CN106007510A - 多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法 - Google Patents

多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法 Download PDF

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陈勇华
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郭勇
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Abstract

本发明公开了一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，属于轨枕生产的技术领域，包括混凝土原料准备、多孔火山岩骨料的预处理准备、多孔火山岩骨料混凝土的制备、预应力钢丝骨架绑扎、置入钢模及张拉、浇筑多孔火山岩骨料混凝土并振动紧实成型、采用自动温控蒸汽养护、放张和脱模，本发明通过合理调配多孔火山岩骨料混凝土的配比及施工过程中工艺参数，制备出可用于热带地区质量轻、强度高的多孔火山岩骨料混凝土轨枕。

Description

多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法
技术领域
本发明涉及混凝土轨枕，尤其是一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，属于轨枕生产的技术领域。
背景技术
当前，广泛应用的铁路轨枕多为预应力混凝土轨枕，其主要的原材料有水泥、河砂、碎石、水，通过合理的添加掺和料、外加剂，研发出不同性能的预应力混凝土轨枕，使其具备高耐久性和高抗压强度。
当前国内生产预应力混凝土桥用轨枕的主要工艺流程为：钢丝的预应力张拉-混凝土的配料、搅拌、浇筑-振动-养护，其中钢丝的张拉、混凝土的配料、搅拌、浇筑等工序占据至关重要的地位。同时基于施工地域的差异所使用的原材料也略有不同，为了避免远距离运输，降低生产成本，均就地取材。当地处热带地区时，其具备独特的碎石即多孔火山岩，当地的火山岩表面并非光洁而是具备多孔结构，因此称之为多孔火山岩，这种多孔火山岩用于混凝土中容易产生气泡，使得混凝土呈现蜂窝结构，如果制备过程中不严格控制混凝土的配比和施工过程中工艺因素，会造成混凝土轨枕中的气泡量过大，这样一方面影响混凝土轨枕的外观形貌，另一方面势必在一定程度会降低混凝土轨枕的抗压强度和耐久性，混凝土内部和混凝土表面形成的空隙和气泡，会形成后续使用过程中应力集中区，可能会出现深度裂纹将会严重降低混凝土的强度。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，通过合理调配多孔火山岩骨料混凝土的配比及施工过程中工艺参数，制备出可用于热带地区质量轻、强度高的多孔火山岩骨料混凝土轨枕。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，包括如下几个步骤:
(1)混凝土原料准备：准确称取多孔火山岩骨料混凝土轨枕中各组分，其中水泥410～415千克、粉煤灰75～79千克、河砂654～658千克、多孔火山岩骨料1216～1220千克、水135～139千克、减水剂5.6～5.9千克；
(2)多孔火山岩骨料的预处理准备：将步骤(1)中多孔火山岩骨料进行连续级配，分为粒径5-10mm小碎石和粒径10-20mm大碎石，其中小碎石占多孔火山岩骨料20％，大碎石占多孔火山岩骨料80％；
(3)多孔火山岩骨料混凝土的制备：将步骤(1)中多孔火山岩、河砂、水泥、粉煤灰依次加入搅拌机中，混合搅拌60s后，再加入水和减水剂继续搅拌120s后备用；
(4)预应力钢丝定长切断及支模：采用定长切割机下料预应力钢丝，预应力钢丝一端先镦头，另一端穿入隔板和张拉块后再镦头，采用绑丝进行绑扎形成预应力钢丝骨架，并将箍筋穿入预应力钢丝骨架；
(5)预应力钢丝骨架入钢模及张拉：将步骤(4)中镦头完毕的预应力钢丝置入钢模内，将钢模张拉杆中心与张拉套中心调平，所述的张拉套一端锁紧在张拉杆上，另一端与张拉机上的张拉外套配套使用，安装好后，进行张拉；张拉完毕后安装配件，准备浇筑；
(6)浇筑多孔火山岩骨料混凝土：将步骤(3)搅拌均匀的多孔火山岩骨料混凝土浇筑到步骤(5)中钢模，并振动紧实成型；
(7)采用自动温控蒸汽养护；
(8)放张和脱模：当混凝土达到预定的强度后，缓慢的放张预应力钢丝，拆除钢模，预应力钢丝用砂轮机切割，钢模经清理之后循环利用下次轨枕的预制程序中。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(1)中，多孔火山岩骨料混凝土轨枕中各组分为：水泥412千克、粉煤灰77千克、河砂656千克、多孔火山岩骨料1218千克、水137千克、减水剂5.87千克。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(4)中，所述的预应力钢丝为低松弛螺旋肋钢丝，数目为10根，其镦头直径不小于1.5d，d为钢丝公称直径。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(4)中，所述箍筋的数目为9根，所述的9根箍筋套装于低松弛螺旋肋钢丝上。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(5)中，进行张拉时，张拉速度不大于80KN/s，每根低松弛螺旋肋钢丝承受拉应力为29～39KN。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(5)中，所述配件为螺旋筋，螺旋筋的个数为4个，套装于岔枕塑料套管周围。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(6)中，振捣过程包括初振和加压振动，其中初振时间为200-240s，加压振动时间为100-120s。
本发明技术方案的进一步改进在于：在所述的步骤(7)中，所述自动温控蒸汽养护，其养护过程为：静停、升温、恒温、降温工艺进行。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述静停时间为不小于3小时，静停时坑内温度保持在5-35℃；升温速度不大于15℃/h；恒温时轨枕芯部温度不大于60℃，当恒温结束后，若脱模强度不够可按1.2MPa/h进行延时养护,降温时降温速度不大于15℃/h，养护结束时轨枕表面与坑外环境温差不大于15℃。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明通过混凝土的配比和施工工艺方案的改进，确保了混凝土轨枕的外观形貌和混凝土轨枕的抗压强度和耐久性，同时本发明的粗骨料采用多孔火山岩骨料，使制备的轨枕具有重量轻、强度高等优势。
本发明中采取的粗骨料为多孔火山岩，具有表面粗糙度大，内部空隙大等特性，因此在实际生产过程中需要的水量也相应的增加，就有可能造成坍落度的增大，本发明通过增加粉煤灰的加入量，以及合理设计多孔火山岩骨料的级配，在不增加水的加入量的基础上，降低了混凝土的坍落度。
另外，本发明首先多孔火山岩、河砂、水泥、粉煤灰依次加入搅拌机中，混合搅拌60s后，再加入水和减水剂继续搅拌120s，鉴于多孔火山岩的表面形貌，先将多孔火山岩、河砂、水泥、粉煤灰进行混合，能够更好包裹粗骨料从而形成紧密的骨架结构，减少泌水现象，同时也能改善混凝土拌合物性能，提高其施工的可操作性。
多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法中初振和加压振动时间做了合理调配，将初振时间调整为200-240s，加压振动时间调整为100-120，可以使混凝土更好充实于多孔火山岩表面及多孔火山岩之间的空隙，提高多孔火山岩骨料混凝土轨枕的强度同时减少混凝土外观气泡，防止出现振捣不紧实和过振现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
本发明涉及了一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，主要包括如下几个步骤：
(1)混凝土原料准备：准确称取多孔火山岩骨料混凝土轨枕中各组分，其中水泥410千克、粉煤灰75千克、河砂654千克、多孔火山岩骨料1216千克、水135千克、减水剂5.6千克；并对多孔火山岩骨料进行连续级配，分为粒径5-10mm小碎石和粒径10-20mm大碎石，其中小碎石占多孔火山岩骨料20％，大碎石占多孔火山岩骨料80％；
(2)多孔火山岩骨料混凝土的制备：混凝土的搅拌采用强制式的搅拌机，保证混凝土的强度等级为C60，将步骤(1)中多孔火山岩、河砂、水泥、粉煤灰依次加入搅拌机中，混合搅拌60s后，再加入水和减水剂继续搅拌120s，总搅拌时间以全部材料装入搅拌机开始搅拌至搅拌结束开始卸料所用的时间；
(4)预应力钢丝定长切断及支模：采用定长切割机下料预应力钢丝，预应力钢丝一端先镦头，另一端穿入隔板和张拉块后再镦头，采用绑丝进行绑扎形成预应力钢丝骨架，镦头机采用液压传动，镦头时加压应缓慢均匀，切忌急速加压，确保一次获得所需要的镦头尺寸和形状，且镦头表面不得出现裂纹；
其中，在预应力钢丝骨架入模之间，提前将箍筋穿入骨架，箍筋采用Φ6.5光圆盘条钢筋，其数目为9根，9根箍筋以一定的间隔沿轨枕的长度方向分布。
箍筋的弯制采用人工配合全自动弯箍机制作，箍筋弯钩部份由人工按图纸进行弯制，箍筋弯钩直线段长度不少于14mm，箍筋长度偏差为±3mm,箍筋间距偏差为±10mm。绑扎时将扎丝头按到轨枕内部。
(5)预应力钢丝骨架置入钢模及张拉：将步骤(4)中镦头完毕的预应力钢丝置入钢模内并固定，将钢模张拉杆中心与张拉套中心调平，所述的张拉套一端锁紧在张拉杆上，另一端与张拉机上的张拉外套配套使用，安装好后，进行张拉；张拉完毕后安装配件，准备浇筑；
其中，预应力钢丝为低松弛螺旋肋钢丝，数目为10根，其镦头直径不小于1.5d，d为钢丝公称直径。再此过程中，多孔火山岩骨料混凝土轨枕中箍筋的数目为9根，所述的9根箍筋套装于低松弛螺旋肋钢丝上，并以一定的间隔沿轨枕的长度方向均匀分布。
所述配件为螺旋筋，数目为4个，套装于岔枕塑料套管周围，螺旋筋采用卷簧机绕制而成，螺旋筋加工分为螺旋筋的绕制和三根纵筋的点焊两个过程。
在此过程中，自动张拉控制系统包括千斤顶、自动张拉机、自动放张机及操作柜，张拉和放张开勇测力传感器计量张拉力，其中低松弛螺旋肋钢丝的预应力张拉程序如下:0→总张拉力→总张拉力持荷1min→锁紧螺母，进行张拉时，张拉速度不大于80KN/s，每根低松弛螺旋肋钢丝承受拉应力为29～39KN，总张拉力为348±5KN。
(6)浇筑多孔火山岩骨料混凝土：将搅拌均匀的多孔火山岩骨料混凝土浇筑到步骤中钢模并振动紧实成型；
混凝土灌注采用一次性往返布料，同时严格控制布料机行走速度，防止出现混凝土过量堆积或者严重缺料的现象。振捣过程包括初振和加压振动，其中初振时间为200-240s，加压振动时间为100-120s。
(7)采用自动温控蒸汽养护；其中，所述自动温控蒸汽养护，其养护过程为：静停、升温、恒温、降温工艺进行。且静停时间为不小于3小时，静停时坑内温度保持在5-35℃；升温速度不大于15℃/h；恒温时轨枕芯部温度不大于60℃，当恒温结束后，若脱模强度不够可按1.2MPa/h进行延时养护,降温时降温速度不大于15℃/h，养护结束时轨枕表面与坑外环境温差不大于15℃。
(8)放张和脱模：当混凝土达到预定的强度后，缓慢的放张预应力钢丝，拆除钢模，预应力钢丝用砂轮机切割，钢模经清理之后循环利用下次轨枕的预制程序中，脱模过程中采用色拉油作为脱模剂。
预应力钢丝放张过程中，采用自动放张机放松螺母，放张程序：张拉到放张应力，用手锤敲打锚圈放张，缓慢回油，回应力时间为120s，放张速率不大于80KN/s，多孔火山岩骨料混凝土轨枕放张应力为300KN。
最终制备的多孔火山岩骨料混凝土轨枕具备以下的性能：
新拌混凝土性能指标：坍落度210mm、扩展度460mm、表观密度2560kg/m3，半个小后坍落度210mm、扩展度450mm，无泌浆。
硬化混凝土性能指标：混凝土在50℃下蒸养3d抗压强度62MPa，28d抗压强度64.5MPa。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：每立方米所述多孔火山岩骨料混凝土中的原料重量比如下：水泥412千克、粉煤灰77千克、河砂656千克、多孔火山岩骨料1218千克、水137千克、减水剂5.87千克。
最终制备的多孔火山岩骨料混凝土轨枕具备以下的性能：
新拌混凝土性能指标：坍落度213mm、扩展度460mm、表观密度2562kg/m3，半个小后坍落度213mm、扩展度460mm，无泌浆。
硬化混凝土性能指标：混凝土在50℃下蒸养3d抗压强度63.5MPa，28d抗压强度66MPa。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：每立方米所述多孔火山岩骨料混凝土中的原料重量比如下：水泥415千克、粉煤灰78千克、河砂658千克、多孔火山岩骨料1220千克、水139千克、减水剂5.9千克。
最终制备的多孔火山岩骨料混凝土轨枕具备以下的性能：
新拌混凝土性能指标：坍落度215mm、扩展度460mm、表观密度2564kg/m3，半个小后坍落度215mm、扩展度450mm，无泌浆。
硬化混凝土性能指标：混凝土在50℃下蒸养3d抗压强度64MPa，28d抗压强度67MPa。

Claims (9)

1.一种多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：包括如下几个步骤:
（1）混凝土原料准备：准确称取多孔火山岩骨料混凝土轨枕中各组分，其中,水泥410～415千克、粉煤灰75～79千克、河砂654～658千克、多孔火山岩骨料1216～1220千克、水135～139千克、减水剂5.6～5.9千克；
（2）多孔火山岩骨料的预处理准备：将步骤（1）中多孔火山岩骨料进行连续级配，分为粒径5-10mm小碎石和粒径10-20mm大碎石，其中小碎石占多孔火山岩骨料20%，大碎石占多孔火山岩骨料80%；
（3）多孔火山岩骨料混凝土的制备：将步骤（1）中多孔火山岩、河砂、水泥、粉煤灰依次加入搅拌机中，混合搅拌60s后，再加入水和减水剂继续搅拌120s后备用；
（4）预应力钢丝定长切断及支模：采用定长切割机下料预应力钢丝，预应力钢丝一端先镦头，另一端穿入隔板和张拉块后再镦头，采用绑丝进行绑扎形成预应力钢丝骨架，并将箍筋穿入预应力钢丝骨架；
（5）预应力钢丝骨架置入钢模及张拉：将步骤（4）中镦头完毕的预应力钢丝骨架置入钢模内并固定，将钢模张拉杆中心与张拉套中心调平，所述的张拉套一端锁紧在张拉杆上，另一端与张拉机上的张拉外套配套使用，安装好后，进行张拉；张拉完毕后安装配件，准备浇筑；
（6）浇筑多孔火山岩骨料混凝土：将步骤（3）搅拌均匀的多孔火山岩骨料混凝土浇筑到步骤（5）中钢模，并振动紧实成型；
（7）采用自动温控蒸汽养护；
（8）放张和脱模：当混凝土达到预定的强度后，缓慢的放张预应力钢丝，拆除钢模，切割轨枕两边的预应力钢丝，钢模经清理之后循环利用下次轨枕的预制程序中。
2.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（1）中，多孔火山岩骨料混凝土轨枕中各组分为：水泥412千克、粉煤灰77千克、河砂656千克、多孔火山岩骨料1218千克、水137千克、减水剂5.87千克。
3.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（4）中，所述的预应力钢丝为低松弛螺旋肋钢丝，数目为10根，其镦头直径不小于1.5d，d为钢丝公称直径。
4.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（4）中，所述箍筋的数目为9根，所述的9根箍筋套装于低松弛螺旋肋钢丝上。
5.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（5）中，进行张拉时，张拉速度不大于80KN/s，每根低松弛螺旋肋钢丝承受拉应力为29～39KN。
6.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（5）中，所述配件为螺旋筋，螺旋筋的个数为4个，套装于岔枕塑料套管周围。
7.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（6）中，振动过程包括初振和加压振动，其中初振时间为200-240s，加压振动时间为100-120s。
8.根据权利要求1所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（7）中，所述自动温控蒸汽养护，其养护过程为：静停、升温、恒温、降温工艺进行。
9.根据权利要求8所述的多孔火山岩骨料混凝土轨枕的制造方法，其特征在于：所述静停时间为不小于3小时，静停时坑内温度保持在5-35℃；升温速度不大于15℃/h；恒温时轨枕芯部温度不大于60℃，当恒温结束后，若脱模强度不够可按1.2MPa/h进行延时养护,降温时降温速度不大于15℃/h，养护结束时轨枕表面与坑外环境温差不大于15℃。
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