摘要：某重力式码头面层结构为重型混凝土六角块，数量庞大，本次预制采用真空脱水工艺，旨在研究在工期紧张，预制场地受限的情况下完成预制任务，真空脱水工艺不仅提高了预制施工效率，同时能够提升混凝土早期强度，及时起吊安装，确保了施工进度，本文就此总结这一工艺的方法及经验，突出真空脱水在预制六角块过程中的作用。
关键词：混凝土六角块；真空脱水；早期强度
一、研究背景
福建省某部队码头工程为重力式码头结构，码头面层设计为大尺寸六角块结构，铺设面积约2.2万㎡，数量约6.8万块。六角块预制工程量大，工期紧张，且预制场地有限，采用普通模板工艺受混凝土强度增长时间限制，产量有限，恐不能按时完成预制任务，为提高预制施工质量和工作效率，控制并降低原材料成本，确保施工进度，采用真空脱水工艺进行六角块预制施工。
原理：真空吸水混凝土主要是将混凝土中游离水分吸出，减少混凝土中水分挥发时间，降低水灰比，提高混凝土早期强度，加速施工进程。吸水后混凝土结构致密，容量提高，抗冻性、耐磨性以及粘结力均得到提高，还能减轻气候对施工的影响。
主要研究内容：
(1)六角块真空脱水模板的研发制作。
(2)生产工艺研究，确定合理抽气时间和真空度
(3)真空抽气工艺与普通模板工艺效率及费用比较
二、项目实施情况
1、模板研发
图1 模板设计
图2 横向开合及纵向提升装置图
真空脱水工艺实施关键在于针对六角块的实际尺寸进行成套模板的研发制作。六角块边长35cm，厚度30cm，单块重量约230KG。模板制作主要考虑模板本身重量和操作难易度，选取每两块六角块做一套模板（图1），每套块数太多会使得模板重量过大，不易操作。
真空抽气模板主要采用钢板在工厂加工拼接而成，主要包括滑动架、纵向提升装置、自动横向开合装置、吸气孔、连接器、泵箱等组成。
（1）侧模抽气网眼的设置
为保证真空抽气过程中吸水均匀严密，在六角块的每个边的侧模均匀设置2mm吸水网眼，抽气时水分通过网眼进入泵管。抽气过程中随着负压的增加，顶面及侧面偶有漏气现象，采取覆盖密封塑料膜确保抽气过程严密。
（2）考虑到本工程工期较紧，拆模时间早，机械拆模时的震动极易对六角块成品造成破坏，故在研究过程中设计横纵两台电机并配齿轮，通过齿轮转动带动模板开合，拆模时，首先利用横向开合装置，横向脱离模板，待模板距离成品块10cm后，再利用纵向提升装置，提起模板，提起高度超过六角块高度后，人工推向下一处进行施工（图2）。
（3）真空泵选择
抽气设备选用的是75kw的真空泵，每套模板配置两个真空泵。由于抽气过程中真空泵产热过高，抽气过程中真空泵产热过高，不能及时释放，需要人工不定期向泵箱内加水冷却。
2、施工工艺研究
（1）清洗。
浇筑前清理模板内部及表面杂物，尤其每次都要冲洗模板滤孔网面，防止网眼堵塞影响抽气。
（2）立模
六角块的模板设计极大的简化了模板安装工序，只需控制电机开关即可调整两片模板的开合与升降，每组六角块移位也可通过滚轮人工推动即可。
真空抽气模板采用的是墩底工艺，模板直接立在混凝土底胎上，立模前在地面铺设一层塑料布作为隔离，避免出槽时粘底。
（3）浇筑
混凝土采用自有搅拌站进行搅拌，利用混凝土罐车进行浇筑，直接卸至模板内，配合人工分灰。
（3）振捣
采用振捣棒振捣，振捣时间15-20s，在振捣过程中振捣器垂直插入混凝土中遵循快插慢拔、上下抽动的方式进行振捣，直至混凝土表面呈现水泥浆，表面无气泡并无下沉现场为佳。
（4）真空脱水
混凝土振捣密实后，提浆刮平，即可进行真空作业。吸水前先接通真空管，检查电机运行方向及滤网周边密封情况，抽气过程中随时观测真空度，按要求达到65-80MPa，抽气时间为10~15min，待混凝土表面明显抽干，指压无痕，即完成抽气吸水。抽气完成后利用横向开合装置及纵向提升装置进行拆模，随后进行下一组预制。
（5）养护与出槽
经真空脱水的混凝土六角块，早期强度较高，利于提前出槽，腾出预制场地。但由于单个六角块重量较大，人工无法搬运，故改造一台小型挖掘机，将挖斗改造为可旋转的夹具，用于出槽搬运。
3、施工过程发现的问题
（1）对底胎平整度要求较高
因该套抽气设备为墩底工艺，模板直接置于混凝土地坪，故需要底胎平整度较好，否则底部出现漏浆情况，影响混凝土抽气时间。在进行生产试验时，选取的平整度较好的底胎位置，抽气时间控制较好，但是在大面积生产后，整片地坪平整度并不均匀，故出现较多抽气时间延长现象，造成效率降低。
（2）用电负荷较高
因每套模板配置2台真空泵，现场共6套模板，同时生产时12台真空泵功率较高，偶有出现跳闸现象，影响施工效率，且增加用电费用成本。
（3）该工艺为人工配合机械作业，预制用电均为临时用电，存在用电受限、机械故障、检修等情况，会经常降低施工效率，且室外用电作业受天气影响较大。
4、与普通模板预制工艺效率分析对比
（1）真空模板
本工程采用6台真空抽气设备进行研究统计，所得数据如下：
每套模板同时预制2块，6套模板流水进行施工，施工环节主要包括抽真空、模板架设、浇筑振捣、拆模清洗四道工序，每组抽气时间共15分钟，每小时生产48块。每天工作12h，理论日生产能力为576块/天，实际施工受各种因素影响，实际产量约480块/d。
（2）普通模板与真空抽气工艺对比
本工程现场同时配备2块/套的普通模板50套，每次可生产100块。普通模板的拆模时间为5h，每天工作12h，则可周转2次，即每日生产300块。
（3）对比结论
经过真空脱水工艺与普通模板工艺生产比较，得出如下结论：
①真空抽气每日预制数量较高。真空脱水工艺是连续作业，浇筑、支模等工序错开施工，可达到较高的生产率，相较于普通模板工艺，浇筑完成后有等待强度增长的时间，混凝土终凝后方可拆模，而真空脱水工艺不存在这种情况，抽气完成后即可脱模进行下一工序预制，故生产效率较普通模板工艺高，但工人的作业强度同样较高。
②经真空脱水的六角块因其早期强度高，出槽时间短，故场地循环利用率高，可节省预制场地。
③经过对六角块模板合理的设计与改进，六角块预制在模板安装工序上，操作简便，只需用开关控制模板开合和提升，模板自带滚轮只需推动即可移动模板，减少了普通模板工艺中的人工搬运模板、紧固螺丝等操作。
④真空脱水工艺施工效率高，模板设计和研制费用较高，真空泵抽水用电功率较大，故产生一部分模板成本和用电成本，故该工艺适用于六角块产量大、工期紧、且有市电的施工环境。如能采取工厂化预制，提高混凝土底胎平整度、降低现场临时用电故障率，则施工产量可进一步提升。
三、结语
经该码头工程面层六角块预制的研究与应用，真空脱水工艺有一定的优势，生产效率高，出槽快，适用于工期紧张且数量较大的构件预制。经本工程的实际生产，面层施工的进度、质量均满足要求，本工程的模板设计研发为同类面层构件预制提供借鉴。
参考文献
[1]《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）.
[2]《水运工程混凝土施工规范》（JTS202-2011）.
[3]《混凝土真空脱水装置 技术条件》（JG/T5060.1-1995）.
[4]《混凝土真空脱水装置 试验方法》（JG/T5060.2-1995）.
论文作者:杜进嵩,王令帅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
标签：模板论文; 真空论文; 混凝土论文; 工艺论文; 较高论文; 真空泵论文; 面层论文; 《基层建设》2019年第1期论文;