翻轉(zhuǎn)塑料模具在混凝土預(yù)制板工程中的應(yīng)用

劉恩勝 盧正雷 孫德震

（山東水利工程總公司 濟(jì)南 25001）

混凝土預(yù)制塊制作工藝很大程度上取決于選用模具的材料和形式。根據(jù)近幾年來從事混凝土預(yù)制板工程的生產(chǎn)經(jīng)驗，針對混凝土預(yù)制板工程技術(shù)參數(shù)要求，對多種施工工法進(jìn)行了試驗比較，最后總結(jié)出翻轉(zhuǎn)塑料模具的施工工藝。該施工工藝不但保證了工程質(zhì)量、加快了施工進(jìn)度，而且大大提高了生產(chǎn)效率，為施工企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益，目前該施工工藝已經(jīng)被很多施工企業(yè)大量采用。

1 工程實例

南水北調(diào)二級壩泵站引水渠工程設(shè)計為梯形斷面，內(nèi)邊坡1∶2.5，平均坡長23m，坡面采用C25F150混凝土板護(hù)砌，護(hù)砌長度5km，混凝土預(yù)制塊形狀見圖1，預(yù)制板厚度8cm，預(yù)制板數(shù)量31萬塊；昌樂縣馬宋水庫除險加固工程壩體上游邊坡1∶3，坡面采用C25F150混凝土預(yù)制板護(hù)砌，平均坡長21m，護(hù)砌長度3km，混凝土預(yù)制塊形狀見圖2，預(yù)制板厚14cm，預(yù)制板數(shù)量37萬塊。以上兩種混凝土板砌筑形式基本相似，砌筑后效果見圖3。

2 傳統(tǒng)混凝土預(yù)制板施工工藝及優(yōu)缺點

根據(jù)不同工程的具體要求以及各自所處的施工環(huán)境，混凝土預(yù)制板施工技術(shù)也多種多樣，目前常用的施工工藝主要有以下幾種。

2.1 機(jī)制混凝土預(yù)制板

該施工工藝是將鋼制模具固定于專用的振動機(jī)上，振動機(jī)在平整的場地上振動行走，施工采用半干硬性混凝土，混凝土經(jīng)振動機(jī)振動和擠壓后放置于場地上。該施工方式效率高、生產(chǎn)速度快，生產(chǎn)過程中所用人工較少，是生產(chǎn)成本最低的施工工藝。由于混凝土為半干硬性，受振搗方式的限制，混凝土板局部存在振搗不均勻現(xiàn)象，致使硬化水泥漿體中氣泡大小、數(shù)量和間距超出規(guī)范要求，混凝土的抗凍性能降低。該施工方式適合于常年溫度在0℃以上或全部位于水上不受凍融循環(huán)的區(qū)域，在溫度差大、水位變化頻繁的地域使用具有較大風(fēng)險。

圖2 預(yù)制混凝土板

圖3 預(yù)制混凝土板排列

2.2 組裝鋼模

該施工工藝較為傳統(tǒng)，與澆筑普通混凝土構(gòu)件類似，按照混凝土板形狀配出鋼制定型模板，模板采用螺栓固定，混凝土采用坍落度為5～8cm的常態(tài)混凝土，平板振動器或振動棒振搗，人工抹面壓光。該施工方式混凝土振搗均勻密實，模板剛度好，能確?；炷涟宓耐庥^及內(nèi)在質(zhì)量。施工過程需要人工振搗、壓面及組裝拆除模板，施工程序復(fù)雜，需消耗大量人工，在現(xiàn)在農(nóng)民工短缺、勞動力價格大幅度上漲的時代，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出按照當(dāng)前水利定額做出的工程單價，給施工企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 普通塑料模具

該施工工藝先在機(jī)械加工車間做出預(yù)制板模型，用高強(qiáng)度塑料澆鑄出塑料模具，混凝土采用坍落度為5～8cm的常態(tài)混凝土，將模具放置于振動平臺上振搗。振搗密實后的混凝土平放在平整的場地上，在氣溫10～30℃的條件下，大約2天時間具備脫模條件，混凝土因收縮和四周模板出現(xiàn)輕微縫隙，將混凝土板反扣，輕輕振動拿出塑料模具。該施工方法的優(yōu)點是混凝土外觀和內(nèi)在質(zhì)量都較好，生產(chǎn)效率也較高。缺點是按照正常生產(chǎn)條件，需要大量的模具和場地。按照每天平均生產(chǎn)3000塊預(yù)制塊、2天置換模具計，至少要同時使用9000套塑料模具，需要能夠同時擺放9000塊預(yù)制板的大型場地，受現(xiàn)場條件制約，很多工程項目不能提供這么大型的預(yù)制場，另外，由于脫模時混凝土強(qiáng)度不高，極易造成脫模時產(chǎn)生掉角和裂縫，對混凝土預(yù)制板質(zhì)量有一定影響。

3 翻轉(zhuǎn)塑料模具施工工藝

翻轉(zhuǎn)塑料模具是在總結(jié)以上傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改良加工的一種混凝土預(yù)制板生產(chǎn)方式，著重于提高生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)效率、工程質(zhì)量，減少場地占用量和節(jié)約生產(chǎn)成本。

3.1 模具制作

首先在機(jī)械加工車間做出預(yù)制板模型，用高強(qiáng)度塑料澆鑄出塑料模具。為了便于脫模，在制作預(yù)制板模型時尤其要注意在模具垂直方向預(yù)留3%的斜度，模具上口尺寸稍大于下口尺寸，一般水利工程預(yù)制板厚度在10cm左右，在混凝土預(yù)制板各邊預(yù)留3mm左右的傾斜度，這樣既能滿足規(guī)范要求的尺寸誤差，又能保證預(yù)制板順利脫模。

3.2 場地平整

該生產(chǎn)工藝是混凝土振搗后直接在地上脫模，脫模后的預(yù)制板光面朝上，因此場地?zé)o需用水泥地面硬化，只需將場地基整平壓實即可，為了便于場地找平，可在場地上面鋪上一層細(xì)砂，用鋁合金靠尺將場地刮平。該施工工藝場地適應(yīng)性較強(qiáng)，場地所需費用較低。

3.3 振動臺制作

振搗是預(yù)制混凝土的關(guān)鍵工序，直接影響預(yù)制混凝土的質(zhì)量，因此，振動臺的制作是混凝土板預(yù)制的重要準(zhǔn)備工作。振動臺面一般做成長120cm、寬80cm的長方形，長度、寬度滿足2塊預(yù)制模具存放條件，并稍留余量，臺面選用5～8mm厚的鋼板。振動臺支座分為上下兩部分，下部用5×5的角鋼作為支撐腿，四個支撐腿之間焊接牢固。上部采用40cm高的彈簧，彈簧外套30cm高的圓鋼管，鋼管和下部支撐腿用鋼板連接，振動臺面平放于彈簧上，彈簧和鋼管間預(yù)留10cm的伸縮空間。一般振動臺總高度做成80cm左右，適于進(jìn)行人工填料。振動平臺加工成型后，將2.0kW附著式振搗器（有效振動半徑75cm）固定于振動平臺的下方。

3.4 混凝土配制

a.原材料選擇。由于混凝土預(yù)制塊厚度較小，邊角較多，為了避免邊角部位振搗后砂漿過于集中，不宜采用粒徑較大的骨料，結(jié)合當(dāng)?shù)厥仙a(chǎn)特點，一般選用直徑1～2cm的一級配石子。砂料選擇一般性中砂即可，為了加快脫模時間，水泥應(yīng)選用普通早強(qiáng)水泥，由于混凝土有抗凍要求，還要按照試驗室配比添加外加劑。

b.坍落度控制。坍落度是施工中的重點控制環(huán)節(jié)，坍落度過小振搗難度大，容易造成振搗不密實，坍落度過大可能會導(dǎo)致脫模后預(yù)制板尺寸變形，外觀尺寸不滿足設(shè)計要求，因此控制坍落度是貫穿于整個生產(chǎn)過程的重要工作。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗及試驗室理論計算，坍落度一般選擇1～2cm?；炷涟韬颓笆紫扔蓪Ｂ氃囼炄藛T測定骨料含水量，然后根據(jù)試驗室出的配比單調(diào)整各原材料重量，試驗人員現(xiàn)場跟蹤，發(fā)現(xiàn)坍落度不符合要求后分析原因，及時調(diào)整。

3.5 混凝土運(yùn)輸、入倉及振搗

混凝土出機(jī)后，運(yùn)至振動平臺，為了避免運(yùn)輸過程中產(chǎn)生混凝土離析，運(yùn)輸距離不宜超過400m，運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)平整順暢。入倉由兩個操作工人向模板里面填充混凝土，同時開動附著式振搗器，振搗至混凝土不在下沉、無氣泡冒出為止，一般混凝土填料和振動總時間控制在3min左右，振動結(jié)束后，人工用平板將混凝土面抹平。

3.6 混凝土的脫模及儲存

振搗完成后，人工將混凝土連同模具抬至附近平整場地處，將模板倒扣，輕輕提出模具。為了保證混凝土板的外露面光潔，可在模板底部鋪設(shè)光面地板革，模板底部清理干凈后將地板革平整鋪好，模板反扣后地板革位于混凝土預(yù)制板上方并和混凝土緊密連接，混凝土達(dá)到初凝時間后，將地板革輕輕揭開，實踐證明：這種方法生產(chǎn)出的混凝土外觀質(zhì)量非常好。在正常氣溫下，混凝土脫模24h后可將混凝土板輕輕移動，集中放置，為下一步生產(chǎn)提供場地。移動后的混凝土板集中用草簾覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行碼堆存放。混凝土板碼堆時一定要注意不要使混凝土板平放，最高碼堆高度不得超過3塊預(yù)制板，以免對混凝土預(yù)制板造成損害。

4 施工中應(yīng)注意的問題

a.模板尺寸的校核。由于塑料模具長期使用會引起變形，施工中應(yīng)有專職質(zhì)檢員現(xiàn)場跟蹤檢查，經(jīng)常校核模板尺寸。發(fā)現(xiàn)模板尺寸誤差超出規(guī)范要求，及時更換模板，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，一個質(zhì)量較好的模具大約能生產(chǎn)混凝土預(yù)制板500塊左右。

b.地板革的清理與更換。地板革揭開后都沾有水泥漿，應(yīng)將地板革清理干凈后再循環(huán)利用，一般地板革循環(huán)利用不超過5次，以保證混凝土外觀質(zhì)量。

c.振動平臺中振搗器安裝位置。同一振搗平臺，如果振搗器安裝位置或安裝方向不同，振搗效果也大有差距，一般將振搗器安裝在長方形的中間，振搗器電機(jī)方向與振動平臺長邊垂直。

d.施工中的脫模技巧。單塊混凝土板重75kg，需兩人抬運(yùn)，脫模時兩人應(yīng)該平均用力，注意協(xié)調(diào)，以免因為用力不均勻而導(dǎo)致混凝土板破損。地板革平放于模板底部，填料振動密實后地板革和模板之間形成真空，如果直接脫模難度很大，根據(jù)生產(chǎn)中摸索的經(jīng)驗，在模板底部間距30cm預(yù)留一個直徑0.6～0.8cm的進(jìn)氣孔，提升模板時氣流能進(jìn)入模板和地板革之間，使混凝土板能夠順利脫模。

e.確保混凝土拌和質(zhì)量。混凝土坍落度小、流動性差，只有拌和均勻的混凝土成型后才能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。施工中要特別控制混凝土的拌和時間，強(qiáng)制性拌和機(jī)拌制時間不得低于3min。

f.加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。由于預(yù)制板為小型構(gòu)件混凝土，受外界溫度影響較大，凝固后的混凝土應(yīng)長期處于濕潤狀態(tài)下，以保證強(qiáng)度得到穩(wěn)定的提高。

g.注意收聽天氣預(yù)報，陰雨天氣應(yīng)停止施工。由于預(yù)制板生產(chǎn)工作面積大，遇到雨天不好覆蓋，混凝土脫模后，外部只有一層地板革，經(jīng)過雨天破壞后，沒有凝固的混凝土容易引起掉角、裂縫或表面質(zhì)量達(dá)不到要求。

5 翻轉(zhuǎn)塑料模具的優(yōu)點

5.1 保證了混凝土預(yù)制板的施工質(zhì)量

按照上述施工方法，混凝土預(yù)制板振動密實、表面光潔、尺寸規(guī)范、安裝過程順利且破損較少，經(jīng)現(xiàn)場取樣做混凝土抗壓、抗凍等技術(shù)指標(biāo)試驗，結(jié)果均滿足設(shè)計要求。其中二級壩泵站引水渠工程2008年完成混凝土砌筑，目前已經(jīng)歷過3個冬季的凍融循環(huán)，現(xiàn)場鋪砌的混凝土板質(zhì)量完好；昌樂縣馬宋水庫護(hù)坡于2010年完成，砌筑質(zhì)量受到山東省水利廳專家驗收組的高度評價。

5.2 加快了整體工程的施工進(jìn)度

采用該施工工藝脫?？?、場地標(biāo)準(zhǔn)要求低、占用場地少，大大提高了生產(chǎn)效率，特別是對于較為狹窄的施工場地有著很好的應(yīng)用前景。

5.3 節(jié)約了工程成本

a.該施工工藝為流水生產(chǎn)線，無需人工壓面，混凝土振搗效率高、脫模周期短，相對其他生產(chǎn)工藝，能節(jié)約1/3的人工量，大大降低了生產(chǎn)成本。

b.由于該施工工藝模板用量少、模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，相對于普通塑料模具的生產(chǎn)工藝，大大減少了模板用量，節(jié)約了材料開支。

c.該施工工藝對場地要求較低，只需粗略整平鋪少量細(xì)砂即可，省去了常規(guī)施工方法場地硬化的費用。