翻转塑料模具在混凝土预制板工程中的应用

2011-02-10刘恩胜卢正雷孙德震

水利建设与管理 2011年6期

刘恩胜卢正雷孙德震

（山东水利工程总公司济南 25001）

混凝土预制块制作工艺很大程度上取决于选用模具的材料和形式。根据近几年来从事混凝土预制板工程的生产经验，针对混凝土预制板工程技术参数要求，对多种施工工法进行了试验比较，最后总结出翻转塑料模具的施工工艺。该施工工艺不但保证了工程质量、加快了施工进度，而且大大提高了生产效率，为施工企业创造了较好的经济效益，目前该施工工艺已经被很多施工企业大量采用。

1 工程实例

南水北调二级坝泵站引水渠工程设计为梯形断面，内边坡1∶2.5，平均坡长23m，坡面采用C25F150混凝土板护砌，护砌长度5km，混凝土预制块形状见图1，预制板厚度8cm，预制板数量31万块；昌乐县马宋水库除险加固工程坝体上游边坡1∶3，坡面采用C25F150混凝土预制板护砌，平均坡长21m，护砌长度3km，混凝土预制块形状见图2，预制板厚14cm，预制板数量37万块。以上两种混凝土板砌筑形式基本相似，砌筑后效果见图3。

2 传统混凝土预制板施工工艺及优缺点

根据不同工程的具体要求以及各自所处的施工环境，混凝土预制板施工技术也多种多样，目前常用的施工工艺主要有以下几种。

2.1 机制混凝土预制板

该施工工艺是将钢制模具固定于专用的振动机上，振动机在平整的场地上振动行走，施工采用半干硬性混凝土，混凝土经振动机振动和挤压后放置于场地上。该施工方式效率高、生产速度快，生产过程中所用人工较少，是生产成本最低的施工工艺。由于混凝土为半干硬性，受振捣方式的限制，混凝土板局部存在振捣不均匀现象，致使硬化水泥浆体中气泡大小、数量和间距超出规范要求，混凝土的抗冻性能降低。该施工方式适合于常年温度在0℃以上或全部位于水上不受冻融循环的区域，在温度差大、水位变化频繁的地域使用具有较大风险。

图2 预制混凝土板

图3 预制混凝土板排列

2.2 组装钢模

该施工工艺较为传统，与浇筑普通混凝土构件类似，按照混凝土板形状配出钢制定型模板，模板采用螺栓固定，混凝土采用坍落度为5～8cm的常态混凝土，平板振动器或振动棒振捣，人工抹面压光。该施工方式混凝土振捣均匀密实，模板刚度好，能确保混凝土板的外观及内在质量。施工过程需要人工振捣、压面及组装拆除模板，施工程序复杂，需消耗大量人工，在现在农民工短缺、劳动力价格大幅度上涨的时代，生产成本远远高出按照当前水利定额做出的工程单价，给施工企业造成巨大的经济损失。

2.3 普通塑料模具

该施工工艺先在机械加工车间做出预制板模型，用高强度塑料浇铸出塑料模具，混凝土采用坍落度为5～8cm的常态混凝土，将模具放置于振动平台上振捣。振捣密实后的混凝土平放在平整的场地上，在气温10～30℃的条件下，大约2天时间具备脱模条件，混凝土因收缩和四周模板出现轻微缝隙，将混凝土板反扣，轻轻振动拿出塑料模具。该施工方法的优点是混凝土外观和内在质量都较好，生产效率也较高。缺点是按照正常生产条件，需要大量的模具和场地。按照每天平均生产3000块预制块、2天置换模具计，至少要同时使用9000套塑料模具，需要能够同时摆放9000块预制板的大型场地，受现场条件制约，很多工程项目不能提供这么大型的预制场，另外，由于脱模时混凝土强度不高，极易造成脱模时产生掉角和裂缝，对混凝土预制板质量有一定影响。

3 翻转塑料模具施工工艺

翻转塑料模具是在总结以上传统工艺的基础上，经过改良加工的一种混凝土预制板生产方式，着重于提高生产过程中的生产效率、工程质量，减少场地占用量和节约生产成本。

3.1 模具制作

首先在机械加工车间做出预制板模型，用高强度塑料浇铸出塑料模具。为了便于脱模，在制作预制板模型时尤其要注意在模具垂直方向预留3%的斜度，模具上口尺寸稍大于下口尺寸，一般水利工程预制板厚度在10cm左右，在混凝土预制板各边预留3mm左右的倾斜度，这样既能满足规范要求的尺寸误差，又能保证预制板顺利脱模。

3.2 场地平整

该生产工艺是混凝土振捣后直接在地上脱模，脱模后的预制板光面朝上，因此场地无需用水泥地面硬化，只需将场地基整平压实即可，为了便于场地找平，可在场地上面铺上一层细砂，用铝合金靠尺将场地刮平。该施工工艺场地适应性较强，场地所需费用较低。

3.3 振动台制作

振捣是预制混凝土的关键工序，直接影响预制混凝土的质量，因此，振动台的制作是混凝土板预制的重要准备工作。振动台面一般做成长120cm、宽80cm的长方形，长度、宽度满足2块预制模具存放条件，并稍留余量，台面选用5～8mm厚的钢板。振动台支座分为上下两部分，下部用5×5的角钢作为支撑腿，四个支撑腿之间焊接牢固。上部采用40cm高的弹簧，弹簧外套30cm高的圆钢管，钢管和下部支撑腿用钢板连接，振动台面平放于弹簧上，弹簧和钢管间预留10cm的伸缩空间。一般振动台总高度做成80cm左右，适于进行人工填料。振动平台加工成型后，将2.0kW附着式振捣器（有效振动半径75cm）固定于振动平台的下方。

3.4 混凝土配制

a.原材料选择。由于混凝土预制块厚度较小，边角较多，为了避免边角部位振捣后砂浆过于集中，不宜采用粒径较大的骨料，结合当地石料生产特点，一般选用直径1～2cm的一级配石子。砂料选择一般性中砂即可，为了加快脱模时间，水泥应选用普通早强水泥，由于混凝土有抗冻要求，还要按照试验室配比添加外加剂。

b.坍落度控制。坍落度是施工中的重点控制环节，坍落度过小振捣难度大，容易造成振捣不密实，坍落度过大可能会导致脱模后预制板尺寸变形，外观尺寸不满足设计要求，因此控制坍落度是贯穿于整个生产过程的重要工作。根据现场生产经验及试验室理论计算，坍落度一般选择1～2cm。混凝土拌和前首先由专职试验人员测定骨料含水量，然后根据试验室出的配比单调整各原材料重量，试验人员现场跟踪，发现坍落度不符合要求后分析原因，及时调整。

3.5 混凝土运输、入仓及振捣

混凝土出机后，运至振动平台，为了避免运输过程中产生混凝土离析，运输距离不宜超过400m，运输道路应平整顺畅。入仓由两个操作工人向模板里面填充混凝土，同时开动附着式振捣器，振捣至混凝土不在下沉、无气泡冒出为止，一般混凝土填料和振动总时间控制在3min左右，振动结束后，人工用平板将混凝土面抹平。

3.6 混凝土的脱模及储存

振捣完成后，人工将混凝土连同模具抬至附近平整场地处，将模板倒扣，轻轻提出模具。为了保证混凝土板的外露面光洁，可在模板底部铺设光面地板革，模板底部清理干净后将地板革平整铺好，模板反扣后地板革位于混凝土预制板上方并和混凝土紧密连接，混凝土达到初凝时间后，将地板革轻轻揭开，实践证明：这种方法生产出的混凝土外观质量非常好。在正常气温下，混凝土脱模24h后可将混凝土板轻轻移动，集中放置，为下一步生产提供场地。移动后的混凝土板集中用草帘覆盖洒水养护，达到一定强度后再进行码堆存放。混凝土板码堆时一定要注意不要使混凝土板平放，最高码堆高度不得超过3块预制板，以免对混凝土预制板造成损害。

4 施工中应注意的问题

a.模板尺寸的校核。由于塑料模具长期使用会引起变形，施工中应有专职质检员现场跟踪检查，经常校核模板尺寸。发现模板尺寸误差超出规范要求，及时更换模板，根据现场生产经验，一个质量较好的模具大约能生产混凝土预制板500块左右。

b.地板革的清理与更换。地板革揭开后都沾有水泥浆，应将地板革清理干净后再循环利用，一般地板革循环利用不超过5次，以保证混凝土外观质量。

c.振动平台中振捣器安装位置。同一振捣平台，如果振捣器安装位置或安装方向不同，振捣效果也大有差距，一般将振捣器安装在长方形的中间，振捣器电机方向与振动平台长边垂直。

d.施工中的脱模技巧。单块混凝土板重75kg，需两人抬运，脱模时两人应该平均用力，注意协调，以免因为用力不均匀而导致混凝土板破损。地板革平放于模板底部，填料振动密实后地板革和模板之间形成真空，如果直接脱模难度很大，根据生产中摸索的经验，在模板底部间距30cm预留一个直径0.6～0.8cm的进气孔，提升模板时气流能进入模板和地板革之间，使混凝土板能够顺利脱模。

e.确保混凝土拌和质量。混凝土坍落度小、流动性差，只有拌和均匀的混凝土成型后才能达到设计指标。施工中要特别控制混凝土的拌和时间，强制性拌和机拌制时间不得低于3min。

f.加强混凝土的养护。由于预制板为小型构件混凝土，受外界温度影响较大，凝固后的混凝土应长期处于湿润状态下，以保证强度得到稳定的提高。

g.注意收听天气预报，阴雨天气应停止施工。由于预制板生产工作面积大，遇到雨天不好覆盖，混凝土脱模后，外部只有一层地板革，经过雨天破坏后，没有凝固的混凝土容易引起掉角、裂缝或表面质量达不到要求。

5 翻转塑料模具的优点

5.1 保证了混凝土预制板的施工质量

按照上述施工方法，混凝土预制板振动密实、表面光洁、尺寸规范、安装过程顺利且破损较少，经现场取样做混凝土抗压、抗冻等技术指标试验，结果均满足设计要求。其中二级坝泵站引水渠工程2008年完成混凝土砌筑，目前已经历过3个冬季的冻融循环，现场铺砌的混凝土板质量完好；昌乐县马宋水库护坡于2010年完成，砌筑质量受到山东省水利厅专家验收组的高度评价。