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隨著我國道路建設(shè)的發(fā)展，橋梁工程在線路中的應(yīng)用越來越多。受工期和場地的限制，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常用的方法，而混凝土振搗質(zhì)量通常由有經(jīng)驗的施人員控制，受人為因素影響較大。因此為減少或避免人為因素的影響，提高混凝土振搗機具的智能化和自動化程度勢在必行。混凝土澆筑的振搗質(zhì)量對預(yù)制梁混凝土澆筑質(zhì)量有重要的影響作用。本文在原有的振動器控制柜基礎(chǔ)上，編寫程序，增加控制功能，通過現(xiàn)場試驗嚴格控制了振搗時間，使混凝土振搗充分，既不漏振也不過振，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)過程中，對于原材料的選擇是非常重要的，即要對施工材料品質(zhì)進行控制。預(yù)制混凝土梁的原材料包括膠凝材料、粗骨料、細骨料和外加劑等，其控制標準如表1所示。

預(yù)制混凝土梁施工工藝流程包括配料、攪拌、運輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護等，各工序之間有緊密的聯(lián)系和影響，任何一工序出現(xiàn)問題都會影響預(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行控制。

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

預(yù)制梁進行混凝土振搗時，先采用插入式振動器進行振搗，然后再結(jié)合附著式振動器進行振搗。附著式振動器在側(cè)模和底模上振動，如果不制好振動的時間，則會發(fā)生某部位的混凝土過振或漏振的情況。發(fā)生過振時，混凝土水泥漿和粗骨料分離，產(chǎn)生離析。發(fā)生振漏時，混凝土產(chǎn)生松散、蜂窩、麻面。這兩種現(xiàn)象都會影響混凝土外觀,并且可能導(dǎo)致混凝土強度不符合要求,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)過程中,混凝土的振搗對其質(zhì)量的好壞起著至關(guān)重要的作用。

在使用附著式振動器進行振搗時,其振搗質(zhì)量主要取決于控制振動器的施工人員,若該施工人員經(jīng)驗豐富,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。因此通過自動控制來代替人為操作,可有效保證混凝土的振搗質(zhì)量。對預(yù)制梁的混凝土振搗控制柜進行改進,使其能自動控制開啟、關(guān)閉和振搗時間,并能遠程遙控,提高澆筑質(zhì)量節(jié)省人力降低生產(chǎn)成本。

二、混凝土振搗自動控制柜

1 、工作原理

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

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

2、控制柜設(shè)計

 預(yù)制混凝土梁自動振搗控制柜的操作面板設(shè)計如圖2所示，包括電壓表、空氣開關(guān)、顯示屏、模式開關(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電機對應(yīng)的故障指示燈、運行指示燈、啟動、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間；“急停”按鈕控制變頻器和所有振動電機同時停止工作。若運行時出現(xiàn)故障，變頻器可自動停機保護，故障情況包括過載、缺相、短路、過壓、欠壓等。“故障指示燈”亮，同時變頻操作面板上面“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器,將法蘭盤固定在鋼模板外側(cè)。預(yù)制梁混凝土澆筑時,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。然后使用自動振搗控制柜打開附著式振動器進行振搗,兩者相互配合,既確保混凝土的密實度,也保證其外觀質(zhì)量。

采用了自動控制柜后,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控制柜的附著式振動器;③澆筑預(yù)制梁混凝土;④插入式振搗棒振搗;⑤自動控制柜控制附著式振動器振搗;⑥養(yǎng)護。在以上澆筑振搗施工流程中應(yīng)注意,混凝土澆筑時,應(yīng)分三次進行澆筑,第一次澆筑混凝土的高度應(yīng)小于等于1/3梁高,采用插入式振動器進行振搗;然后進行第二次澆筑,澆筑混凝土的高度應(yīng)小于等于2/3梁高,本次澆筑過程先采用插入式振動器振搗,當混凝土不再明顯下沉、沒有氣泡、開始泛漿時,使用附著式振器振搗。在未使用自動振搗控制柜時,需要由人工控制附著式振動器的使用時間,該時間較短,人為控制誤差較大。此時只用根據(jù)不同的參數(shù)進行設(shè)置即可自動控制附著式振動器進行振搗。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器進行振搗,同樣,只需事先設(shè)定好參數(shù),自動振搗控制柜就可自動控制附著式振動器的振搗時間。

未使用自動控制柜執(zhí)行該流程時,通常由有經(jīng)驗的工人控制附著式振動器各頻段的振動時長,如果時長過大,則混凝土容易產(chǎn)生離析,如果時長過短,則振搗的不夠充分,混凝土不密實。使用自動振搗控制柜,就可以避免由于振搗時長的不準確引起的混凝土質(zhì)量問題,提高工程安全性,降低施工成本。

為了推動施工工地標準化建設(shè),提高裝備自動化程度,預(yù)制混凝土梁自動振搗控制柜在京藏高速路某標段預(yù)制梁進行了試用,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)場實驗照片。

四、結(jié)語

通過多次現(xiàn)場實驗,該預(yù)制混凝土梁自動振搗控制柜的優(yōu)點可以總結(jié)為

（1）利用PLC程序使振動電機的運行自動化,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)置變頻運行時間模式,針對不同工作的需要隨時調(diào)整變頻運行時間,自動實現(xiàn)振動電機低頻中頻、高頻三種頻率段的運行。

（3）增加遙控控制,方便施工人員對振動電機的遠距離控。

（4）變頻器的啟動與停止無單獨按鈕控制,當?shù)谝慌_振動電機啟動時,變頻器同時啟動,所有振動電機停止,變頻器即停止。即只要有一臺振動電機處于運行狀態(tài),變頻器也會處于運行狀態(tài),若振動電機全部停止運行,變頻器也將停止工作,簡化了操作。

（5）每一臺振動電機都配置了熱繼電器,彌補單臺振動電機長時間工作過載的情況,而變頻器不能起到保護作用的不足之處,起到了保護振動電機的作用,降低了振動器的損壞率和維修費用。

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

                                                                                                                                  來源：四川建筑