双块式轨枕振动式脱模方式的应用

李玉泽

（中铁建华南建设（广州）建材有限公司，广东 广州 511466）

0 引言

高速铁路在我国的发展步伐是非常快速的，为了保证列车的运行速度与运行质量，无砟轨道在高速铁路上的应用已成必然的发展趋势，作为无砟轨道轨枕主流之一的双块式轨枕也拥有较大的使用前景。双块式轨枕是无砟轨道轨枕的一种，由两个钢筋混凝土轨枕块中间用桁架式钢筋联结而成，轨枕块内部设置箍筋，生产过程中不需使用预应力筋张拉，生产形式采用模具倒置方式浇筑混凝土，在蒸汽或自然养护达到脱模条件后将模具翻转，通过脱模装置将轨枕取出。在双块式轨枕不合格品判定条件中，挡肩裂纹是各个轨枕厂经常遇见的、发生概率最高的否决项。造成轨枕挡肩裂纹的原因很多，在满足生产标准（如脱模强度控制、养护条件控制、脱模剂喷涂情况控制、定位销选用合理等）的前提下，本文简单介绍了一种振动式辅助脱模方式的安装及使用过程中注意事项，为降低挡肩裂纹率、提高产品质量提供参考和借鉴。

1 振动式辅助脱模的应用

目前双块式轨枕生产线脱模方式基本采用冲击式脱模，此脱模方式原理主要通过将带有轨枕的模具反复起升降落，利用模具下落至脱模台后停止下落，而轨枕仍具有下落的惯性而脱出。此脱模方式要求模具下落过程应保证水平从而轨枕下落可保证水平，否则轨枕两端挡肩部位在模具内会受到额外的作用力，对挡肩凹槽部位产生较大的应力集中，导致挡肩裂纹[1]。除此之外，还应保证每模的轨枕最好同时脱落，如不同时脱落应及时停止模具的反复起升，待已脱出轨枕运出脱模台位后继续进行脱模动作，否则反复起升降落的模具将会对已脱出的轨枕造成一定损伤，发生磕边掉角现象，对脱模台位的工作节拍存在一定影响。

因此，在脱模过程需解决的问题即为脱模同步、脱模高效，双块式轨枕的生产多采用短模生产线模式，可通过加固脱模台位基础、及时更换或维修气囊、改用气锤锤击底部、利用凸轮起升等等措施保证轨枕脱模的同步性、高效性，而对于长模生产线来说，其控制难度更为大大增加。为解决上述问题，轨枕厂使用一种振动式脱模辅助装置，模具固定不动，通过底部加装的脱模振动台对模具施加一定激振力，通过模具传递给轨枕，从而使轨枕可同步、快速脱出。

1.1 主要应用设备

依据上述简要介绍脱模原理，需配备核心设备脱模振动台，并搭配安装控制柜、限位台，示意图如图1所示。所有振动台采用串联方式连接，可通过控制柜按钮操作做到同时开启或关闭；限位台可保证模具在振动过程不会发生过大位移。

1.2 安装要点

1）振动台数量选择：根据模具型式选择合理的振动台数量，如2×4 联选择安装4 台、2×5 联选择安装5 台、1×4 联选择安装2 台，振动台位置设置在模具内每联轨枕的桁架中间部位，不要设置在混凝土轨枕块部位，否则两端不易同时下落，更容易产生裂纹。本文主要介绍2×4 或2×5 长模生产模式的安装改造注意事项。

2）振动台振动电机参数：最大激振力20 kN，振动频率50 Hz（可变频调节）。

3）振动台形式：底部设置减震弹簧用以承载振动台上部结构，台面宽度300 mm，台面两端设置凸起用以承载模具两侧主梁槽钢，两凸起之间距离大于模具内两排轨枕最外侧宽度，保证轨枕脱落后可正常行进，如图2 所示。

图2 振动台样式

4）限位平台：限位平台主要起到两种作用，防止振动过程模具产生较大位移；作为基础承载平台保证翻模机机械臂的正常抓取，形式设定为两端凸起，中间留有轨枕行进空间。

5）平台基础加固：一般轨枕厂生产时间较久时，脱模台位可能会发生不均匀沉降，可在各平台底座加垫大尺寸厚钢板，增大各平台与脱模台位基础的受力面积。

6）标高控制：为保证整个脱模流程的顺利进行，轨枕脱落过程保持水平，安装过程应做好标高控制。首先确认限位平台标高，高度设定同翻模机机械臂抓取模具翻转180°后模具底部标高。其次确认成品辊道标高，滚筒上表面标高应低于限位平台两端凸起顶面标高。最后确定振动台标高，振动台上平面标高应低于成品辊道顶面标高，保证轨枕脱模后可顺利行进；振动台上平面两端凸起标高应高于限位平台两端凸起标高，保证模具翻转后两侧主梁受力槽钢可落于振动台凸起之上。当重模落于振动台上之后，对振动台弹簧压缩的高度应大于振动台凸起与限位台凸起的高差。振动台之间相对标高、限位平台之间相对标高应尽量保证一致，偏差不大于1 cm。

1.3 使用操作流程

轨枕养护结束后将待脱模轨枕运抵至脱模台位，旋转全部桁架钢筋卡扣，通过翻模机机械臂将模具翻转180°使模具翻转至限位平台与振动台，利用气动扳手将定位螺栓全部取下，开启振动4～6 s（如振动时间过长应调整振动频率），检查轨枕有无全部脱落、桁架钢筋卡扣有无阻碍轨枕脱落，检查无误将模具翻转回原位置后将已脱出轨枕输送至下一台位。工作流程见图3。

图3 脱模流程

1.4 注意事项

造成轨枕挡肩裂纹的原因往往是多方面的，并不是说解决某一项问题即可彻底根除裂纹问题，往往更应注重轨枕生产整个流程中的各个细节，比如套管固定、脱模剂喷涂、轨枕养护、挡浆夹安装、半成品桁架钢筋质量等等，只有各个流程符合规范要求，再改善生产设备，才能使轨枕质量得到很大程度的改善。为使此脱模方式达到理想的脱模效果，以下问题应在生产过程中得以重视：

1）套管固定装置：建议采用螺栓固定，与定位销固定方法相比，首先螺栓固定方法在脱模过程可杜绝因定位销性能不一造成的轨枕两端脱模阻力不同；其次采用螺栓固定方法套管下沉现象发生概率极低。固定螺栓选用长度应适中，过短或过长都将影响使用效果；底部螺母应在机床上精加工处理，保证螺杆和螺母的垂直，否则影响预埋套管的歪斜；顶部螺纹避免过于尖锐而损伤套管。螺栓固定方法的缺点是增加了安装拆卸时间，但由于脱模工效的提高，脱模岗位整体节拍依旧可控制在3～4 min。

2）脱模剂喷涂：良好的喷涂效果既可降低脱模过程轨枕混凝土与模具壳体的摩擦阻力，也可保证轨枕的外观无油污、无黏皮。清模完毕后应使用气枪吹扫壳体内存留残渣与粘灰，脱模剂喷涂应做到均匀、全覆盖，喷涂完毕后人工用抹布擦拭整个壳体，目的保证无积液、无漏喷、无液滴流淌痕迹。

3）养护：采用蒸汽养护时养护过程应注意轨枕的保湿，可搭配使用雾化养护设备。养护结束后混凝土脱模强度不得低于40 MPa、轨枕表面与环境温差应满足规范要求不大于15 ℃，如有条件脱模强度可高于产品标准要求40 MPa[2]。

4）挡浆夹安装：不可因操作繁琐而省去挡浆夹的安装与拆除工作，挡浆夹可防止混凝土在振动过程中过多的从桁架钢筋卡槽处流出。如未安装或漏拔出，溢出的混凝土浆体经养护硬化后将造成脱模阻力的增加。为方便操作可选用橡胶挡浆夹，尺寸与卡槽宽度应匹配，安装拆除非常省时省力且不损坏卡槽周边混凝土。

5）桁架钢筋制作质量：根据双块式轨枕产品图纸要求，上弦杆钢筋N3 平行公差为允许公差轴需位于直径为2 mm 的圆柱体内，该圆柱体平行于下弦杆钢筋；波纹钢筋N1伸出下弦杆钢筋N2长度不得大于2 mm。上弦杆钢筋的平行度影响着桁架钢筋在模具内的安装松紧程度，如变形过大则无法顺利落入模具两端卡槽底部，强行按入会不易取出导致脱模过程阻力增加；波形钢筋伸出的长短将影响轨枕在成品辊道上行进的顺畅度，如果伸出过长轨枕在行进过程中容易跑偏，撞到振动台或限位台凸起，影响生产节奏。

6）脱模设备的日常维护保养：每日班前班后应对振动台、限位台进行点检，检查台面有无变形、振动电机固定螺栓是否松动、振动台底部地脚螺栓是否松动，条件允许可额外配备1～2 套振动台，在发生故障时可及时更换保证不影响生产节奏。当轨枕脱模不顺畅时切勿长时间振动，应及时查找原因：预埋螺栓是否均已取出、桁架钢筋卡扣是否旋转、振动台基础是否下沉、振动台凸起是否开焊、振动电机螺栓是否松动等等。应着重对脱模不顺畅的轨枕进行喷涂酒精检测，脱模不顺畅挡肩裂纹发生的概率往往更大。此外应定期对振动台、限位台标高进行观测，此项工作尤为重要，若各台位无法保证水平则轨枕下落无法保证水平，应保证其相对高差不大于1 cm。

2 结语

导致轨枕产生挡肩裂纹这一症结的原因很多，通过长时间的生产经验总结可确定因为混凝土强度要与轨枕脱模，混凝土强度控制方面很容易做到，重点就是在轨枕脱模这一复杂的过程。采用振动式辅助脱模装置，通过振动器产生的激振力传递给模具，使轨枕与模具分离，大大降低了脱模过程模具对轨枕的磕损、避免了传统重力式脱模模具下落不水平而导致的挡肩裂纹[3]，且脱模作业效率高、噪声量小、改装方便，有助于提高轨枕外观质量、提高工作效率、改善车间的文明生产[4]。