立墙平浇建筑法是一种在现场用模板在地面上制造墙板的建筑方法,然后用重型起重机将墙板安袭就位。这是一种起源于美国南方各州特殊制造方法,最近几年推广到了北美洲。
佛罗里达州阿波普卡的Sunshine专业公司2008年夏季创造了一项纪录吊装一块150 t重的墙板,这是世界上最重的立墙平浇建筑法建造的墙板。该公司使用了2台林克一贝尔特起重量200美吨的履带起重机,为佛罗里达州德托纳比奇市海洋中心会展馆吊装了这块墙板。
Sunshine专业公司是美国东南地区最大的平浇立墙吊装商,也是州佛罗里达州唯一设备齐全的公司,曾经吊装过单体高度达到24.5 m、表面积为195 m2的墙板。
据平浇立墙混凝土协会(TCA)的统计,在美国大陆,每年建造的平浇立墙建筑面积达到7900万平方米,其中平浇立墙的面积为3300万平方米。美国超过15%的工业建筑是用立墙平浇建筑法建造的。
在平浇立墙的建造中,混凝土墙板和其他构件是在建筑物楼面上或工地某一处平板上水平浇筑的,然后立起来并吊装就位。楼板上或浇筑平板上涂有一层化学防粘剂,防止它们与立墙粘在一起。如果立墙是一层一层码起来浇筑的,之间也要涂上这种防粘剂。
立墙平浇建筑法的主要优点是可以建造大尺寸的立墙和能够在工地上就地浇筑,省去了运输的费用。它在审美学上的优点也受到建筑师和设计师的青睐。
“由于每一块墙板都是单独在工地上浇筑出来的,如果有限制的话也是很少的,可以随心所欲的成形和建造。”平浇立墙混凝土协会的技术总监Jim Baty说。”它们之所以受到设计界欢迎,主要是由于平浇立墙可以体现建筑商的创造力和混合建筑材料的表现力。这种多变可以直接通过将各种砂石混合或单独浇筑在立墙面上表现出来,也可以通过大面积墙面上不规则洞孔或角形墙板表现,可以使建筑引人注目。平浇立墙这种10年以前的一种工业产品,一下就进入了光年时代。
预制混凝土墙板与平浇立墙的比较
据芝加哥预制与预应力混凝土协会(PCI)介绍,预制混凝土在”高质量和大面积表面处理上,如喷砂、酸蚀,在外露骨料和装饰材料上,如贴砖、石料、瓦块等,以及同一墙板上的组合涂层等方面”具有优势。
预制与预应力混凝土协会负责业务发展的总经理Brian Miller说,鉴于美国环境保护署的规则,以上各种优势并不是那么容易实现的,或在现场应用并不经济。
常常使用平浇立墙的用户说,立墙平浇建筑法是一种快速施工方法。”如果要建造一个用于工业的大仓库的话,一天就可以立起40面墙板。”加利福尼亚州里士满的Bragg起重机服务公司总经理John Anderson说。Bragg公司拥有300多台起重机,服务于各行各业,是北加利福尼亚建造平浇立墙的最大公司,承建了旧金山海湾区50一75%的平浇立墙。
Anderson一天建造40面平浇立墙说的是立墙的吊装作业,条件是带支腿的轮式起重机在仓库内的平地上作业。平浇立墙一般在混凝土达到75%的设计强度时才能够吊装,要达到这一强度需要养护7至8天。Steinbicker&Associates公司的副总裁Mark Remmette说,要想加速这一进程需要使用混凝土掺和剂和3型高快固混凝土。Steinbicker&Associates是一家结构工程公司,擅长于平浇立墙的建造,在俄亥俄州的代顿和佐治亚州的亚特兰大都设有办公室。
Remmetter说,建造平浇立墙的时间表很难具体确定,但“如果只是建造一面简单的立墙的话,一个有经验的建筑商从搭建模板、浇筑墙板到吊装立墙不会超过3周时间。当然一般工地上还会有其他施工,这个时间也许会长一些。”
预制混凝土墙板的吊装与平浇立墙的吊装速度差不多,有时还要快一些,预制与预应力混凝土协会的Brian Mille「说。交货周期要根据项目性质、计划安排、工作负荷和其他因素决定,如特殊订货、模板设计的复杂程度和技术问题等。
“预制混凝土在工地开始动工前就可以浇筑,缩短了整个项目的工期。而平浇立墙要在工期中占一定的时间。”Miller说。“平浇立墙建筑公司的模板和人员数量有限,必须与工地上的时间同步才行。楼板没有浇筑好前他们是不能工作的。”
平浇立墙的拥护者说,平浇立墙与预制墙板相比较的一个优势是能够建造大墙板,单个墙板可以高29.4 m、宽15.3 m。
“平浇立墙要多大就可以设计多大,”Sunshine专业公司总裁Trentis Durden说。”可以这么说,预制墙板可以做到的,平浇立墙就可以做到。预制墙板非常贵,需要在工厂里制造,还要装上拖车、运到工地。平浇立墙可以浇筑成任意形状和尺寸,并能减少墙板的数量。”
随着燃油费用的增加,运输成本自然就会增加。加利福尼亚州埃斯孔迪多的Erickson建筑公司项目负责人Nat Riddle说,在工地上浇筑可以节省这笔费用。
“在亚利桑那州有许多地方可以生产预制混凝土墙板,”Riddle说,”但要将墙板从亚利桑那运送到加利福尼亚才行。”
Brian Millel说,虽然可以减少运输费用,但平浇立墙”把工地变成制造厂”,对工地环境的影响非常大。
“因为预制混凝土墙板不是在工地上制造,因而可以控制生产环境,”他说,”减少了对工地的干扰,并可以让其他建筑商同时在工地上进行作业,只有需要时才将做好的成品运送到工地上。所以,采用预制混凝土构件的工程进度要快些。”
Millel说,对于墙板的尺寸,预制墙板可以做到4.9 m宽、24.4 m高,但”更大并不总是更好。”由于平浇立墙总的来说更宽、更高、更厚,因而也就更重,需要用大型起重机安装,增加了费用和作业面积。他说,平浇立墙需要更大的地基,以及精致和昂贵的吊具。
在美国,立墙平浇建筑法应用得最多的是加利福尼亚、佛罗里达和得克萨斯。据混凝土建筑商的统计,这些州接近75%的商业建筑是采用平浇立墙建造的。
“这些州全年都不必担心气候的影响,所以,从上一世纪中叶开始这一技术在这些地区发展很快。”Baty说。”气候的限制现在已成为过去,立墙平浇建筑法现已流行于美国中西部的北部和加拿大。”
现在,即使在最寒冷的地区都可以进行现场浇筑作业,这大大方便了立墙平浇建筑法在加拿大的安大略、大不列颠哥伦比亚和新斯科舍等省份的应用。在美国,立墙平浇建筑法广泛的应用于俄亥俄州,而达科他、威斯康星和新英格兰等州却很少有用这一建筑方法的。这与气候无关,是传统观念和习惯于使用其他技术的关系。
科罗拉多首府丹佛从上一世纪60年代就开始应用立墙平浇建筑法,但都集中在仓库和工业建筑方面。科罗拉多州Centennial的Saunders建筑公司负责施工准备工作的Jim MacKinnon说,预制混凝土构件统治了建筑方面的应用,但近年来,立墙平浇建筑法的发展非常迅速。
"6, 7年前,我曾经说过,丹佛在立墙平浇建筑法的应用方面落后于美国其他地区至少10年,”MacKinnon说。”现在,这种说法已经过时了。其原因是我们增长得很快以及外部的影响。从加利福尼亚那些地方来的开发商带来了它们的立墙平浇建筑法的新概念。”
英国泊肖尔的CHalcroft工程承包公司经理JonatHan Harrison说,从全球来看,立墙平浇建筑法是南非、澳大利亚和部分中东地区最主要的建筑方法,而在欧洲却很少使用这种建筑方法。Harrison在美国和澳大利亚学会了立墙平浇建筑法,在全英国推广这种方法上起了很大的作用,并在迪拜建造了一座平浇立墙的清真寺。公司其他方面的工作包括对匈牙利、法国和欧洲其他国家的公司进行培训。
“我曾经研究过意大利和西班牙等地的建筑市场,不管研究有多深入,都没有发现立墙平浇建筑法的任何踪迹。”Harrison说。”法国人、意大利人和德国人精通混凝土建造技术,但他们热衷于预制混凝土技术,不想尝试其他任何不同的技术。
对起重机的要求
平浇立墙的安装最常用的是履带起重机或轮式起重机,很少用塔式起重机。许多小型建筑,如农场的牲畜圈,立墙高只有2.5-3.1 m,可以用叉车或折臂式随车起重机来吊装,但大部分立墙的吊装使用的是大型起重机。
选择使用哪种起重机的因素很多,如起重机是放在楼板上还是楼板以外、手头有哪种起重机和起重机的规格是什么等。在起重机的选择上也有地区上的差异。
“在德克萨斯和加利福尼亚,人们确实是用橡胶轮胎起重机,但在佛罗里达,我们不用这些起重机。”Trentis Durden说。”这里是软土和沙地。橡胶轮胎起重机用4条支腿作业,一个垂直油缸要承受113.4 t的对地压力。一台叉车的对地压力要比一台200美吨履带起重机要高得多,因为履带要宽得多。”
Bragg起重机服务公司的平浇立墙专家BihMorrison说,相比较而言,至少在加利福尼亚北方,汽车起重机要比履带起重机用的多。履带起重机主要用于在工地外面吊装立墙,就是在立墙围子外面吊装,如仓库、高技术工业厂房或学校等建筑。如果不在外面吊装,带支腿的汽车起重机是最好的选择,可以在场地上移动,这里价格是最重要的因素。
Morrison对300美吨履带起重机和300美吨轮式起重机做了一个比较。将履带起重机运进和运出工地需要12辆卡车,费用为74000美元。而轮式起重机的运输只需要15000美元。
Mark Remmetter说:”