预制梁混凝土浇筑质量控制方法研究

随着我国道路建设的发展，桥梁工程在线路中的应用越来越多。受工期和场地的限制，大多数公路、铁路桥采用预制梁。预制梁的施工质量是整个桥梁工程的关键，预制梁质量受多种因素影响，其中对梁的质量影响不可忽视的因素中包括制备混凝土的原材料及其施工工艺。插入式振捣和附着式振捣是目前混凝土浇筑时常用的方法，而混凝土振捣质量通常由有经验的施工人员控制，受人为因素影响较大。因此，为减少或避免人为因素的影响，提高混凝土振捣机具的智能化和自动化程度势在必行。混凝土浇筑的振捣质量对预制梁混凝土浇筑质量有重要的影响作用。本文在原有的振动器控制柜基础上，编写程序，增加控制功能，通过现场试验，严格控制了振捣时间，使混凝土振捣充分，既不漏振也不过振，提高了混凝土梁浇筑质量。

1混凝土质量的影响因素

制作混凝土的原材料和施工工艺是影响混凝土质量的重要因素。在预制梁的生产过程中，对于原材料的选择是非常重要的，即要对施工材料品质进行控制。预制混凝土梁的原材料包括胶凝材料、粗骨料、细骨料和外加剂等，其控制标准如表1所示。

预制混凝土梁施工工艺流程包括:配料、搅拌、运输、浇筑、振捣和养护等，各工序之间有紧密的联系和影响，任何一工序出现问题都会影响预制梁的最终质量，甚至是影响工程的整体质量。对预制梁混凝土施工质量的控制需要在以上各工序上都进行控制。

预制梁混凝土浇筑后，需经过密实成型才能达到设计要求的强度，满足抗冻性、抗渗性和耐久性要求。预制梁混凝土密实成型的方法主要是利用机械振动克服拌和物的粘着力和内摩擦力而使之液化、沉实。目前预制梁的振捣密实是将插入式振动器和附着式振动器结合起来使用。附着式振动器常用于振捣截面较小且钢筋较密的构件。使用时，用螺栓或夹钳等将附着式振动器固定在模板上，然后通过模板将振动能量传递给混凝土，使混凝土振动密实。

预制梁进行混凝土振捣时，先采用插入式振动器进行振捣，然后再结合附着式振动器进行振捣。附着式振动器在侧模和底模上振动，如果不控制好振动的时间，则会发生某一部位的混凝土过振或漏振的情况。发生过振时，混凝土水泥浆和粗骨料分离，产生离析。发生漏振时，混凝土产生松散、蜂窝、麻面。这两种现象都会影响混凝土外观，并且可能导致混凝土强度不符合要求，使得预制混凝土梁的质量不满足要求。所以在预制梁的生产过程中，混凝土的振捣对其质量的好坏起着至关重要的作用。

在使用附着式振动器进行振捣时，其振捣质量主要取决于控制振动器的施工人员，若该施工人员经验丰富，技术较好，则振捣的混凝土质量较好。反之，则混凝土质量较差。因此，通过自动控制来代替人为操作，可有效保证混凝土的振捣质量。对预制梁的混凝土振捣控制柜进行改进，使其能自动控制开启、关闭和振捣时间，并能远程遥控，提高浇筑质量，节省人力降低生产成本。

2混凝土振捣自动控制柜

2.1工作原理

对预制混凝土梁自动振捣控制柜的研究是在原有的振动器控制柜基础上，编写程序，增加控制功能，然后进行试验，测试此控制系统的适应性和可行性。

对控制柜的研究主要是研究振动控制系统，该振动控制系统拟采用15kW变频器，与PLC控制器采用Modbus通讯协议连接，接收来自PLC的控制指令。一台变频器拖动8台1.5kW的振动电机，通过接收PLC控制指令改变自身输出频率来改变振动电机的运行状态，同时PLC控制器输出指令控制振动电机的运行与停止。采用触摸屏与PLC控制器通讯，可用于修改以及显示振动机低频、中频、高频的运行时间。该控制系统既可以操作台操作，也可以遥控器操作。预制混凝土梁自动振捣控制系统结构如图1所示。

2.2控制柜设计

预制混凝土梁自动振捣控制柜的操作面板设计如图2所示，包括电压表、空气开关、显示屏、模式开关、遥控器－控制柜、底中高频、急停、复位、变频器故障指示以及每个振动电机对应的故障指示灯、运行指示灯、启动、停止等。其中，电压表可以显示电压是否正常；触摸显示屏可以调整所选工作模式的低频、中频、高频三种频率段的工作时间；“急停”按钮控制变频器和所有振动电机同时停止工作。若运行时出现故障，变频器可自动停机保护，故障情况包括过载、缺相、短路、过压、欠压等，“故障指示灯”亮，同时变频器操作面板上面“变频器故障指示”红灯亮，可根据变频器指示的故障原因，处理故障。

3施工流程及应用实例

预制混凝土梁外侧模板采用定型钢模板，为了便于安装附着式振动器，将法兰盘固定在钢模板外侧。预制梁混凝土浇筑时，混凝土从上注入，用直径为30mm和50mm的振捣棒交替使用，循序渐进。然后使用自动振捣控制柜打开附着式振动器进行振捣，两者相互配合，既确保混凝土的密实度，也保证其外观质量。

采用了自动控制柜后，预制混凝土梁的浇筑、振捣施工工艺流程为:①用定型模板将法兰盘固定在预制梁外侧；②在浇筑混凝土前安装带自动控制柜的附着式振动器；③浇筑预制梁混凝土；④插入式振捣棒振捣；⑤自动控制柜控制附着式振动器振捣；⑥养护。

在以上浇筑振捣施工流程中应注意，混凝土浇筑时，应分三次进行浇筑，第一次浇筑混凝土的高度应小于等于1/3梁高，采用插入式振动器进行振捣；然后进行第二次浇筑，浇筑混凝土的高度应小于等于2/3梁高，本次浇筑过程先采用插入式振动器振捣，当混凝土不再明显下沉、没有气泡、开始泛浆时，使用附着式振动器振捣。在未使用自动振捣控制柜时，需要由人工控制附着式振动器的使用时间，该时间较短，人为控制误差较大。此时只用根据不同的参数进行设置即可自动控制附着式振动器进行振捣。余下混凝土的浇筑方式与第二次相同，待浇筑完成，最后还要使用附着式振动器进行振捣，同样，只需事先设定好参数，自动振捣控制柜就可自动控制附着式振动器的振捣时间。

未使用自动控制柜执行该流程时，通常由有经验的工人控制附着式振动器各频段的振动时长，如果时长过大，则混凝土容易产生离析，如果时长过短，则振捣的不够充分，混凝土不密实。使用自动振捣控制柜，就可以避免由于振捣时长的不准确引起的混凝土质量问题，提高工程安全性，降低施工成本。

为了推动施工工地标准化建设，提高装备自动化程度，预制混凝土梁自动振捣控制柜在京藏高速路某标段预制梁厂进行了试用，取得了预期效果，提高了混凝土浇筑质量，降低了生产成本。

4结束语

通过多次现场实验，该预制混凝土梁自动振捣控制柜的优点可以总结为:

(1)利用PLC程序使振动电机的运行自动化，可提高工作效率，优化产品质量，降低成本。

(2)使用人可以自主设置变频运行时间模式，针对不同工作的需要随时调整变频运行时间，自动实现振动电机低频、中频、高频三种频率段的运行。

(3)增加遥控控制，方便施工人员对振动电机的远距离控制。

(4)变频器的启动与停止无单独按钮控制，当第一台振动电机启动时，变频器同时启动，所有振动电机停止，变频器即停止。即只要有一台振动电机处于运行状态，变频器也会处于运行状态，若振动电机全部停止运行，变频器也将停止工作，简化了操作。

(5)每一台振动电机都配置了热继电器，弥补单台振动电机长时间工作过载的情况，而变频器不能起到保护作用的不足之处，起到了保护振动电机的作用，降低了振动器的损坏率和维修费用。

通过以上混凝土振捣自动控制柜的优化，达到提高混凝土浇筑质量的目的。