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摘要：本文介绍了装配式混凝土构件的生产工艺布局。围绕生产工艺的集约高效性，探讨了几种关键工艺节点的改进措施。
关键词：建筑产业化、预制混凝土、高效生产、自动化
1引言
建筑产业化最早由日本于1968年提出，它是建筑业发展的必然趋势，是产业经济的产物。建筑产业化代表的是一种生产方式，是以先进的、集中的、工业化生产方式代替落后的、分散的、手工作业生产方式来建造房屋，将建筑产业由传统的劳动密集型转变为科技密集型，其终端产品是工业化的房屋。
目前在西方发达国家中，建筑产业化技术体系已相当完善和成熟。产业化建筑在日本、美国、欧洲、新加坡等发达国家得到了广泛的实践和应用。
与西方发达国家相比，我国的建筑产业化呈现出：起步晚、普及率低、科技含量低的特点。探索适合我国国情的建筑产业化发展模式，有利于加快推进我国的建筑产业化进程，促进节约型社会的建设。从政策层面来看，国家为了推进建筑产业化的健康有序发展，制定了一系列产业政策，各级地方政府也通过减税、奖励建筑面积等方式大力刺激企业推广建筑产业化的积极性。
采用预制混凝土技术是实现建筑产业化的重要途径。预制混凝土技术在基础设施和建筑产业化方面现已达到一个新的高度，具有产品精度高、体量大、生产自动化程度高、混凝土高性能化等特点，本文介绍了预制混凝土构件的生产线布局和主要生产环节工艺设备，并进行了分析，旨在提高生产工艺的集约高效性。
2预制构件集约高效生产关键技术
本文以剪力墙结构三明治外墙板的生产线为例进行说明。该预制混凝土构件生产线采用平模传送流水的方式进行生产。通过高效的管理，实现从组装模具、浇筑混凝土、养护、拆模到洗水存放（清洗和重新组装模具）等整个过程的自动流转，每日产量可达70-80块墙板。
2.1生产线的布局
2.1.1生产线的系统组成和工艺介绍
预制混凝土构件的生产由材料加工和构件制作两部分构成。材料加工是配合构件生产的重要程序，主要指：混凝土的生产、钢筋笼的加工以及外墙保温板的制作。应从质量、进度和运输等方面入手，满足构件制作的要求。
构件制作主要指预制混凝土构件的生产线，包括生产区、修补区和成品存放区。生产区具体包括：组装模具、铺设钢筋、浇筑混凝土、养护、拆模、洗水等工位。
根据流水化生产作业程序，在生产时，工人操作工位驱动轮使台模移动。依次完成各工位的操作，如安装模具、放置钢筋笼、浇筑混凝土等，待完成抹面收平操作后，进入预养窑，一阶段预养完成后，根据工艺要求进行二次收平或拉毛处理。进行表面覆盖后，进行蒸养。预养窑的长度和温度应根据生产量需求大小进行合理设计。预养温度不宜超过60摄氏度，为防止表面出现起皮，湿度不宜过高。为避免出现质量问题，养护时间不宜过长，通常在2.5h左右为宜。达到其强度80%以上即可出窑，出窑后经过倾斜拆模，成品由储运车组运输到库区，而托盘和拆卸后的边模回到边模库进行循环生产。
2.1.2智能高效同步流转运作双轨道流水生产线
通过自主研发，研发出一种高效同步流转运作双轨道流水生产线。可在有限的人力物力下，大幅提高生效效率。该平台采用内外双轨流转运作方式，外轨道为预制外墙自动化生产线、内轨道为预制楼板自动化生产线，双轨道智能化生产，可实现预制墙板和预制楼板的同步生产工作，节约土地资源的同时大幅提高了生产效率。另外，该生产线首次引入了“地下地上双层立体预养护”以及“收光二次预养护”的流水线工位设计，实现了对预制构件地上和地下两层空间范围内全方位立体预养护。
2.1.3生产线的空间利用
预制混凝土构件生产线一般布置在单层工业厂房内，按一般生产线测算，纵向跨度约150m，横向跨度约24m，场地占用较大。为进一步提高生产场地利用率，在生产车间内提出了“立体空间使用”的理念，在车间柱子间隙及生产线部分工位搭建了一系列钢构平台，不仅有效的解决了生产辅材堆放场地问题，而且优化了自动化生产线流水作业节拍，提高了生产效率。
智能高效同步流转运作双轨道流水生产线
2.2材料加工的集约高效研究
2.2.1混凝土生产线
为了满足环保要求及保证混凝土搅拌站生产制作的混凝土性能稳定，全封闭式自动化混凝土生产线的建设显得尤为重要。同时，在搅拌站尚应设置废弃混凝土砂石分离专区，将废弃混凝土进行砂石分离二次利用。
自动化混凝土生产线的设计秉承“绿色、环保、零排放”理念：主楼进行全封装并进行脉冲除尘，皮带机、称量斗关键节点采用封闭、喷雾进行降尘、除尘；骨料仓全封闭，主楼采用自动化上料；厂区内的砂石分离、三级沉淀后回收的砂石进行再利用。实现了生产线的“零排放”理念。
混凝土的运输：混凝土能否及时送达，能否在不同生产线之间穿插输送将是大规模生产面临的问题。可将混凝土由搅拌罐装填进运输小车，通过自动传动轨道，直接送达生产线，避免搅拌车的二次转运，简化对混凝土标号和重量的人工控制，提高了生产效率。
2.2.2钢筋加工生产线
根据工程图纸要求，通过专业成套的设备，将盘条或直条螺纹钢筋经过一定的加工工艺过程，加工成钢筋成品。这种钢筋加工方式可以代替传统的使用人工和半机械设备在工地现场加工的方式，具有减少钢筋浪费、降低加工成本、提高生产效率、加快施工进度等特点。
（1）钢筋的剪切：
钢筋可以在钢筋剪切生产线的设备上加工成各种需要的长度。钢筋剪切工艺包括钢筋储放、上料系统、测量系统和液压剪切机。切断能力强、而且切断后的钢筋可以自动分类收集，生产线可以完全独立生产，明显减少了行车使用和二次运输，减少相关设备的台班。可提高效率、加工精度，降低原材料浪费。
（2）钢筋弯曲：
钢筋的弯曲通过强力弯曲机完成。这种弯曲机由数控电机驱动，可以根据需要选择合适的弯曲速度。钢筋弯曲时，首先把钢筋横放在弯曲旋转台上。弯曲中心轴位于旋转台的中心，另外有一个弯曲销位于中心的一侧，当弯曲台旋转时将钢筋弯曲成设定的角度。同时钢筋的另外一端挡在定位板上防止移动。极大地提升钢筋加工的效率。
（3）钢筋的调直：
该设备以盘条钢筋为原料，从盘条钢筋到箍筋，通过连续弯折，一次成型箍筋，并自动剪断。该工艺包括钢筋矫直系统、剪切系统、弯曲系统。由于这种机器可以连续快速作业，所以和传统的钢筋剪切、弯曲机相比生产效率要高几十倍。由于采用了工业计算机控制系统和伺服电机驱动系统，加工质量和精度可以得到很好的控制。通过键盘输入，可以设计30个弯角以内，任何形状的箍筋与轮廓形钢筋。
2.3构件制作的集约高效研究
2.3.1磁性边模
相对于传统的螺丝螺帽等机械固定方式，磁性边模具有结构轻巧、操作方便，吸持力强，安全可靠等特点，有利于提高劳动效率。安装该边模后，在磁路中会产生很强的吸持力，借助磁性控制装置对内部磁块磁力的加强和屏蔽作用，使磁块处于工作或关闭状态，无需外界供电。当磁盒处于工作状态时，磁块底部的吸持面紧密贴合在生产模台上，牢固吸持；当用杠杆撬起磁块，大部分磁力被屏蔽，底部磁力大大减少，可以用手很轻便的从平台上拆除。
2.3.2机械拉毛机
构件经预养护后应二次收面拉毛。该工位占用较多人工和工时。安装机械拉毛机后，以机械代替人工，不仅提高了预制构件生产的机械化程度降低了人工成本，而且统一标准的机械作业模式大大提高了产品质量。
2.3.3收光二次预养护和地下地上双层立体预养护
根据混凝土凝结成形规律，流水线设计了构件浇筑后经1小时一次预养护，然后构件经自主设计的收光机自动收光，再经0.5小时二次预养护后经自主设计的机械拉毛机自动拉毛，最终进入立体蒸养釜蒸汽养护4-6小时，即可拆模。至此，完成一个流水生产循环。
养护室设计成分体式蒸养格栅，对不同尺寸PC构件实行单独蒸养，养护室中的不同位置，不同时间段，有不同的温度和湿度环境，为了获得最优预制构件质量和养护效率，确定了PC构件在养护室中的最优参数，即养护时间、养护温度、湿度、构件强度之间的最优关系，通过传感器监控每个养护格栅的情况，提高设备自动化程度，缩短系统反应周期，建立动态调节模式，保证预制件的蒸养效果和效率，减少养护室开合时的热量损失，降低生产线能耗。
超高构件运输车
3预制混凝土 PC 构件企业资源计划系统
“预制混凝土 PC 构件企业资源计划系统”整合了 PC 构件企业工厂内许多智能制造装备可编程控制器 PLC，结合CAD、BIM 基础上构建完善的产品数据模型PDM，并可拓展产品生命周期管理 PLM 功能。搭建三维数字工厂、优化生产布局、测算企业产能、分析工位负荷、平衡资源配置、实现精确规划，加强预制混凝土 PC 构件工厂与工程项目现场之间的协同管理，实现不同订单、不同产品、不同物料之间的协调生产，达到降低成本、提高效率，减少人为操作失误。
装配式建筑全寿命周期管理包括两大核心技术：建筑信息模型BIM 和无线射频RFID 技术。
BIM技术用于生产线设计及管理
（1）BIM 技术应用
利用BIM技术建立装配式户型库和装配式构件产品库，可以使预制装配式建筑户型标准化，构件规格化，减少了设计错误，提高了出图效率，尤其在预制构件的加工和现场安装上大大提高了工作效率。建筑信息模型（BIM）就是把建设工程项目的各相关信息数据作为模型的基础，建立建筑模型，然后运用数字信息仿真模拟建筑物所包含的确凿信息。
（2）RFID 的技术应用
无线射频识别（RFID）技术，是一种与生活息息相关的无线电波通信技术，不需要识别系统与特定目标之间建立光学或者机械接触就能够通过无线电波识别特定目标并显示其所包含的相关信息；一种是非接触式的信息读取，不受覆盖物遮挡的干扰，可远距离通讯，穿透性极强。
将RFID 标签中的信息传输到BIM 系统中进行判断和处理，并合理安排施工顺序、规划构件运输顺序、运输的车次、路线等等，对于精益建设中的零缺陷、零库存理想化目标实现非常有利。
目前，BIM模型研究还偏重于设计阶段的应用，对于施工阶段比如将RFID辨识技术与BIM模型结合，围绕构件的制造、运输、装配过程实现预制建筑建造的全过程动态可视化管理，还有待进一步研究。
4效益说明
和传统预制构件的生产工艺相比，改造后的生产线具有自动化水平高、空间利用率高、管理智能化等优点，并且减少了由于操作人员的工作失误导致的产品质量缺陷和机械设备故障，同时提高了产能。据统计，混凝土产量可达500方/天，每条墙板生产线产量达70~80块/天。大幅提高了生效效率。
5结语
传统预制构件的生产工艺已不能满足产业化的需求。预制混凝土构件的生产工艺需要不断的优化、创新。要求在考虑预制混凝土构件自身特点的同时，还应改进机械设备，加强统筹管理。将生产工艺、机械设备和统筹管理联系在一起进行优化调整，是实现预制混凝土构件生产集约高效的重要途径。
参考文献
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[3] 张家昌、马从权、刘文山.BIM和RFID技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用探讨[J].辽宁工业大学学报.2015年4月：39~41.
作者简介：韩成浩，男，1986年~，山东滨州人，深圳市建筑产业化协会，邮箱：15811806311@139.com，研究方向：建筑结构；
论文作者:韩成浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：混凝土论文; 构件论文; 钢筋论文; 生产线论文; 建筑论文; 高效论文; 弯曲论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;