一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺的制作方法

文档序号：22892734发布日期：2020-11-10 18:31阅读：96来源：国知局

本发明涉及新型建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺。

背景技术：

活性粉末混凝土(reactivepowderconcrete，简称rpc)是二十世纪九十年代中由法国开发出的一种具有高强度、高韧性、高耐久性等诸多优点的新型混凝土材料。它由级配石英砂、水泥、掺合料、外加剂等主要部分组成，为了提高韧性和延性加入了高强度特制钢纤维，并在凝结、硬化过程中通过高温蒸汽养护以改善成品的微观结构。由于其具有的超高强度和其他方面的优异性能，得到国际土木工程学界的广泛重视，近年来在欧洲、北美和亚洲的韩国出现了不同场合的工程应用范例。

国内对rpc材料的研究也广泛展开，近年来有不少研究开发进展方面的报道。据报道，国内一些教学科研单位对rpc技术理论方面的问题作了深入探讨，并摸索试验了活性粉末混凝土在一些领域的实际应用。

由于活性粉末混凝土其独特的物理特性和化学特性，因此它的生产制造工艺水平与普通混凝土也存在差异。目前活性粉末混凝土电缆槽盖板已进行了规模化生产应用，但对新开发的产品，尤其是新近研发的活性粉末混凝土轨枕构件，还没有成熟的可大规模工业化生产的生产工艺，制约了活性粉末混凝土轨枕的规模化生产应用。

因此，如何提供一种可大规模工业化生产活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺，以实现在利用活性粉末混凝土制造轨枕结构构件的生产过程中，工艺易于实现、操作相对简便、生产效率更高，并适用于多种活性粉末混凝土制品的生产，尤其适合采用预应力结构设计的活性粉末混凝土轨枕结构构件生产的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺，具体包括以下步骤：

(1)检验：将模具、钢筋、配件和活性粉末混凝土原材料送入场地并检验；

(2)组装：在组模台位，按模具设计图要求将模具进行组模，按产品设计要求放置钢筋和配件并检验；

(3)张拉：将组装好的模具、钢筋和配件移动到张拉台位并张拉钢筋，得到组装构件模具，备用；

(4)混料：将活性粉末混凝土原材料加入搅拌机进行搅拌，得到活性粉末混凝土拌合物并放入布料车；

(5)布料：将组装构件模具移动到布料台位，然后将布料车移动到布料台位上方并向组装构件模具内加入活性粉末混凝土拌合物，得到布料构件模具；

(6)振动：将布料构件模具移动到振动台位振动成型，得到成型构件模具；

(7)蒸养：将成型构件模具移动到养护设施内进行蒸汽养护，得到养护构件模具；

(8)放张：将养护构件模具移动到放张平台进行预应力钢筋放张，得到放张构件模具；

(9)拆模：将放张构件模具运输到拆模台位进行拆模，得到活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(10)自然养护：将活性粉末混凝土轨枕结构构件进行自然养护，得到自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(11)存放：对自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件进行检验，检验合格存放至成品存放区，检验不合格存放至废品存放区；

(12)清理：将拆模后的模具和配件进行清理，然后移动至组模台位继续循环使用。

进一步，上述步骤(1)中，模具为轨枕结构构件模具，材料为钢材；钢筋为预应力钢筋或构造钢筋；配件为工装配件和工艺配件；活性粉末混凝土原材料由以下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥650-750份、掺和料100-220份、石英砂1100-1300份、钢纤维80-150份、外加剂40-70份和水110-130份，优选为普通硅酸盐水泥700份、掺和料200份、石英砂1200份、钢纤维120份、外加剂60份和水120份。

更进一步，掺和料为硅灰、粉煤灰、硅微粉等活性微粒中的至少一种，且，掺和料的sio2含量大于80％，最大粒径不超过1μm；石英砂的粒径为0.1-1.5mm；钢纤维的直径为0.15-0.25mm；外加剂为聚羧酸系高效减水剂或氨基系高效减水剂。

采用上述进一步的有益效果在于，通过精确的配合比掺量控制，可以保证活性粉末混凝土的质量，通过添加特制的活性微粒(掺和料)、石英砂及钢纤维可以改善混凝土拌合物的性能，提高活性粉末混凝土的强度及耐久性。

进一步，上述步骤(3)中，张拉钢筋采用的设备为液压千斤顶；预应力钢筋的抗拉强度标准值为1500-1700mpa，张拉应力控制值为1100-1300mpa，优选抗拉强度标准值为1570mpa，张拉应力控制值为1170mpa。

采用上述进一步的有益效果在于，张拉钢筋可以为轨枕构件施加预应力，充分发挥预应力钢筋抗拉强度高和活性粉末混凝土抗压强度高的特性，提高轨枕构件的力学性能，并通过张拉的应力控制，精准地控制施加的预应力效果。

进一步，上述步骤(4)中，搅拌的速度40-90r/min，时间为8-12min，优选为10min。

采用上述进一步的有益效果在于，活性粉末混凝土拌合物粘性很大，较高的搅拌转速和充分的搅拌时间可以将拌合物混合均匀，保证混凝土强度。

进一步，上述步骤(6)中，振动台位由不少于一个振动台组成，且，振动台的振动频率为40-90hz，振动时间为4-8min。

采用上述进一步的有益效果在于，活性粉末混凝土拌合物粘性很大，较高的振动频率和较长的振动时间能将拌合物内气泡排出，使混凝土拌合物充分密实，保证活性粉末混凝土质量。

进一步，上述步骤(7)中，蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温四个阶段，相对湿度不低于95％；更进一步，静停时间不少于6h，升温的速度不大于11℃/h，降温的速度不大于14℃/h，恒温的温度为50-90℃，恒温的时间不少于50h。

采用上述进一步的有益效果在于，活性粉末混凝土拌合物中含有大量活性颗粒，在蒸汽养护的高温作用下会发生热合反应，生成对混凝土强度增强有益的化合物，并通过控制升温、降温速率避免构件表面受到较大的温差应力而产生开裂。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用“平面流水线作业法”，具有易于实现、操作简便、生产效率高等优点，解决了制约活性粉末混凝土制品大规模工业化生产的工艺瓶颈，适用于多种活性粉末混凝土制品的生产，尤其适合采用预应力结构设计的活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺的流程图；

图2为本发明步骤(1)检验过程的流程图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，

轨枕结构构件钢材模具具有足够的表面光洁度、强度、刚度和稳定性，确保各部位结构尺寸正确及预埋件的位置准确，接缝密贴，材料具有一定的硬度，耐磨，以保证模具使用频次，并且模具拆装方便，便于清理，便于运输，以节省工时，提高劳动生产率；

预应力钢筋采用抗拉强度为1570mpa的钢筋，其质量满足《预应力混凝土用钢筋》(gb/t5223-2002)的规定；

构造钢筋采用的热轧光圆钢筋，质量符合《钢筋混凝土用钢-第1部分：热轧光圆钢筋》(gb1499.1-2007)的规定；

普通硅酸盐水泥的标号为po42.5；

掺和料的sio2含量大于80％、最大粒径不超过1μm；

石英砂的粒径范围为0.1-1.5mm；

钢纤维的平均直径为0.2mm。

实施例1

一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺，具体包括以下步骤：

(1)检验：将轨枕结构构件钢材模具、预应力钢筋、工装配件、工艺配件和活性粉末混凝土原材料送入场地并检验；

其中，活性粉末混凝土原材料由以下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥700份，掺和料200份、石英砂1200份、钢纤维120份、聚羧酸系高效减水剂60份和水120份；

送入场地并检验的具体流程如图2所示，包括：调查及取样检测→选择合格供应商→提交材料计划→组织材料进场→初步检验(对送入场地初步检验不合格的备料清退出场)→取样检验(对取样检验不合格的备料处理或清退出场)→对检验合格的材料准备用于施工；

(2)组装：在组模台位，按模具设计图要求将轨枕结构构件钢材模具进行组模，按产品设计要求放置预应力钢筋、工装配件和工艺配件并进行数量和位置检验；

(3)张拉：将组装好的轨枕结构构件钢材模具、预应力钢筋、工装配件和工艺配件通过平移小车移动到张拉台位并张拉预应力钢筋，得到组装构件模具，备用；

其中，张拉预应力钢筋采用的设备为最大张拉力为100吨的液压千斤顶，张拉预应力钢筋的应力为1170mpa；张拉预应力钢筋的具体操作为：先张拉至设计应力15％进行钢筋长度、位置调整，以保证各钢筋应力均匀和在构件内位置准确，然后放松钢筋，再张拉至设计应力的25％并持荷4min，再继续张拉至设计应力的103％并持荷6min，索死张拉端，千斤顶回油，张拉结束，张拉过程中测量钢筋伸长值，张拉力和伸长值符合设计要求时张拉合格；

(4)混料：将活性粉末混凝土原材料加入强制式搅拌机中，以60r/min的速度搅拌10min，得到活性粉末混凝土拌合物并放入布料车；

其中，上料过程采用上料计量设备控制精度，要求自动计量：普通硅酸盐水泥和掺和料干燥状态的用量均按质量计，称量应准确到±1％；石英砂采用干燥骨料，用量按质量计，称量应准确到±2％；水、外加剂的用量按质量计，称量应准确到±0.5％的自动计量设备；

(5)布料：将组装构件模具通过平移小车移动到布料台位，然后将布料车移动到布料台位上方并向组装构件模具内加入活性粉末混凝土拌合物，得到布料构件模具；

其中，活性粉末混凝土拌合物搅拌完毕后在20min内布料完毕，组装构件模具连续布料，最大间隔时间应不超过5min；混料和布料的操作在12℃以上的环境进行；在布料过程中，应随机制作活性粉末混凝土试件，试件应随构件或同条件下成型，并随构件同条件养护；

(6)振动：将布料构件模具通过有动力辊道移动到振动台位振动成型，得到成型构件模具；

其中，振动台位由两个振动台组成，各振动台能实现同步振动，且，振动台的振动频率为60hz，振动时间为6min；振动过程中若布料构件模具内的料有多余要去除，不足的要补足，以振动后料面与模具上口平齐为准；振动结束后人工抹面收光，并整理干净，构件表面覆盖塑料膜；

(7)蒸养：将成型构件模具通过天车移动到吊入养护坑中，并将养护坑盖盖好，进行蒸汽养护，得到养护构件模具；

其中，蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温四个阶段，相对湿度大于95％；静停时间为6h，升温的速度为10℃/h，降温的速度为12℃/h，恒温的温度为70℃，恒温的时间为50h；撤除保温设施时，构件表面温度与环境温度之差不超过20℃；

(8)放张：将养护构件模具移动到放张平台进行预应力钢筋放张，得到放张构件模具；

(9)拆模：将放张构件模具运输到拆模台位进行拆模，得到活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(10)自然养护：将活性粉末混凝土轨枕结构构件进行自然养护，得到自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(11)存放：对自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件进行检验，检验合格存放至成品存放区，检验不合格存放至废品存放区；

其中，成品存放要求：将构件存放于地面硬化、排水设施良好的场地，并根据构件的尺寸形状设计存储方案；

(12)清理：将拆模后的模具和配件进行清理，然后通过动力辊道移动至组模台位继续循环使用。

实施例2

一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺，具体包括以下步骤：

(1)检验：将轨枕结构构件钢材模具、预应力钢筋、工装配件、工艺配件和活性粉末混凝土原材料送入场地并检验；

其中，活性粉末混凝土原材料由以下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥680份，掺和料190份、石英砂1200份、钢纤维90份、聚羧酸系高效减水剂55份和水120份；

其中，张拉预应力钢筋采用的设备为最大张拉力为100吨的液压千斤顶，张拉预应力钢筋的应力为1170mpa；具体操作为：先张拉至设计应力15％进行钢筋长度、位置调整，以保证各钢筋应力均匀和在构件内位置准确，然后放松钢筋，再张拉至设计应力的25％并持荷4min，再继续张拉至设计应力的103％并持荷6min，索死张拉端，千斤顶回油，张拉结束，张拉过程中测量钢筋伸长值，张拉力和伸长值符合设计要求时张拉合格；

(4)混料：将活性粉末混凝土原材料加入强制式搅拌机中，以45r/min的速度搅拌8min，得到活性粉末混凝土拌合物并放入布料车；

(6)振动：将布料构件模具通过有动力辊道移动到振动台位振动成型，得到成型构件模具；

其中，振动台位由不少于一个振动台组成，各振动台能实现同步振动，且，振动台的振动频率为50hz，振动时间为5min；振动过程中若布料构件模具内的料有多余要去除，不足的要补足，以振动后料面与模具上口平齐为准；振动结束后人工抹面收光，并整理干净，构件表面覆盖塑料膜；

(7)蒸养：将成型构件模具通过天车移动到吊入养护坑中，并将养护坑盖盖好，进行蒸汽养护，得到养护构件模具；

其中，蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温三个阶段，相对湿度大于95％；静停时间为6h，升温的速度为10℃/h，降温的速度为12℃/h，恒温的温度为65℃，恒温的时间为50h；撤除保温设施时，构件表面温度与环境温度之差不超过20℃；

(8)放张：将养护构件模具移动到放张平台进行预应力钢筋放张，得到放张构件模具；

(9)拆模：将放张构件模具运输到拆模台位进行拆模，得到活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(10)自然养护：将活性粉末混凝土轨枕结构构件进行自然养护，得到自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(11)存放：对自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件进行检验，检验合格存放至成品存放区，检验不合格存放至废品存放区；

其中，成品存放要求：将构件存放于地面硬化、排水设施良好的场地，并根据构件的尺寸形状设计存储方案；

(12)清理：将拆模后的模具和配件进行清理，然后通过动力辊道移动至组模台位继续循环使用。

实施例3

一种活性粉末混凝土轨枕结构构件的生产工艺，具体包括以下步骤：

(1)检验：将轨枕结构构件钢材模具、构造钢筋、工装配件、工艺配件和活性粉末混凝土原材料送入场地并检验；

其中，活性粉末混凝土原材料由以下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥700份，掺和料210份、石英砂1180份、钢纤维140份、氨基系高效减水剂55份和水120份；

(2)组装：在组模台位，按模具设计图要求将轨枕结构构件钢材模具进行组模，按产品设计要求放置构造钢筋、工装配件和工艺配件并进行数量和位置检验；

(3)张拉：将组装好的轨枕结构构件钢材模具、构造钢筋、工装配件和工艺配件通过平移小车移动到张拉台位并张拉构造钢筋，得到组装构件模具，备用；

其中，张拉预应力钢筋采用的设备为最大张拉力为100吨的液压千斤顶，张拉预应力钢筋的应力为1250mpa；具体操作为：先张拉至设计应力10％进行钢筋长度、位置调整，以保证各钢筋应力均匀和在构件内位置准确，然后放松钢筋，再张拉至设计应力的20％并持荷3min，再继续张拉至设计应力的103％并持荷5min，索死张拉端，千斤顶回油，张拉结束，张拉过程中测量钢筋伸长值，张拉力和伸长值符合设计要求时张拉合格；

(4)混料：将活性粉末混凝土原材料加入强制式搅拌机中，以80r/min的速度搅拌12min，得到活性粉末混凝土拌合物并放入布料车；

其中，活性粉末混凝土拌合物搅拌完毕后在30min内布料完毕，组装构件模具连续布料，最大间隔时间应不超过6min；混料和布料的操作在10℃以上的环境进行；在布料过程中，应随机制作活性粉末混凝土试件，试件应随构件或同条件下成型，并随构件同条件养护；

(6)振动：将布料构件模具通过有动力辊道移动到振动台位振动成型，得到成型构件模具；

其中，振动台位由不少于一个振动台组成，各振动台能实现同步振动，且，振动台的振动频率为70hz，振动时间为8min；振动过程中若布料构件模具内的料有多余要去除，不足的要补足，以振动后料面与模具上口平齐为准；振动结束后人工抹面收光，并整理干净，构件表面覆盖塑料膜；

(7)蒸养：将成型构件模具通过天车移动到吊入养护坑中，并将养护坑盖盖好，进行蒸汽养护，得到养护构件模具；

其中，蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温三个阶段，相对湿度大于95％；静停时间为6h，升温的速度为10℃/h，降温的速度为12℃/h，恒温的温度为75℃，恒温的时间为60h；撤除保温设施时，构件表面温度与环境温度之差不超过20℃；

(8)放张：将养护构件模具移动到放张平台进行预应力钢筋放张，得到放张构件模具；

(9)拆模：将放张构件模具运输到拆模台位进行拆模，得到活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(10)自然养护：将活性粉末混凝土轨枕结构构件进行自然养护，得到自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件；

(11)存放：对自然养护完成的活性粉末混凝土轨枕结构构件进行检验，检验合格存放至成品存放区，检验不合格存放至废品存放区；

其中，成品存放要求：将构件存放于地面硬化、排水设施良好的场地，并根据构件的尺寸形状设计存储方案；

(12)清理：将拆模后的模具和配件进行清理，然后通过动力辊道移动至组模台位继续循环使用。

性能测试

将实施例1-3制得的活性粉末混凝土轨枕结构构件分别进行外观、抗压强度、抗折强度、弹性模量、抗裂荷载和极限破坏荷载测试。