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隨著我國(guó)道路建設(shè)的發(fā)展，橋梁工程在線路中的應(yīng)用越來(lái)越多。受工期和場(chǎng)地的限制，大多數(shù)公路、鐵路橋采用預(yù)制梁。預(yù)制梁的施工質(zhì)量是整個(gè)橋梁工程的關(guān)鍵，預(yù)制梁質(zhì)量受多種因素影響，其中對(duì)梁的質(zhì)量影響不可忽視的因素中包括制備混凝土的原材料及其施工工藝。插入式振搗和附著式振搗是目前混凝土澆筑時(shí)常用的方法，而混凝土振搗質(zhì)量通常由有經(jīng)驗(yàn)的施人員控制，受人為因素影響較大。因此為減少或避免人為因素的影響，提高混凝土振搗機(jī)具的智能化和自動(dòng)化程度勢(shì)在必行。混凝土澆筑的振搗質(zhì)量對(duì)預(yù)制梁混凝土澆筑質(zhì)量有重要的影響作用。本文在原有的振動(dòng)器控制柜基礎(chǔ)上，編寫程序，增加控制功能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)嚴(yán)格控制了振搗時(shí)間，使混凝土振搗充分，既不漏振也不過(guò)振，提高了混凝土梁澆筑質(zhì)量。

一、混凝土質(zhì)量的影響因素

制作混凝土的原材料和施工工藝是影響混凝土質(zhì)量的重要因素。

在預(yù)制梁的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于原材料的選擇是非常重要的，即要對(duì)施工材料品質(zhì)進(jìn)行控制。預(yù)制混凝土梁的原材料包括膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料和外加劑等，其控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

預(yù)制混凝土梁施工工藝流程包括配料、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)等，各工序之間有緊密的聯(lián)系和影響，任何一工序出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響預(yù)制梁的最終質(zhì)量，甚至是影響工程的整體質(zhì)量。對(duì)預(yù)制梁混凝土施工質(zhì)量的控制需要在以上各工序上都進(jìn)行控制。

預(yù)制梁混凝土澆筑后，需經(jīng)過(guò)密實(shí)成型才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，滿足抗凍性、抗?jié)B性和耐久性要求。預(yù)制梁混凝土密實(shí)成型的方法主要是利用機(jī)械振動(dòng)克服拌和物的粘著力和內(nèi)摩擦力而使之液化、沉實(shí)。目前預(yù)制梁的振搗密實(shí)是將插入式振動(dòng)器和附著式振動(dòng)器結(jié)合起來(lái)使用。附著式振動(dòng)器常用于振搗截面較小鋼筋較密的構(gòu)件。使用時(shí)，用螺栓或夾鉗等將附著式振動(dòng)器固定在模板上，然后通過(guò)模板將振動(dòng)能量傳遞給混凝土，使混凝土振動(dòng)密實(shí)。

預(yù)制梁進(jìn)行混凝土振搗時(shí)，先采用插入式振動(dòng)器進(jìn)行振搗，然后再結(jié)合附著式振動(dòng)器進(jìn)行振搗。附著式振動(dòng)器在側(cè)模和底模上振動(dòng)，如果不制好振動(dòng)的時(shí)間，則會(huì)發(fā)生某部位的混凝土過(guò)振或漏振的情況。發(fā)生過(guò)振時(shí)，混凝土水泥漿和粗骨料分離，產(chǎn)生離析。發(fā)生振漏時(shí)，混凝土產(chǎn)生松散、蜂窩、麻面。這兩種現(xiàn)象都會(huì)影響混凝土外觀,并且可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不符合要求,使得預(yù)制混凝土梁的質(zhì)量不滿足要求。所以在預(yù)制梁的生產(chǎn)過(guò)程中,混凝土的振搗對(duì)其質(zhì)量的好壞起著至關(guān)重要的作用。

在使用附著式振動(dòng)器進(jìn)行振搗時(shí),其振搗質(zhì)量主要取決于控制振動(dòng)器的施工人員,若該施工人員經(jīng)驗(yàn)豐富,技術(shù)較好，則振搗的混凝土質(zhì)量較好。反之,則混凝土質(zhì)量較差。因此通過(guò)自動(dòng)控制來(lái)代替人為操作,可有效保證混凝土的振搗質(zhì)量。對(duì)預(yù)制梁的混凝土振搗控制柜進(jìn)行改進(jìn),使其能自動(dòng)控制開(kāi)啟、關(guān)閉和振搗時(shí)間,并能遠(yuǎn)程遙控,提高澆筑質(zhì)量節(jié)省人力降低生產(chǎn)成本。

二、混凝土振搗自動(dòng)控制柜

1 、工作原理

對(duì)預(yù)制混凝土梁自動(dòng)振搗控制柜的研究是在原有的振動(dòng)器控制柜基礎(chǔ)上,編寫程序,增加控制功能,然后進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試此控制系統(tǒng)的適應(yīng)性和可行性。

對(duì)控制柜的研究主要是研究振動(dòng)控制系統(tǒng),該振動(dòng)控制系統(tǒng)擬采用15kW變頻器,與PLC控制器采用 Modbus通訊協(xié)議連接,接收來(lái)自PLC的控制指令。一臺(tái)變頻器拖動(dòng)8臺(tái)1.5kW的振動(dòng)電機(jī),通過(guò)接收PLC控制指令改變自身輸出頻率來(lái)改變振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)PLC控制器輸出指令控制振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行與停止。采用觸摸屏與PLC控制器通訊,可用于修改以及顯示振動(dòng)機(jī)低頻、中頻、高頻的運(yùn)行時(shí)間。該控制系統(tǒng)既可以操作臺(tái)操作,也可以遙控器操作。預(yù)制混凝土梁自動(dòng)振搗控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2、控制柜設(shè)計(jì)

預(yù)制混凝土梁自動(dòng)振搗控制柜的操作面板設(shè)計(jì)如圖2所示，包括電壓表、空氣開(kāi)關(guān)、顯示屏、模式開(kāi)關(guān)、遙控器-控制柜、底中高頻、急停、復(fù)位、變頻器故障指示以及每一振動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)的故障指示燈、運(yùn)行指示燈、啟動(dòng)、停止等。其中，電壓表可以顯示電壓是否正常；觸摸顯示屏可以調(diào)整所選工作模式的低頻、中頻、高頻三種頻率段的工作時(shí)間；“急停”按鈕控制變頻器和所有振動(dòng)電機(jī)同時(shí)停止工作。若運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，變頻器可自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，故障情況包括過(guò)載、缺相、短路、過(guò)壓、欠壓等。“故障指示燈”亮，同時(shí)變頻操作面板上面“變頻器故障指示”紅燈亮，可根據(jù)變頻器指示的故障原因，處理故障。

三、施工流程及應(yīng)用實(shí)例

預(yù)制混凝土梁外側(cè)模板采用定型鋼模板,為了便于安裝附著式振動(dòng)器,將法蘭盤固定在鋼模板外側(cè)。預(yù)制梁混凝土澆筑時(shí),混凝土從上注入,用直徑為30mm和50mm的振搗棒交替使用,循序漸進(jìn)。然后使用自動(dòng)振搗控制柜打開(kāi)附著式振動(dòng)器進(jìn)行振搗,兩者相互配合,既確保混凝土的密實(shí)度,也保證其外觀質(zhì)量。

采用了自動(dòng)控制柜后,預(yù)制混凝土梁的澆筑、振搗施工工藝流程為:①用定型模板將法蘭盤固定在預(yù)制梁外側(cè);②在澆筑混凝土前安裝帶自動(dòng)控制柜的附著式振動(dòng)器;③澆筑預(yù)制梁混凝土;④插入式振搗棒振搗;⑤自動(dòng)控制柜控制附著式振動(dòng)器振搗;⑥養(yǎng)護(hù)。在以上澆筑振搗施工流程中應(yīng)注意,混凝土澆筑時(shí),應(yīng)分三次進(jìn)行澆筑,第一次澆筑混凝土的高度應(yīng)小于等于1/3梁高,采用插入式振動(dòng)器進(jìn)行振搗;然后進(jìn)行第二次澆筑,澆筑混凝土的高度應(yīng)小于等于2/3梁高,本次澆筑過(guò)程先采用插入式振動(dòng)器振搗,當(dāng)混凝土不再明顯下沉、沒(méi)有氣泡、開(kāi)始泛漿時(shí),使用附著式振器振搗。在未使用自動(dòng)振搗控制柜時(shí),需要由人工控制附著式振動(dòng)器的使用時(shí)間,該時(shí)間較短,人為控制誤差較大。此時(shí)只用根據(jù)不同的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置即可自動(dòng)控制附著式振動(dòng)器進(jìn)行振搗。余下混凝土的澆筑方式與第二次相同,待澆筑完成,最后還要使用附著式振動(dòng)器進(jìn)行振搗,同樣,只需事先設(shè)定好參數(shù),自動(dòng)振搗控制柜就可自動(dòng)控制附著式振動(dòng)器的振搗時(shí)間。

未使用自動(dòng)控制柜執(zhí)行該流程時(shí),通常由有經(jīng)驗(yàn)的工人控制附著式振動(dòng)器各頻段的振動(dòng)時(shí)長(zhǎng),如果時(shí)長(zhǎng)過(guò)大,則混凝土容易產(chǎn)生離析,如果時(shí)長(zhǎng)過(guò)短,則振搗的不夠充分,混凝土不密實(shí)。使用自動(dòng)振搗控制柜,就可以避免由于振搗時(shí)長(zhǎng)的不準(zhǔn)確引起的混凝土質(zhì)量問(wèn)題,提高工程安全性,降低施工成本。

為了推動(dòng)施工工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),提高裝備自動(dòng)化程度,預(yù)制混凝土梁自動(dòng)振搗控制柜在京藏高速路某標(biāo)段預(yù)制梁進(jìn)行了試用,取得了預(yù)期效果,提高了混凝土澆筑質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本。圖3為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)照片。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),該預(yù)制混凝土梁自動(dòng)振搗控制柜的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為

（1）利用PLC程序使振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行自動(dòng)化,可提高工作效率,優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本。

（2）使用人可以自主設(shè)置變頻運(yùn)行時(shí)間模式,針對(duì)不同工作的需要隨時(shí)調(diào)整變頻運(yùn)行時(shí)間,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)電機(jī)低頻中頻、高頻三種頻率段的運(yùn)行。

（3）增加遙控控制,方便施工人員對(duì)振動(dòng)電機(jī)的遠(yuǎn)距離控。

（4）變頻器的啟動(dòng)與停止無(wú)單獨(dú)按鈕控制,當(dāng)?shù)谝慌_(tái)振動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí),變頻器同時(shí)啟動(dòng),所有振動(dòng)電機(jī)停止,變頻器即停止。即只要有一臺(tái)振動(dòng)電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài),變頻器也會(huì)處于運(yùn)行狀態(tài),若振動(dòng)電機(jī)全部停止運(yùn)行,變頻器也將停止工作,簡(jiǎn)化了操作。

（5）每一臺(tái)振動(dòng)電機(jī)都配置了熱繼電器,彌補(bǔ)單臺(tái)振動(dòng)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)載的情況,而變頻器不能起到保護(hù)作用的不足之處,起到了保護(hù)振動(dòng)電機(jī)的作用,降低了振動(dòng)器的損壞率和維修費(fèi)用。

通過(guò)以上混凝土振搗自動(dòng)控制柜的優(yōu)化,達(dá)到提高混凝土澆筑質(zhì)量的目的。

來(lái)源：四川建筑