混凝土附著式氣動(dòng)振動(dòng)器應(yīng)用簡(jiǎn)介

氣動(dòng)振動(dòng)器主要適用于大型混凝土構(gòu)件的預(yù)制，如公路、鐵路、大壩、橋用大梁，以及涵洞、地鐵、隧道混凝土的構(gòu)筑。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外振動(dòng)器在大型混凝土構(gòu)件預(yù)制應(yīng)用中的實(shí)際情況，結(jié)合我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁預(yù)制的工藝特性，闡述氣動(dòng)振動(dòng)器在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁預(yù)制中的應(yīng)用。

1 概述

振動(dòng)器是利用激振裝置產(chǎn)生振動(dòng)，并將振動(dòng)通過預(yù)制模板傳給混凝土使其密實(shí)的設(shè)備?；炷琳駝?dòng)器工作時(shí)，使混凝土內(nèi)部顆粒之間的內(nèi)摩擦力和黏著力急劇減小，混凝土呈重質(zhì)液體狀態(tài)，骨料相互滑動(dòng)并重新排列，骨料之間的空隙被砂漿填充，氣泡被擠出，從而達(dá)到密實(shí)的效果。最早出現(xiàn)的振動(dòng)器是風(fēng)動(dòng)柱塞式，繼之生產(chǎn)電動(dòng)偏心式。

20世紀(jì)30年代有了行星滾錐高頻振動(dòng)原理； 20世紀(jì)50年代末，電動(dòng)行星滾錐型高頻插入式振動(dòng)器得到普及。振動(dòng)器按工作方式分為插入式、附著式和平板式；按動(dòng)力分為電動(dòng)式、風(fēng)動(dòng)式、氣動(dòng)式、內(nèi)燃式和液壓式；按振動(dòng)頻率分為中頻、高頻和復(fù)頻式；按激振原理分為偏心式、行星式、往復(fù)式和電磁式等。振動(dòng)器的基本技術(shù)參數(shù)是：振動(dòng)頻率、振幅、激振力和結(jié)構(gòu)尺寸。近年來，為了適應(yīng)混凝土材料和施工方法變化的需要，新型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)器不斷問世。選用振動(dòng)器時(shí)，必須針對(duì)混凝土的性質(zhì)和施工條件，合理選擇振動(dòng)器的振動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，才會(huì)達(dá)到理想的振動(dòng)的效果。

目前，我國(guó)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁和箱梁預(yù)制生產(chǎn)過程中，使用電動(dòng)振動(dòng)器的企業(yè)遠(yuǎn)比使用氣動(dòng)振動(dòng)器的企業(yè)多，而在歐美國(guó)家氣動(dòng)振動(dòng)器已廣泛應(yīng)用；大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土T梁和箱梁生產(chǎn)過程中一般都有蒸汽養(yǎng)護(hù)工序，尤其在冬季施工，蒸汽養(yǎng)護(hù)工序必不可少。在蒸養(yǎng)潮濕的情況下，氣動(dòng)產(chǎn)品的優(yōu)越性尤為顯著。

新建南昌西環(huán)線采用的橋梁是通橋2101后張法混凝土T梁，我公司承攬了其中520孔梁的任務(wù)。本工程質(zhì)量要求高，工期要求也相當(dāng)緊。經(jīng)過方案論證和反復(fù)的試驗(yàn)，同時(shí)本著大膽使用新技術(shù)、新工藝、新材料，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的目標(biāo)，決定在南昌制梁項(xiàng)目部使用氣動(dòng)振動(dòng)器。

2 氣動(dòng)振動(dòng)器的應(yīng)用

2. 1 技術(shù)保證措施目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)氣動(dòng)振動(dòng)產(chǎn)品的企業(yè)比較多。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)研、比較以及試驗(yàn)，決定選用了意大利進(jìn)口的SOTAI牌SPV4000型附著式氣動(dòng)振動(dòng)器。該振動(dòng)器的技術(shù)參數(shù)：振動(dòng)頻率15 200 r/min、振幅2.96mm、離心力40 kN、耗氣量1 800 L/min、質(zhì)量14.5 kg;振動(dòng)器的進(jìn)氣壓力一般情況下在0.6~0.7MPa時(shí)振動(dòng)器的工作效率為100%,當(dāng)進(jìn)氣壓力為0.5~0.6MPa時(shí)效率為80%左右，低于0.4MPa時(shí)不能發(fā)揮效率。因此，使用中進(jìn)氣壓力一般控制在0.7MPa左右；應(yīng)用中也可通過調(diào)節(jié)閥門的開閉大小調(diào)節(jié)振動(dòng)器的振搗力。

南昌制梁場(chǎng)的制梁臺(tái)位由15個(gè)32m臺(tái)位和2個(gè)24m臺(tái)位組成，其中3行32m臺(tái)座3組、2行32m臺(tái)座3組、2行32m臺(tái)座1組。為此設(shè)計(jì)了一套固定式壓縮空氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)T梁模板上布置的氣動(dòng)振動(dòng)器。網(wǎng)絡(luò)布局為固定管道+1根移動(dòng)分支管，固定管道使用一根?80mm無縫鋼管作為主管；每列臺(tái)座使用同一管徑的無縫鋼管作為分氣管，并在每?jī)蓚€(gè)臺(tái)座間安裝一通氣閥門作為與移動(dòng)分支管的接口；移動(dòng)分支管為一根長(zhǎng)32m、管徑50mm的無縫鋼管，按照T梁模板上振動(dòng)器的安裝位置接16根Φ20mm無縫鋼管并在其上安裝控制球閥，以及連接振動(dòng)器的軟管，軟管選擇內(nèi)徑16mm,耐壓等級(jí)1.0MPa的橡膠軟管。制梁場(chǎng)制梁臺(tái)座與壓縮空氣輸送管道布置如圖1所示。

SOTAI牌SPV4000型附著式氣動(dòng)振動(dòng)器的振動(dòng)作用半徑為2.5 m, 32 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁長(zhǎng)32.6m、高約2.5 m、底部厚度0.88 m、中間截面腹板厚度0.21m。在一片32m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁模板上布置16個(gè)氣動(dòng)振動(dòng)器，即內(nèi)、外側(cè)模板各布置8個(gè)可滿足振動(dòng)要求。由于梁的端部腹板厚0.44m,即端部混凝土體積分布多。因此第一個(gè)振動(dòng)器距模型端部約1.8m,其他振動(dòng)器沿模型縱向方向間距均為4 m,并且振動(dòng)器在內(nèi)、外側(cè)模型的布置沿模型縱向方向的位置應(yīng)錯(cuò)開，沿模型高度方向位置均是距模型底部1m高處。如有需要，縱向和高度方向均可在0.5m范圍內(nèi)調(diào)整。

安裝時(shí)， SOTAI牌SPV4000型附著式氣動(dòng)振動(dòng)器與振動(dòng)器座子的接觸面呈圓弧狀，如圖2所示。在制作振動(dòng)器底座時(shí)，一定保證兩圓弧面完全吻合，這樣才能讓振動(dòng)力通過振動(dòng)器底座最大限度地傳遞給模板。除此之外，振動(dòng)器在模板上的安裝方式也有嚴(yán)格的要求，由于在梁的高度方向僅一排振動(dòng)器，安裝振動(dòng)器的連接筋必須從模板底部貫通至模板頂部，這樣可保證振動(dòng)力在水平和垂直方向的有效傳遞。

2. 2 氣動(dòng)振動(dòng)器應(yīng)用中注意事項(xiàng) 在實(shí)際應(yīng)用中，由于壓縮空氣輸送管道本身存在粘阻造成管道壓力損失，此外還有管道閥門和彎道中的節(jié)流和氣體改變方向的損失，這些損失轉(zhuǎn)化為熱量，造成壓力下降。經(jīng)計(jì)算，該方案中管道的壓力損失為0.065MPa,所以選擇空壓機(jī)的額定工作壓力在0.8MPa以上。

壓縮空氣壓力大于0.2MPa時(shí)，壓力每變化0.1MPa,空氣體積增加或減少1倍，因此實(shí)際使用時(shí)，儲(chǔ)氣管和管道有效容量應(yīng)略高于同時(shí)使用振動(dòng)器總耗氣量的1/2。因此，選用2臺(tái)容量為3m3,壓力1.0MPa的儲(chǔ)氣罐進(jìn)行儲(chǔ)能。從圖1可看出，壓縮空氣主輸送管道約260 m長(zhǎng)，在管道上開的閥門也比較多，每次使用之前需對(duì)管道進(jìn)行檢查，防止因漏氣影響壓縮空氣的作用壓力。振動(dòng)器工作之前，需提前一定的時(shí)間啟動(dòng)空壓機(jī)對(duì)兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)能。在使用過程中，要時(shí)刻關(guān)注空壓機(jī)的工作壓力是否控制在振動(dòng)器的有效工作壓力之上。

在灌注過程中，既要保證混凝土密實(shí)性，同時(shí)要防止過振。振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)力要控制得恰到好處。灌注初始階段，混凝土灌注部位的振動(dòng)器氣源閥門只需開至1/3大小，此時(shí)的振動(dòng)主要幫助混凝土流動(dòng)，同時(shí)也起到振實(shí)作用。當(dāng)混凝土厚度達(dá)梁體下翼緣處時(shí)，需將振動(dòng)器氣源閥門全部打開。灌注結(jié)束時(shí)，在橋面和隔墻位置需用振動(dòng)棒輔助振動(dòng)。應(yīng)用氣動(dòng)振動(dòng)器時(shí)，振動(dòng)力的大小和振動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響梁體的外觀質(zhì)量。使用時(shí)需摸索最適合的振動(dòng)工藝，必要時(shí)應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，包括振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)力大小的調(diào)整。耐磨焊條

3 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

通過分析和實(shí)踐應(yīng)用，在大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁生產(chǎn)中使用氣動(dòng)振動(dòng)器有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

在潮濕的情況下，氣動(dòng)振動(dòng)器是無電作業(yè)，安全可靠。

該氣動(dòng)振動(dòng)器壽命至少達(dá)10年以上，能連續(xù)工作30 000 h?？杀苊獬霈F(xiàn)目前每個(gè)預(yù)制梁場(chǎng)購(gòu)置振動(dòng)器數(shù)量多且維修頻率高的現(xiàn)象，節(jié)省了振動(dòng)器的購(gòu)置成本和維修成本。

高頻振搗頻率可達(dá)15 000 r/min以上，迅速排氣，可增強(qiáng)混凝土密實(shí)度。直接提高橋梁產(chǎn)品內(nèi)在及外觀質(zhì)量；同時(shí)振動(dòng)器在灌注時(shí)運(yùn)行時(shí)間將減短二分之一以上；也直接降低了運(yùn)行成本。

振搗頻率高，振幅小，減少了對(duì)模具的損壞，增加了模具使用壽命。

振動(dòng)器使用壓縮空氣為動(dòng)力，無污染，且自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用，不會(huì)產(chǎn)生因修理造成的二次污染。

4 結(jié)束語

在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁預(yù)制中運(yùn)用氣動(dòng)振動(dòng)器，無論在經(jīng)濟(jì)投入、維修保養(yǎng)、環(huán)境保護(hù)方面，還是在使用性能方面，都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性。尤其在鐵路建設(shè)快速發(fā)展的今天，為了節(jié)能降耗、節(jié)省投資、提高效率，氣動(dòng)振動(dòng)器在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁和箱梁預(yù)制中尤其值得推廣應(yīng)用。