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预应力方桩的生产工艺控制

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  • 来源:
  • 发布时间:2019-09-04
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【概要描述】方桩混凝土搅拌过程(工序)是方桩生产过程中的关键过程(工序)--质量控制点。如何正确实施该质量控制点,确保该关键过程质量受控,应从以下几点着手。

预应力方桩的生产工艺控制

【概要描述】方桩混凝土搅拌过程(工序)是方桩生产过程中的关键过程(工序)--质量控制点。如何正确实施该质量控制点,确保该关键过程质量受控,应从以下几点着手。

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一、混凝土搅拌过程
 
  方桩混凝土搅拌过程(工序)是方桩生产过程中的关键过程(工序)--质量控制点。如何正确实施该质量控制点,确保该关键过程质量受控,应从以下几点着手。
 
1. 秤量系统的稳定
 
  (1)秤量系统。其主要由秤台架、秤斗、传感器、显示仪表、连接线(信号电缆)等组成。秤量系统的稳定性、精密度直接影响混凝土的制造质量。
 
  (2)秤台架的刚度可靠性。大多数秤台架(座)均在搅拌楼楼层框架上制作安装,或用吊秤,或用悬臂秤。因此支撑传感器的秤台架必须牢固、刚度好,秤量后秤台支架(座)不会变形、晃动,搅拌楼框架也要有足够的刚性,避免搅拌机运行时秤台架晃动变形。
 
  (3)秤斗的自由性。秤斗作为混凝土原材料配合比的储料容器,在称重计量时必须充分灵活自由,除了传感器的支点外,它不能受其它连接物的干扰,否则会影响秤重的准确性。要保重秤斗与周围框架的间隙≥2cm,各秤斗进料口、出料口应使用软连接,水泥、矿粉采用过滤布做软接,以起到排气作用。水秤、外加剂秤则采用软质PVC双面胶水带,既软接又抗渗。在固定软接时不要拉得过紧,保证秤斗有一定的晃动量。水秤、外加剂秤的管道输入口应另外固定,不可直接搁置在秤斗上,管道出口安装气动蝶阀,以免影响称量的精度。
 
  (4)传感器的选择和安装。传感器的秤量范围一般应为称重量和秤斗自重总和的3〜5倍为宜,既要考虑秤量时物料的冲击,又要考虑量值过大时精 度降低。传感器的结构形式有悬挂式(吊式)和悬臂式两种,悬挂式适合于称重量较小情况,一般如水秤、外加剂秤,悬臂式适合于石子秤、砂秤、水泥秤、掺合料秤等。但在许多搅拌站的地面秤量系统中也有大量使用悬挂式传感器的,直接吊在储料仓下,连同横皮带一起秤重或单独的秤斗秤后再放入横皮带。悬臂式传感器安装时应根据传感器指示的箭头方向安装,不可装反。在秤重后还应注意传感器悬臂端底面与固定支架是否有5mm以上的间隙,使用中也要经常检查该间隙部位是否被水泥结块、其它碎石、沙粒等杂物所堵塞而影响称重精度。另外在安装或维护秤量系统时,不能将传感器当做电焊时的连接导体,任意的打火、焊接中产生的大电流必然会引起传感器失效失真。在生产过程中还要经常对称量系统进行检查、维护,定期校秤标定。
 
2. 控制系统的先进、可靠、稳定
 
  (1)控制系统的组成主要包括电气控制系统、微机控制系统和电视监控系统。有两种控制方式均可独立完成砼生产:一种是手动方式,即借助于工控机,手动操作各有关按钮完成砼生产;另一种是自动方式,即完全由工控机实现砼的自动生产与管理。两种控制方式可通过转换开关相互转换。
 
  (2)电器控制系统由电气柜和操作台两部分组成。电气元器件应采用优质可靠的产品,产品质量符合国际(IEC-947)有关标准及规定。电气柜内电器件采用标准卡轨安装,板前布线,给维修、安装带来极大的方便。系统具有大、小两个操作台(或操作区域),其中大操作台主要控制和监视搅拌设备的生产情况,小操作台用来控制和监视骨料仓分料器及各种骨料的上料情况、粉料仓上料控制情况。两操作台各按钮按生产流程方式布置,且均有中文标注,使操作更加清晰明了,操作人员容易掌握,使用方便。控制系统的输入电源应稳定,建议加装稳压器,控制台应可靠接地防止静电产生。由于搅拌楼粉尘较大,应定期对各元器件吹灰除尘,以防积灰引起短路跳闸、死机、误动作、烧毁元器件。
 
  (3)微机控制系统采用MK2000方桩生产专用管理系统软件,该软件系统主要由自动化生产控制系统和生产管理系统两大功能模块组成,功能强大。其中自动化生产控制系统通过工业标准的传感器、硬件电路和I/O接口板,采用标准的IPC工业控制机对混凝土搅拌站生产系统的各控制信号进行实时测量、显示和控制,具有配比储存、落差自动补偿、砂石含水率补偿等功能,并且能准确方便地输入、调出和修改各物料的设定值及配方号,对生产过程中的错误做出提示,实现混凝土生产的自动化。生产管理系统利用计算机网络控制,实现了调度室、试验室、控制室、运输部、总经理室等业务部门的全面联网,对生产任务单、施工配比、原材料的进料和消耗、商品砼生产和运送记录(砼小票记录)、各生产报表等重要的生产数据进行全面的数字化管理,极大地方便了企业的管理和决策,提高了企业的竞争力。
 
系统具有完善的自锁、互锁功能,以保证系统准确、可靠的运行,并具有常见故障检测及报警功能。
 
  (4)电视监控系统主要由彩色摄像机、自动光圈镜头、彩色多画面处理器、彩色工业监视器等组成。通过电视监控可以方便地观察外部生产情况,以防止意外情况的发生。系统具有多套配比库,可满足技术部多方需求,如施工配比、理论配比等。所有技术报表自动生成,能够一次性打印,并且各种报表用户能够像WORD一样自行调整。技术部通过网络接收生产任务信息,从选配比到出厂资料,无论是工作时间还是工作量,都比使用系统前有质的飞跃。
 
  (5)目前很多企业在统计原材消耗数量时,仍然使用生产配合比的单方耗用量乘以生产方量来计算每种原料的总体原材用量,但是配比用料与实际耗料(料秤)是存在一定误差的。系统在进行耗料自动采集后,交生产每盘混凝土的耗料数量,以设计用量和实际用量的形式进行比对,同时显示两种耗料数量及误差率,并详细记录生产每盘混凝土的时间、方量、喂料车号、方桩型号规格等信息,为混凝土的质量跟踪、 搅拌系统仓位校对、原料的实际消耗等多方管理分析提供准确安全的依据。
 
3. 搅拌机内部搅拌功能设计合理、搅拌均匀
 
  搅拌机有立轴行星式搅拌机和双卧轴强制式搅拌机两种。这两种搅拌机各有千秋,使用广泛。
 
  (1)立轴行星搅拌机搅拌原理为公转加自转,有复杂的搅拌曲线,能在很短的时间内完成搅拌工作,属完全的强制式搅拌机,具有长期干搅拌的能力。与卧轴搅拌机比较,具有无轴端密封和不漏浆等特点;与立轴搅拌机比较,具有电机功率小,不卡料,耐磨件磨损小等优点。
 
  (2)双卧轴强制式搅拌机搅拌轴采用轴端新型圆锥螺旋伞齿-行星齿轮减速机传动,卧式筒体内安装有双轴旋转反向的桨叶,桨叶成一定的角度将物料向轴向、径向翻滚,使物料迅速均匀混合。其也属强制式搅拌机,激烈的搅拌运动缩短了一次混合的时间,更快速高效。由于传动减速箱在腔体外,维护检修更容易。
 
  (3)搅拌就是利用搅拌叶的强制力、物料的重力,使各种物料如粗骨料、细骨料、粉状胶凝材料、水、减水剂等均匀混合在一起,组成一种胶凝状可流动的混凝土工序。 搅拌过程分为两个阶段,第一阶段为干搅拌,一般为5〜30s,这个阶段对混凝土搅拌的均匀性有很大的影响; 后一阶段为湿搅拌,一般控制在70〜120s之间,将全部物料混合在一起,使之成为新的胶凝状混凝土材料。搅拌如果不均匀,混凝土就会离析,那么粗料多的强度就高,细料多的强度就会相对低一些。因此,搅拌叶片的设计角度、叶片大小都应适合管桩混凝土的生产要求,另外对原材料的下料程序也要进行合理设计。
 
  (4)物料的投料顺序及混凝土的用水量(水胶比)控制对混凝土的和易性、流动度起着很关键的作用。目前有以下几种投料方式:①一次投料法,将水泥、掺合料、砂、石一次性投入,干拌后再投水湿拌,最后加减水剂搅拌;②顺序投料法,按一定的顺序,如砂、水泥、掺合料、碎石顺序投料,先干拌,后加水湿拌,最后加减水剂搅拌;③混合投料法,先投入同种物料中的一部分,以后再陆续投入,如先投砂、水泥、掺合料,进行干拌,再投大部分或全部水,进行短时间湿拌,然后投碎石继续搅拌,加剩余水再搅拌。减水剂如果加入水中一起称量更均匀。
 
  方桩混凝土搅拌工序宜采用混合投料法,可以充分利用有效的时间,根据物料的特点综合平衡。在砂石下料时就边开边搅拌,下完砂石再下水泥和掺合料,干拌时间要短,加60%水及减水剂湿拌,最后加剩余40%水搅拌。当然,方桩厂家也可以对骨料、粉料的具体投料顺序结合实际作调整、试验,既要使胶凝材料起到提高强度作用,也要考虑到搅拌机本身设备的性能特点。合理的投料顺序对提高混凝土强度、减少水泥用量有极大的帮助。
 
二、预应力张拉过程
 
  预应力的作用主要是:在方桩承受载荷之前,对受拉方桩中的钢筋施加预压应力,提高构件的刚度和抗弯性能,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。因此,为了保证方桩的脱模起吊、装车入釜、入库堆放、发货装车、工地卸货、桩基施工、桩基承载及耐久性等的安全可靠,将预应力张拉过程(工序)确定为质量体系的关键过程(工序)、 质量控制点是十分必要的。在混凝土布料及合模之后,离心成型和蒸养之前,张拉预应力钢筋。预应力张拉采用钢模外部一次整体张拉工艺,有中心张拉和外圆张拉两种,一般直径800以上大口径方桩采用外圆张拉方式。 张拉工艺采用预应力(油压表显示值)和伸长值双重控制,以油压为主,控制伸长值为辅,两个数据都要记录备查。
 
1. 张拉机的校验标定
 
  预应力张拉千斤顶的校验是预应力结构工程中十分关键的环节,其校正的准确度会直接影响建立在管桩构件上的预应力值和管桩的性能,尤其是在小预应力值的方桩构件施工中更应重视千斤顶的校验。另外,油压表也要同时校验标定。以上校验工作均应请当地计量部门定期实施并出具检验报告。
 
2. 张拉工装部件(五件套)的加工、装配精度、张拉规范
 
  张拉工装部件(张拉具)一般有张拉螺杆、张拉螺母、锚固板、固定板、张拉板五件组成,也叫张拉五件套。张拉板、固定板与方桩的端板装配,它们的同心度、外圆尺寸精度等与钢模的内孔尺寸配合间隙,决定了张拉时预应力是否有损失,同样,张拉螺杆与锚固板内孔的同心度、间隙小有摩擦也会导致预应力损失。张拉后应保压10〜20s,并迅速用板子、棘爪等工具锁紧张拉大螺母或大螺环(外园张拉),尽量减少预应力损失。已投产几年的老方桩厂,由于张拉螺杆丝牙损坏,张拉往往会采用垫螺丝、套筒、垫片之类的零件,应尽量避免这种做法,因为张拉大螺母不易锁紧。
 
3. 模具的清洁润滑
 
  一般在张拉板、固定板装配对应位置的钢模筒体内圆表面要刷废机油,如果有残余的混凝土、水泥浆必须清理干净,以便张拉时摩擦阻力小,预应力损失少。喂料后、合模前也必须检查有无混凝土杂物掉入该位置,必须清洁后张拉。
 
4. 环筋
 
  钢筋笼由滚焊机自动点焊而成,如果焊接不牢,或者在装配、喂料时散笼,环筋倒下,该处钢筋笼的外圆直径变小了,在预应力张拉时预应力钢筋就会不在一条直线上,预应力就会在垂直方向分解一个力,造成预应力的部分损失。
 
  综上所述,在预应力张拉工序中存在各种各样的预应力损失。因此,虽然工艺规定要求预应力值为标准预应力钢筋抗拉强度的70%,但在实际操作中应考虑预应力的损失,油压表值应控制在70%〜75%之间,取上限值为宜,尤其是长桩。
 
三、离心成型过程
 
  离心成型是指利用旋转时物料的离心力,使游动的混凝土在钢模中进行有序排列,形成有密实的混凝土层过程(工序)。混凝土越密实强度就越高,反之则低。离心工艺制度设计的合理与否直接决定了混凝土的强度、管桩的外观质量。
 
1. 离心机和钢模的运转精密度
 
  (1) 离心机的水平度和平行度必须定期校正,各地脚螺丝、连接螺丝紧固不松动,离心机运行时无振动,离心机托轮间距准确不错位滑移,传动皮带张紧不打滑。
 
  (2) 钢模同心度好、跑轮磨损一致、直线度好不变形,与钢模跑轮对齐不错位,离心时管模不跳动。
 
  (3)定期用转速表校验钢模的转速与设定离心工艺转速是否一致。
 
2. 离心工艺制度的确定
 
  (1)离心速度的选择:离心速度决定离心力的大小。在一定的塌落度条件下,选择最佳的离心速度是十分关键的。离心工艺一般分四个阶段:低速、低中速、中速、高速。低速阶段又称为布料速度阶段,目的是使钢模中的混凝土沿钢模纵向均匀分布,并有部分拌合作用。中速、低中速为过渡速度阶段,起均匀、拌合、速度转换作用,使混凝土成型时有逐渐连续进行的过程;高速阶段为混凝土密实速度阶段,它加大离心力,使混凝土拌合物充分密实,析出浆水。
 
  (2)离心时间的选择:根据混凝土拌合物的实际情况以及设备、钢模的运行状况,合理选择四个阶段的离心时间。低速时间不宜过短和过长,过短则混凝土调整不均匀,过长则会加剧钢模内壁与混凝土的摩擦,破坏隔离效果,从而导致方桩外壁粘皮、麻面、剥落、脱模困难。 总离心时间尽量控制在9〜15min内,以提高离心机的使用效率和节约电力。四个阶段的离心时间大概为慢速2〜4min,低中速1〜2min,中速1〜2min,高速4〜8min,仅供参考。
 
四、养护过程
 
  养护也对混凝土的强度有很大影响,养护不到位,混凝土就会产生干缩裂缝,对混凝土的强度影响很大。管桩混凝土养护主要有常压养护(蒸养池)和压蒸养护(蒸压釜)两种,对生产PC桩产品的工艺,应将常压蒸汽养护作为关键过程(工序),对生产PHC管桩产品的工艺,应将压蒸养护作为关键过程(工序)。
 
1. 常压养护
 
  常压养护是指钢模和方桩一起放置在蒸养池内进行蒸汽养护,使方桩混凝土强度达到脱模、放张强度,生产PC方桩则还要保证PC方桩的产品 强度达到要求(如C60、C70强度等级等)。常压养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段,养护恒温温度一般控制住80〜95°C之间。升温速度匀速,不宜过快,以防混凝土结构产生破坏。池内蒸汽管分布均匀,加热就会均匀,池盖保温、不漏蒸汽。温度计定期校验,养护时间必须保证不得为追求生产效率而提前开池。常压养护工艺制度也是要通过实验室多次试配才能确定。
 
2. 压蒸养护
 
  压蒸养护是指方桩脱模后装车进入蒸压釜中,经饱和蒸汽高温高压养护,是混凝土强度迅速达到产品的设计强度的过程。压蒸养护有升压、恒压、降压、降温四个阶段,该压蒸工艺可以使管桩混凝土强度达到C80等级以上,也就是PHC方桩。同样升压阶段应匀速缓慢,时间控制在 1.5〜2.5h内;恒压阶段应保证压力在0.9〜1.05MPa,温度在180°C左右状态下,时间控制在3.5〜4.5h;降压阶段同样应匀速缓慢,时间控制在1.5〜2.5h内;最后是降温阶段,虽然压力为零,但是方桩温度还是很高,达到80〜100°C之间,与室外温差过大,要避免因骤冷而使方桩混凝土收缩不均匀产生裂纹。一般采用微开、半开、全开釜门,有条件的方桩厂可以制作保温棚或覆盖防风油布,待冷却到比气温略高时再出釜或出棚,这在寒冷的北方地区尤其重要。关于压蒸养护工艺制度的制定,各管桩厂应根据自己的混凝土配合比、脱模强度、蒸汽质量、蒸压釜的配备等情况进行试验论证。
 
  预应力方桩都是通过以上四个工序来实现的,因此对影响产品关键的上述四个质量工序进行重点控制,列为关键过程,一定会取得很大效果。
 
 
 

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