系统管控，精细化管理措施，突出绿色节能，随时可查产品二维码标识，提高了小型预制构件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法。
背景技术
混凝土小型预制构件（简称“小件”）是指土木工程建设中外型尺寸不大（通常最长边不超过1m）的素混凝土或钢筋混凝土构件，如路缘石、护坡预制块、小型盖板、小型预制排水槽、人行道板等。实际工程中小型预制构件存在构件表面破损、开裂、麻面等病害，确保小型构件的成品质量已刻不容缓。
目前关于小件品质提升的研究中，主要是针对传统临时预制场施工方法，其工业化生产水平不高、绿色环保措施实施不足，标准化、机械化、智能化、绿色化措施有待提高。另外，当前存在部分小型构件的设计不适宜现场的快速化施工，不合理的设计导致现场安装困难、安装后耐久性差。
发明内容
针对目前小件设计、生产、施工、安装过程中的问题，本发明提供一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，围绕小型预制构件生产安装运维全过程的标准化、工业化、绿色化、智慧化展开，实现小件“高品质”的目标。
本发明提供的一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，包括：
步骤1：在设计时，适境设计指标实现功能-结构-装饰一体、绿色智慧化措施实现持续耐久和节能环保；
步骤2：在预制时，采用可调生产工艺，借助二维码追溯设计数据提高工艺标准，工业装备自动、智能，做好病害主动预防和保证生产绿色环保；
步骤3：在运输安装时，采用绿色包装运输、半自动化安装、智能化定位放样和二维码标识安装；
步骤4：在验收时，验收指标和方法标准规范、验收设备标准化、二维码标识验收指标，重点复查防病害指标；
步骤5：在管理时，借助BIM平台和二维码技术对构件从设计、施工到安装全过程实施数字化系统管控，智慧化精细管理，注重落实节能环保措施。
进一步地，步骤1中，所述适境设计指标实现功能-结构-装饰一体，具体包括根据边坡防护功能、路面防冲击功能、排水功能确定护坡块、路缘石、边沟的结构和材料指标；并同时考虑当地的地质情况、风土人情进行结构的整体布型、单一构件构造样式选型和材料选用。
进一步地，步骤2中，所述借助二维码追溯设计数据提高工艺标准，指将构件设计的规格型号、质量要求集成于二维码，预制生产时依据二维码上提供的不同设计指标，采用可调生产工艺使产品质量达到设计要求。
进一步地，步骤2中，所述工业装备自动、智能是指预制生产中在材料拌和、浇筑、振捣和养生的关键环节采用自动化智能型设备，具体包括采用自动拌和机进行配合比动态设计、自动称量拌和、自动入模浇筑；采用振捣台自动振捣；采用智能养生系统进行养生，包括自动分流式控制的喷淋水管和自动水循环系统。
进一步地，步骤2中，所述病害主动预防指构件在生产过程中，对可能引起构件蜂窝麻面、缺棱掉角病害的每道工序、每个细节进行控制。
进一步地，步骤2中，所述生产绿色环保包括：革新设备，减少构件生产过程中的碳排放；采用本地绿色环保型材料，选取再循环利用材料，所述再循环利用材料包括钢筋、木材和废旧混凝土；原材料就近取材；模具采用木模、塑料模具或玻璃钢模；模具清洗、构件养生采用循环用水；施工作业采取降尘防尘、隔音降噪措施；水污染控制和处理后排放；工程垃圾集中分类管理和二次利用、控制污染。
进一步地，步骤3中，所述绿色包装运输包括：运输构件自动化分类标识；装车运输采用自动装卸设施和可循环防损减振设施。
进一步地，步骤3中，所述半自动化安装包括根据程序设定的构件布置方案、安装顺序、安装方法，自动进行构件的排列、平整度检查、安装缺陷自动检测；所述智能化定位放样是指采用智能定位放样系统进行智能化测量放样，所述智能定位放样系统包括：用于查看构件各部分的属性的模型导入与导出模块、用于导入或导出放样点坐标的坐标导入与导出模块、用于精确显示放样点位置和执行放样操作的人机交互放样模块、用于根据特征点自动选择放样点位的灵活安置放样点位模块和用于测量模型之间的距离、坐标的坐标与长度测量模块。
进一步地，步骤4中，在对构件外观、尺寸、力学性能和物理性能进行验收时，验收指标、验收方法以及验收设备应标准化；
所述重点复查防病害指标包括：针对构件表面蜂窝麻面、露筋、破碎、缺棱掉角的病害，在构件生产和安装中对可能引起这些病害的致病因子、以及成品构件外观、强度、抗冻性进行重点检查；且针对发现的病害问题，及时根据二维码信息反馈给相应的负责部门。
进一步地，步骤5中，借助二维码技术将预制构件从设计、预制、运输到安装全过程中材料、生产单位、出厂时间、验收情况的信息传入BIM平台，利用BIM平台进行实时全程跟踪，同时对构件的数量、成本、安装进度、安装方案布置组合、现场监控进行管控，做到施工安排和实施同步进行，实现数字化系统管控；同时通过对输入系统的全过程信息进行时时调控和优化，实现智慧化精细管理。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，按“融入全过程，分阶段控制”理念，化技术与绿色环保于一体，从设计、预制生产、安装、验收、管理五个环节入手，全方位提高构件质量。其中，在设计方面提出了考虑小件标准化设计、适境设计指标实现功能-结构-装饰一体化设计、绿色设计等多种方法；在预制方面采用可调工艺、提高生产标准、工业装备智能，兼顾病害预防和绿色环保等；在运输安装方面，采用绿色包装运输、半自动化安装、智能化定位放样，提高安装速度和精度；在验收方面，明确关键指标验收，规范化验收方法、标准化验收设备，及时反馈补救措施；在管理方面，采用数字化、精细化管控，注重绿色节能落实。此外，本发明实施例提出的方法具有实施可控、高效、精准，适用性广、经济性好等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，包括以下步骤：
S101：在设计时，注重标准设计，适境设计指标实现功能-结构-装饰一体、绿色智慧化措施实现持续耐久和节能环保，从而奠定构件的“高品质”基础；
（1）适境设计指标实现功能-结构-装饰一体
根据边坡防护功能、路面防冲击功能和排水功能等功能需求确定构件的结构和材料指标，实际应用中，可同时考虑当地的地质情况、风土人情进行结构的整体布型、单一构件构造样式选型、材料选用等。
作为一种可实施方式，排水构件在材料上选用密实混凝土，构件搭接上既要注重防水、又要满足局部地势需求，结构强度上要求低的构件选用低强混凝土，而对于承受较大荷载的盖板则考虑承载力要求；同时水渠颜色根据周围环境、整体规划进行适宜选择。
对于盖板的设计，首先根据其用途确定盖板的几何尺寸、构造规格，以及相应的材料种类、配合比等；然后确定其是承受汽车荷载还是人群荷载，若承受汽车荷载，确定可能承受的最大轮重，如按后轴单轮荷载70 kN取值，再根据荷载确定盖板的配筋率，然后根据盖板所处的环境类别（如冻融环境、化学腐蚀环境等）确定构件的保护层厚度。
（2）持续耐久设计
所述持续耐久设计，是指考虑构件所处环境及后续养护维修，设计时对材料类型、保护层厚度、动态配合比、尺寸厚薄等多因素进行把控，达到构件的可持续性、高耐久性。
作为一种可实施方式，根据构件所处的气候区域和使用寿命，对构件混凝土强度、钢筋保护层厚度、防腐蚀措施等提出相应的要求，提高构件耐久性。
（3）节能环保设计
以节能环保为设计理想，着重考虑构件的可回收性、可维护性、可重复利用性等，具体包括：选取本地的绿色环保型材料；废旧混凝土、钢筋、木材的再利用；构件采用标准化设计；装饰混凝土尽量采用环保材料。
作为一种可实施方式，在路缘石采用废旧混凝土为骨料、竹子为配筋材料进行设计；构件尺寸控制在50~100cm，提高运营养护中的可更换维修性。
S102：在预制方面，采用可调生产工艺，借助二维码追溯设计数据提高工艺标准，工业装备自动、智能，同时做好主动预防病害和绿色环保生产，实现“高品质”构件的制造。
（1）借助二维码追溯设计数据提高工艺标准
将构件设计的规格型号、质量要求等指标信息集成于二维码，预制生产时依据二维码上提供的不同设计指标，采用可调生产工艺，既要达到质量要求，又要实现节能环保，进而进行严格高标准生产，从而使产品质量较好地达到设计要求。
（2）自动化智能型预制生产
指预制生产中材料拌和、浇筑、振捣、养生等关键环节自动化，包括：采用自动拌和机进行配合比动态设计、自动称量拌和、入模浇筑等，且该设备能够根据温度、湿度等条件自动控制各环节的时间、速度；采用振捣台自动振捣；采用智能养生系统进行养生，包括自动分流式控制的喷淋水管、自动水循环系统等，根据温度、湿度等控制养生水温、养生时间、用水量等；采用自动插接工具设备进行转运，实现振捣和养生环节的无缝隙连接。具体如下：
动态配合比设计：根据温度、湿度等条件对混凝土配合比自动调整设计。
混凝土拌和：采用自动称量拌和机和自动控制管理系统进行混凝土拌和；拌和机采用数控化混凝土自动入模、自动振捣系统，避免混凝土的中转、运输；同时能够根据温度、湿度等条件自动控制各环节的时间、速度，并对出机混凝土的塌落度、含气量、泌水率等指标自动检测。
浇筑：采用自动入模拌和机进行浇筑，避免人工装填混凝土。
振捣：采用自动振捣拌和机进行振捣；振捣在模具装填混凝土达一半以上时开始振捣，然后边振捣边装填，装填时要少填慢振，确保振捣质量。构件振捣时，根据不同构件的体积、重量按照试验确定最佳振捣频率、最佳振捣时间。
养生：采用智能化养生系统，包括自动分流式控制的喷淋水管、自动水循环系统等，根据温度、湿度等控制养生水温、养生时间、用水量等。如冬季施工时，采用自动控温蒸汽养生的方式；夏季施工时，采用自动喷淋养生方式。
转运：采用自动插接工具设备将振捣完毕后的构件从振动台上转运到智能养生系统。
所述工业装备智能是指预制生产采用自动化智能型设备，包括：采用自动拌和机进行配合比动态设计、自动称量拌和、入模浇筑等，且该设备能够根据温度、湿度等条件自动控制各环节的时间、速度；采用振捣台自动振捣；采用智能养生系统进行养生，包括自动分流式控制的喷淋水管、自动水循环系统等，根据温度、湿度等控制养生水温、养生时间、用水量等；采用自动插接工具设备进行转运，实现振捣和养生环节的无缝隙连接
（3）主动预防病害
在构件生产过程中，对可能引起构件蜂窝麻面、缺棱掉角等病害的每道工序、每个细节严格把控。
作为一种可实施方式，对模具的强度、刚度等提出要求，保证构件外观表面光滑、平整，无明显凹凸、毛刺、麻面等缺陷；混凝土浇筑过程中应随时检查模具有无漏浆、变形，若有漏浆、变形时，应及时采取补救措施；构件初凝前进行二次收面，增加表面强度，减少表面色差、起皮、起砂、蜂窝麻面、收缩裂缝等。
（6）所述绿色环保生产
革新设备，减少构件生产过程中的碳排放；生产原材料就近取材；模具采用木模、塑料模具、玻璃钢模等，轻质化；模具清洗、构件养生等采用循环用水；施工作业采取降尘防尘、隔音降噪措施；水污染控制和处理后排放；工程垃圾集中分类管理和二次利用、控制污染等。
S103：在运输安装时，采用绿色包装运输、半自动化安装、智能化定位放样、二维码标识安装方法，提高安装速度和精度。
（1）绿色包装运输
运输构件自动化分类标识；装车运输采用自动装卸设施和可循环防损减振设施，避免构件损坏导致的资源浪费。
作为一种可实施方式，包装采用木制托盘、铝合金托盘、可回收高强塑料打包带、防碰撞竹板等绿色环保材料，循环利用；打包设备能够根据构件形状、重量、装车容量等自动确定打包的大小、形状、数量，减少运输，高效节能。运输中车辆清洗、路面清洁，做到常态化。
（2）半自动化安装
如在路缘石安装中，根据程序设定的路缘石布置方案、安装顺序、安装方法，沿路面标高自动进行构件平整度检查、安装缺陷自动检测等，实现标准化自动安装，提高安装效率和质量。
（3）采用智能定位放样系统进行测量放样
智能定位放样系统各模块及功能如下：
模型导入与导出模块：可以自由浏览模型，用于查看构件各部分的属性。
坐标导入与导出模块：用于将放样点的坐标导入到系统或者导出查看。
人机交互放样模块：用于精确显示放样点位置和执行放样操作；具体为：设备连接后，设备会将放样点精确的在对应位置显示，根据显示位置进行进一步的放样操作。
灵活安置放样点位模块：用于根据特征点自动选择放样点位；具体为：除了通过坐标人为设置放样点的位置，还可以在系统中通过特征点自动选取放样点位。
坐标与长度测量模块：用于测量模型之间的距离以及坐标。
S104：在验收方面，验收指标和方法标准规范、验收设备标准化、二维码标识验收指标，重点复查防病害指标，把好构件质量关。
（1）构件预制完成后针对构件外观、尺寸、力学性能（抗压性能、抗折性能、抗剪性能、抗弯性能等）和物理性能（吸水率、抗冻性、抗盐冻性、防滑性）等进行预制验收。每批构件含有构件标志、产品质量合格证、使用说明书。
（2）构件安装验收包括：安装允许偏差满足规范要求；安装构件单体稳固、无缺损，整体工程完整、牢固、平顺、美观。
（3）验收设备标准化指在生产和安装过程中，外观、尺寸、力学性能、物理性能等所用检验设备应统一、精准。
（4）重点复查防病害指标，及时反馈构件补救措施：针对构件表面蜂窝麻面、露筋、破碎、缺棱掉角等病害，在构件生产和安装中对可能引起这些病害的致病因子、以及成品构件外观、强度、抗冻性等指标进行重点检查；同时针对发现的问题，依据二维码信息，及时反馈给相应的负责部门。
S105：在管理方面，借助BIM平台和二维码技术对构件从设计、施工到安装全过程中实施数字化系统管控，智慧化精细管理，注重落实节能环保措施。
（1）对预制和安装中的材料、施工准备、钢筋制作、混凝土配合比、浇筑、振捣、养生、包装、贮存、运输、测量、安装、验收等全过程中的每个步骤、工序、细节采取相应的精细化管控措施，提高质量。
（2）通过二维码技术对预制构件从设计、预制到安装全过程中材料、生产单位、出厂时间、验收情况等信息传入BIM平台，利用BIM平台进行数字化系统管控，对构件的数量、成本、安装进度、安装方案布置组合、现场监控等进行管控，做到施工安排和实施并行。
（3）标识二维码可查
将构件规格型号、生产材料、生产单位、出厂时间、检验质量等信息进行标识，供质量查验，这样设计人员、施工人员可以快速了解构件的相关设计要求，客户人员扫一扫便可以了解构件的性能。
本发明实施例提供的是一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，围绕小型预制构件的标准化、工业化、绿色化、智慧化，针对小件设计、预制、安装、验收、管理等，全方位、全时程地提高构件质量。
本发明方法按“融入全过程，分阶段控制”理念，化技术与绿色DNA于一体，全覆盖设计、预制、安装、验收、管理五个阶段，从全过程、全环节着手提高构件质量，该提升构件质量的方法具有伴随构件全寿命、使构件在全过程各阶段均保持高质量的特点，而非传统的仅通过某一方面或某一工序提升质量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于全过程相伴的混凝土小型预制构件质量提升方法，其特征在于，包括：
步骤1：在设计时，适境设计指标实现功能-结构-装饰一体、绿色智慧化措施实现持续耐久和节能环保；所述适境设计指标实现功能-结构-装饰一体，具体包括根据边坡防护功能、路面防冲击功能、排水功能确定护坡块、路缘石、边沟的结构和材料指标，并同时考虑当地的地质情况、风土人情进行结构的整体布型、单一构件构造样式选型和材料选用；
步骤2：在预制时，采用可调生产工艺，借助二维码追溯设计数据提高工艺标准，工业装备自动、智能，做好病害主动预防和保证生产绿色环保；所述借助二维码追溯设计数据提高工艺标准，指将构件设计的规格型号、质量要求集成于二维码，预制生产时依据二维码上提供的不同设计指标，采用可调生产工艺使产品质量达到设计要求；所述工业装备自动、智能是指预制生产中在材料拌和、浇筑、振捣和养生的关键环节采用自动化智能型设备，具体包括采用自动拌和机进行配合比动态设计、自动称量拌和、自动入模浇筑，采用振捣台自动振捣，采用含有自动喷淋水管和自动水循环的智能养生系统进行养生；
步骤3：在运输安装时，采用绿色包装运输、半自动化安装、智能化定位放样和二维码标识安装；步骤3中，所述半自动化安装包括根据程序设定的构件布置方案、安装顺序、安装方法，自动进行构件的排列、平整度检查、安装缺陷自动检测；所述智能化定位放样是指采用智能定位放样系统进行智能化测量放样，所述智能定位放样系统包括：用于查看构件各部分的属性的模型导入与导出模块、用于导入或导出放样点坐标的坐标导入与导出模块、用于精确显示放样点位置和执行放样操作的人机交互放样模块、用于根据特征点自动选择放样点位的灵活安置放样点位模块和用于测量模型之间的距离、坐标的坐标与长度测量模块；
步骤4：在验收时，验收指标和方法标准规范、验收设备标准化、二维码标识验收指标，重点复查防病害指标；
步骤5：在管理时，借助BIM平台和二维码技术对构件从设计、施工到安装全过程实施数字化系统管控，智慧化精细管理，注重落实节能环保措施。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述病害主动预防指构件在生产过程中，对可能引起构件蜂窝麻面、缺棱掉角病害的每道工序、每个细节进行控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述生产绿色环保包括：革新设备，减少构件生产过程中的碳排放；采用本地绿色环保型材料，选取再循环利用材料，所述再循环利用材料包括钢筋、木材和废旧混凝土；原材料就近取材；模具采用木模、塑料模具或玻璃钢模；模具清洗、构件养生采用循环用水；施工作业采取降尘防尘、隔音降噪措施；水污染控制和处理后排放；工程垃圾集中分类管理和二次利用、控制污染。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述绿色包装运输包括：运输构件自动化分类标识；装车运输采用自动装卸设施和可循环防损减振设施。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，在对构件外观、尺寸、力学性能和物理性能进行验收时，验收指标、验收方法以及验收设备应标准化；
所述重点复查防病害指标包括：针对构件表面蜂窝麻面、露筋、破碎、缺棱掉角的病害，在构件生产和安装中对可能引起这些病害的致病因子、以及成品构件外观、强度、抗冻性进行重点检查；且针对发现的病害问题，及时根据二维码信息反馈给相应的负责部门。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，借助二维码技术将预制构件从设计、预制、运输到安装全过程中材料、生产单位、出厂时间、验收情况的信息传入BIM平台，利用BIM平台进行实时全程跟踪，同时对构件的数量、成本、安装进度、安装方案布置组合、现场监控进行管控，做到施工安排和实施同步进行，实现数字化系统管控；同时通过对输入系统的全过程信息进行时时调控和优化，实现智慧化精细管理。
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