小型預制構件精細化施工科研項目

宮 明，李天宇

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

小型預制構件精細化施工科研項目

宮 明，李天宇

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

根據黑大公路指揮部對全線小型預制構件精細化建設這一指導思想，在指揮部的支持下，指揮部工程部及監理單位的指導下，黑大公路指揮部與黑大公路B3標段項目經理部共同研發了小型預制構件精細化施工工藝，并準備應用于黑大公路B3標段六棱塊的預制上，黑大公路寶泉至拜泉明水界段改擴建工程，位于克東鎮，共計預制路肩構件1萬塊、鑲邊石構件12.6萬塊、六棱塊構件78萬塊。

預制構件；路肩構件；鑲邊石；六棱塊

1 研究的主要內容

1.1 小型構件模板材料

(1)小型構件模板納米涂層。

(2)混凝土配合比試驗。

(3)小型構件模板脫模劑。

1.2 研究的考核目標

(1)使用先進的CAD/CAM/CAE軟件和先進的CNC機床進行模具制造。對模具型腔和型芯采用特殊材料和熱處理等工藝。使模具精度、質量、壽命得到更好的保證。

(2)選用無再生料的優質模具、模具中添加納米涂層材料、提高其強度及重復利用次數并保證成品的棱角順直度。

(3)模具涂層部分，使用納米技術，提高模具涂層的硬度和耐磨性能，并保持較高的韌性。

(4)混合料中摻入優質亮光劑和礦粉等外加劑，保證成品表面的色澤一致，光滑細膩。

(5)以十組試驗確定的最優配合比為基礎，調整生產配合比，達到最佳配合效果。

(6)嚴禁使用滾筒，采用強制式拌和設備，保證混合料拌和均勻。

(7)嚴禁使用振搗棒，采用平板式振搗臺，振搗時間控制到秒，保證振搗效果。

(8)場地必須硬化平整，預制區域必須打水泥地面，保證模具底面水平。

(9)脫模前必須單層養生，嚴格控制脫模時間，并在中午最高溫時脫模，保證脫模質量。

(10)模具采用稀鹽清洗，不得涂抹機油，保證模具清潔，預制件不被污染。

1.3 項目研究起止時間及經費預算

項目的起止時間為2016年2月～2017年6月。

經費預算

設備費：振動平臺3萬元；材料費:各種模具、涂層等14.25萬元；測試化驗實驗加工費：2萬元；燃料動力費：2萬元；差旅費2萬元；會議費：1萬元；出版/文獻/信息傳播/知識產權事務費/印刷費：1萬元；勞務費：8萬元；專家咨詢費：2萬元；間接費：4.75萬元。詳見黑龍江省交通運輸廳科技項目經費預算表。

2 方案總體設計

2.1 方案施工位置的選擇

(1)場地情況

小構件預制場設置在我項目部拌合站院內地占地面積3 100 m2。為封閉式場區，整個場區由藍色彩鋼圍板圍擋。分為生產區、蒸養區、靜養區、模板清洗區、臨時存儲區、場內施工便道及產品展示區。每個區域劃分不同的小區域，不同的物品分類存放，設置產品標示牌，做到整齊有序。另設存儲區3 000 m2。

2.2 主要施工數量

本單項工程是國道黑大公路A14～A19標段的路基防護工程及邊溝排水工程的附屬工程；包括C25混凝土預制骨架護坡等8種型號，共計136萬塊，14 334.29 m3；

2.3 預制順序

根據業主總體施工工期及A14～A19標段施工工期要求，按照先下部后上部的施工順序進行有序安排預制施工。

2.4 模具選擇

根據經濟施工、環保施工的理念合理選擇構件模具，經過詳細了解圖紙，采用優質高強加厚塑料模具，增強使用周轉次數。模具在使用前，應用干凈毛巾將模內灰塵、雜質清除干凈，并將清洗干凈的模具堆放整齊。澆筑混凝土前噴淋脫模劑。模具涂層部分，使用納米技術，提高模具涂層的硬度和耐磨性能，并保持較高的韌性。

2.5 施工水源

小型構件預制場區內地下水埋深較淺，為飲用水水質很好。

3 施工方案、工藝及方法

3.1 施工方案

(1)鋼筋方案

①鋼筋原材料進場后采用下墊上蓋措施防止生銹。

②HRB300鋼筋進行調直機進行調直加工。

③HRB400鋼筋進行切斷彎制加工。

④鋼筋之間采用點焊或幫絲進行綁扎。

(2)混凝土方案

混凝土采用拌合站集中進行拌制，預制塊加工所用混凝土全部來自拌合站集中拌和，確保混凝土質量。小型構件預制廠設專職技術員進行現場控制，嚴格按照試驗配合比投料及規定的拌和時間進行攪拌，對混凝土的施工質量進行監控，隨時檢測坍落度，確保施工成品真正做到內實外美。

3.2 施工方法

(1)模具清理及脫模劑

模具到場后，及時進行結構尺寸檢查，不滿足設計要求的模具堅決返廠。搬運過程中注意輕搬慢卸，把暫時用不著的模具放置到臨時儲存庫內，現場需要多少搬運多少套滿足施工需要即可，模具運至施工現場后，先采用毛刷清理浮著在模具表面的污垢，采用優質脫模劑涂刷磨具內表面，磨具表面僅有薄薄一層油膜即可，涂抹不可過多，否則把模具倒扣過來，讓多余的脫模劑流出。

脫模后，把模具扣在原地面上，用橡膠錘沿著四周模壁輕輕敲擊，然后再敲擊模具底部，松散浮著在模具內部的殘渣均輕輕掉落。頑固浮著在陰角或模具連接處的殘留物采用小鏟刀清理，然后用清水將模具沖洗干凈，晾干后在混凝土接觸面涂刷脫模劑，涂刷時應均勻、全面，不留死角。

(2)鋼筋加工

鋼筋綁扎，應逐點改變方向進行8型或十字扎結。

(3)混凝土拌制

拌制混凝土配料時，各種衡器應保持準確。對砂石料含水率開盤前進行檢測，據以調整砂石料和水的用料。混凝土自全部材料裝入攪拌筒至開始出料的最短拌和時間不少于3.0 min。混凝土拌合物應拌和均勻，顏色一致，不得有離析和泌水現象。

(4)參數比選

為了保證工藝性試驗(首件參數)對大面積施工提供可靠實際的參數，以下各項均采用兩組進行試驗比選。

①坍落度.坍落度分別控制在16～18 cm與18～20 cm；

②振搗。振搗分為0.5 min與1 min；

③收面。一次收面與二次收面進行比較。

(5)混凝土入模

混凝土由混凝土攪拌運輸車運送至現場。由裝載機上料。每個振搗臺配備一名工人負責放灰，振搗完成后把小構件放在水平輸送機上運輸至蒸汽養生區。每兩個振搗臺之間放置收集振搗臺上殘余混凝土的推車式灰槽子。無動力生產線生產鑲邊石及邊溝蓋板。兩側自制生產線生產六棱預制構件。從放料到振搗完畢每個周期為10 min，每個周期產量為1.2 m3，每小時生產能力為7.2 m3，每天生產能力為70 m3滿足施工生產要求。

(6)混凝土振搗

振動臺長寬為1.3 m×1.3 m，振動臺高40 cm。面積不宜過大，以防振動力在邊角處衰減。振動時間2 min。根據構件大小，澆筑速度及振搗時間計算每次混凝土罐車供料方量，防止一車料澆筑速度過慢，超過了初凝時間，造成不必要的浪費。

小構件場地卷揚機及十個振搗臺采用無線遙控定時振搗，使用無線連接技術，省去了操作電閘開關的人工，省去了場區內的許多電纜，從安全方面，為場區減少了安全隱患。定時振搗，可使振搗時間與實驗室提供的數據相一致，避免了過振與漏振現象。

(7)收面

振搗完成后，叉車把裝滿混凝土的模具運至臨時養護棚內進行臨時養護，收面在養護棚內進行。

采用泥抹子對構件表面進行縱、橫平整壓實，壓實過程中頻繁進行拍打混凝土表面，把混凝土內部的漿料提至表面，形成一層固結漿，間隔1 h混凝土初凝前，手指輕輕按壓混凝土表面，形成3～5 mm深的凹陷坑，再進行二次收面，二次收面與第一次不同，無論是拍打還是進行抹面力度都小于第一次，泥抹子行走的角度也略小于第一次，完成收面。

(8)養護

養護分為臨時養護和自然養護兩種措施。

①臨時養護

構件體積小，容易失水，是小構件施工過程中老大難問題，所以設置臨時全封閉養護棚。

模具內裝滿混凝土而且振搗完成后，采用輸送機運輸至臨時養護棚內進行臨時養護。臨時養護棚是一個四周及頂面封閉的空間，四周及頂面采用鋼化瓦進行封閉，前后面采用透明度較高的材料進行軟封閉，保證剛剛澆筑完成的構件處于一個溫濕度較高的密閉空間內，基本滿足構件初凝所需的小氣候溫濕度，保證構件的強度和剛度，滿足設計要求。

小構件體積小，容易失水，運至臨時養護棚內，及時采用侵透水的土工布覆蓋在小構件表面，間隔2 h灑一次水，時刻保證土工布處于濕潤狀態。

為保證養護效果及減少人工消耗，養生區內設計了自動噴淋系統。噴淋系統一端連接水池，設置增壓泵，保證出水壓力，另一頭設置自動噴淋接頭，通過旋轉噴淋達到混凝土養護效果。

②自然養護

臨時養護棚內的構件強度滿足85%后，采用輸送機和叉車運至成品存放區進行自然養護，自然養護期間與臨時養護同樣進行灑水養護，每間隔4 h進行一次。

(9)混凝土脫模

工程中選用了高強塑料定型模具，它是由聚丙乙烯、ABS塑料及部分添加劑經一定的工藝加工而形成的一種復合材料制成。技術特點在于根據小型構件的尺寸先開發出母模，模具再由母模一次性沖壓而成，可批量生產。如此制成的模具具有規格統一、差異極小、無接縫、整體性好、質量輕、棱角處均作了圓角處理、無需拼裝便于施工等優點，同時，壁厚一般為4.5 mm，使模具剛度得以保證，制成后又在模具底面開有較小氣孔，使其便于脫模，方便周轉。

(10)預制件堆碼

預制件養護達到設計強度后進行堆碼，在搬運過程中輕搬輕放，嚴禁損壞構件，并分類堆碼，小型預制構件堆碼高度不宜超過2 m。

比較小的構件如：空心六棱塊和實心六棱塊采用豎立的堆放的模式進行，層與層采用軟質物體進行有效隔離，保護成品不掉角缺棱。

邊溝蓋板等大塊之間采用木方進行隔離。

4 預制過程注意事項

混凝土坍落度的控制必須嚴格。振動時間必須控制在1 min；同時要根據振動電機的功率施行二次振動。振動好的預制小件馬上擺放在平整的經過嚴格找平的地面，避免出現翹邊、翹角、平整度達不到要求的現象。

在小件預制的養生和脫模過程中，小件養生要講究“早”“細”“勻”三個字：

這個“早”字，就是指小件預制完后，在混凝土初凝前期就要養生，也就是在下生產線2～3 h就要開始養生；

“細”字，就是指養生水要采用霧化水養生；使表面不積水，模具底無滲水；無積水；

“勻”字，就是指養生不能間斷，要覆蓋養生，避免高溫暴曬，使混凝土的凝固過程在相對穩定的環境中進行。

脫模要根據配比、養生等因素而定，我們現在確定的脫模時間為1 d(也就是24 h)，脫模時要采用脫模架等專用工具。

5 總 結

(1)經過試驗研究調整落度控制在15～18 cm，較為適宜。

(2)振搗0.5 min后發現混凝土表面還有氣泡上冒，拆模后進行破壞性錘擊，分裂后的構件折斷了骨料，但剖面局部有細小圓孔，對振搗進行至2 min，再次進行觀測未發現再有氣泡上冒及剖面內有細小圓孔情況。

(3)收面。經過進行細心收面觀察未發現以上情況。

(4)棱角缺角掉快。我們與模具廠結合，選用無再生料的優質模具、模具中添加納米涂層材料、提高其強度及重復利用次數并保證成品的棱角順直度。從而很好的解決了這一難題。

[1] 公路橋涵施工技術規范(JTG/TF50-2011)[S].

[2] 公路工程質量檢驗評定標準(JTGF80/1-2004)[S].

[3] 公路工程施工安全技術規范(JTG F9-2015)[S].

U416.3

C

1008-3383(2017)08-0202-03

2017-01-19

宮明(1979-)，男，高級工程師，研究方向：防護工程。