CN109291240B - 一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥面板制备技术领域，公开了一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，包括以下步骤：a、在模具中捆扎桥面板钢筋网；b、物料制备：b1、取样检测，b2、制备粗骨料活性粉末混凝土；c、自动布料；d、对完成平板振动的条带覆盖塑料薄膜；e、养护。通过该种工艺制备的预制桥面板具有超高强度、高韧性、高弹模、低收缩、优良耐久性的特点，而且整个工艺可标准化作业，预制桥面板质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及桥面板制备技术领域，尤其涉及一种粗骨粉活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺。
背景技术
目前的桥梁通过是采用活性粉末混凝土与钢筋直接浇筑成型，整体强度大、抗压性能好，然而在施工现场浇筑桥面也存在诸多问题，例如设备不易安置、浇筑周期长，因此，为了降低施工周期，减小施工成本，目前对部分桥面板通过预制的方式进行制造，这些预制的桥面板可以在工厂内通过模具进行制造后，然后运到桥梁处进行施工、组装、连接，一方面工厂制造，质量容易把控，检测方便，另一方面，可以进行标准化施工，施工周期短，施工更加安全。然而这种预制的施工方式对于桥面板的强度要求更高，目前常见的普通混凝土及活性粉末混凝土制造预制桥面板无论在材料还是工艺上均无法满足需求，需要提供一种新的组分及新的工艺以满足预制桥面板高强度、高韧性、低收缩的特性。
发明内容
本发明为了解决现有技术中通过活性粉末混凝土制备预制桥面板时存在的上述问题，提供了一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，通过该种工艺制备的预制桥面板具有高强度、高韧性、高弹模、低收缩、优良耐久性的特点， 而且制备过程质量可控、可进行标准化作业生产。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，包括以下步骤：a、在模具中捆扎桥面板钢筋网：在钢筋绑扎前，钢筋两端进行轧丝处理并预先与套筒可靠连接；预制板钢筋在预制板模具上绑扎基层钢筋网，由模具中央至两边或由两边至中间的顺序对称安装基层钢筋网的下层钢筋网，下层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力为4kN±0.5kN，绑扎下层钢筋网；按由模板中央至两边或由两边至中间的顺序，对称安装基层钢筋网的上层钢筋网，上层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力2kN±0.5kN，绑扎上层钢筋网，绑扎后形成桥面板钢筋网；
b、物料制备：b1、取样检测：依次向搅拌机内投入水泥、粗骨料、细骨料、干粉料，与搅拌1min-2min；再以喷洒的方式投入水、高效减水剂、复合激发剂，搅拌3min-4min，形成取样物料，对取样物料进行取样，取样后浇筑若干试件，对若干试件进行抗压强度、弹性模量、弯曲初裂强度、极限抗弯强度、断裂韧性、总收缩应变、氯离子扩散系数检测，直至检测合格；粗骨料活性粉末混凝土按照kg/m³的配比为：水泥：粗骨料：细骨料：水：高效减水剂：复合激发剂 =250:1050:685:120:50：5； b2、按照b1中的物料配合比参数制备取样物料，最后在取样物料中投入钢纤维，搅拌4min-5min，形成粗骨料活性粉末混凝土；
c、自动布料：c1第一条带布料：采用自动布料机，分条带布料，每条带分两层布料，第一条带第一层布料时的下料速度为A*B*C m³/s,其中A为0.6倍预制桥面板厚度，B为条带宽度，C为自动布料机移动速度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；第一条带第二层布料的速度为A1*B*C m³/s，其中A1为0.46倍预制桥面板厚度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；c2、重复步骤c1中的方法完成第二条带布料，第二条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；c3、重复步骤c1中的方法完成第三条带布料，第三条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第三条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第一条带进行插入式振捣； c4、重复步骤c1中的方法完成第四条带布料，第四条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第四条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第二条带进行插入式振捣；c5、重复步骤c1中的方法完成第五条带布料，第五条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第五条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第三条带进行插入式振捣；c6、在进行第五条带布料的同时，采用平板式振动机对第一条带、第二条带采用平板振动即进行平板振动；重复上述步骤对所有的条带进行布料、插入式振捣、平板振动；
d、对完成平板振动的条带覆盖塑料薄膜，每一条带自布料完成至覆盖薄膜的时间间隔小于1800s；
e、养护：浇筑完成后的预制桥面板在模具被洒水养护1.8-2.2天，然后脱模；将脱模后的预制桥面板至于水中浸泡养护18-22天；取出预制桥面板，完成养护。
作为优选，步骤a中，钢筋与套筒连接后的两端均比对应位置处的实际桥面板的宽度小3mm-5mm，在套筒与模具结合处设置橡胶垫圈。
作为优选，在步骤c3、c4、c5、c6中，振动棒的直径为35-42mm，振动棒的振动速度为12000RPM，振动力为2.1-3.0kN，相邻振动点横向、纵向的间距均为150mm-250mm，振动棒在1s内插入粗骨料活性粉末混凝土内，在粗骨料活性粉末混凝土中振动时间为7-10s，并在8-10s内缓慢从粗骨料活性粉末混凝土中拔出。
作为优选，在步骤c6中，平板式振动机上的振动平板与模具顶面的距离为10-12mm，振动速度大于等于2850RPM，振动力为20-40kN，平板式振动机以0.025m/s-0.022m/s的速度沿预制桥面板长边方向移动，每一条带的振动时间为插入式振捣时间的0.5倍。
作为优选，粗骨料、细骨料在步骤b之前需进行检测；每600吨作为一个检测批次，对料堆的顶部、中部、底部这三个部位进行取样，每个部位的不同方位取样三次，对含泥量、含水量、吸水率、岩石强度、针片状颗粒含量、压碎值进行检测。
作为优选，试件的浇筑工艺与步骤c相同，试件在20±5℃的室内环境浇筑，浇筑后静置24h后拆模，然后进行高温热养护，高温热养护中：升降速度小于等于10℃/h，升温至90℃后，保持恒温48h，再以小于等于5℃/h的速率降温至室温，从而制成试件。
由于粗骨料活性粉末混凝土内有大量钢纤维，流动性不如普通混凝土，其扩展度为350mm-430mm，低于C50及以上混凝土的500-600mm扩展度，一次性完成布料易造成粗骨料活性粉末混凝土在钢筋网上堆积，导致混凝土内存在空洞，分两层布料，每次从自动布料机摊布至钢筋网的粗骨料活性粉末混凝土量减少，在振动刮板的振动下有足够的时间流动至钢筋网内，使布料密实，振动平板的作用一是辅助下料、二是控制最终的布料厚度。
插入式振捣是通过振动棒的振动力以波的形式在粗骨料粉末混凝土拌合物内传播，使粗骨料粉末混凝土拌合物密实，并排除拌合物内的气泡。振动棒的振动力小，振动波的传播范围小，在相邻振动棒间存在振动波不能覆盖的区域；振动力过大，使悬浮在粗骨料粉末混凝土拌合物内的粗骨料及钢纤维下沉，导致粗骨料及钢纤维分布不均匀；振动时间过短，不能将粗骨料粉末混凝土拌合物振捣密实并排除气泡，振动力过大同样会使悬浮在粗骨料粉末混凝土拌合物内的粗骨料及钢纤维下沉；振动棒间距过大，同样使相邻振动棒间存在振动波不能覆盖的区域；振动棒间距过小，使相邻振动棒的振动力相互叠加，其效果与振动力过大相同。因此振动棒振动频率、振动力、留振试件、拔出时间、振动棒间距必须以单位面积内钢纤维、粗骨料、气泡数量为依据，通过大量的试验确定，而且上述参数必须匹配才能达到振捣密实、排除气泡的目的。
粗骨料活性粉末混凝土是一种低水胶比的水泥基材料，水分的散失，将导致粗骨料活性粉末混凝土内的水份减少，水泥水化不充分，影响粗骨料活性粉末混凝土的强度，控制每一条带自布料完成至覆膜保水的时间不超过1800s，是由于粗骨料活性粉末混凝土的静置时间大于1800s后，表面水分的散失将逐渐硬化。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）在工厂内通过模具制造预制桥面板，将工艺标准化，每块预制桥面板质量可控；（2）针对粗骨料活性粉末混凝土的的材料组成及流动性低于普通混凝土、活性粉末混凝土的特点研发，既能使活性粉末水化充分，又避免了纤维结团、粗骨料活性粉末混凝土出仓温度高的问题；（3）采用插入式振捣、平板振动相结合的振动方式，既达到振捣密实、排除气泡的目的，又保证了钢纤维、粗骨料分布的均匀性；（4）制备的预制桥面板整体具有超高强度、高韧性、高弹模、低收缩、优良耐久性的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，包括以下步骤：a、在模具中捆扎桥面板钢筋网：在钢筋绑扎前，钢筋两端进行轧丝处理并预先与套筒可靠连接，钢筋与套筒连接后的两端均比对应位置处的实际桥面板的宽度小3mm-5mm，在套筒与模具结合处设置橡胶垫圈；预制板钢筋在预制板模具上绑扎基层钢筋网，由模具中央至两边或由两边至中间的顺序对称安装基层钢筋网的下层钢筋网，下层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力为4kN±0.5kN，绑扎下层钢筋网；按由模板中央至两边或由两边至中间的顺序，对称安装基层钢筋网的上层钢筋网，上层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力2kN±0.5kN，绑扎上层钢筋网，绑扎后形成桥面板钢筋网；
b、物料制备：b1、取样检测：依次向搅拌机内投入水泥、粗骨料、细骨料、干粉料，与搅拌1min-2min；再以喷洒的方式投入水、高效减水剂、复合激发剂，搅拌3min-4min，形成取样物料，对取样物料进行取样，取样后浇筑若干试件，对若干试件进行抗压强度、弹性模量、弯曲初裂强度、极限抗弯强度、断裂韧性、总收缩应变、氯离子扩散系数检测，直至检测合格；粗骨料活性粉末混凝土按照kg/m³的配比为：水泥：粗骨料：细骨料：水：高效减水剂：复合激发剂 =250:1050:685:120:50：5； b2、按照b1中的物料配合比参数制备取样物料，最后在取样物料中投入钢纤维，搅拌4min-5min，形成粗骨料活性粉末混凝土；
c、自动布料：c1第一条带布料：采用自动布料机，分条带布料，每条带分两层布料，第一条带第一层布料时的下料速度为A*B*C m³/s,其中A为0.6倍预制桥面板厚度，B为条带宽度，C为自动布料机移动速度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；第一条带第二层布料的速度为A1*B*C m³/s，其中A1为0.46倍预制桥面板厚度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；c2、重复步骤c1中的方法完成第二条带布料，第二条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；c3、重复步骤c1中的方法完成第三条带布料，第三条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第三条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第一条带进行插入式振捣； c4、重复步骤c1中的方法完成第四条带布料，第四条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第四条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第二条带进行插入式振捣；c5、重复步骤c1中的方法完成第五条带布料，第五条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第五条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第三条带进行插入式振捣；c6、在进行第五条带布料的同时，采用平板式振动机对第一条带、第二条带采用平板振动即进行平板振动；重复上述步骤对所有的条带进行布料、插入式振捣、平板振动；
d、对完成平板振动的条带覆盖塑料薄膜，每一条带自布料完成至覆盖薄膜的时间间隔小于1800s；e、养护：浇筑完成后的预制桥面板在模具被洒水养护1.8-2.2天，然后脱模；将脱模后的预制桥面板至于水中浸泡养护18-22天；取出预制桥面板，完成养护。
在步骤c3、c4、c5、c6中，振动棒的直径为35-42mm，振动棒的振动速度为12000RPM，振动力为2.1-3.0kN，相邻振动点横向、纵向的间距均为150mm-250mm，振动棒在1s内插入粗骨料活性粉末混凝土内，在粗骨料活性粉末混凝土中振动时间为7-10s，并在8-10s内缓慢从粗骨料活性粉末混凝土中拔出；在步骤c6中，平板式振动机上的振动平板与模具顶面的距离为10-12mm，振动速度大于等于2850RPM，振动力为20-40kN，平板式振动机以0.025m/s-0.022m/s的速度沿预制桥面板长边方向移动，每一条带的振动时间为插入式振捣时间的0.5倍；
粗骨料、细骨料在步骤b之前需进行检测；每600吨作为一个检测批次，对料堆的顶部、中部、底部这三个部位进行取样，每个部位的不同方位取样三次，对含泥量、含水量、吸水率、岩石强度、针片状颗粒含量、压碎值进行检测，其中含泥量、含水量、吸水率、岩石强度、针片状颗粒含量的检测标准参考标准JGJ 52‐2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的相关规定，压碎值检测标准参考行业标准JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》中的规定进行压碎值指标测试。
在步骤b1，取样物料的取样标准参考标准GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的相关规定，取样后采用步骤c中的方法浇筑、制备若干试件，试件在20±5℃的室内环境浇筑，浇筑后静置24h后拆模，然后进行高温热养护，高温热养护中：升降速度小于等于10℃/h，升温至90℃后，保持恒温48h，再以小于等于5℃/h的速率降温至室温，从而制成试件。试件的检测标准如下：抗压强度检测依据现行标准GB/T 31387-2015《活性粉末混凝土》中相关规定执行，测试加载速率为1.2MPa/s～1.4MPa/s。抗压强度试验值不乘以尺寸换算系数，且抗压强度计算应精确至0.1Mpa；弹性模量检测依据现行标准GB/T31387-2015《活性粉末混凝土》中相关规定执行，测试加载速率为1.2MPa/s～1.4MPa/s，弹性模量计算应精确至0.1Gpa；弯曲初裂强度检测依据现行标准CECS 13-2009《纤维混凝土试验方法标准》中相关规定执行，测试加载速率为0.05MPa/s～0.08MPa/s；极限抗弯强度：检测依据现行标准GB/T 31387-2015《活性粉末混凝土》中相关规定执行，测试加载速率为0.08MPa/s～0.1MPa/s；断裂韧性检测依据现行标准CECS 13‐2009《纤维混凝土试验方法标准》中相关规定执行，采用跨中单点加载方式，按位移控制加载，最大载荷前的速率为0.05mm/min，其后速率为0.3mm/min；总收缩应变测试起始点为试件初凝时间，测试环境温度为20±2℃，相对湿度为60±5%恒温恒湿室，测试龄期应持续至90 天；氯离子扩散系数检测依据现行标准GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验》中相关规定执行。应采用快速氯离子迁移系数法（RCM 法）进行测试，且试件成型时应剔除钢纤维，避免影响测试结果。
通过上述工艺制备的预制桥面板整体质量高、内部气泡极少，具有超高强度、高韧性、高弹模、低收缩、优良耐久性的特点；而且整个工艺可进行标准化作业，制备的预制桥面板质量可控，质量更加稳定；整个过程施工更加安全，通过预制桥面的施工方式，缩短了施工周期。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
a、在模具中捆扎桥面板钢筋网：在钢筋绑扎前，钢筋两端进行轧丝处理并预先与套筒可靠连接；预制板钢筋在预制板模具上绑扎基层钢筋网，由模具中央至两边或由两边至中间的顺序对称安装基层钢筋网的下层钢筋网，下层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力为4kN±0.5kN，绑扎下层钢筋网；按由模板中央至两边或由两边至中间的顺序，对称安装基层钢筋网的上层钢筋网，上层钢筋网中的钢筋两端采用螺栓与边定位拉力板固定并张紧，张紧力2kN±0.5kN，绑扎上层钢筋网，绑扎后形成桥面板钢筋网；
b、物料制备：
b1、取样检测：依次向搅拌机内投入水泥、粗骨料、细骨料、干粉料，与搅拌1min-2min；再以喷洒的方式投入水、高效减水剂、复合激发剂，搅拌3min-4min，形成取样物料，对取样物料进行取样，取样后浇筑若干试件，对若干试件进行抗压强度、弹性模量、弯曲初裂强度、极限抗弯强度、断裂韧性、总收缩应变、氯离子扩散系数检测，直至检测合格；粗骨料活性粉末混凝土按照kg/m³的配比为：水泥：粗骨料：细骨料：水：高效减水剂：复合激发剂 =250:1050:685:120:50：5；
b2、按照b1中的物料配合比参数制备取样物料，最后在取样物料中投入钢纤维，搅拌4min-5min，形成粗骨料活性粉末混凝土；
c、自动布料：
c1第一条带布料：采用自动布料机，分条带布料，每条带分两层布料，第一条带第一层布料时的下料速度为A*B*C m³/s,其中A为0.6倍预制桥面板厚度，B为条带宽度，C为自动布料机移动速度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；第一条带第二层布料的速度为A1*B*C m³/s，其中A1为0.46倍预制桥面板厚度，自动布料机按0.043-0.05m/s的速度沿预制桥面板一端行走至另一端，同时自动布料机上的振动刮板振动，辅助粗骨料活性粉末混凝土进入桥面板钢筋网内，振动刮板的底面与模具上顶面的间距为12~27mm；
c2、重复步骤c1中的方法完成第二条带布料，第二条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；
c3、重复步骤c1中的方法完成第三条带布料，第三条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第三条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第一条带进行插入式振捣；
c4、重复步骤c1中的方法完成第四条带布料，第四条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第四条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第二条带进行插入式振捣；
c5、重复步骤c1中的方法完成第五条带布料，第五条带布料时的第一层布料、第二层布料的参数与第一条带相同；第五条带布料的同时，采用阵列式布置的振动棒对第三条带进行插入式振捣；
c6、在进行第五条带布料的同时，采用平板式振动机对第一条带、第二条带采用平板振动即进行平板振动；
重复上述步骤对所有的条带进行布料、插入式振捣、平板振动；
d、对完成平板振动的条带覆盖塑料薄膜，每一条带自布料完成至覆盖薄膜的时间间隔小于1800s；
e、养护：浇筑完成后的预制桥面板在模具被洒水养护1.8-2.2天，然后脱模；将脱模后的预制桥面板至于水中浸泡养护18-22天；取出预制桥面板，完成养护。
2.根据权利要求1所述的一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，步骤a中，钢筋与套筒连接后的两端均比对应位置处的实际桥面板的宽度小3mm-5mm，在套筒与模具结合处设置橡胶垫圈。
3.根据权利要求1所述的一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，在步骤c3、c4、c5、c6中，振动棒的直径为35-42mm，振动棒的振动速度为12000RPM，振动力为2.1-3.0kN，相邻振动点横向、纵向的间距均为150mm-250mm，振动棒在1s内插入粗骨料活性粉末混凝土内，在粗骨料活性粉末混凝土中振动时间为7-10s，并在8-10s内缓慢从粗骨料活性粉末混凝土中拔出。
4.根据权利要求1或3所述的一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，在步骤c6中，平板式振动机上的振动平板与模具顶面的距离为10-12mm，振动速度大于等于2850RPM，振动力为20-40kN，平板式振动机以0.025m/s-0.022m/s的速度沿预制桥面板长边方向移动，每一条带的振动时间为插入式振捣时间的0.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，粗骨料、细骨料在步骤b之前需进行检测；每600吨作为一个检测批次，对料堆的顶部、中部、底部这三个部位进行取样，每个部位的不同方位取样三次，对含泥量、含水量、吸水率、岩石强度、针片状颗粒含量、压碎值进行检测。
6.根据权利要求1所述的一种粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板制备工艺，其特征是，试件的浇筑工艺与步骤c相同，试件在20±5℃的室内环境浇筑，浇筑后静置24h后拆模，然后进行高温热养护，高温热养护中：升降速度小于等于10℃/h，升温至90℃后，保持恒温48h，再以小于等于5℃/h的速率降温至室温，从而制成试件。
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