預制混凝土構件外飾面工藝應用

一、前言


隨著世界各國建筑工程的發展,建筑工業化已成為主要的發展方向。落實科學發展觀、實現住宅建設的可持續發展,也正是要通過技術創新,走新型工業化、產業化發展道路來實現。建設部近年提倡要完善新型住宅建設體系的方向,就是要提高住宅建設工業化的水平,因此建筑工程預制化已成為其主要的發展方向與趨勢。


裝配式預制混凝土房屋建筑的推廣,符合國家節能減排、同步實現建筑節能及建筑工業化的發展戰略。其優點在于高質量、工廠生產、標準作業、生產環境穩定;施工快速、不受天氣影響、工地整潔、安全;節省建筑模板、減少垃圾、粉塵、噪聲;適用于辦公樓、住宅、廠房及大型超市等建筑。


裝配式混凝土房屋建筑通常將房屋分割成幾個標準單元設計,采用工業化手法進行預制構件生產及施工;所以在建筑設計上,應事先考量其規整性、模數化及標準化以利於預制構件模具的重復利用;但對於建筑的外觀,又不能不顧及其美觀及個性化的需求。


裝配式混凝土房屋建筑的外觀變化,一般設計上會采用構造幾何形狀、單元組合變化以及飾面材質的特點來達到建筑師對於建筑美觀的需求;本文將針對預制混凝土構件中常用的外飾面工藝作一個概論性的介紹。


二、預制混凝土構件外飾面種類


預制構件中尤其是外墻版對於飾面有基本的要求,必須滿足防水、防污、耐久及美觀等性能,經常在面飾材料的選擇上,會使用瓷磚或天然石材來搭配預制混凝土構件;然而,透過生產技術的開發,如水洗石露面工藝、橡膠造型模的翻模技術等,建筑外觀可以有更多樣式的選擇。


2-1 瓷質面磚:將所選用的瓷磚預貼於構件模具中,反打一次成型,如圖1.


圖1. 瓷磚飾面預制外墻版


2-2 天然石材:將所選用的石材預貼於構件模具中,反打一次成型,如圖2.


圖2. 石材飾面預制外墻版


2-3 水洗露石飾面:利用表面緩凝技術,將混凝土表面未凝結的水泥用高壓水沖除,呈現骨料外露的作法,如圖3.


圖3. 水洗露石飾面


2-4 水磨石飾面:將挑選好骨料的混凝土澆灌於模具表面,構件起模后以水磨設備將混凝土表面磨光,呈現骨材剖面的一種工藝,如圖4.


圖4. (1)用彩色廢玻璃作為粗骨料,(2)用彩色卵石作為粗骨料


2-5清水混凝土飾面:又稱為裝飾混凝土,為混凝土本色及模具表面的直接展現效果,混凝土一次澆注成型,呈現一種自然樸實的質感,常用的模具有木模、鋼模及橡膠造型模。


(1)鋼模飾面:將混凝土直接澆灌在精密加工好的鋼模上,控制好制程中的各種可能影響混凝土表面色差的因子,一次脫膜成型,如圖5.


圖5. 清水模預制外墻構件


(2)橡膠造型模飾面:取用一些天然素材或人工花紋造型作為公模,利用橡膠原料來翻母模的技術,如圖6.


圖6. 橡膠造型模飾面


2-6 彩色水泥:在混凝土中加入色料或使用彩色水泥,使混凝土構件表面呈現色彩,如圖7.


圖7. 彩色外墻掛版


2-7 其他:現今的工藝技術先進,有許多新型建材出現,如人工石材、結晶化玻璃板材等,都有被使用過;另外如素混凝土再外加涂層面漆、真石漆等也是一種選擇:或是采用以上各種的組合,如圖8.


圖8. 芬蘭的建材集團實驗室中樣品情形


三、常見的預制混凝土構件外飾面制作工藝


帶面飾材料的預制混凝土構件的特點即是把面飾材預崁于模具中與混凝土反打一次澆灌成型;依外飾材不同,會有不同的制作方式;以下就最常見的瓷質面磚及石材的制作程序分述如下:


3-1瓷質面磚預制構件作法


采用瓷質面磚的預制構件,依磚面大小、斷面形狀、表面特性及質量差異特性等,分別會選用不同的作法,簡述如下:


3-1-1人工預貼膠膜工法


此工法不適用於尺寸過大、厚度叫厚、表面不平整的瓷磚;作法先將數十塊瓷磚的量體依圖面要求制作版模,成為一個長方形標準單元,利用人工排磚方式將磚排列入模后,磚縫位置填入發泡PE條,再以單面黏膠膜黏貼加工后成型,如圖9.


圖9. (1)瓷磚版模,(2)貼膠膜,(3)壓實,(4)反轉成型


3-1-2 PE膠膜抽真空成型工法


此工法與前述方式類似,但工業化程度較高,膠膜較厚及黏貼效果佳,所以可以放大標準膠膜單元的尺寸,也可以運用在稍大的瓷磚。作法上先制作標準鋼制版模,排入瓷磚后,利用機器設備將已上膠的PE膜黏貼於瓷磚版模上,經高溫加熱抽真空后將PE膠膜-瓷磚-磚縫一體成型,如圖10;PE膠膜瓷磚進廠后,工人依深化圖做好排磚規劃并裁切一個PC構件要用到的瓷磚量準備入模,如圖11.


圖10. (1)鋼制版模,(2)排磚入模,(3)真空膠膜機,(4)PE膠膜瓷磚成品


圖11. (1) PE膠膜瓷磚進廠,(2)瓷磚分割加工,(3)完成一構件用量,(4)排磚入鋼模


3-1-3格子條工法


此工法適用於尺寸較大,厚度較厚或斷面異形的瓷磚;作法上是將塑料條依圖面規格固定於預制構件的模版上,在排入瓷磚之前,先鋪上一層加積布(一種具有雙向彈性的布,主要目的是讓瓷磚緊固於格子中又可以防止水泥漿滲入瓷磚正面造成污染),排磚后在磚縫上填入瓷磚填縫劑,如圖12. 構件成品起模后情形,如圖13.


圖12. (1)格子條與瓷磚,(2)格子條固定模上情形,(3)磚排入格子中,(4)磚縫填上填縫劑



圖13. 瓷磚預制構件成品


3-1-4橡膠模工法


此工法適用於尺寸較大,厚度較厚的瓷磚;作法上是將瓷磚排列所需的格位以橡膠模制成,再將橡膠模置入預制構件鋼模中;橡膠模的瓷磚格位及瓷磚縫肋條的尺寸,應考慮瓷磚誤差及瓷磚置入的松緊度,不可過大或過小,因此瓷磚在進廠時比須做好瓷磚尺寸的統計分析;另外若橡膠模的瓷磚縫肋條做成倒梯形,將有助于吸收瓷磚誤差及松緊度的控制,如圖14.


圖14. 橡膠模與瓷磚排列情形


3-2天然石材預制構件作法


石材應用於預制構件上,主要靠不銹鋼金屬件與混凝土結合,通常金屬件與石材的結合性能由試驗確認,如圖15.


石材工廠應依石材制作分割圖將PC構件要用的石材加工好,并在背面周邊標示好編號,配好後進廠石材如有水氣應烘干,每片石材背面周邊1公分的寬度貼上遮蔽膠帶;完成后涂布防水材料;固定石材用金屬件(爪釘)扣入;防水材表面撒上石英砂做為石材與混凝土間之隔離層;防水材養生完成后,依石材編號對應位置放入模具;如圖16.


圖15. 石材爪釘性能試驗


圖16. (1)石材背涂防水膠,(2)石材扣上爪釘,(3)防水材撒上石英砂,(4)石材入模


四、實際案例介紹


圖17. 臺灣地區高檔住宅外墻預制構件


圖18. 石材PC外墻商業大樓


圖19. 芬蘭街景-彩色預制外墻版



圖20. 芬蘭街景-白色水洗石預制外墻版