翻轉塑料模具在混凝土預制板工程中的應用

劉恩勝 盧正雷 孫德震

（山東水利工程總公司 濟南 25001）

混凝土預制塊制作工藝很大程度上取決于選用模具的材料和形式。根據近幾年來從事混凝土預制板工程的生產經驗，針對混凝土預制板工程技術參數要求，對多種施工工法進行了試驗比較，最后總結出翻轉塑料模具的施工工藝。該施工工藝不但保證了工程質量、加快了施工進度，而且大大提高了生產效率，為施工企業創造了較好的經濟效益，目前該施工工藝已經被很多施工企業大量采用。

1 工程實例

南水北調二級壩泵站引水渠工程設計為梯形斷面，內邊坡1∶2.5，平均坡長23m，坡面采用C25F150混凝土板護砌，護砌長度5km，混凝土預制塊形狀見圖1，預制板厚度8cm，預制板數量31萬塊；昌樂縣馬宋水庫除險加固工程壩體上游邊坡1∶3，坡面采用C25F150混凝土預制板護砌，平均坡長21m，護砌長度3km，混凝土預制塊形狀見圖2，預制板厚14cm，預制板數量37萬塊。以上兩種混凝土板砌筑形式基本相似，砌筑后效果見圖3。

2 傳統混凝土預制板施工工藝及優缺點

根據不同工程的具體要求以及各自所處的施工環境，混凝土預制板施工技術也多種多樣，目前常用的施工工藝主要有以下幾種。

2.1 機制混凝土預制板

該施工工藝是將鋼制模具固定于專用的振動機上，振動機在平整的場地上振動行走，施工采用半干硬性混凝土，混凝土經振動機振動和擠壓后放置于場地上。該施工方式效率高、生產速度快，生產過程中所用人工較少，是生產成本最低的施工工藝。由于混凝土為半干硬性，受振搗方式的限制，混凝土板局部存在振搗不均勻現象，致使硬化水泥漿體中氣泡大小、數量和間距超出規范要求，混凝土的抗凍性能降低。該施工方式適合于常年溫度在0℃以上或全部位于水上不受凍融循環的區域，在溫度差大、水位變化頻繁的地域使用具有較大風險。

圖2 預制混凝土板

圖3 預制混凝土板排列

2.2 組裝鋼模

該施工工藝較為傳統，與澆筑普通混凝土構件類似，按照混凝土板形狀配出鋼制定型模板，模板采用螺栓固定，混凝土采用坍落度為5～8cm的常態混凝土，平板振動器或振動棒振搗，人工抹面壓光。該施工方式混凝土振搗均勻密實，模板剛度好，能確保混凝土板的外觀及內在質量。施工過程需要人工振搗、壓面及組裝拆除模板，施工程序復雜，需消耗大量人工，在現在農民工短缺、勞動力價格大幅度上漲的時代，生產成本遠遠高出按照當前水利定額做出的工程單價，給施工企業造成巨大的經濟損失。

2.3 普通塑料模具

該施工工藝先在機械加工車間做出預制板模型，用高強度塑料澆鑄出塑料模具，混凝土采用坍落度為5～8cm的常態混凝土，將模具放置于振動平臺上振搗。振搗密實后的混凝土平放在平整的場地上，在氣溫10～30℃的條件下，大約2天時間具備脫模條件，混凝土因收縮和四周模板出現輕微縫隙，將混凝土板反扣，輕輕振動拿出塑料模具。該施工方法的優點是混凝土外觀和內在質量都較好，生產效率也較高。缺點是按照正常生產條件，需要大量的模具和場地。按照每天平均生產3000塊預制塊、2天置換模具計，至少要同時使用9000套塑料模具，需要能夠同時擺放9000塊預制板的大型場地，受現場條件制約，很多工程項目不能提供這么大型的預制場，另外，由于脫模時混凝土強度不高，極易造成脫模時產生掉角和裂縫，對混凝土預制板質量有一定影響。

3 翻轉塑料模具施工工藝

翻轉塑料模具是在總結以上傳統工藝的基礎上，經過改良加工的一種混凝土預制板生產方式，著重于提高生產過程中的生產效率、工程質量，減少場地占用量和節約生產成本。

3.1 模具制作

首先在機械加工車間做出預制板模型，用高強度塑料澆鑄出塑料模具。為了便于脫模，在制作預制板模型時尤其要注意在模具垂直方向預留3%的斜度，模具上口尺寸稍大于下口尺寸，一般水利工程預制板厚度在10cm左右，在混凝土預制板各邊預留3mm左右的傾斜度，這樣既能滿足規范要求的尺寸誤差，又能保證預制板順利脫模。

3.2 場地平整

該生產工藝是混凝土振搗后直接在地上脫模，脫模后的預制板光面朝上，因此場地無需用水泥地面硬化，只需將場地基整平壓實即可，為了便于場地找平，可在場地上面鋪上一層細砂，用鋁合金靠尺將場地刮平。該施工工藝場地適應性較強，場地所需費用較低。

3.3 振動臺制作

振搗是預制混凝土的關鍵工序，直接影響預制混凝土的質量，因此，振動臺的制作是混凝土板預制的重要準備工作。振動臺面一般做成長120cm、寬80cm的長方形，長度、寬度滿足2塊預制模具存放條件，并稍留余量，臺面選用5～8mm厚的鋼板。振動臺支座分為上下兩部分，下部用5×5的角鋼作為支撐腿，四個支撐腿之間焊接牢固。上部采用40cm高的彈簧，彈簧外套30cm高的圓鋼管，鋼管和下部支撐腿用鋼板連接，振動臺面平放于彈簧上，彈簧和鋼管間預留10cm的伸縮空間。一般振動臺總高度做成80cm左右，適于進行人工填料。振動平臺加工成型后，將2.0kW附著式振搗器（有效振動半徑75cm）固定于振動平臺的下方。

3.4 混凝土配制

a.原材料選擇。由于混凝土預制塊厚度較小，邊角較多，為了避免邊角部位振搗后砂漿過于集中，不宜采用粒徑較大的骨料，結合當地石料生產特點，一般選用直徑1～2cm的一級配石子。砂料選擇一般性中砂即可，為了加快脫模時間，水泥應選用普通早強水泥，由于混凝土有抗凍要求，還要按照試驗室配比添加外加劑。

b.坍落度控制。坍落度是施工中的重點控制環節，坍落度過小振搗難度大，容易造成振搗不密實，坍落度過大可能會導致脫模后預制板尺寸變形，外觀尺寸不滿足設計要求，因此控制坍落度是貫穿于整個生產過程的重要工作。根據現場生產經驗及試驗室理論計算，坍落度一般選擇1～2cm。混凝土拌和前首先由專職試驗人員測定骨料含水量，然后根據試驗室出的配比單調整各原材料重量，試驗人員現場跟蹤，發現坍落度不符合要求后分析原因，及時調整。

3.5 混凝土運輸、入倉及振搗

混凝土出機后，運至振動平臺，為了避免運輸過程中產生混凝土離析，運輸距離不宜超過400m，運輸道路應平整順暢。入倉由兩個操作工人向模板里面填充混凝土，同時開動附著式振搗器，振搗至混凝土不在下沉、無氣泡冒出為止，一般混凝土填料和振動總時間控制在3min左右，振動結束后，人工用平板將混凝土面抹平。

3.6 混凝土的脫模及儲存

振搗完成后，人工將混凝土連同模具抬至附近平整場地處，將模板倒扣，輕輕提出模具。為了保證混凝土板的外露面光潔，可在模板底部鋪設光面地板革，模板底部清理干凈后將地板革平整鋪好，模板反扣后地板革位于混凝土預制板上方并和混凝土緊密連接，混凝土達到初凝時間后，將地板革輕輕揭開，實踐證明：這種方法生產出的混凝土外觀質量非常好。在正常氣溫下，混凝土脫模24h后可將混凝土板輕輕移動，集中放置，為下一步生產提供場地。移動后的混凝土板集中用草簾覆蓋灑水養護，達到一定強度后再進行碼堆存放。混凝土板碼堆時一定要注意不要使混凝土板平放，最高碼堆高度不得超過3塊預制板，以免對混凝土預制板造成損害。

4 施工中應注意的問題

a.模板尺寸的校核。由于塑料模具長期使用會引起變形，施工中應有專職質檢員現場跟蹤檢查，經常校核模板尺寸。發現模板尺寸誤差超出規范要求，及時更換模板，根據現場生產經驗，一個質量較好的模具大約能生產混凝土預制板500塊左右。

b.地板革的清理與更換。地板革揭開后都沾有水泥漿，應將地板革清理干凈后再循環利用，一般地板革循環利用不超過5次，以保證混凝土外觀質量。

c.振動平臺中振搗器安裝位置。同一振搗平臺，如果振搗器安裝位置或安裝方向不同，振搗效果也大有差距，一般將振搗器安裝在長方形的中間，振搗器電機方向與振動平臺長邊垂直。

d.施工中的脫模技巧。單塊混凝土板重75kg，需兩人抬運，脫模時兩人應該平均用力，注意協調，以免因為用力不均勻而導致混凝土板破損。地板革平放于模板底部，填料振動密實后地板革和模板之間形成真空，如果直接脫模難度很大，根據生產中摸索的經驗，在模板底部間距30cm預留一個直徑0.6～0.8cm的進氣孔，提升模板時氣流能進入模板和地板革之間，使混凝土板能夠順利脫模。

e.確保混凝土拌和質量。混凝土坍落度小、流動性差，只有拌和均勻的混凝土成型后才能達到設計指標。施工中要特別控制混凝土的拌和時間，強制性拌和機拌制時間不得低于3min。

f.加強混凝土的養護。由于預制板為小型構件混凝土，受外界溫度影響較大，凝固后的混凝土應長期處于濕潤狀態下，以保證強度得到穩定的提高。

g.注意收聽天氣預報，陰雨天氣應停止施工。由于預制板生產工作面積大，遇到雨天不好覆蓋，混凝土脫模后，外部只有一層地板革，經過雨天破壞后，沒有凝固的混凝土容易引起掉角、裂縫或表面質量達不到要求。

5 翻轉塑料模具的優點

5.1 保證了混凝土預制板的施工質量

按照上述施工方法，混凝土預制板振動密實、表面光潔、尺寸規范、安裝過程順利且破損較少，經現場取樣做混凝土抗壓、抗凍等技術指標試驗，結果均滿足設計要求。其中二級壩泵站引水渠工程2008年完成混凝土砌筑，目前已經歷過3個冬季的凍融循環，現場鋪砌的混凝土板質量完好；昌樂縣馬宋水庫護坡于2010年完成，砌筑質量受到山東省水利廳專家驗收組的高度評價。

5.2 加快了整體工程的施工進度

采用該施工工藝脫模快、場地標準要求低、占用場地少，大大提高了生產效率，特別是對于較為狹窄的施工場地有著很好的應用前景。

5.3 節約了工程成本

a.該施工工藝為流水生產線，無需人工壓面，混凝土振搗效率高、脫模周期短，相對其他生產工藝，能節約1/3的人工量，大大降低了生產成本。

b.由于該施工工藝模板用量少、模板周轉次數多，相對于普通塑料模具的生產工藝，大大減少了模板用量，節約了材料開支。

c.該施工工藝對場地要求較低，只需粗略整平鋪少量細砂即可，省去了常規施工方法場地硬化的費用。