扭王字块模板制作工艺改进

2011-03-12王海波缑海键徐凤雷

中国港湾建设 2011年6期

关键词：拼缝板面块体

王海波，缑海键，徐凤雷

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛 066002）

扭王字块混凝土预制块体一般应用在防波堤、护岸、拦沙堤、导流堤等水工工程的护面结构上，其主要功能是消浪和护面。

扭王字块的使用功能决定其自身结构的复杂性：多面体异型结构、肢杆、棱角较多，因此，预制块体表观易出现砂斑、砂线、气泡、掉角、烂脚等表面缺陷，比其它现浇混凝土结构表面缺陷更大。为使预制块体观感质量更好，控制模板质量首当其冲。

扭王字块预制数量大，往往一个工程就需要几万乃至几十万元，因此，模板一般需加工几十套乃至上百套。模板加工必须改进提高工艺，以保证各套模板相同部位尺寸的统一、精确、具有互换性，使每个预制块体外形尺寸一致、美观。

由上可见模板制作的工艺要求及质量控制十分重要。以下就模板制作中的几项主要关键工艺进行分析。

1 模板制作难点分析

1.1 扭王字块模板制作工艺流程

模板图设计→胎具制作→下料、冲孔→组拼→焊接、校正→安镶胶条→喷漆、标识。

1.2 模板设计

模板结构设计综合考虑混凝土浇筑工艺、浇筑侧压力、模板刚度、强度、稳定性及使用寿命等因素和块体外观质量。

模板由两片立模及底胎模组成，板面采用δ=6mm厚钢板，共70块小板块组拼成板面，板面背侧设置横竖边肋，两片模板对拼采用螺栓连接，拼缝处镶嵌橡胶条止浆。图1为扭王字块混凝土块体及模板图。图2为扭王字块模板三视图。

图1 扭王字块混凝土块体及模板图

1.3 模板制作关键工艺

对模板制作工艺中3项关键工艺进行分析。

1）δ=6mm厚钢板下料成小板块后，小板块采用打坡口工艺，利于控制组拼板面的阳角拼缝和错台；

2）两片模板对拼处采用“子母口”形式（俗称“等待口”），解决了预制块体的漏浆问题，使得预制块体棱角分明，线条美观；

3）止浆条改进，两片模板上的橡胶条镶嵌在子母口后侧，侧模与底胎模胶条安装在底部钢八字后方，止浆效果良好，利于拆模，同时保护了止浆条。

另外，模板制作完成后，模板组拼质量对预制块体也非常重要，应予重视。

2 模板制作关键工艺控制

2.1 下料板块边缘打坡口工艺

由于一套扭王字块模板的整个板面共分70块小板块，且每个小板块面积均较小，以前将小板块下料后直接组拼，然后焊接磨光，最后组拼板面的阳角拼缝和错台普遍较大，无法保证质量要求，见图3示。为满足规范要求的拼缝和错台，并且使预制块体棱角分明，线条美观，现将下料后的小板块边缘采用打坡口工艺后组拼，见图4所示。

图3 无坡口板块组拼焊接断面图

图4 打坡口板块组拼焊接断面图

打坡口工艺：6mm厚钢板经剪板机下料后成许多小板块，将小板块边缘用砂轮打磨成一定角度，角度依据板面组拼后形成阳角的角度而定，见图5所示，再将处理后的小板块组拼。

图5 小板块打坡口断面图

通过以下四步控制确保该工艺的实施及最终取得良好的效果：

1）从购买的原材料上控制，6mm厚钢板切割成大量的小板块，面积最小的板块不到0.1m2。如采用开平板下料后会出现应力释放，板块扭曲，导致板面平整度差，需购买平整度较好的原平板，也有利于打坡口施工，为下一步工序打下良好基础。

2）由于刚买回来的钢板边缘有圆边，钢板下料前应通过找方将板边切割齐整后（见图6），再按样下料，下料尺寸偏差应符合规范要求。

图6 钢板下料前找方断面图

3）下料完的小板块采用角磨机打坡口时注意坡口角度的准确性，板块边缘的顺直度，见图5所示。

4）将各个板块组拼，组拼时将坡口处刚对刚拼接，确保组拼缝隙小于1mm[1]。组拼的两板块外侧（接触混凝土面一侧）严禁使用电焊，保证成型后的模板板面无焊缝，避免因为板面焊接打磨使预制块体平整度不符合要求，观感效果差；组拼的两板块内侧（模板板面的另一侧）使用CO2气体保护焊对称焊接，可防止过大变形和变形不均匀导致模板整体尺寸偏差超出规范要求。

2.2 模板对拼采用“子母口”形式

常用的模板对拼拼缝形式为两片模板直接组拼，中间夹橡胶条，见图7所示，预制时易漏浆，拆模后混凝土块体表面拼缝处出现错台较大，外观感效果较差。现将两片模板对拼处设置成“子母口”形式后进行组拼，见图8所示，用该工艺利于止浆，而且预制块体表面的线条顺直美观，棱角分明，几乎无错台。

图7 模板对拼处直接组拼详图

“子母口”形式为两片模板对拼时，模板四边设置竖向肋，拼缝处一片模板的竖边肋后退于板面边缘9mm设置，另一片模板的竖边肋探出板面边缘5mm焊接，对拼时两片模板的板面边缘直接靠紧，两片模板的竖边肋也相互靠近，板面对接缝和竖边肋对接缝不在同一条线上，橡胶条在两竖边肋之间，橡胶条镶嵌于后退9mm一侧的模板竖肋上，就形成了“子母口”的对拼形式，俗称为“等待口”，见图8所示。

图8 模板对拼处子母口详图

采用10mm钢带作为竖边肋，在板面与板肋背侧设置三角形加强筋板，“子母口”处缝隙的大小与钢带肋及板面有直接关系。因此，要保证钢带材料强度、平整度、顺直度，要保证“子母口”处的板面下料尺寸，偏差严格控制在±1mm之内。另外，钢带竖边肋与板面之间的相对尺寸通过胎具控制，因此，要制作精准的“子母口”胎具，胎具的精度也要控制在±1mm之内。“子母口”组拼连接方式采用对拉螺栓连接，钢带竖边肋上开φ18圆孔，用M16×30的螺栓连接。钢带竖边肋设置螺栓孔的间距直接影响拼装后缝隙的大小，螺栓间距一般控制在200mm之内，可保证拼缝符合要求。见图9。

图9 模板组拼处“子母口”拼缝实物图

2.3 止浆条改进

止浆条安装的好坏直接影响混凝土表面的质量。现场试验确定该模板止浆条采用4mm厚硬橡胶条，硬橡胶条用M6×30沉头螺栓固定，同时硬橡胶条及钢带上涂刷适量胶水黏结。应严格按此安装硬橡胶条，否则多次周转后脱落，起不到止浆效果。

2.3.1 两片模板对拼处止浆条设置

对模板“子母口”处止浆条，现场做了实验。先在对拼处黏贴6mm厚的泡沫止浆条，止浆效果较好，但其周转次数少。后来考虑周转次数的因素，采用5mm厚硬橡胶条，拼缝处“子母口”间距为4mm，中间夹5mm厚硬橡胶条，出现拼缝缝隙较大，个别大于2mm，无法起到较好的止浆效果，将现场已有的5mm厚止浆条中间顺向切割凹槽处理，使得拼缝小于1mm，但效果仍不理想。

最终，采用4mm厚硬橡胶条作为止浆条，经试验止浆效果良好，同时提高了止浆条的使用周转次数。

2.3.2 侧模与底胎模处止浆条设置

底胎模与侧模间采用4mm厚硬橡胶条，硬橡胶条固定于底板上，前缘同底口钢八字前缘对齐，见图10所示。这样虽较以前工艺有改进，但仍存在缺陷，由于模板重力等作用挤压止浆条，拆模时拖拽等因素，止浆条易破损，缩短硬橡胶条使用寿命。

图10 改进前止浆条断面图

后改为采用4mm厚止浆条，止浆条固定于侧模底口肋下方，角钢后下方加设-40×4扁钢，并将底口肋上提4 mm设置，见图11所示，这样既能提高止浆条使用寿命，又起了良好止浆效果。

图11 改进后止浆条断面图

3 改进效果

2009年，通过工艺改进，严格控制模板制作质量，加工的5 t扭王字块模板100套、6 t扭王字块模板80套，应用在黄骅港综合港区起步工程，解决了当时模板加工工期紧、任务重的难题，使所有预制扭王字块均达到设计质量要求，块体外形棱角分明，线条顺直，外观良好。黄骅港综合港区起步工程获评“中交一航局优质工程”。