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混凝土联锁块的生产工艺及优化研究

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混凝土联锁块的生产工艺及优化研究

发布日期:2020-10-09 作者:ikaros 点击:

0 引言 

联锁块铺面结构是近十几年来发展起来的柔性铺面结构,它是由高强度的水泥混凝土预制块按 特定方法紧密排列,块体间接缝用砂填灌而成的路 面,在外界荷载作用下,块体下不是单独受力,而是相 互联锁的扩散荷载。目前在港口集装箱码头堆场、道 路等受荷载比较大的场所已有较多的使用,它主要具 有以下优点。 1)价格低廉、铺筑方便,抗滑抗温度变形好;对 施工人员技能要求较低,便于施工。 2)对地基沉降适应性强,能适应基础不均匀沉 降,具有较高的竖向和水平抗力。 3)适应性强,施工结束后便可立即开放使用;寿 命长,块体可重复利用,残值比其他的路面类型高;便 于维护和改造。 4)块体批量生产,成本低,产品质量能得到保 证,且不需使用像沥青之类的高能耗产品,符合现代 社会环保低碳节能减排的要求。 港口陆域堆场主要用途是堆存散货或者集装箱 货柜,行车速度慢且多在滩涂回填料或软基上建设, 地基残余沉降较大,联锁块铺面刚好适应了上述使用 条件和自然条件的特点。下面就南京港七坝港区陆 域工程,结合南京港港务工程公司历年联锁块生产及 铺设的经验,浅谈混凝土联锁块的生产工艺。 七坝港区多用途码头陆域项目,该工程占地约 30 m2,其中预制高强联锁块16 m2,主要为 C50 联锁块,使用在件杂货堆场和重箱堆场的铺面 结构上。其联锁块铺面层的断面结构由上到下依次 50 MPa 高强联锁块 100 mm30 mm 中粗砂垫层、 450 mm 5%水泥稳定碎石、250 mm级配碎石,联锁块 的设计主要物理性能指标依据相关规范(《水运工程 质量检验标准》(JTS 2572008))如表1所示。

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1 配合比设计 1.1 原材料选用 1.1.1 水泥 结合项目所处地理位置及当地资源,采用当地江 苏信宁新型建材有限公司的普通硅酸盐水泥P·O42.5 P·O52.5进行对比试验。多次试验发现P·O52.5泥强度较高,相同配置强度下用量少,但水泥浆较少 会导致联锁块表观质量较差,综合考虑采用P·O42.5 水泥,物理性能指标如表2所示。 1.1.2 粗骨料 试验表明大粒径的骨料会使得联锁块表面粗糙 不光滑,影响其表观质量;粗骨料的表面粗糙会增加 其表面积从而增加水泥浆的用量。草莓黄片下载施工现场的 粗骨料选用的是粒径10 mm内表面椭圆近似于球形 的碎石类,满足连续级配要求。

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1.1.3 细骨料 细骨料草莓黄色视频选用中砂中稍微偏粗点粒径的河 砂,细度模数控制在2.5~3.0,粒径为5 mm,其颗 粒比较圆滑、洁净。为保证能达到较高质量要求,对 河砂进行过筛、冲刷,单独堆放指定位置。 1.1.4 拌合用水 选取自来水作为拌合用水,不影响水泥正常凝 结、硬化。 1.2 配合比设计 1.2.1 混凝土配置强度 ƒcu,0= ƒcu,k + 1.645ơ = 50 + 1.645 × 6.0 = 59.9MPa 1.2.2 水泥28 d抗压强度值ƒce ƒce= γc× ƒce,g = 1.16 × 42.5 = 49.3MPa 1.2.3 水胶比W/B W/B = αa ƒb /(ƒcu,0 + αaαb ƒb)=(0.53 × 49.3)/ (59.9 + 0.53 × 0.20 × 49.3)= 0.40 根据多次试验及施工经验,将水胶比调整至 0.351.2.4 每方混凝土用水量mw0 由于联锁块是特殊的干硬性混合物,用水量选 择不同于普通混凝土。既要满足强度达标,还要满 足块体成型要求,保证脱模后具有定的强度,以免 运输过程中变形、开裂。通过调整用水量多次试验 发现,每方混凝土用水量在150~155 kg时,既能满足 强度,又有较好的外观质量,施工性能良好,易于压 实,经济合理。最终每方混凝土用水量取152 kg1.2.5 每方混凝土水泥用量mc0 mc0= mw0 /(W/B)= 152/0.35 = 434 kg 1.2.6 砂率βs 增加砂率可提高产品的外观质量,但强度有所降 低,减少砂率能提高产品强度,较大程度地节约成本, 但外观质量变差。通过大量试验采取砂率βs= 40%使联锁块满足强度要求,又有较好的外观质量。 1.2.7 每方混凝土中粗细骨料的用量mg0ms0 采用质量法进行计算每方混凝土中粗细骨料的 用量mg0ms0。表观密度mcp2 350~2 450 kg/m3 范围中 取,最终取2 400 kg/m3mc0+ mg0+ ms0+ mw0= mcp βs=[ms0 /(mg0+ ms0)]× 100 方程联立,得434 + mg0+ ms0+ 152 = 2400 [ms0 /(mg0+ ms0)]× 100 = 40% 得每方混凝土中粗骨料的用量mg0=1 088 kg,每 方混凝土中细骨料的用量ms0=726 kg1.2.8 B组配合比 B 组配合比为水∶水泥∶砂∶碎石=1524347261 088经试拌,28 d强度满足配合比设计要求。外观无裂纹、 分层、粘皮,无缺棱、缺角。实测表观密度为2 400 kg/m3实测表观密度与计算表观密度之差的值满足规范 要求。 1.2.9 配合比调整 根据规范要求,AC两组配合比的水胶比应比B 组配合比增加和减少 0.05,用水量与 B 组配合比相 同,砂率分别比B组配合比增加和减少1%3组配合 比试配试验结果汇总如表3所示。 对比发现 B 组既能充分满足配置强度要求,又 比较经济合理,且外观质量良好。最终选择 B 组配 合比为设计配合比,即水水泥碎石=1524347261 0881.2.10 联锁块批量生产质量检验 通过对联锁块生产几个月以来的试验数据分析 显示,所有批联锁块的外观质量、强度、吸水率都能满 足设计要求,其试验结果如表4所示。

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抗压强度统计分析: cn - ƒcn,min = 56.3 - 4.04 = 52.26 MPa > ƒcu,k = 50 MPa ƒcn,min = 45.6 MPa > ƒcu,k - 0 = 50 - 0.9 × 5.5 = 45.05 同时满足以上两个条件,结果评定为合格。 2 工艺优化 2.1 设备工艺的调整 2013年南京港港务工程公司对联锁块生产设备 进行了次更新,更新后设备较之更新前的设备,机 械化程度、生产流程简洁,质量大为改观,但是由于设 备设计的局限,导致出现以下问题影响联锁块质量。 1)供料的皮带输送机在布料机的右侧,导致因 - 53 -2120177No.21 July2017 皮带输送机离心力作用粗骨料布料不均,粗骨料容易 分部在模具侧,而粗细骨料分布不均匀,且无法在 布料机内二次搅拌均匀。 2)模具面积大模孔多(更新前为模具 35 个模 孔),激振力分布不均匀,联锁块成品密实度不样。 3)原联锁块下托板采用PET塑料托板每块重量 30 kg,依靠两个人人工上板,人员劳动强度大、效 率低,而且人工上板不易将托板准确放到位,生产中 容易产生卡顿,造成窝工,对生产效率造成影响。 4)联锁块机组所配备的JS750搅拌机的供水控 制是通过时间继电器,调整供水时间,时间间隔延时 精度以秒为单位,时间相对跨度大,供水量,水 灰比大小不易控制。 通过草莓黄色现场的摸索研究并积极与设备生产厂 家联系取得技术支持,有针对性地对设备进行如下 改进。1)改变供料方向,提高布料、均匀度。将 供料设备由原来的布料机右侧皮带输送机供料改为 纵向排列,改变了原有皮带输送机的布料方向,然后 通过布料机在布料过程中的前后往复运动向模孔中 填料过程这道程序来提高粗细骨料分布均匀程度;同 时增加布料机内二次震动搅拌程序,在布料斗内增加 纵向搅拌齿并安装动力装置,提高了布料机进料的精 确性,同时也提高粗细骨料搅拌均匀程度。 2)减少模具模孔,增大振动器激振力,提高产 品密实度。将模具由35个模孔改为21模孔,下模具 面积由改进前的 1 880 mm×780 mm 改为 1 300 mm× 900 mm,减少振动台面积,减少模孔数量,使之单孔 振激振力变大,孔内材料更容易压实;振动器由原来 的不可调试,激振力仅为 60 kN 改为现在的可调试 激振力为 100 kN,因此可根据不同需求来改变 联锁块制作时台振和压振的振动力,提高布料时原 材料的均匀性和密实度。 3)增加自动托板机,减少操作人员,提高设备自 动化。在生产流水线中添设自动托板机道工序,减 少了人工,同时提高了工作效率和托板进入流水线的 精准度。 4)添设水箱,调整水灰比精度。通过实验,在水 箱内设置3段水位,水箱内设置浮球阀,通过手动定 好水位,而后通过浮球阀控制水位,以此通过时间继 电器调节进水量的补充。 2.2 改善养护方法,提高产品强度 2013年起南京港港务工程公司开始采取联锁块 成品用再生塑料布将联锁块堆码后整体覆盖,然后根 据需要向铺设现场按需转运。但在实际操作过程中施 工场地狭小,现场条件无法满足整体堆码后覆盖,只得 采取停止薄膜覆盖将成品转运至堆码铺设现场浇水养 护,养护效果不甚理想。目前现场堆码改用槽钢支架 做支撑架代替以前用砖块支撑,提高了效率同时降低 转运过程的损耗,特别是由于底部受力面积增加而增 加了堆码层数,由原来的3层增加到5层,减少了现场 堆码面积,给现场覆盖养护留下了适当的空间,在现场 堆码结束待初凝后直接使用薄膜覆盖48 h(在此期间 24 h掀开薄膜浇水次),后转运至铺设现场后浇水养 14 d。覆盖48 h后强度基本可达设计强度的65%上,48 h后浇水养护7 d强度基本达到85%以上。 3 改进设备和工艺后效益分析 联锁块生产由原来每台设备8个工人,在不影响 日产量的情况下减少到每台设备6个工人,节约成本 0.8 /m2;通过大量生产和批量检测,最终可以确定 优化后配比能够符合设计及规范规定的要求。通过 采用优质材料严控原材质量,采用新型设备严抓施工 过程,不断对配合比进行动态优化,较以往施工经验, 降低成本1.44/m24 结语 通过此次创新,南京港港务工程公司联锁块产品 无论是产品质量的提高,还是成品价格的降低都形成 次升级,使得其在市场竞争中具备定的优势。

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