預(yù)應(yīng)力方樁的生產(chǎn)工藝控制
方樁生產(chǎn)企業(yè)雖然建立了ISO9001質(zhì)量管理體系,但是由于方樁的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,自動化程度低,人為影響因素很多,為了嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量,必須加強對攪拌、張拉、離心、養(yǎng)護四個關(guān)鍵過程的控制,以達到滿足顧客要求和提高內(nèi)部管理水平的目標(biāo)。
一、混凝土攪拌過程
方樁混凝土攪拌過程(工序)是方樁生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵過程(工序)--質(zhì)量控制點。如何正確實施該質(zhì)量控制點,確保該關(guān)鍵過程質(zhì)量受控,應(yīng)從以下幾點著手。
1. 秤量系統(tǒng)的穩(wěn)定
(1)秤量系統(tǒng)。其主要由秤臺架、秤斗、傳感器、顯示儀表、連接線(信號電纜)等組成。秤量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密度直接影響混凝土的制造質(zhì)量。
(2)秤臺架的剛度可靠性。大多數(shù)秤臺架(座)均在攪拌樓樓層框架上制作安裝,或用吊秤,或用懸臂秤。因此支撐傳感器的秤臺架必須牢固、剛度好,秤量后秤臺支架(座)不會變形、晃動,攪拌樓框架也要有足夠的剛性,避免攪拌機運行時秤臺架晃動變形。
(3)秤斗的自由性。秤斗作為混凝土原材料配合比的儲料容器,在稱重計量時必須充分靈活自由,除了傳感器的支點外,它不能受其它連接物的干擾,否則會影響秤重的準(zhǔn)確性。要保重秤斗與周圍框架的間隙≥2cm,各秤斗進料口、出料口應(yīng)使用軟連接,水泥、礦粉采用過濾布做軟接,以起到排氣作用。水秤、外加劑秤則采用軟質(zhì)PVC雙面膠水帶,既軟接又抗?jié)B。在固定軟接時不要拉得過緊,保證秤斗有一定的晃動量。水秤、外加劑秤的管道輸入口應(yīng)另外固定,不可直接擱置在秤斗上,管道出口安裝氣動蝶閥,以免影響稱量的精度。
(4)傳感器的選擇和安裝。傳感器的秤量范圍一般應(yīng)為稱重量和秤斗自重總和的3?5倍為宜,既要考慮秤量時物料的沖擊,又要考慮量值過大時精 度降低。傳感器的結(jié)構(gòu)形式有懸掛式(吊式)和懸臂式兩種,懸掛式適合于稱重量較小情況,一般如水秤、外加劑秤,懸臂式適合于石子秤、砂秤、水泥秤、摻合料秤等。但在許多攪拌站的地面秤量系統(tǒng)中也有大量使用懸掛式傳感器的,直接吊在儲料倉下,連同橫皮帶一起秤重或單獨的秤斗秤后再放入橫皮帶。懸臂式傳感器安裝時應(yīng)根據(jù)傳感器指示的箭頭方向安裝,不可裝反。在秤重后還應(yīng)注意傳感器懸臂端底面與固定支架是否有5mm以上的間隙,使用中也要經(jīng)常檢查該間隙部位是否被水泥結(jié)塊、其它碎石、沙粒等雜物所堵塞而影響稱重精度。另外在安裝或維護秤量系統(tǒng)時,不能將傳感器當(dāng)做電焊時的連接導(dǎo)體,任意的打火、焊接中產(chǎn)生的大電流必然會引起傳感器失效失真。在生產(chǎn)過程中還要經(jīng)常對稱量系統(tǒng)進行檢查、維護,定期校秤標(biāo)定。
2. 控制系統(tǒng)的先進、可靠、穩(wěn)定
(1)控制系統(tǒng)的組成主要包括電氣控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)和電視監(jiān)控系統(tǒng)。有兩種控制方式均可獨立完成砼生產(chǎn):一種是手動方式,即借助于工控機,手動操作各有關(guān)按鈕完成砼生產(chǎn);另一種是自動方式,即完全由工控機實現(xiàn)砼的自動生產(chǎn)與管理。兩種控制方式可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)相互轉(zhuǎn)換。
(2)電器控制系統(tǒng)由電氣柜和操作臺兩部分組成。電氣元器件應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量符合國際(IEC-947)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。電氣柜內(nèi)電器件采用標(biāo)準(zhǔn)卡軌安裝,板前布線,給維修、安裝帶來極大的方便。系統(tǒng)具有大、小兩個操作臺(或操作區(qū)域),其中大操作臺主要控制和監(jiān)視攪拌設(shè)備的生產(chǎn)情況,小操作臺用來控制和監(jiān)視骨料倉分料器及各種骨料的上料情況、粉料倉上料控制情況。兩操作臺各按鈕按生產(chǎn)流程方式布置,且均有中文標(biāo)注,使操作更加清晰明了,操作人員容易掌握,使用方便??刂葡到y(tǒng)的輸入電源應(yīng)穩(wěn)定,建議加裝穩(wěn)壓器,控制臺應(yīng)可靠接地防止靜電產(chǎn)生。由于攪拌樓粉塵較大,應(yīng)定期對各元器件吹灰除塵,以防積灰引起短路跳閘、死機、誤動作、燒毀元器件。
(3)微機控制系統(tǒng)采用MK2000方樁生產(chǎn)專用管理系統(tǒng)軟件,該軟件系統(tǒng)主要由自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)兩大功能模塊組成,功能強大。其中自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的傳感器、硬件電路和I/O接口板,采用標(biāo)準(zhǔn)的IPC工業(yè)控制機對混凝土攪拌站生產(chǎn)系統(tǒng)的各控制信號進行實時測量、顯示和控制,具有配比儲存、落差自動補償、砂石含水率補償?shù)裙δ?,并且能?zhǔn)確方便地輸入、調(diào)出和修改各物料的設(shè)定值及配方號,對生產(chǎn)過程中的錯誤做出提示,實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)的自動化。生產(chǎn)管理系統(tǒng)利用計算機網(wǎng)絡(luò)控制,實現(xiàn)了調(diào)度室、試驗室、控制室、運輸部、總經(jīng)理室等業(yè)務(wù)部門的全面聯(lián)網(wǎng),對生產(chǎn)任務(wù)單、施工配比、原材料的進料和消耗、商品砼生產(chǎn)和運送記錄(砼小票記錄)、各生產(chǎn)報表等重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行全面的數(shù)字化管理,極大地方便了企業(yè)的管理和決策,提高了企業(yè)的競爭力。
系統(tǒng)具有完善的自鎖、互鎖功能,以保證系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠的運行,并具有常見故障檢測及報警功能。
(4)電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由彩色攝像機、自動光圈鏡頭、彩色多畫面處理器、彩色工業(yè)監(jiān)視器等組成。通過電視監(jiān)控可以方便地觀察外部生產(chǎn)情況,以防止意外情況的發(fā)生。系統(tǒng)具有多套配比庫,可滿足技術(shù)部多方需求,如施工配比、理論配比等。所有技術(shù)報表自動生成,能夠一次性打印,并且各種報表用戶能夠像WORD一樣自行調(diào)整。技術(shù)部通過網(wǎng)絡(luò)接收生產(chǎn)任務(wù)信息,從選配比到出廠資料,無論是工作時間還是工作量,都比使用系統(tǒng)前有質(zhì)的飛躍。
(5)目前很多企業(yè)在統(tǒng)計原材消耗數(shù)量時,仍然使用生產(chǎn)配合比的單方耗用量乘以生產(chǎn)方量來計算每種原料的總體原材用量,但是配比用料與實際耗料(料秤)是存在一定誤差的。系統(tǒng)在進行耗料自動采集后,交生產(chǎn)每盤混凝土的耗料數(shù)量,以設(shè)計用量和實際用量的形式進行比對,同時顯示兩種耗料數(shù)量及誤差率,并詳細記錄生產(chǎn)每盤混凝土的時間、方量、喂料車號、方樁型號規(guī)格等信息,為混凝土的質(zhì)量跟蹤、 攪拌系統(tǒng)倉位校對、原料的實際消耗等多方管理分析提供準(zhǔn)確安全的依據(jù)。
3. 攪拌機內(nèi)部攪拌功能設(shè)計合理、攪拌均勻
攪拌機有立軸行星式攪拌機和雙臥軸強制式攪拌機兩種。這兩種攪拌機各有千秋,使用廣泛。
(1)立軸行星攪拌機攪拌原理為公轉(zhuǎn)加自轉(zhuǎn),有復(fù)雜的攪拌曲線,能在很短的時間內(nèi)完成攪拌工作,屬完全的強制式攪拌機,具有長期干攪拌的能力。與臥軸攪拌機比較,具有無軸端密封和不漏漿等特點;與立軸攪拌機比較,具有電機功率小,不卡料,耐磨件磨損小等優(yōu)點。
(2)雙臥軸強制式攪拌機攪拌軸采用軸端新型圓錐螺旋傘齒-行星齒輪減速機傳動,臥式筒體內(nèi)安裝有雙軸旋轉(zhuǎn)反向的槳葉,槳葉成一定的角度將物料向軸向、徑向翻滾,使物料迅速均勻混合。其也屬強制式攪拌機,激烈的攪拌運動縮短了一次混合的時間,更快速高效。由于傳動減速箱在腔體外,維護檢修更容易。
(3)攪拌就是利用攪拌葉的強制力、物料的重力,使各種物料如粗骨料、細骨料、粉狀膠凝材料、水、減水劑等均勻混合在一起,組成一種膠凝狀可流動的混凝土工序。 攪拌過程分為兩個階段,第一階段為干攪拌,一般為5?30s,這個階段對混凝土攪拌的均勻性有很大的影響; 后一階段為濕攪拌,一般控制在70?120s之間,將全部物料混合在一起,使之成為新的膠凝狀混凝土材料。攪拌如果不均勻,混凝土就會離析,那么粗料多的強度就高,細料多的強度就會相對低一些。因此,攪拌葉片的設(shè)計角度、葉片大小都應(yīng)適合管樁混凝土的生產(chǎn)要求,另外對原材料的下料程序也要進行合理設(shè)計。
(4)物料的投料順序及混凝土的用水量(水膠比)控制對混凝土的和易性、流動度起著很關(guān)鍵的作用。目前有以下幾種投料方式:①一次投料法,將水泥、摻合料、砂、石一次性投入,干拌后再投水濕拌,最后加減水劑攪拌;②順序投料法,按一定的順序,如砂、水泥、摻合料、碎石順序投料,先干拌,后加水濕拌,最后加減水劑攪拌;③混合投料法,先投入同種物料中的一部分,以后再陸續(xù)投入,如先投砂、水泥、摻合料,進行干拌,再投大部分或全部水,進行短時間濕拌,然后投碎石繼續(xù)攪拌,加剩余水再攪拌。減水劑如果加入水中一起稱量更均勻。
方樁混凝土攪拌工序宜采用混合投料法,可以充分利用有效的時間,根據(jù)物料的特點綜合平衡。在砂石下料時就邊開邊攪拌,下完砂石再下水泥和摻合料,干拌時間要短,加60%水及減水劑濕拌,最后加剩余40%水?dāng)嚢琛.?dāng)然,方樁廠家也可以對骨料、粉料的具體投料順序結(jié)合實際作調(diào)整、試驗,既要使膠凝材料起到提高強度作用,也要考慮到攪拌機本身設(shè)備的性能特點。合理的投料順序?qū)μ岣呋炷翉姸?、減少水泥用量有極大的幫助。
二、預(yù)應(yīng)力張拉過程
預(yù)應(yīng)力的作用主要是:在方樁承受載荷之前,對受拉方樁中的鋼筋施加預(yù)壓應(yīng)力,提高構(gòu)件的剛度和抗彎性能,推遲裂縫出現(xiàn)的時間,增加構(gòu)件的耐久性。因此,為了保證方樁的脫模起吊、裝車入釜、入庫堆放、發(fā)貨裝車、工地卸貨、樁基施工、樁基承載及耐久性等的安全可靠,將預(yù)應(yīng)力張拉過程(工序)確定為質(zhì)量體系的關(guān)鍵過程(工序)、 質(zhì)量控制點是十分必要的。在混凝土布料及合模之后,離心成型和蒸養(yǎng)之前,張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力張拉采用鋼模外部一次整體張拉工藝,有中心張拉和外圓張拉兩種,一般直徑800以上大口徑方樁采用外圓張拉方式。 張拉工藝采用預(yù)應(yīng)力(油壓表顯示值)和伸長值雙重控制,以油壓為主,控制伸長值為輔,兩個數(shù)據(jù)都要記錄備查。
1. 張拉機的校驗標(biāo)定
預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂?shù)男r炇穷A(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié),其校正的準(zhǔn)確度會直接影響建立在管樁構(gòu)件上的預(yù)應(yīng)力值和管樁的性能,尤其是在小預(yù)應(yīng)力值的方樁構(gòu)件施工中更應(yīng)重視千斤頂?shù)男r灐A硗?,油壓表也要同時校驗標(biāo)定。以上校驗工作均應(yīng)請當(dāng)?shù)赜嬃坎块T定期實施并出具檢驗報告。
2. 張拉工裝部件(五件套)的加工、裝配精度、張拉規(guī)范
張拉工裝部件(張拉具)一般有張拉螺桿、張拉螺母、錨固板、固定板、張拉板五件組成,也叫張拉五件套。張拉板、固定板與方樁的端板裝配,它們的同心度、外圓尺寸精度等與鋼模的內(nèi)孔尺寸配合間隙,決定了張拉時預(yù)應(yīng)力是否有損失,同樣,張拉螺桿與錨固板內(nèi)孔的同心度、間隙小有摩擦也會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失。張拉后應(yīng)保壓10?20s,并迅速用板子、棘爪等工具鎖緊張拉大螺母或大螺環(huán)(外園張拉),盡量減少預(yù)應(yīng)力損失。已投產(chǎn)幾年的老方樁廠,由于張拉螺桿絲牙損壞,張拉往往會采用墊螺絲、套筒、墊片之類的零件,應(yīng)盡量避免這種做法,因為張拉大螺母不易鎖緊。
3. 模具的清潔潤滑
一般在張拉板、固定板裝配對應(yīng)位置的鋼模筒體內(nèi)圓表面要刷廢機油,如果有殘余的混凝土、水泥漿必須清理干凈,以便張拉時摩擦阻力小,預(yù)應(yīng)力損失少。喂料后、合模前也必須檢查有無混凝土雜物掉入該位置,必須清潔后張拉。
4. 環(huán)筋
鋼筋籠由滾焊機自動點焊而成,如果焊接不牢,或者在裝配、喂料時散籠,環(huán)筋倒下,該處鋼筋籠的外圓直徑變小了,在預(yù)應(yīng)力張拉時預(yù)應(yīng)力鋼筋就會不在一條直線上,預(yù)應(yīng)力就會在垂直方向分解一個力,造成預(yù)應(yīng)力的部分損失。
綜上所述,在預(yù)應(yīng)力張拉工序中存在各種各樣的預(yù)應(yīng)力損失。因此,雖然工藝規(guī)定要求預(yù)應(yīng)力值為標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度的70%,但在實際操作中應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力的損失,油壓表值應(yīng)控制在70%?75%之間,取上限值為宜,尤其是長樁。
三、離心成型過程
離心成型是指利用旋轉(zhuǎn)時物料的離心力,使游動的混凝土在鋼模中進行有序排列,形成有密實的混凝土層過程(工序)?;炷猎矫軐崗姸染驮礁撸粗畡t低。離心工藝制度設(shè)計的合理與否直接決定了混凝土的強度、管樁的外觀質(zhì)量。
1. 離心機和鋼模的運轉(zhuǎn)精密度
(1) 離心機的水平度和平行度必須定期校正,各地腳螺絲、連接螺絲緊固不松動,離心機運行時無振動,離心機托輪間距準(zhǔn)確不錯位滑移,傳動皮帶張緊不打滑。
(2) 鋼模同心度好、跑輪磨損一致、直線度好不變形,與鋼模跑輪對齊不錯位,離心時管模不跳動。
(3)定期用轉(zhuǎn)速表校驗鋼模的轉(zhuǎn)速與設(shè)定離心工藝轉(zhuǎn)速是否一致。
2. 離心工藝制度的確定
(1)離心速度的選擇:離心速度決定離心力的大小。在一定的塌落度條件下,選擇最佳的離心速度是十分關(guān)鍵的。離心工藝一般分四個階段:低速、低中速、中速、高速。低速階段又稱為布料速度階段,目的是使鋼模中的混凝土沿鋼??v向均勻分布,并有部分拌合作用。中速、低中速為過渡速度階段,起均勻、拌合、速度轉(zhuǎn)換作用,使混凝土成型時有逐漸連續(xù)進行的過程;高速階段為混凝土密實速度階段,它加大離心力,使混凝土拌合物充分密實,析出漿水。
(2)離心時間的選擇:根據(jù)混凝土拌合物的實際情況以及設(shè)備、鋼模的運行狀況,合理選擇四個階段的離心時間。低速時間不宜過短和過長,過短則混凝土調(diào)整不均勻,過長則會加劇鋼模內(nèi)壁與混凝土的摩擦,破壞隔離效果,從而導(dǎo)致方樁外壁粘皮、麻面、剝落、脫模困難。 總離心時間盡量控制在9?15min內(nèi),以提高離心機的使用效率和節(jié)約電力。四個階段的離心時間大概為慢速2?4min,低中速1?2min,中速1?2min,高速4?8min,僅供參考。
四、養(yǎng)護過程
養(yǎng)護也對混凝土的強度有很大影響,養(yǎng)護不到位,混凝土就會產(chǎn)生干縮裂縫,對混凝土的強度影響很大。管樁混凝土養(yǎng)護主要有常壓養(yǎng)護(蒸養(yǎng)池)和壓蒸養(yǎng)護(蒸壓釜)兩種,對生產(chǎn)PC樁產(chǎn)品的工藝,應(yīng)將常壓蒸汽養(yǎng)護作為關(guān)鍵過程(工序),對生產(chǎn)PHC管樁產(chǎn)品的工藝,應(yīng)將壓蒸養(yǎng)護作為關(guān)鍵過程(工序)。
1. 常壓養(yǎng)護
常壓養(yǎng)護是指鋼模和方樁一起放置在蒸養(yǎng)池內(nèi)進行蒸汽養(yǎng)護,使方樁混凝土強度達到脫模、放張強度,生產(chǎn)PC方樁則還要保證PC方樁的產(chǎn)品 強度達到要求(如C60、C70強度等級等)。常壓養(yǎng)護分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段,養(yǎng)護恒溫溫度一般控制住80?95°C之間。升溫速度勻速,不宜過快,以防混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。池內(nèi)蒸汽管分布均勻,加熱就會均勻,池蓋保溫、不漏蒸汽。溫度計定期校驗,養(yǎng)護時間必須保證不得為追求生產(chǎn)效率而提前開池。常壓養(yǎng)護工藝制度也是要通過實驗室多次試配才能確定。
2. 壓蒸養(yǎng)護
壓蒸養(yǎng)護是指方樁脫模后裝車進入蒸壓釜中,經(jīng)飽和蒸汽高溫高壓養(yǎng)護,是混凝土強度迅速達到產(chǎn)品的設(shè)計強度的過程。壓蒸養(yǎng)護有升壓、恒壓、降壓、降溫四個階段,該壓蒸工藝可以使管樁混凝土強度達到C80等級以上,也就是PHC方樁。同樣升壓階段應(yīng)勻速緩慢,時間控制在 1.5?2.5h內(nèi);恒壓階段應(yīng)保證壓力在0.9?1.05MPa,溫度在180°C左右狀態(tài)下,時間控制在3.5?4.5h;降壓階段同樣應(yīng)勻速緩慢,時間控制在1.5?2.5h內(nèi);最后是降溫階段,雖然壓力為零,但是方樁溫度還是很高,達到80?100°C之間,與室外溫差過大,要避免因驟冷而使方樁混凝土收縮不均勻產(chǎn)生裂紋。一般采用微開、半開、全開釜門,有條件的方樁廠可以制作保溫棚或覆蓋防風(fēng)油布,待冷卻到比氣溫略高時再出釜或出棚,這在寒冷的北方地區(qū)尤其重要。關(guān)于壓蒸養(yǎng)護工藝制度的制定,各管樁廠應(yīng)根據(jù)自己的混凝土配合比、脫模強度、蒸汽質(zhì)量、蒸壓釜的配備等情況進行試驗論證。
預(yù)應(yīng)力方樁都是通過以上四個工序來實現(xiàn)的,因此對影響產(chǎn)品關(guān)鍵的上述四個質(zhì)量工序進行重點控制,列為關(guān)鍵過程,一定會取得很大效果。