CN111152357A - 一种后填骨料装置及后填骨料混凝土预制构件制备工艺 - Google Patents

一种后填骨料装置及后填骨料混凝土预制构件制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种后填骨料装置，包括框体与筛网，所述框体内设置有安装面与工作面，所述安装面与所述框体的上端面呈平行设置，所述筛网包括多根安装于所述框体内的第一纵向钢筋、第二纵向钢筋与横向钢筋，多根所述第一纵向钢筋设置在所述安装面并沿所述安装面长度方向均匀分布，该后填骨料装置其能够控制后填骨料的位置，本申请还公开了一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺。

Description

一种后填骨料装置及后填骨料混凝土预制构件制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土加工技术领域，尤其涉及一种后填骨料装置及后填骨料混凝土预制构件制备工艺。
背景技术
现有的有2种混凝土构件的制备方法：
1，普通混凝土：混凝土直接浇筑。缺点：混凝土振捣后，骨料下沉、浆体上浮、表面泌水。
2，抛填骨料混凝土或预置骨料混凝土：在普通混凝土浇筑前，先行摊铺一层骨料，在骨料的上层浇筑普通混凝土。缺点：(1)骨料在下，混凝土在中，振捣后产生的浆体浮在混凝土表面，造成“夹层”，骨料无法与上层浇筑的普通混凝土浆体均匀混合，影响混凝土构件的抗压、抗拉、抗折能力；(2)不能准确控制预置骨料的数量及位置，故适合道路路面、河堤大坝等大型工程大面积工程机械摊铺，粗放作用，不适合预制构件制作。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种后填骨料装置，其能够控制后填骨料的位置。
本发明的目的之二在于提供一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其能够避免振捣后产生的浆体浮在混凝土表面出现“夹层”现象，使得骨料能够与混凝土浆体均匀混合，有效提高了混凝土构件的抗压、抗拉、抗折能力。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种后填骨料装置，包括框体、筛网、第一牵引装置与第二牵引装置，所述框体内设置有安装面与工作面，所述安装面设置在所述工作面上方，且与所述工作面呈平行设置，所述安装面与所述框体的上端面呈平行设置，所述筛网包括多根安装于所述框体内的第一纵向钢筋、第二纵向钢筋与横向钢筋，多根所述横向钢筋沿所述第一纵向钢筋长度方向均匀分布，且适于连接所述第一纵向钢筋与所述第二纵向钢筋以构成网状结构，两所述第一纵向钢筋构成第一纵向钢筋组，两所述第二纵向钢筋构成第二纵向钢筋组，所述第一纵向钢筋组与所述第二纵向钢筋组交错设置在所述安装面上，所述第一牵引装置包括第一牵引钩与第一驱动机构，所述第一牵引钩与任一所述第一纵向钢筋扣合，所述第一驱动机构适于所述第一牵引钩横向移动，以使同一第一纵向钢筋组中两第一纵向钢筋抵接并构成第一钢筋，然后驱动第一钢筋向下运动至工作面，所述第二牵引装置包括第二牵引钩与第二驱动装置，所述第二牵引钩与任一所述第二纵向钢筋扣合，所述第二驱动机构适于驱动第二牵引钩横向移动，以使同一第二纵向钢筋组中两第二纵向钢筋抵接并构成第二钢筋。
进一步地，相邻所述第一钢筋之间的距离为32mm，相邻所述第二钢筋之间的距离为32mm。
进一步地，所述安装面与所述工作面之间的高度差为40mm。
进一步地，所述框体上端设置有导向罩。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，包括如下步骤：
(1)混凝土制备步骤：将水泥、掺合料(矿粉、粉煤灰等)、砂、石、水、外加剂称重后，投入搅拌机内，搅拌成混凝土；
(2)混凝土装填步骤：将搅拌好的混凝土装填入预制构件的模具中，并进行振捣；
(3)骨料铺设步骤：将骨料倒入后填骨料装置中，然后将凸出框体部分骨料刮除，将上述后填骨料装置行走至模具上方，然后启动第一牵引装置与第二牵引装置，并辅助震动，以使骨料下落均布于振捣后的混凝土表面；
(4)成型步骤：再次振捣混凝土，然后将混凝土表面抹平，静置成型。
进一步地，所述骨料为粒径10～31.5mm的碎石。
进一步地，所述骨料铺设步骤中采用振捣棒对混凝土进行振捣，相邻振捣棒之间的距离为350～450mm。
进一步地，所述振捣棒振捣时间为30秒。
进一步地，所述骨料铺设步骤中混凝土的体积与倒入骨料的体积之比为7:3～8:2。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本申请通过设置第一牵引装置及第二牵引装置对第一纵向钢筋以及第二纵向钢筋施加牵引，以使第一纵向钢筋及第二纵向钢筋发生位移，以使网格状网孔变大，使得骨料能够通过网孔的约束落至下方的模具内的混凝土中，以精确控制骨料的落点；本申请通过在模具内先浇筑混凝土，然后在振捣后的混凝土上布设骨料，使得骨料能够布设于混凝土表面的浆体层，再配合后续的振捣使得骨料与混凝土浆体层均匀混合，以避免形成夹层，有效提高了混凝土构件的结构强度，混凝土构件密实性好，刚度大，体积稳定，减少了收缩。
附图说明
图1为本发明的一种后填骨料装置的结构示意图；
图2为本发明的一种后填骨料装置工作时的剖视图；
图3为图2中A处的放大视图；
图示：10、框体；101、导向罩；11、第一钢筋；12、第二钢筋；13、横向钢筋。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1-3所示的一种后填骨料装置，包括框体、筛网、第一牵引装置与第二牵引装置，所述框体内设置有安装面与工作面，所述安装面设置在所述工作面上方，且与所述工作面呈平行设置，所述安装面与所述框体的上端面呈平行设置，所述筛网包括多根安装于所述框体内的第一纵向钢筋、第二纵向钢筋与横向钢筋，多根所述横向钢筋沿所述第一纵向钢筋长度方向均匀分布，且适于连接所述第一纵向钢筋与所述第二纵向钢筋以构成网状结构，两所述第一纵向钢筋构成第一纵向钢筋组，两所述第二纵向钢筋构成第二纵向钢筋组，所述第一纵向钢筋组与所述第二纵向钢筋组交错设置在所述安装面上，所述第一牵引装置包括第一牵引钩与第一驱动机构，所述第一牵引钩与任一所述第一纵向钢筋扣合，所述第一驱动机构适于所述第一牵引钩横向移动，以使同一第一纵向钢筋组中两第一纵向钢筋抵接并构成第一钢筋，然后驱动第一钢筋向下运动至工作面，所述第二牵引装置包括第二牵引钩与第二驱动装置，所述第二牵引钩与任一所述第二纵向钢筋扣合，所述第二驱动机构适于驱动第二牵引钩横向移动，以使同一第二纵向钢筋组中两第二纵向钢筋抵接并构成第二钢筋。
在使用本申请时，骨料倒入框架内，将除去部分骨料框架，由于横向钢筋13将多根第一纵向钢筋与第二纵向钢筋连成网状，可避免极少部分小于网孔的骨料落出，将框架移动至待填料混凝土上方，第一牵引装置及第二牵引装置对第一纵向钢筋与第二纵向钢筋进行牵引，以使有第一纵向钢筋、第二纵向钢筋与横向钢筋构成的网格状网孔变大，振动框架，此时骨料将通过网孔均匀落至下方的混凝土上。
本申请通过设置第一牵引装置及第二牵引装置对第一纵向钢筋以及第二纵向钢筋施加牵引，以使第一纵向钢筋及第二纵向钢筋发生位移，以使网格状网孔变大，使得骨料能够通过网孔的约束落至下方的模具内的混凝土中，以精确控制骨料的落点。
具体地，相邻第一钢筋11之间的距离为32mm，相邻第二钢筋12之间的距离为32mm，相邻横向钢筋13之间的距离为37.5mm，使得第一钢筋11、第二钢筋12与横向钢筋13构成的网格，以使得粒度为10～31.5mm的碎石骨料能够通过网孔。
安装面与工作面之间的高度差为40mm。
更具体地，框体10上端设置有导向罩101，以便于倒入骨料通过导向罩101落入框体10内。
本申请中后填骨料装置采用如下步骤加工而成，本申请中框架采用长方形设置，也可采用其他如圆形、三角形等形状设置，以符合不同的使用需要，本申请中框体10的底面积固定，其高度由需要填充骨料的体积决定，而填充骨料的体积与已装填在模具中的混凝土体积之比为2:8～3:7，具体加工方式如下，在框体10底面设置钢筋网，钢筋网的纵横间距可根据所用石子的粒径来设计，现用A、B、C、D……表示横向钢筋13，用1、2、3、4、5、6、7、8……表示纵向钢筋。
设计时A、B、C、D……之间的间距为37.5mm，1、2、3、4、5、6、7、8……之间的间距为8mm。这样采用这种设置方式，能够使得粒度为10～31.5之间的骨料通不过钢筋网的网眼而留在长方体内。然后利用机械如绞合机将1与2合并形成第一钢筋11，3与4合并形成第二钢筋12，以此类推；且1和2合并后形成的第一钢筋11下移，3和4合并形成的第二钢筋12不动，此时，第一钢筋11与第二钢筋12处于不共面并与横向钢筋13构成网格状，骨料在轻微震动下可通过纵横钢筋的空隙，并在钢筋网格的约束下，均匀下落。
一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，包括如下步骤：
(1)混凝土制备步骤：将水泥、掺合料(矿粉、粉煤灰等)、砂、石、水、外加剂称重后，投入搅拌机内，搅拌成混凝土；
(2)混凝土装填步骤：将搅拌好的混凝土装填入预制构件的模具中，并进行振捣；
(3)骨料铺设步骤：将骨料倒入后填骨料装置中，然后将凸出框体部分骨料刮除，将上述后填骨料装置行走至模具上方，然后启动第一牵引装置与第二牵引装置，并辅助震动，以使骨料下落均布于振捣后的混凝土表面；
(4)成型步骤：再次振捣混凝土，然后将混凝土表面抹平，静置成型。
本申请通过在模具内先浇筑混凝土，然后在振捣后的混凝土上布设骨料，使得骨料能够布设于混凝土表面的浆体层，再配合后续的振捣使得骨料与混凝土浆体层均匀混合，以避免形成夹层，有效提高了混凝土构件的结构强度，混凝土构件密实性好，刚度大，体积稳定，减少了收缩。
夹层的形成原因，已有技术“抛填骨料”、“预置骨料”即提前布置骨料，骨料在下层，在预置骨料上面再浇筑混凝土，混凝土经振捣，由于密度原因骨料将下沉，而混凝土浆体将上浮；这样，预置的骨料和混凝土振捣后产生的浆体是分离的，预置骨料在下层，浆体在上层，导致预置骨料与浆体不能混合均匀。
具体地，骨料为粒径10～31.5mm的碎石，也可采用其中间级配，如10～16mm，10～25mm，20～31.5mm等
骨料铺设步骤中采用振捣棒对混凝土进行振捣，相邻振捣棒之间的距离为350～450mm。
振捣棒振捣时间为30秒，观察混凝土充满结构，当骨料基本不再下沉，混凝土表面有浆体泛出，无明显气泡溢出为振捣结束标准。当然也可采用对模具震动的方式，震动时间也为30秒。
骨料铺设步骤中混凝土的体积与倒入骨料的体积之比为7:3～8:2。
骨料的加入体积为混凝土体积的20％～30％，即骨料替代20％～30％的混凝土，大幅度降低了成本。
每生产1吨水泥产生1吨CO2，耗能105千克标准煤。后填骨料混凝土相对水泥用量减少20％～30％，降低了碳排放，减少了能耗。
后填的干燥骨料吸收了混凝土中富余的水分至骨料孔隙中，吸附了富余的浆体，从而降低了水胶比，增加了密实性，提高了耐久性。
骨料与水泥浆体之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素，后填骨料因吸收了浆体中多余水分，降低了水胶比，使骨料与浆体之间更为致密，无明显疏松界面过渡期，从而提高了混凝土整体强度15％～20％。
实施案例一：预应力方桩生产，强度要求C60。
水泥：P·II52.5 掺合料：矿粉S95级 砂：机制砂，细度模数3.0 石：5～31.5mm连续级配石子 水：自来水 减水剂：高性能聚羧酸
后填骨料：石，10～31.5mm级配
混凝土配合比设计：水胶比：0.32 砂率：39.8％ 坍落度：180mm
水泥 矿粉 砂 石 水 减水剂
330 120 760 1150 128 10.5
预制构件经过蒸汽养护：静停2小时，升温1小时，恒温5小时。恒温温度80℃。检测试块出养护池后3天强度。
后填骨料体积置换率(％) 强度(MPa) 强度比(％)
0 65.5 100
20 72.7 111
30 75.3 115
实施案例二：非预应力混凝土方桩生产，强度要求C30。
水泥：P·II52.5 掺合料：粉煤灰II级 砂：机制砂，细度模数3.0 石：5～31.5mm连续级配石子 水：自来水 减水剂：高性能聚羧酸
后填骨料：石，10～31.5mm级配
混凝土配合比设计：水胶比：0.45 砂率：41.0％ 坍落度：190mm
水泥 粉煤灰 砂 石 水 减水剂
270 100 752 1082 165 6.5
预制构件经过蒸汽养护：静停2小时，升温1小时，恒温5小时。恒温温度80℃。检测出养护池后3天强度。
后填骨料体积置换率(％) 强度(MPa) 强度比(％)
0 33.2 100
20 37.8 114
30 42.2 127
综合上述实验数据可以得知，采用本申请方式制造的混凝土构件，其强度相对采用现有加工方式制得的混凝土构件其强度高。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种后填骨料装置，其特征在于：包括框体、筛网、第一牵引装置与第二牵引装置，所述框体内设置有安装面与工作面，所述安装面设置在所述工作面上方，且与所述工作面呈平行设置，所述安装面与所述框体的上端面呈平行设置，所述筛网包括多根安装于所述框体内的第一纵向钢筋、第二纵向钢筋与横向钢筋，多根所述横向钢筋沿所述第一纵向钢筋长度方向均匀分布，且适于连接所述第一纵向钢筋与所述第二纵向钢筋以构成网状结构，两所述第一纵向钢筋构成第一纵向钢筋组，两所述第二纵向钢筋构成第二纵向钢筋组，所述第一纵向钢筋组与所述第二纵向钢筋组交错设置在所述安装面上，所述第一牵引装置包括第一牵引钩与第一驱动机构，所述第一牵引钩与任一所述第一纵向钢筋扣合，所述第一驱动机构适于所述第一牵引钩横向移动，以使同一第一纵向钢筋组中两第一纵向钢筋抵接并构成第一钢筋，然后驱动第一钢筋向下运动至工作面，所述第二牵引装置包括第二牵引钩与第二驱动装置，所述第二牵引钩与任一所述第二纵向钢筋扣合，所述第二驱动机构适于驱动第二牵引钩横向移动，以使同一第二纵向钢筋组中两第二纵向钢筋抵接并构成第二钢筋。
2.如权利要求1所述的一种后填骨料装置，其特征在于：相邻所述第一钢筋之间的距离为32mm，相邻所述第二钢筋之间的距离为32mm。
3.如权利要求1所述的一种后填骨料装置，其特征在于：所述安装面与所述工作面之间的高度差为40mm。
4.如权利要求1所述的一种后填骨料装置，其特征在于：所述框体上端设置有导向罩。
5.一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)混凝土制备步骤：将水泥、掺合料、砂、石、水、外加剂称重后，投入搅拌机内，搅拌成混凝土；
(2)混凝土装填步骤：将搅拌好的混凝土装填入预制构件的模具中，并进行振捣；
(3)骨料铺设步骤：将骨料倒入后填骨料装置中，然后将凸出框体部分骨料刮除，将权利要求1～3项中任一项所述后填骨料装置行走至模具上方，然后启动第一牵引装置与第二牵引装置，并辅助震动，以使骨料下落均布于振捣后的混凝土表面；
(4)成型步骤：再次振捣混凝土，然后将混凝土表面抹平，静置成型。
6.如权利要求5所述的一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其特征在于：所述骨料为粒径10～31.5mm的碎石。
7.如权利要求5所述的一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其特征在于：所述骨料铺设步骤中采用振捣棒对混凝土进行振捣，相邻振捣棒之间的距离为350～450mm。
8.如权利要求7所述的一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其特征在于：所述振捣棒振捣时间为30秒。
9.如权利要求5所述的一种后填骨料混凝土预制构件制备工艺，其特征在于：所述骨料铺设步骤中混凝土的体积与倒入骨料的体积之比为7:3～8:2。
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