小型预制构件精细化施工科研项目

宫 明，李天宇

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

小型预制构件精细化施工科研项目

宫 明，李天宇

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

根据黑大公路指挥部对全线小型预制构件精细化建设这一指导思想，在指挥部的支持下，指挥部工程部及监理单位的指导下，黑大公路指挥部与黑大公路B3标段项目经理部共同研发了小型预制构件精细化施工工艺，并准备应用于黑大公路B3标段六棱块的预制上，黑大公路宝泉至拜泉明水界段改扩建工程，位于克东镇，共计预制路肩构件1万块、镶边石构件12.6万块、六棱块构件78万块。

预制构件；路肩构件；镶边石；六棱块

1 研究的主要内容

1.1 小型构件模板材料

(1)小型构件模板纳米涂层。

(2)混凝土配合比试验。

(3)小型构件模板脱模剂。

1.2 研究的考核目标

(1)使用先进的CAD/CAM/CAE软件和先进的CNC机床进行模具制造。对模具型腔和型芯采用特殊材料和热处理等工艺。使模具精度、质量、寿命得到更好的保证。

(2)选用无再生料的优质模具、模具中添加纳米涂层材料、提高其强度及重复利用次数并保证成品的棱角顺直度。

(3)模具涂层部分，使用纳米技术，提高模具涂层的硬度和耐磨性能，并保持较高的韧性。

(4)混合料中掺入优质亮光剂和矿粉等外加剂，保证成品表面的色泽一致，光滑细腻。

(5)以十组试验确定的最优配合比为基础，调整生产配合比，达到最佳配合效果。

(6)严禁使用滚筒，采用强制式拌和设备，保证混合料拌和均匀。

(7)严禁使用振捣棒，采用平板式振捣台，振捣时间控制到秒，保证振捣效果。

(8)场地必须硬化平整，预制区域必须打水泥地面，保证模具底面水平。

(9)脱模前必须单层养生，严格控制脱模时间，并在中午最高温时脱模，保证脱模质量。

(10)模具采用稀盐清洗，不得涂抹机油，保证模具清洁，预制件不被污染。

1.3 项目研究起止时间及经费预算

项目的起止时间为2016年2月～2017年6月。

经费预算

设备费：振动平台3万元；材料费:各种模具、涂层等14.25万元；测试化验实验加工费：2万元；燃料动力费：2万元；差旅费2万元；会议费：1万元；出版/文献/信息传播/知识产权事务费/印刷费：1万元；劳务费：8万元；专家咨询费：2万元；间接费：4.75万元。详见黑龙江省交通运输厅科技项目经费预算表。

2 方案总体设计

2.1 方案施工位置的选择

(1)场地情况

小构件预制场设置在我项目部拌合站院内地占地面积3 100 m2。为封闭式场区，整个场区由蓝色彩钢围板围挡。分为生产区、蒸养区、静养区、模板清洗区、临时存储区、场内施工便道及产品展示区。每个区域划分不同的小区域，不同的物品分类存放，设置产品标示牌，做到整齐有序。另设存储区3 000 m2。

2.2 主要施工数量

本单项工程是国道黑大公路A14～A19标段的路基防护工程及边沟排水工程的附属工程；包括C25混凝土预制骨架护坡等8种型号，共计136万块，14 334.29 m3；

2.3 预制顺序

根据业主总体施工工期及A14～A19标段施工工期要求，按照先下部后上部的施工顺序进行有序安排预制施工。

2.4 模具选择

根据经济施工、环保施工的理念合理选择构件模具，经过详细了解图纸，采用优质高强加厚塑料模具，增强使用周转次数。模具在使用前，应用干净毛巾将模内灰尘、杂质清除干净，并将清洗干净的模具堆放整齐。浇筑混凝土前喷淋脱模剂。模具涂层部分，使用纳米技术，提高模具涂层的硬度和耐磨性能，并保持较高的韧性。

2.5 施工水源

小型构件预制场区内地下水埋深较浅，为饮用水水质很好。

3 施工方案、工艺及方法

3.1 施工方案

(1)钢筋方案

①钢筋原材料进场后采用下垫上盖措施防止生锈。

②HRB300钢筋进行调直机进行调直加工。

③HRB400钢筋进行切断弯制加工。

④钢筋之间采用点焊或帮丝进行绑扎。

(2)混凝土方案

混凝土采用拌合站集中进行拌制，预制块加工所用混凝土全部来自拌合站集中拌和，确保混凝土质量。小型构件预制厂设专职技术员进行现场控制，严格按照试验配合比投料及规定的拌和时间进行搅拌，对混凝土的施工质量进行监控，随时检测坍落度，确保施工成品真正做到内实外美。

3.2 施工方法

(1)模具清理及脱模剂

模具到场后，及时进行结构尺寸检查，不满足设计要求的模具坚决返厂。搬运过程中注意轻搬慢卸，把暂时用不着的模具放置到临时储存库内，现场需要多少搬运多少套满足施工需要即可，模具运至施工现场后，先采用毛刷清理浮着在模具表面的污垢，采用优质脱模剂涂刷磨具内表面，磨具表面仅有薄薄一层油膜即可，涂抹不可过多，否则把模具倒扣过来，让多余的脱模剂流出。

脱模后，把模具扣在原地面上，用橡胶锤沿着四周模壁轻轻敲击，然后再敲击模具底部，松散浮着在模具内部的残渣均轻轻掉落。顽固浮着在阴角或模具连接处的残留物采用小铲刀清理，然后用清水将模具冲洗干净，晾干后在混凝土接触面涂刷脱模剂，涂刷时应均匀、全面，不留死角。

(2)钢筋加工

钢筋绑扎，应逐点改变方向进行8型或十字扎结。

(3)混凝土拌制

拌制混凝土配料时，各种衡器应保持准确。对砂石料含水率开盘前进行检测，据以调整砂石料和水的用料。混凝土自全部材料装入搅拌筒至开始出料的最短拌和时间不少于3.0 min。混凝土拌合物应拌和均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。

(4)参数比选

为了保证工艺性试验(首件参数)对大面积施工提供可靠实际的参数，以下各项均采用两组进行试验比选。

①坍落度.坍落度分别控制在16～18 cm与18～20 cm；

②振捣。振捣分为0.5 min与1 min；

③收面。一次收面与二次收面进行比较。

(5)混凝土入模

混凝土由混凝土搅拌运输车运送至现场。由装载机上料。每个振捣台配备一名工人负责放灰，振捣完成后把小构件放在水平输送机上运输至蒸汽养生区。每两个振捣台之间放置收集振捣台上残余混凝土的推车式灰槽子。无动力生产线生产镶边石及边沟盖板。两侧自制生产线生产六棱预制构件。从放料到振捣完毕每个周期为10 min，每个周期产量为1.2 m3，每小时生产能力为7.2 m3，每天生产能力为70 m3满足施工生产要求。

(6)混凝土振捣

振动台长宽为1.3 m×1.3 m，振动台高40 cm。面积不宜过大，以防振动力在边角处衰减。振动时间2 min。根据构件大小，浇筑速度及振捣时间计算每次混凝土罐车供料方量，防止一车料浇筑速度过慢，超过了初凝时间，造成不必要的浪费。

小构件场地卷扬机及十个振捣台采用无线遥控定时振捣，使用无线连接技术，省去了操作电闸开关的人工，省去了场区内的许多电缆，从安全方面，为场区减少了安全隐患。定时振捣，可使振捣时间与实验室提供的数据相一致，避免了过振与漏振现象。

(7)收面

振捣完成后，叉车把装满混凝土的模具运至临时养护棚内进行临时养护，收面在养护棚内进行。

采用泥抹子对构件表面进行纵、横平整压实，压实过程中频繁进行拍打混凝土表面，把混凝土内部的浆料提至表面，形成一层固结浆，间隔1 h混凝土初凝前，手指轻轻按压混凝土表面，形成3～5 mm深的凹陷坑，再进行二次收面，二次收面与第一次不同，无论是拍打还是进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)养护

养护分为临时养护和自然养护两种措施。

①临时养护

构件体积小，容易失水，是小构件施工过程中老大难问题，所以设置临时全封闭养护棚。

模具内装满混凝土而且振捣完成后，采用输送机运输至临时养护棚内进行临时养护。临时养护棚是一个四周及顶面封闭的空间，四周及顶面采用钢化瓦进行封闭，前后面采用透明度较高的材料进行软封闭，保证刚刚浇筑完成的构件处于一个温湿度较高的密闭空间内，基本满足构件初凝所需的小气候温湿度，保证构件的强度和刚度，满足设计要求。

小构件体积小，容易失水，运至临时养护棚内，及时采用侵透水的土工布覆盖在小构件表面，间隔2 h洒一次水，时刻保证土工布处于湿润状态。

为保证养护效果及减少人工消耗，养生区内设计了自动喷淋系统。喷淋系统一端连接水池，设置增压泵，保证出水压力，另一头设置自动喷淋接头，通过旋转喷淋达到混凝土养护效果。

②自然养护

临时养护棚内的构件强度满足85%后，采用输送机和叉车运至成品存放区进行自然养护，自然养护期间与临时养护同样进行洒水养护，每间隔4 h进行一次。

(9)混凝土脱模

工程中选用了高强塑料定型模具，它是由聚丙乙烯、ABS塑料及部分添加剂经一定的工艺加工而形成的一种复合材料制成。技术特点在于根据小型构件的尺寸先开发出母模，模具再由母模一次性冲压而成，可批量生产。如此制成的模具具有规格统一、差异极小、无接缝、整体性好、质量轻、棱角处均作了圆角处理、无需拼装便于施工等优点，同时，壁厚一般为4.5 mm，使模具刚度得以保证，制成后又在模具底面开有较小气孔，使其便于脱模，方便周转。

(10)预制件堆码

预制件养护达到设计强度后进行堆码，在搬运过程中轻搬轻放，严禁损坏构件，并分类堆码，小型预制构件堆码高度不宜超过2 m。

比较小的构件如：空心六棱块和实心六棱块采用竖立的堆放的模式进行，层与层采用软质物体进行有效隔离，保护成品不掉角缺棱。

边沟盖板等大块之间采用木方进行隔离。

4 预制过程注意事项

混凝土坍落度的控制必须严格。振动时间必须控制在1 min；同时要根据振动电机的功率施行二次振动。振动好的预制小件马上摆放在平整的经过严格找平的地面，避免出现翘边、翘角、平整度达不到要求的现象。

在小件预制的养生和脱模过程中，小件养生要讲究“早”“细”“匀”三个字：

这个“早”字，就是指小件预制完后，在混凝土初凝前期就要养生，也就是在下生产线2～3 h就要开始养生；

“细”字，就是指养生水要采用雾化水养生；使表面不积水，模具底无渗水；无积水；

“匀”字，就是指养生不能间断，要覆盖养生，避免高温暴晒，使混凝土的凝固过程在相对稳定的环境中进行。

脱模要根据配比、养生等因素而定，我们现在确定的脱模时间为1 d(也就是24 h)，脱模时要采用脱模架等专用工具。

5 总 结

(1)经过试验研究调整落度控制在15～18 cm，较为适宜。

(2)振捣0.5 min后发现混凝土表面还有气泡上冒，拆模后进行破坏性锤击，分裂后的构件折断了骨料，但剖面局部有细小圆孔，对振捣进行至2 min，再次进行观测未发现再有气泡上冒及剖面内有细小圆孔情况。

(3)收面。经过进行细心收面观察未发现以上情况。

(4)棱角缺角掉快。我们与模具厂结合，选用无再生料的优质模具、模具中添加纳米涂层材料、提高其强度及重复利用次数并保证成品的棱角顺直度。从而很好的解决了这一难题。

[1] 公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)[S].

[2] 公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)[S].

[3] 公路工程施工安全技术规范(JTG F9-2015)[S].

U416.3

C

1008-3383(2017)08-0202-03

2017-01-19

宫明(1979-)，男，高级工程师，研究方向：防护工程。