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    芯模振动混凝土制品易发生的质量通病及预防措施.pdf

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    芯模振动混凝土制品易发生的质量通病及预防措施.pdf

    2015年第6期 6月 混凝土与水泥制品 CHINA CONCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2015 No.6 June 芯模振动混凝土制品易发生的 质量通病及预防措施 朱晓明 ,刘 平 ,朱恩东 ,王先进 ,刘德鑫 ,杨大朋 1.辽宁衍水集团水工水泥制品有限公司,辽阳111000;2.辽宁衍水集团建筑工程公司,辽阳111000 摘要探讨了采用芯模振动工艺制备管子、检查井、箱涵等混凝土制品时易产生麻面、裂缝、钢筋骨架下沉、混凝 土塌落、检查井井底漏水等质量通病的原因,并针对这些问题。提出了相应的预防措施。 关键词芯模振动工艺;质量通病;预防措施;管子;检查井;箱涵 AbstractCommon quality problems of concrete productspipes,manhole and box culvertprepared by using the core vibrated casting technology such as pitted surface,cracks,sinking of reinforcement cages,slump,leakage at the bottom of manholes are discussed,and the corresponding preventive measures are put forward to solve these problems. Key wordsCore vibrated casting process;Common quality problem;Precautionary measure;Pipe;Manhole;Box culvert 中图分类号TU528-79 文献标识码A 文章编号100046372015064205 0前言 芯模振动工艺在欧美发达国家已使用了近百 年,上世纪80年代我国引进了该工艺,并结合国内 实际情况进行了消化、吸收及再创新。到目前为止, 全国近百家水泥制品企业采用了该工艺技术,并取 得了较为显著的经济效益。 相比其它工艺,芯模振动工艺不仅可有效改善 车间环境、环保、减少水泥用量、快速脱模、节约能 耗,还能生产装配式房间、小型粮仓、检查井、箱涵、 管子等制品。但该工艺也存在制品表面麻面多、纵 向和环向裂纹、塌落、塌陷、疏松等通病。 本文结合生产实践经验,探讨了芯模振动工艺 在制备管子、小型粮仓、检查井、箱涵等混凝土制品 时易被忽视的质量通病及成因,并提出了具体预防 措施,以供同行共同探讨。 1 麻面 1.1 成因 1外模和芯模表面粗糙或粘附有水泥浆、渣 等杂物,脱模时混凝土表层被粘掉。管子一般形成 竖条,检查井侧面拆卸堵头时混凝土易被粘掉。 2未刷模板隔离剂或漏刷,脱模时混凝土表 面与模板粘结,摩擦力大,造成麻面。 3混凝土未振捣密实,气泡未全部排除,在模 板与混凝土间的界面上形成麻点。 4振捣作业时,随着振幅增加,吸人空气的数 一42一 量有所增加,新生成部分麻面。 1.2预防措施 1通过试配,选择最佳混凝土配合比。可采用 半干硬性混凝土和塑性混凝土。掺入适量速凝剂, 防止提模时塌陷。也可设计自流平速凝混凝土。实 践表明C30混凝土水泥用量宜控制在350km 左 右,水泥用量超过420kg/m 时,制品麻面较少,但麻 面直径较大较浅;水泥用量小于320km 时,制品 麻面较多,但麻面直径较小;砂率宜控制在45%,超 塑化剂采用聚羧酸高效减水剂,速凝剂采用以偏铝 酸钠为主要成分的产品。 2采用干硬性混凝土时,增大激振力,可减少 制品麻面的深度和面积。由激振力公式Pmeo 得 知,直接提高转速能取得事半功倍的效果。芯棒转速 一般宜在3800~4300r/min,超过4500r/min时,振动噪 声较大,长时间负荷时轴承容易损坏。增大偏心距和 偏心块的重量也能提高激振力,但是不能无限增大。 3 在芯棒最大转速不变的情况下,可设计成 两个并联或串联的芯棒,激振力将增大一倍以上, 控制好转速使两个芯棒的频率与混凝土的固有频 率相等,产生共振,这样做不仅增大了P,又使转速 控制在4000r/min左右,轴承不易损坏,噪声增加不 大,延长了设备使用寿命,可有效解决麻面及激振 力分配不均造成制品某一断面混凝土振捣不实的 问题 朱晓明,刘 平,朱恩东,等芯模振动混凝土制品易发生的质量通病及预防措施 4可在内外钢模侧壁刷一层消泡剂,也可在 制作内外钢模时,在侧壁上预留无数个鱼刺型排气 孔,使气泡NTLaI出,但必须定期清洗和疏通气孔。 5二次修补,用喷浆机、抹光机取代人工修 理,可节约人力,极大提高劳动生产力。砂浆配比为 水泥细砂外加剂14O.02。喷完砂浆后用抛光机快 速地抹光一次制品内外壁,经车间对比试验,功效 是人工的5倍。 6模具表面定期清理干净,不得粘有干硬性 混凝土或水泥浆等杂物。 7模板隔离剂涂刷要均匀,防止漏刷,定期涂 刷,不得违规。 8混凝土应均匀连续布料,振捣要密实,不得 过振或少振。 2塌落 2.1 成因 1搅拌混凝土时加水量控制不精准、静停时 间不够、提前给气都会造成制品外壁部分混凝土塌 落。倒置法生产的检查井,井底由于自重的作用,也 经常塌落。 2钢筋骨架脱焊、纵向钢筋过细、整体变形、 未蒸养的混凝土制品承受不了自重,也是造成大面 积塌落的原因。 3蒸汽管道出口放置不对,出口直接对准混 凝土制品侧壁,初始给汽量过大,最容易造成混凝 土制品塌落。 2.2预防措施 1严格控制混凝土质量,掌握好加水量,静停 时间根据湿度和温度变化随时调整,在检查井井底 放置一个可重复使用的铝托,托起井底混凝土和钢 筋,防止混凝土塌落。芯模顶部开启若干个小孔,减 少大气压力,降低铝托与芯模接触面的吸附力。 2适当加大滚焊机电流,钢筋骨架必须焊牢, 提高整体刚度。 3严禁蒸汽管道出口正对混凝土制品,可采 用四通蒸汽管;起到分流作用,减小蒸汽的冲击力。 3塌陷 3.1 成因 1混凝土水胶比较大,提模和存放在蒸养区 时,混凝土粘聚性不好,由于自重制品整体下沉塌陷。 2钢筋骨架焊接不牢固,设计不合理,纵筋太 细,长短不齐。混凝土自重大,而钢筋骨架整体刚度 差,不能承受自身重量和混凝土的压力,制作和蒸 养大直径、长细比较大的I级管时易发生塌陷。 3钢筋骨架刚度不够,在芯模振动制管时,钢 筋骨架承受不了混凝土自重,纵筋发生扭曲,随着激 振力的增大及混凝土加入量的增加,纵筋逐渐下沉达 管长的1/3。提模后静停时,管子整体或部分塌陷。 3.2预防措施 1严格按混凝土配合比投料 经常测混凝土 的维勃稠度,控制加水量。 2调整滚焊机各项技术参数,保证钢筋骨架 几何尺寸准确,并焊牢固。 3针对I级管,钢筋骨架太细时,可设计若干 道加固筋,如剪刀撑和斜支撑,采用焊接或胶粘结, 不宜绑结。 4酥松 4.1 成因 1秋冬季节混凝土凝结时间迟缓,在混凝土 未凝固前给气熏蒸易造成混凝土酥松。 2刚生产的制品,提模时井口部分存在刮痕、 碰伤。修补时,采用12水泥砂浆抹面,由于砂浆加 水太多,强度小于混凝土基层,并与检查井内外壁 混凝土分层,若静停时间过短,砂浆层未凝结,此时 给气蒸养,沿修补面,易出现酥松、掉皮现象。 4.2预防措施 1秋冬季节延长混凝土静停时间,保证混凝 土达到终凝后才能通汽蒸养。 2修补检查井、箱涵时,砂浆强度一定要与混 凝土强度基本相同,最好加高效减水剂,减少砂浆 加水量,修补完成,等砂浆层与混凝土充分粘牢后, 达到终凝时间才可以通汽蒸养。 5裂缝 5.1承、插口裂缝 5.1.1 成因 1纵向钢筋不在同一水平面上,定型插口碾 压搓口时,纵筋受力不均,提模后钢筋弹力作用带 动钢筋位移使插口处混凝土破坏,产生长短不一的 环向纹。 2混凝土拌合物的和易性差,胶骨比小,粘聚 力不够,混凝土配比不合理。 3吊运、脱模过程不平稳受碰撞,造成上部管 壁和插口混凝土内伤,蒸养后出现环向裂纹。 4底模和管体与地面不垂直,提模时外模撞 击护口罩。 5管子高细比过大,在混凝土水胶比大的情 况下,混凝土自重大,插口尺寸相对较小,插口受钢 筋约束,不能与下部混凝土同时下沉形成插口纹。 6蒸养管子过程中温差过大,静停时间不够, 初始给气过大,造成插口处与管壁温差大于20cI二 一43 2015年第6期 混凝土与水泥制品 总第230期 时,插口纹将出现。 7钢底托受温度的影响发生线膨胀,混凝土 与钢托的膨胀率差异大,造成承口裂纹。 8滚焊机设计有缺陷,造成纵筋斜度过大,插 口定型碾压后纵筋反弹,把插口与管壁之间接触处 混凝土拉裂。 9钢筋骨架的质量问题,纵向钢筋过长,插口 定型时碾压盘碰到纵筋,使纵筋变形,脱模后部分 纵筋回弹引起承、插口环向开裂。 10钢筋骨架直径不圆,插口定型碾压时,碾 压力通过介质传给钢筋骨架,定型盘移开后,环筋 水平反弹,产生插口和承口部分环裂。 11碾压盘质量和加工精度不够也是造成插 口裂缝的原因,碾压盘侧面不光滑,定型完成后向 上提起时,易在插口与管壁接触处产生裂缝。 12钢模质量不好,加工精度不高,内外膜锥 度上下相差未控制在3。以内,喇叭口处光洁平整度 差等,也是造成承口处裂缝的原因。 5.1.2预防措施 1采用红外水准仪,沿钢筋骨架下部扫描一 条水平线,并做记号,然后沿此记号割断承口处纵 向筋,使所有纵筋保持在同一水平面上。 2优化混凝土配比,采用粉煤灰、超塑化剂、 胶凝材料控制在350kg/m ,调整好混凝土的和易性。 3外模未脱模时,内模抽出吊运过程中,行车 不能太快,应匀速平移放在脱模区,严禁碰到其它 物体和倾斜移动。 4脱模时一定要保证地面水平,行车钢绳中 心线与管体中心必须重合。 5设计混凝土管时,高度不宜超过2.5m,否则 自重太大,承口易变形。 6严格控制混凝土用水量,用水量过大定型 插口方便,但插口易变形开裂,用水量太小、混凝土 干时,定型困难,碾压力大于0.1MPa,纵筋变形反弹 插口易开裂。 7静停时间不得任意更改,升温时插口处混 凝土必须达到临界强度。 8为了防止底托裂缝发生,减小温差,可将蒸 汽管改为四通,管子内外同时给气减少管壁内外温 差,同时在底托环向开lOmm的缺口,防止钢底托受 热膨胀过大,产生水平方向推力,造成承口处裂纹。 9重新设计和改造滚焊机,使其达到纵筋不 倾斜,根据转速的大小,可提前预设一定的角位移, 以修正滚焊过程中纵筋严重倾斜问题。 10调整钢筋骨架纵筋长度,同时注意控制混 一44一 凝土的含水量和碾压盘的压力。 11管口碾压搓动成型,上部端口受振时间 短,在振动时一并加碾压,提高端口混凝土密实度 和强度。操作中应注意缓慢、逐渐加压。 12管口碾压后,提升碾压盘时,如管口工作 面坡角小,混凝土尚未具有强度,在摩擦力作用下, 管口易被拉裂,新加工的模具插口工作面锥角应加 大0.8。,从而避免这种裂缝出现。 13钢模设计应满足加强筋板数量和合理设 置,传振效率高。模板质量轻、弹性好,以最小的激 振力使混凝土拌合物转呈为液相,减少振动相滞后 角,减少表面气泡,保证振实后混凝土的均匀性。 5.2环向裂缝 5.2.1成因 1混凝土拌合物加水太多,料稀,静停时间过 长,混凝土自重大,受重力的作用产生不均匀沉降, 受钢筋的约束,在混凝土上下两层之间形成裂缝。 原材料中,砂、石含泥量超标、石粉掺量过多、细砂 含量过高等也是造成管子环向微裂的因素。 2钢筋骨架脱焊,造成混凝土压在局部环筋 上,受到部分未脱焊环筋的约束,蒸汽养护,混凝土 强度处在临界值时,环筋反弹引起混凝土分层开裂。 3钢筋保护层过厚或过薄,使环筋脱离混凝 土约束后,产生反弹,引起环向裂缝。 4钢筋骨架不圆,重心偏差大,定型搓压力过 大,承口处钢筋骨架纵筋不齐,不处于同一水平面 上。插口处钢筋过长,定型搓压力过大,碰到纵筋, 纵筋变形后,把力传递到环筋上,使环筋有向内或 向外的水平推力,混凝土强度达不到约束水平力 时,就会产生裂缝。 5纵筋设计时,未考虑承受混凝土拌合物自 重的影响,如I级管纵筋直径偏细,承受不了混凝 土的自重压力,发生变形,水平移动后造成环向裂缝。 6放置外模精度不够,内外模相对尺寸误差 大,使管壁厚度不均,经测最大误差高达1.5em,影 响钢筋保护层精准度,时常发生环筋撞内膜或撞外 模现象,蒸养前后都发现环向裂缝和露筋的通病。 7脱模时,脱模区地面不平,造成外模底托发 生倾斜,提模时造成外模管体两边受力不均,管体 受水平力和摩擦力的共同作用产生环向裂纹。 8芯模振动工艺采用干硬性混凝土,和易性 差,水胶比小,布料时,一定要连续布料,否则容易 造成混凝土分层离析,混凝土的完整性不好,蒸养 后在混凝土分层界面就会产生环向微裂缝。 9生产管子未用完剩余的混凝土,或设备故 朱晓明,刘平,朱恩东,等芯模振动混凝土制品易发生的质量通病及预防措施 障临时维修造成搅拌机内和皮带上存有剩余混凝 土,则易在下一根管子同一断面上出现环向裂纹。 10提模时未做到匀速一次提出,中途停车若 干次,若停车在某一断面,再向上提时,静摩擦力大 于动摩擦力,在混凝土和易性不好、粘聚力差的情 况下,沿此断面易产生裂缝。 11温差裂缝,采用蒸汽养护的混凝土管、检查 井、箱涵等,升温和降温制度控制不当,使混凝土表 面温差大,受到内部约束导致结构表面出现裂缝。 5.2.2预防措施 1严格按混凝土配合比投料,控制好加水量, 每班生产前测一次砂、石含水量,随时测混凝土的 维勃稠度,即时指导生产,静停时间适中,达到终凝 前必须盖罩蒸养。对于截面相差较大的检查井,可 先浇筑侧面部位,待沉降稳定后,再与上部井底混 凝土同时浇筑。 2随时检查滚焊机模架圆度,不圆时要及时 修理更换,操作时,一定要设定各种正确的焊接参 数。滚焊机适当加大电流,钢筋骨架必须焊牢,但不 得过焊,钢筋骨架搬运、堆放应轻拿轻放。 3钢筋骨架制作时几何尺寸一定要准,焊接 时纵筋顶端对齐,圆度误差一定要控制在5mm以 内,不得做成椭圆形,否则,钢筋保护层严重超标。 4滚焊机定期修理,确保圆度,承口纵筋必须 处于同一水平面上。 5纵筋设计时应考虑混凝土自重的影响,特 别是I级管,最好的办法是在纵筋之间每隔一定间 距加设剪刀撑或斜支撑,以增加钢筋骨架整体刚度。 6外模和芯模相对尺寸要准,严格控制偏差。 放置外模时,在底托与芯模之间设置限位定向块, 确保两者之间位置准确。 7场地平整度经常测量,及时超平,及时清理 干净,也可加钢板垫块调整底托水平度。 8采用连续布料,均匀布料。有条件的企业可 用自动化机器布料,可节约人工费。 9严禁把剩余混凝土用在下一根管子上,剩 余的混凝土应再投入搅拌机与其它材料重新搅拌。 10提模时应做到匀速、一次性完成,中途不 得停车,加强操作,加强培训。 11蒸汽养护构件时,控制升温速度不大于 l5℃,h,降温速度不大于10cI二/h,避免急热急冷,引 起过大的温度应力。控制构件与外界温度梯度在 20℃以内。冬季应适当延长保温和脱模时间,使其缓 慢降温,以防止温度骤变,温差过大引起裂缝。 5.3纵向裂缝 5.3.1 成因 1混凝土自重大,钢筋骨架刚度较小,承担不 起混凝土自重,特别是直径大于2.6m的I级管,易 发生纵向裂缝。 2钢筋骨架在滚焊、组装、吊运和振动过程中 脱焊,产生部分松弛,在自重和其它力的作用下,沿 整体性差的纵筋方向开裂。 3芯模振动工艺,采用干硬性混凝土,若砂率 过小,混凝土粘聚力不好,钢筋骨架间距过大时,混 凝土不能均匀地包住骨架整体,在激振力和自重的 作用下,将导致钢筋骨架受力变形,造成纵向裂缝。 4插口定型时,碾压力过大,造成纵筋弯曲, 碾压力释放后,纵筋回弹,造成管子管壁纵向裂缝。 5纵筋不齐,环筋椭圆,严重超差,碾压盘直 接压在钢筋上,或通过混凝土传递到下部纵筋上, 造成纵筋变形,形成纵向裂缝。 6钢筋骨架中纵筋斜度较大,可高达12cm, 上部碾压力和混凝土自重同时作用在纵筋上,在纵 筋轴线上产生两个分力,一个是水平力,一个是重 力,两者合力把纵筋压弯变形,碾压后,卸掉荷载, 纵筋回弹,管子出现纵向裂缝。 7混凝土构件成型后,没有覆盖养护,风吹日 晒,表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化 很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝 土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂。 8混凝土内掺有氯化物外加剂,或用海水拌 制}昆凝土,使钢筋产生电化学腐蚀,铁锈膨胀而把 混凝土胀裂。 9水泥中游离氧化钙过多,在混凝土硬化后, 继续水化,发生固相体积增大,体积膨胀,使混凝土 出现豆子似的崩裂或扭曲。 10冬期生产混凝土检查井、箱涵等未保温, 混凝土早期受冻结,将表层混凝土冻胀,解冻后钢 筋部位变形仍不能恢复,从而出现纵向裂缝。 11混凝土管或检查井在露天多层堆放的过程 中,受日晒雨淋的作用,在干燥收缩和上部荷载长 期作用下,也会有类似徐变。 5.3.2预防措施 1配合比设计时,选用部分轻骨料和轻砂,加 入一定的酸性粉煤灰,以降低混凝土的自重,大于 2.6m的I级管应设置斜撑筋,增加钢筋骨架刚度。 2钢筋骨架在制作、组装、吊运过程中,要严 格按操作规程作业,控制好芯模振动转速,开始下 料时,转速要小,待下料到一定时候才加速,严禁无 料时开动设备。空振造成钢筋骨架在模具内脱焊。 一45 2015年第6期 混凝土与水泥制品 总第230期 3适当提高砂率和调整水胶比,使混凝土和 易性良好。插口处投料不得过多或过少,否则,插口 定型时,给搓压带来不利影响。 4控制好碾压力,一般按“压2搓1”原则进 行控制,即加压2s,搓动挤压力1s,以此反复进行, 防止把钢筋骨架压弯,产生弯曲应力,脱模后钢筋 回弹造成纵向、环向裂缝。 5纵筋几何尺寸一定要抽查,环筋圆度不得 超差,碾压时细心观察,不得把碾压盘压在纵筋上。 6改造滚焊机结构,提前预设相反方向的角 位移,使滚焊机加工出来的钢筋骨架纵筋垂直,无 斜度或斜度小于5ram。 7加强早期养护,提高混凝土抗拉强度。混凝 土浇筑后,表面及时盖罩。在寒冷季节,混凝土表面 应采取保温措施,以防寒潮袭击。 8冬期生产时混凝土中掺加氯化物量应严格 控制在允许范围内,并掺加适量阻锈剂亚硝酸 钠;避免用海水拌制混凝土;适当增厚保护层或对 钢筋涂防腐涂料。 9加强水泥的检验,防止使用含游离氧化钙 超标的水泥配制混凝土。 10检查井、箱涵等在冬期生产区间,配制混 凝土应采用普通水泥,低水灰比,并掺加适量早强 抗冻剂,降低混凝土的冰点,提高混凝土早期强度。 对砂、石预热处理,然后再加入水泥进行二次搅拌。 后台上料时,把已结冰的块状砂子、石子清除出去。 11堆放内径0.8m以下的I级管或1.5m以下 检查井,最好单层存放,若场地有限,堆放一年以上 时,叠层堆放不得超过二层,三个月内可堆放四层。 12内径大于lI5m的管子,设置腰部吊孔。不 宜采用插入式吊具,因吊装时,吊具伸入承、插口 1/3处时,管子自重太大,吊装过程中,管壁承受不 了自重,从而产生环向局部形变,出现纵向裂缝。 收稿日期20150424 作者简介朱晓明1968一,男,高级工程师。 通讯作者王先进1963一,男,总工程师。 联系电话13904991950 提供排水管生产许可证全套试验设备 JS检查井盖试验机 GB/T23858-2009 1数宁巾文显示仪表 2荷载】000kN变破20ram 3显示加载速度、曲线存储打印等 HG.2刚度试验机 试验机适用外径 300~ Ooomm SSZ渗水砖试验机 用于环保型渗水砖渗水殴的测试 GC排水管外压试验成套设备 GB,r l 6752-2006 1试验直径D3001 500m3000mm,L20004000mm 2朋 置显示峰值、加载速度、曲线、存储打印 DH电杆荷载位移测试仪整套检测设备 程10.200kN,位移1.2m SHII荷载测试仪峰值保持 1适用于排水管、管桩等各种构造物体的测 与分析 2 走程20、100、200、5002000kN GC管桩成套测试设备整套检测设备 混凝土搅拌站试验检测设备 提供市政项目检测设备 提供各种建材试验设备 YD烟道试验机 1试验机最人承载压力为300kN 2教显仪表精度1%可显示峰值、加载 曲线、速度、打印、数据存储等 GS.II型排水管内水压试验机GB/T167522006 试验机采用电动液压 控制,对水泥混凝土管进 行内水压试验。试验直 径D300~D3000mm 提供Gs.1手动内水 压设备 厂商无锡市伟源机械厂 电话051085061219 传真0510.85260512 网址www.wxwyjxc.com 厂址江苏省无锡市东降 邮编214121 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