混凝土附著式氣動振動器應(yīng)用簡介

　　氣動振動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。針對目前國內(nèi)外振動器在大型混凝土構(gòu)件預(yù)制應(yīng)用中的實際情況，結(jié)合我國預(yù)應(yīng)力混凝土T梁預(yù)制的工藝特性，闡述氣動振動器在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁預(yù)制中的應(yīng)用。

　　1 概述

　　振動器是利用激振裝置產(chǎn)生振動，并將振動通過預(yù)制模板傳給混凝土使其密實的設(shè)備。混凝土振動器工作時，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)到密實的效果。最早出現(xiàn)的振動器是風(fēng)動柱塞式，繼之生產(chǎn)電動偏心式。

　　20世紀(jì)30年代有了行星滾錐高頻振動原理； 20世紀(jì)50年代末，電動行星滾錐型高頻插入式振動器得到普及。 振動器按工作方式分為插入式（內(nèi)部）、附著式（外部）和平板式（表面）；按動力分為電動式、風(fēng)動式、氣動式、內(nèi)燃式和液壓式；按振動頻率分為中頻、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。振動器的基本技術(shù)參數(shù)是：振動頻率、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)的振動器不斷問世。 選用振動器時，必須針對混凝土的性質(zhì)和施工條件，合理選擇振動器的振動參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，才會達(dá)到理想的振動的效果。

　　目前，我國大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁和箱梁預(yù)制生產(chǎn)過程中，使用電動振動器的企業(yè)遠(yuǎn)比使用氣動振動器的企業(yè)多，而在歐美國家氣動振動器已廣泛應(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（2005）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，同時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)，決定在南昌制梁項目部使用氣動振動器。

　　2 氣動振動器的應(yīng)用

　　2. 1 技術(shù)保證措施 目前國內(nèi)外生產(chǎn)氣動振動產(chǎn)品的企業(yè)比較多。經(jīng)過長時間的調(diào)研、比較以及試驗，決定選用了意大利進(jìn)口的SOTAI牌SPV4000型附著式氣動振動器。該振動器的技術(shù)參數(shù)：振動頻率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;振動器的進(jìn)氣壓力一般情況下在0.6~0.7MPa時振動器的工作效率為100%,當(dāng)進(jìn)氣壓力為0.5~0.6MPa時效率為80%左右，低于0.4MPa時不能發(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)振動器的振搗力。

　　南昌制梁場的制梁臺位由15個32m臺位和2個24m臺位組成，其中3行32m臺座3組、2行32m臺座3組、2行32m臺座1組。為此設(shè)計了一套固定式壓縮空氣管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來驅(qū)動T梁模板上布置的氣動振動器。網(wǎng)絡(luò)布局為固定管道（淺埋）+1根移動分支管，固定管道使用一根?80mm無縫鋼管作為主管；每列臺座使用同一管徑的無縫鋼管作為分氣管，并在每兩個臺座間安裝一通氣閥門作為與移動分支管的接口；移動分支管為一根長32m、管徑50mm的無縫鋼管，按照T梁模板上振動器的安裝位置接16根Φ20mm無縫鋼管并在其上安裝控制球閥，以及連接振動器的軟管，軟管選擇內(nèi)徑16mm,耐壓等級1.0MPa的橡膠軟管。制梁場制梁臺座與壓縮空氣輸送管道布置如圖1所示。

　　SOTAI牌SPV4000型附著式氣動振動器的振動作用半徑為2.5 m, 32 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁長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個氣動振動器，即內(nèi)、外側(cè)模板各布置8個可滿足振動要求。由于梁的端部腹板厚0.44m,即端部混凝土體積分布多。因此第一個振動器距模型端部約1.8m,其他振動器沿模型縱向方向間距均為4 m,并且振動器在內(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， SOTAI牌SPV4000型附著式氣動振動器與振動器座子的接觸面呈圓弧狀，如圖2所示。在制作振動器底座時，一定保證兩圓弧面完全吻合，這樣才能讓振動力通過振動器底座最大限度地傳遞給模板。除此之外，振動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器，安裝振動器的連接筋必須從模板底部貫通至模板頂部，這樣可保證振動力在水平和垂直方向的有效傳遞。

　　2. 2 氣動振動器應(yīng)用中注意事項 在實際應(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，壓力每變化0.1MPa,空氣體積增加或減少1倍，因此實際使用時，儲氣管和管道有效容量應(yīng)略高于同時使用振動器總耗氣量的1/2。因此，選用2臺容量為3m3,壓力1.0MPa的儲氣罐進(jìn)行儲能。 從圖1可看出，壓縮空氣主輸送管道約260 m長，在管道上開的閥門也比較多，每次使用之前需對管道進(jìn)行檢查，防止因漏氣影響壓縮空氣的作用壓力。振動器工作之前，需提前一定的時間啟動空壓機(jī)對兩個儲氣罐儲能。在使用過程中，要時刻關(guān)注空壓機(jī)的工作壓力是否控制在振動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性，同時要防止過振。振動時間和振動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器氣源閥門只需開至1/3大小，此時的振動主要幫助混凝土流動，同時也起到振實作用。當(dāng)混凝土厚度達(dá)梁體下翼緣處時，需將振動器氣源閥門全部打開。灌注結(jié)束時，在橋面和隔墻位置需用振動棒輔助振動。 應(yīng)用氣動振動器時，振動力的大小和振動時間的長短直接影響梁體的外觀質(zhì)量。使用時需摸索最適合的振動工藝，必要時應(yīng)隨時進(jìn)行調(diào)整，包括振動時間和振動力大小的調(diào)整。耐磨焊條

　　3 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評價

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

　　（1）在潮濕的情況下，氣動振動器是無電作業(yè)，安全可靠。

　?。?）該氣動振動器壽命至少達(dá)10年以上，能連續(xù)工作30 000 h?？杀苊獬霈F(xiàn)目前每個預(yù)制梁場購置振動器數(shù)量多（給管理帶來困難）且維修頻率高的現(xiàn)象，節(jié)省了振動器的購置成本和維修成本。

　　（3）高頻振搗頻率可達(dá)15 000 r/min以上，迅速排氣，可增強(qiáng)混凝土密實度。直接提高橋梁產(chǎn)品內(nèi)在及外觀質(zhì)量；同時振動器在灌注時運(yùn)行時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，減少了對模具的損壞，增加了模具使用壽命。

　?。?）振動器使用壓縮空氣為動力，無污染，且自身結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)久耐用，不會產(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)用氣動振動器，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，氣動振動器在預(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。