新加坡混凝土預制技術的研究和開發(fā)

　　在過去的二十年間，預制混凝土建筑在新加坡的經歷是極其成功的。由于認識到任何技術進步，都應以其深厚的知識為底蘊，因此，新加坡政府專門成立了一個預制技術研究和開發(fā)中心。其結果已給我們留下了一個令人印象深刻范例，即如何以高素質的研究和教育, 促進有發(fā)展前途的技術.

　　建房發(fā)展局（HDB）是新加坡的公共住宅管理部門，是一個政府性的機構，主管住宅業(yè)，并進行自己的設計和施工管理。在八十年代初期，HDB認識到預制結構是一種切實可行的建筑結構。預制混凝土大大提高了公共建設的生產力，而且已變得日益重要。特別是近六年來，該行業(yè)已呈現(xiàn)出一種預制技術蓬勃發(fā)展的景象。據(jù)HDB報道，預制混凝土在公共住宅建設中的市場份額已從1996年的30%，增加到2001年的60%。

　　1994年成立的HDB 預制技術中心（PTC），在預制混凝土加工技術領域中，已開展了一系列的研究和開發(fā)課題。從其成立以來，中心的研究人員已從1995年的10人增加到 2002年的30人。在此階段，預制技術中心所屬的預制加工廠的生產力也取得了巨大的提高。先進的模板技術，優(yōu)質的材料，送輸和生產技術是這些預制加工廠基本的生產組成部分。在此期間，PTC舉辦了大量的培訓班和技術研討會。相關的行業(yè)學會傳授和交流研究成果、技術知識、和經驗，給建筑行業(yè)帶來了深遠的影響。近七年來，PTC在預制加工技術中的研究和開發(fā)，已使其成為聲譽卓著的研究結構。而這些成績的取得，正是由于PTC一直努力推動和強調這些技術的重要性及其深遠的意義。

　　PTC開業(yè)三年后，由于這些技術的日益流行和推廣應用，需進一步擴大其生產設施，以適應更大規(guī)模的研究和開發(fā)。于是，PTC擴建了一個廠房，以迎接新加坡預制混凝土行業(yè)邁向新千年的征程。

　　擴建廠于2000年九月竣工，總投資為1500萬新幣。該擴建設施包括四層高的預制生產設施，120人座位的大廳，兩間培訓室和其他輔助辦公室。PTC總占地面積17000m2，其中使用面積為21000m2。

　　推動新技術訣竅的創(chuàng)新應用

　　PTC將自己的技術知識和專業(yè)技術移植到新工廠的建筑結構中，并使其新工廠成為100%的預制建筑。所使用的預制混凝土構件包括：結構柱、梁、倒T型板類構件、樓梯和建筑立面構件。所設計的全部預制構件均可以進行無支撐施工。這種施工方法可以使不同專業(yè)工種，諸如機電分項工程的施工，在上部樓層土建施工時同步進行，從而有助于縮短整個施工工期。假定所設計的建筑物，有75%以上是采用模數(shù)化的構架和構件，那么其可營建性分值可高達90分。2000年，新加坡建筑和施工管理部已采用可營建性分值，對新建筑的施工友好性進行評估。對于理論上最高分值為100分而言，獲得90分，應該是一個相當高的得分了。

　　該新建筑的施工工期為九個月，而同類建筑采用其他施工方法的平均施工工期為11-14個月。該新建筑的造價為699新幣/m2，工時為1.2 人工·天/m2， 而其他施工方法的造價為950-1200新幣/m2。工時為2.33人工· 天/m2。

　　物流和良好的工廠設計

　　采用這種新工廠設施，PTC可生產高質量的適用于工業(yè)和研究為目的的預制構件。有若干個不同實驗室，已被用來進行預制結構體系的開發(fā)和優(yōu)化。結構試驗室配備了某些先進測試設備，提供足尺結構性能和合格性試驗（測試）。還建立了工程材料試驗室，對諸如混凝土立方體試塊和鋼筋進行結構材料試驗。此外，還進行混凝土基本原材料，諸如砂、集料和水泥的試驗。預制生產試驗室是一幢4層高的預制生產廠，它向我們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“簡單的方法營建超過4層高的預制廠，解決了有限占地面積的問題。材料和構件的運輸采用23臺高架式行吊和兩臺10噸門式吊機。高架式行吊安裝在1-3層生產區(qū)，門式吊機安裝在第4層生產區(qū)。所有吊機都設置長吊索，可以把構件吊到底屋進行裝卸作業(yè)。這種吊機管理系統(tǒng)是首次在新加坡設計和使用的的，可防止不同層面吊運作業(yè)時碰撞。電動運輸車、運載能力達15T，可方便地進行構件和生產材料的運輸作業(yè)，底層是敞開式的生產區(qū)。

　　立掛間距12M，可直接進行運輸拖車的裝卸作業(yè)。為了節(jié)省空間，PTC采用預拌混凝土，依賴其良好的供應商網絡，為其預制生產供料。機械化的混凝土送料系統(tǒng)只需要一個預拌混凝土的運輸車卸料點，其他均為預制構件裝車點。預拌混凝土先送進輸送斗，然后將其提升至上層由液壓控制的3M3的分配斗。分配斗中配有攪拌裝置，攪拌濕混凝土以防止混凝土的離析和凝結?；炷练峙涠房稍诟鞣N生產跨間橫向移動，最后將預拌混凝土送至1.5M3的澆筑斗，進行混凝土的最終澆筑作業(yè)。

　　分配斗和澆筑斗均配備液壓控制的卸料閥門，進行混凝土的卸料作業(yè)，取代了傳統(tǒng)的采用費力的手工操作的機械杠桿式儲料斗。預制混凝土構件均為某一施工或研究項目專門定制，因此，沒有庫存。在廠旁邊設7000M2堆放場地，僅供存放等待運至工地現(xiàn)場的構件。

　　優(yōu)化生產的新穎澆筑技術

　　當前HDB的結構設計部門從事大量的研究和開發(fā)項目，生產新一代的預應力板類構件。這類構件適用于成組立模垂直澆筑，與常用的水平澆筑相比，是一項新的研究成果。垂直澆筑的理念，產生于一種在單位生產面積1M2內更高的混凝土構件生產方量（體積）。象新加坡這樣的國家，土地奇缺，工業(yè)用地相當昂貴，節(jié)省空間的預制技術就更為重要了。

　　PTC生產中心建成了一套6個模腔的生產預應力板類構件的成組立模生產線，其長度40M，高度2.4M，適用于生產最大寬僅為2.4M的標準板類構件。該套成組立模生產線可生產各種厚度和寬度的板類構件，它每平方米生產面積的構件產量為1.8M2，而傳統(tǒng)的平模生產法，每平方米面積的構件產量僅0.5M2。在高峰生產時，每天一個生產周期。為了節(jié)省時間和成本，PTC已將這種生產技術用于住宅建設項目。

　　MAP微波快速生產法，一項革命性的預制混凝土構件養(yǎng)護法

　　在一項與新加坡國立大學聯(lián)合后進行的研究項目中，PTC已開發(fā)成功一種新的預制混凝土構件養(yǎng)護法。在常規(guī)的室溫養(yǎng)護下，波特蘭水泥混凝土安全起吊大約需要1天養(yǎng)護期。在混凝土中，使強度發(fā)展速度更快，就可大大促進預制業(yè)在整個建筑業(yè)中的應用。對于預制生產，在一個較短的時間內，總希望獲得充分的混凝土強度，從而縮短生產周期，并有效地提高模板的重復使用率。一種新的養(yǎng)護方法就是采用微波加熱。該方法的基本依椐是把內部能量擴散，并與電磁場中的分子，偶極子的激發(fā)相結合，從而達到快速均勻地加熱。與傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法相比，諸如蒸汽養(yǎng)護，其養(yǎng)護時間較短，而且可提供更充分的早期強度。通過在PTC進行的研究，現(xiàn)已證實采用微波養(yǎng)護的混凝土脫膜只需4小時，而傳統(tǒng)的常溫和蒸汽養(yǎng)護，脫膜時間分別為20小時和10小時。基于此研究結果，PTC已開發(fā)研制了第一個原型的工業(yè)研究微波爐。該微波爐與運輸皮帶系統(tǒng)一起運輸預制構件。在試驗性的應用中，PTC已采用MAP來試驗生產次結構屋面板，這是MPA在全世界的第一個工業(yè)用戶。

　　改變傳統(tǒng)的預制結構理念

　　為改善和提高預制構件性能，PTC已進行了大量研究工作，其中包括把更多的專業(yè)融入預制加工過程，并把附加值產品提供給整個預制混凝土行業(yè)，使預制構件盡可能完美。舉例來說，使每平方米墻體構件平均價格達到40-80新元。通過把供水和供電系統(tǒng)電纜、管道完整地包含在墻體中，使混凝土墻體的價格翻倍，但又不增加生產面積。研究和開發(fā)為預制混凝土構件提供了成功的美好前景。近期HDB和PTC已展開的進一步研究和開發(fā)計劃，包括在預制墻體構件體系上涂特種涂料來降低熱傳輸；集成的建筑部件，諸如把窗兜融入預制過程；以及通過采用薄殼預制構件，降低預制構件重量。

　　HDB已向全東南亞大陸輸出其技術知識和專業(yè)技術，并在亞洲的建筑市場，扮演著預制混凝土聯(lián)絡中心的角色。馬來西亞、菲律賓、越南、韓國、中國（特別是香港地區(qū)）等國，為未來預制技術的發(fā)展，提供了巨大的可能性。但是，這些國家現(xiàn)有的預制混凝土技術與新加坡相比還有差距。我們還更應看到，不同國家間的技術轉讓和經驗交流，有助于全球新技術的發(fā)展。將來，國際間的互助關系不僅是國家間的，而且還應是大陸間的，這對于預制混凝土行業(yè)的有益之處就更大了。