機械預制六棱塊在水利工程防滲中的應用

胡 新

（山西省東山供水工程建設管理局，山西 太原 030000）

0 引言

一直以來，在小型預制構件生產領域都只認可人工采用稀釋混凝土預制生產工藝，而機制混凝土構件采用干硬性混凝土生產工藝常常因表面光潔度影響未能得到認可。怎樣利用干硬性混凝土進行機械化生產，以解放勞動力提高生產力且達到水利工程對混凝土構件的抗壓、抗滲、抗凍強度以及表面光潔度要求是困擾水利行業和機械制造業的一大難題。

就水利工程防滲方面的技術研究比較多，主要集中在防滲墻方面。劉春登、顏睿、代國忠[1,2,11]等人為了達到水利工程防滲目的，制造其防滲墻，就其應用前景及效果進行大量分析探討。鄧緒梅、婁寶明、楊洪泉、林錦良、秦繼楊、張月玲、高淑英、賀強[3-10]等人分析防滲技術在水利工程中的必要性及應用，在防滲技術方面展開研究，對比多種防滲技術的防滲效果，探究其適用性。綜上分析國內對于水利工程防滲技術的研究，大部分考慮的防滲技術的應用效果，采用防滲墻等方面，對于防滲墻體的制作工藝效率方面考慮不足，在實際工程中常常因防滲板占用大量的勞動力及制作效率低，造成施工成本高，同時防滲效果達不到預期效果等現象的出現。

金堤大壩為混凝土重力壩，長780 m，高61.7 m，上游坡度1∶0.048，下游坡度1∶0.75。縱縫將壩體分為4塊，柱狀塊澆筑，壩體混凝土量194萬m3。大壩由60個壩段組成，每個壩段長18 m。為提升工程防滲效果，同時節約工程成本，提升制作防滲混凝土板的效率，對現澆混凝土、人工預制混凝土、塑料模具預制混凝土、機械預制混凝土板四種不同工藝進行分析比對。

1 施工工藝比選

山西境內水利工程較多，尤其自2012年以來計劃每年以100 km的支、斗渠防滲建設任務利用有限的水量達到節約用水、提高渠系水利用系數，確保農業灌溉。水利主管單位通過2012年至2016年支、斗渠防滲工程建設、不斷探索、力求優質工程，確保山西境內水利工程優質、安全運行，盡快發揮工程效益為提高混凝土的質量和生產效率，采用了現澆混凝土、人工預制混凝土、塑料模具預制混凝土、機械預制混凝土板四種不同的生產工藝和方法，對其進行對比分析，得到各自優缺點見表1[1]。

表1 四種不同的生產工藝和方法對比表

根據各自優缺點的比較，工程技術人員采用理論分析與實踐相結合不斷改進方法，提出機械預制混凝土板滿足水工混凝土技術規范要求及機械化生產要求的[2]。

2 機械預制混凝土板材料及工藝

機械預制混凝土板主要設備有：裝載機、自動上料機、碼板機、電子計量器、叉車。可以滿足六棱板及方板的生產需要。

依據山西省境內金堤大壩實際情況，六棱水泥預制板各原料用量具體見表2[3]。

表2 構件各原料用量

各材料的規格：選用當地水泥廠生產的42.5級普通水泥，其各項性能指標見表3。水泥砂漿中的砂選用2區2.51的中砂，砂子顆粒大小級配見表4。水泥砂漿的拌合水直接使用當地常見的普通自來水[4-7]。

表3 水泥的各項性能指標

表4 砂子顆粒大小級配分類

預制混凝土采用干硬性混凝土，可保證混凝土的各項基本特征，完全達到設計配合比的要求。

機械預制六棱塊混凝土板主要工藝如下[7-11]：

①選材。預制過程中采用0.5 mm鋼板作為托板，使混凝土構件不易變型、開裂和保證預制板的表面光潔度、平整度要求。

②制模。制作六棱型模具，各邊長為60 cm，厚度是6 cm。

③混凝土攪拌。在混凝土攪拌機中按照一定的配合比進行攪拌，利用傳送帶將混凝土傳送到機械操作臺。

④壓實振搗。在機械操作臺上，將振搗與擠壓分開進行，采用先振搗后擠壓的工藝流程，使混凝土骨科充分結合。

通過擠壓，可將多余水分擠出，增加密實度和表面光潔度，提高混凝土的各項設計強度指標，對制作的混凝土六棱塊進行抗壓強度、抗剪強度測試，其具體數據整理見表4所示，完全符合施工要求。原理是利用設計混凝土配合比，通過定型模具和壓力機械，先振搗后擠壓，高質量，高效率的生產出合格的預制六棱塊產品。

對各樣本構件層面進行抗剪試驗，記錄其結果，具體見表5。

表5 機械制造六棱塊混合土板強度測定數據

將預制的六棱塊混凝土板用于水利工程防滲技術中，取得良好的防滲效果。

3 結論

1）為了提升水利工程良好的防滲效果，同時節約工程成本，提升制作防滲混凝土板的效率，通過對比分析現澆混凝土、人工預制混凝土、塑料模具預制混凝土、機械預制混凝土板四種不同工藝各自的優缺點，反復試驗研發出機械預制六棱塊的施工工藝，提高了工作效率，在山西境內首次成功實現了利用混凝土進行機械制造六棱塊的先例，并且完全符合水利工程的防滲效果。

2）機械預制六棱塊使水利工程襯砌主材料（預制六棱塊）由傳統的人力生產向機械化生產邁開了一大步，極大地解放了生產力，提高了工作效率。在山西省境內金堤水壩中，采用機械制造六棱塊混凝土塊，使工期比預定時間縮短2個月，獲得上級領導嘉獎,并在全山西范圍內進行推廣學習。