一种预制桥墩及其生产方法

1.一种预制桥墩的生产方法，其特征在于 ：所述预制桥墩的结构为中空圆柱体，预制桥墩内套接两层以上中心重合的圆柱形钢筋骨架，钢筋骨架间与钢筋骨架的外侧均被混凝土层包裹，所述预制桥墩的两端分别嵌置钢制端板；所述预制桥墩的成分为 250-270质量份的水泥，120-150质量份掺合料，40-50质量份的减水剂，120-150质量份水，600-800质量份细骨料，1100-1400质量份粗骨料，其特征在于 ：包括如下工艺步骤 ；
1）钢筋笼装配成型 ：包括钢筋下料、钢筋编组、钢筋笼成型检验和装配 ；钢筋主筋采用定位切断机截断，按照图纸设计长度进行下料，再对内、外钢筋笼分别编组，按照设计图纸装配至滚焊机内，滚焊成型将内笼穿进外笼内，成型后采用皮带运输机运至笼筋装配区；
钢筋笼装配区将内笼穿进外笼内，安装架立筋，经检验合格后，通过桁吊采用多点起吊入模，长度不大于8 m的桥墩吊装采用两吊点法；长度大于8 m的桥墩，采用四点吊法，龙筋入模后，将管模内所有笼筋通过连接器连接成一个整体；
 2）混凝土喂料合模 ：待钢筋笼吊装入模后，开始进行混凝土喂料，混凝土由搅拌楼通过电脑自动配料集中拌制，采用布料斗配合平板运输桁架进行混凝土喂料 ；
3) 离心成型 ：合模后采用桁吊将管模吊运至离心区，将管模跑轮放在离心机托轮上，使用自动离心装置进行控制，启动时，先开风机，后启动主马达 ；离心成型工艺过程分为五个阶段 ：低速—低中速 1 档—低中速 2 档—中速—高速 ；离心完毕后，倾倒余浆 ；
4) 蒸汽养护 ：离心完成后，采用桁吊将管模吊入蒸养池中，合盖蒸养，蒸汽养护过程一般分静停、升温、恒温和开盖降温四个阶段 ；静停阶段1h，温度为常温 ；升温阶段 2h，0~
0.5h 内从常温均匀升温至 60°±2，0.5h 1.0h 内从 60°±2°均匀升温至 70°±2°，1h~ ~
1.5h 内从 70°±2°均匀升温至 80°±2°，1.5h 2.0h 内从 80°±2°均 匀升温至 85°90° ~ ~
；恒温阶段3.5h，温度保持在 85°90°；
~
5) 拆模 ：蒸养完成结束后，将管模吊出蒸养池，进行拆模；
6) 存放 ：预制墩拆模后，按规格、类型分别堆放。

一种预制桥墩及其生产方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及一种预制桥墩及其生产方法。\n背景技术\n[0002] 公路(含高速公路、一级公路和低等级公路)和市政道路中，中、小跨径的桥梁大多采用圆形钢筋混凝土桥墩，其具有施工简单，施工工艺成熟，外形简介美观等优点，因此在中、小跨径桥梁中被广泛采用。然而现有的圆形桥梁墩柱多数采用实心圆形截面，混凝土一般均采用非高强混凝土，混凝土材料用量较大。现场现浇施工周期比较长，对周围的环境也会产生一定破坏。同时在长期使用中，也出现一些共同的工程病害，主要有：①墩身开裂；②施工工艺不满足规范要求，钢筋骨架整体偏位，导致混凝土保护层过薄，墩柱钢筋外露、锈蚀；对于后张法预应力桥墩，对节段间接缝吻合要求工艺较高，接缝间的微小偏差即能造成墩顶偏位超过允许值，且后期预应力张拉需要较大操作空间，其施工工艺较为复杂。\n[0003] 在现代桥梁设计理念注重耐久性、环保性、经济性以及在某些对工期要求比较严格的情况下，原有的圆柱形墩柱及后张法预应力桥墩在特定情况下已不能满足要求，必须通过技术革新，适应新世纪交通工程的发展的需求。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种结构坚固，生产便捷的预制桥墩。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种预制桥墩，所述预制桥墩的结构为中空圆柱体，预制桥墩内套接两层以上中心重合的圆柱形钢筋骨架，钢筋骨架间与钢筋骨架的外侧均被混凝土层包裹，所述预制桥墩的两端分别嵌置钢制端板。\n[0006] 本发明还公开了一种所述预制桥墩的成分，包括250-300质量份的水泥，120-150质量份掺合料，40-50质量份的减水剂，120-150质量份水，600-800质量份细骨料，1100-\n1400质量份粗骨料。\n[0007] 优选的，所述水泥选用强度等级不低于52.5级的硅酸盐水泥。\n[0008] 优选的，所述减水剂为奈系减水剂，粉剂掺量为0.70％,减水率≥14％,状态为褐色水剂。\n[0009] 优选的，所述粗骨料为破碎的卵石或碎石，颗粒度为5-25mm碎石。\n[0010] 优选的，所述细骨料采用洁净的天然硬质中粗砂，细度模数为2.0-3.0，配合比为\n2.0-3.0中粗砂，含泥量≤1.0％。\n[0011] 优选的，所述掺合料是矿渣微粉，含水率≤1.0％，比表面积4000～5000cm2/g，密度≥2.5g/cm3。\n[0012] 本发明还公开了一种所述预制桥墩的生产方法，其特征在于：包括如下工艺步骤；\n[0013] 1)钢筋笼装配成型：包括钢筋下料、钢筋编组、钢筋笼成型检验和装配；钢筋主筋采用定位切断机截断，按照图纸设计长度进行下料，再对内、外钢筋笼分别编组，按照设计图纸装配至滚焊机内，滚焊成型将内笼穿进外笼内，安装架立筋，通过桁吊起吊入模，将管模内所有笼筋通过桁吊连接成一个整体；\n[0014] 2)混凝土喂料合模：待钢筋笼吊装入模后，开始进行混凝土喂料，混凝土由搅拌楼通过电脑自动配料集中拌制，采用布料斗配合平板运输桁架进行混凝土喂料；\n[0015] 3)离心成型：合模后采用桁吊将管模吊运至离心区，将管模跑轮放在离心机托轮上，使用自动离心装置进行控制，启动时，先开风机，后启动主马达；离心成型工艺过程分为五个阶段：低速—低中速1档—低中速2档—中速—高速；离心完毕后，倾倒余浆；\n[0016] 4)蒸汽养护：离心完成后，采用桁吊将管模吊入蒸养池中，合盖蒸养，蒸汽养护过程一般分静停、升温、恒温和开盖降温四个阶段；静停阶段1h，温度为常温；升温阶段2h，0～\n0.5h内从常温均匀升温至60°±2°，1h～1.5h保持温度在60°±2°，1.5h～2.0h内从60°±2°均匀升温至70°±2°，1.5h～2.0h内从70°±2°均匀升温至80°，2.5～3.0h内从80°±2°均匀升温至85°～90°；恒温阶段3.5h，温度保持在85°～90°；\n[0017] 5)拆模：蒸养完成结束后，将管模吊出蒸养池，进行拆模；\n[0018] 6)存放：预制墩拆模后，按规格、类型分别堆放。\n[0019] 通过采用本方法可以便捷的制得预制桥墩，该预制桥墩结构坚固，安装便捷，无须在河道内打桩下料，可以直接安装在河道内通过水泥密封完成施工，加快了桥梁的施工进度。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明一种预制桥墩的结构示意图；\n[0021] 图2为本发明一种预制桥墩的两点吊吊点位置示意图；\n[0022] 图3为本发明一种预制桥墩的四点吊吊点位置示意图；\n[0023] 其中：1.预制桥墩、2钢筋骨架、3.钢制端板。\n具体实施方式\n[0024] 为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成本发明保护范围的限定。\n[0025] 下面结合附图1-3详细说明本发明的优选实施方式：一种预制桥墩，所述预制桥墩\n1的结构为中空圆柱体，预制桥墩1内套接两层以上中心重合的圆柱形钢筋骨架2，钢筋骨架\n2间与钢筋骨架2的外侧均被混凝土层包裹，所述预制桥墩1的两端分别嵌置钢制端板3。所述预制桥墩1通过离心处理获得。离心成型对于制造预制桥墩来说是一个十分重要的工序，它会影响桥墩混凝土强度和沿整根桥墩长度上的混凝土均匀性。\n[0026] 所述预制桥墩本体的配比设计配制强度为80.5MPa，采用蒸养、蒸压工艺，本混凝土配合比主要用于预制桥墩，坍落度设计为20mm-50mm。各成分如下：\n[0027] 1、水泥--选用强度等级不低于52.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，质量要求符合GB175-2007的规定，本配合比使用的是P·Ⅱ52.5R级的硅配盐水泥，内控指标为,水泥3d抗压强度≥28.0MPa,28d抗压强度≥55.0MPa,3d抗折强度≥5.0MPa,\n28d抗折强度≥8.0MPa；\n[0028] 2、减水剂--选用奈系减水剂，粉剂掺量为0.70％,要求减水率≥14％,状态为褐色水剂，其质量要求应符合GB8076的规定；\n[0029] 3、粗骨料--采用破碎的卵石或碎石，其质量要求应符合GB/T14685-2011的规定，本配合比选用级配为(5-25)mm碎石，泥块含量为零；\n[0030] 4、细骨料--采用洁净的天然硬质中粗砂，细度模数为2.5-3.0，质量要求符合GB/T14684-2011的规定，本配合比使用2.5-3.0中粗砂，含泥量≤1.0％，泥块含量为零；\n[0031] 5、掺合料--宜采用，矿渣微粉，或硅灰等，本配合比采用的是矿渣微粉，其质量应符合GB/T18046-2008的规定，含水率≤1.0％，比表面积(4000～5000)cm2/g，密度≥2.6g/cm3，；\n[0032] 6、水--宜用混凝土拌和用水，其质量符合JGJ63的规定，本配合比使用自来水。采用二次拌和楼投料方法投料，净搅拌时间不得低于90s。\n[0033] 附配方比例：\n[0034]\n[0035] 成型：采用离心成型，离心工艺分五个阶段，低速、低中速1、低中速2、中速、高速；\n采用蒸汽养护工艺；离心(成型)工艺高速可以在±5％小范围内调整，其它参数不允许调整；蒸养最低时间为7小时。附离心时的电机旋转参数：离心成型工艺：⑴离心速度分为低档、低中速1、低中速2，中速1、中速2、高档三级过渡，分档分的越细越好，可以将低速级平滑线性上升至高速级，使混凝土成型有逐渐连续进行的过程。可以把低速视为第一阶段，它的作用主要是在离心力的作用下，使投入管模内的混凝土混合料进行均匀的分布；高速视为第二阶段，它的主要作用是在离心作用下，使混凝土混合物更加密实；低中速、中速是承上启下的过渡作用，同时能使混合物中固相颗粒分布更均匀更稳定的位置。离心速度的确定：\n[0036] ①低速转速的确定：低速转速的确定是根据混凝土在旋转时产生的离心力与该混凝土的重力，两者这间要达到平衡，物料在旋转时不致于落下，但还要考虑物料的粘聚性而适当增大。低速离心速度不仅仅与桥墩的直径有关，还与混凝土混合物料的坍落度、有关，最终是要得到相对较高的强度，在坍落度较大的情况下，相对低速转速(最佳)增大，得到的强度也随之增大。\n[0037] ②高速转速的确定：由于离心力的作用，各层的混凝土都受到相邻内层混凝土的挤压，而整个混凝土在高速离心时对钢管模内壁的密实挤压力，最后确定转速。但是算出的转速值往往受设备的限制(电机、管模变形跳动)，所以往往减小转速，用适当延长时间来补救。\n[0038] ⑵离心时间：整个离心过程可分为两个阶段：分布、密实。如果没有中速时间，则旋转速度就发生急剧的变化，这时，混凝土混合料还没有很好的分布好，由于离心力的突增，使混合料的分离现象严重，影响了充分发挥离心密实效果，还回使混合料颗粒之间的咬合力和阻力增加，使混合料不能很好的分布到位，至使处于原始状态，而影响密实性，也会出现“少料”的现象。\n[0039] 以上所说的离心制度主要是为了成型和产生混凝土强度的最大值，因为离心混凝土的强度与剩余水灰比有关，成型后水灰比下降越多，强度提升越多，而离心成型剩余水灰比会减小。所以关于离心制度和强度之间的关系，在相同混凝土混合料的情况下，通过离心制度产生混凝土强度最大值的原因：混凝土混合料成型前水灰比相同，在最佳的转速下，剩余水灰比越小；在最佳的旋转速度下，产生的分离现象小，所以混凝土强度最大。\n[0040] 附：离心工艺参数表\n[0041]\n[0042] 1、钢筋下料：钢筋主筋采用定位切断机截断，按照图纸设计长度进行下料，根据不同规格、长度分类放置在指定的钢筋存放区。\n[0043] 2、钢筋编组：对内、外钢筋笼分别编组，按照设计图纸装配至滚焊机内，滚焊成型，成型后采用皮带运输机运至笼筋装配区。\n[0044] 3、钢筋笼成型检验：⑴、钢筋应清除油污，不应有局部弯曲，端面应平整。⑵、纵向钢筋和螺旋筋焊接点的强度不得低于该材料标准强度的95％，松脱的焊点应用钢丝绑扎。\n⑶、钢筋笼骨架成型后根据图纸要求进行规格、根数、间距等尺寸检验。\n[0045] 4、装配：在钢筋笼装配区将内笼穿进外笼内，安装架立筋，经检验合格后，通过桁吊采用多点起吊入模，长度不大于8m的桥墩吊装采用两吊点法。长度大于8m的桥墩，采用四点吊法，龙筋入模后，将管模内所有笼筋通过连接器连接成一个整体。\n[0046] 5、钢筋笼制作、编组、滚焊、入模基本要求：⑴、主筋滚焊前应进行等长编组，同一根桥墩的主筋的长度相对误差值：12.5m(包含12.5m)以下不应大于3.0mm。⑵、钢筋骨架(笼筋)应按设计图纸及技术要求进行制作，不得随意变动。⑶、螺纹主筋及螺旋筋的焊接应有一定焊接强度要求，但不宜过烧；⑷、钢筋骨架成型后，各部分尺寸应符合以下要求：1、主筋间距偏差不得超过±10mm；2、螺旋筋：笼筋头加密区长度为1.5m，加密区间距100mm±10mm；\n非加密区间距200mm±10mm；尾550mm无环筋，后一米为加密区，加密区间距100mm±10mm；3、端面平整度最大偏差不得超过±4mm；④、端面倾斜度不得超过0.5％D,D为桥墩直径。⑸、螺旋筋焊接时，应注意观察，如发生焊点开裂脆断，该钢筋不得再用，并应及时调整电流，采取纠正措施。⑹、吊运钢筋骨架，要求轻吊轻放，平顺，避免变形，要求钩住主筋，不能钩螺旋筋，以免吊散。⑺、骨架堆放应注意以下几点：1、严禁从高处抛下，以免损坏骨架，并不得将骨架在地面拖拉，使骨架松散变形；2、对钢筋骨架及原材料应采取有效防护措施，防止雨水侵袭产生锈蚀。\n[0047] 模具准备：1、模具采用型钢结构，由外模，端模、连接器和桁架组成。配置2套￠\n120cm×33m模具，4套端模，10套连接器。管模由上管模、下管模组成，在两管模连接处设置凹凸槽口，以保证接头严密、不漏浆。在管模内部1m凿毛段固定两片长1000mm，直径1200mm半圆模板，板面采用冷轧钢板，在内面板焊接间距10cm，Φ8圈筋，在底部1m范围内形成凹凸面，以利于后期安装时连接质量。前期试验，以φ600桩型进行小试。2、使用前准备工作①、管模拆开后，模具边用钢钎、钢铲等工具将粘附的水泥浆及残留物清理干净。②、将清理好的模具喷涂脱模剂，做到喷涂均匀。③、将下管模吊运至喂料区的专用桁架上。\n[0048] 混凝土施工：待钢筋笼吊装入模后，开始进行混凝土喂料，混凝土由搅拌楼通过电脑自动配料集中拌制，采用布料斗配合平板运输桁架进行混凝土喂料。\n[0049] 1、砼配料前准备工作①、石子按产地堆放，不同产地的石子一般不应混合使用(指定的除外)。用装载机将石子铲到落料斗内，通过皮带输送到振动筛上，用水冲洗干净，将不能满足规定级配的石子筛出。随时清理筛孔，以防堵塞，筛板破损要及时修补或更换。大、小石仓碎石比例一般可按60％：40％搭配，并满足5～25mm连续级配要求，当不能满足级配要求时，可在±5％小范围内调整。②、砂按细度模数进行分堆堆放并应根据砂的粗细情况确定搭配比例，再用装载机铲往落料斗中。砂通过皮带机运往振动筛上，筛去杂物及卵石，再送往搅拌楼上贮料仓备用。随时对筛网进行检查，发现筛网破损，要及时修补或更换。各输送机械应保持良好润滑状态，注意保养、维修。定期对砂、石筛孔尺寸进行检查。\n[0050] 2、砼配料：按照工艺配方进行参数的设置，用电子秤计量投料。为保证砼的和易性，总搅拌时间控制在2.5～3.5min，混凝土坍落度控制在5.0～8.0cm。\n[0051] 3、砼喂料：在喂料前检查，确保钢筋平直、螺旋筋无松散、管模螺栓齐全、模内无杂物、模边清理干净，合格后开始进行喂料，喂料采用点动控制下料，管模置于喂料平车上，卷扬机拖动来回移动，使料在管模移动过程中均匀落入，布满全模。喂料时，操作喂料车要平稳，落料时按“先中间-——后两端——再中间”的顺序喂料，使料均匀布在管模内。用钢锹将混凝土料铲齐堆好，两侧模边多余料清理干净，在底模凹槽放好止浆棉绳，合上上模，用汽动扳手拧紧螺丝，从一端两侧对称同时向另一端拧紧合模螺丝，指定专人对螺丝连接松紧程度进行检查及手扳补拧。合上模时，要对准轻放，并检查轮缘模端，有无错口，合缝止口上如有小石子及其它物，要用小铁铲等工具清除。\n[0052] 离心成型工艺：合模后采用桁吊将管模吊运至离心区，将管模跑轮放在离心机托轮上。使用自动离心装置进行控制，启动时，先开风机，后启动主马达。离心成型工艺过程分为五个阶段：低速-低中速1档-低中速2档-中速-高速；低速阶段、低中速阶段的主要作用是在离心的作用下，使投入管模内的混凝土均匀分布；中速阶段是承上启下的过渡作用，同时能使混合物中固相颗粒分布到更均匀更稳定的位置；高速阶段的主要作用是在离心力的作用下，使混凝土混合物更加密实。离心完毕，倾倒余浆，并用电筒光检查桥墩内表面质量。离心全过程详细记录各阶段转速时间，离心过程的异常情况，管模有无跳动，与托轮是否吻合，桩内表面质量、余浆情况等，作为质检评定的参考依据。\n[0053] 混凝土的养护：1蒸汽养护工艺：离心完成后，采用桁吊多点起吊将管模吊入蒸养池中，合盖蒸养。蒸汽养护过程一般分静停、升温、恒温和开盖降温四个阶段。静停阶段1h，升温阶段2h，恒温阶段3.5h，降温具体时间及温度按下表控制：\n[0054]\n[0055] 蒸养养护温度控制表\n[0056] 拆模与存放：1、拆模及成品检测\n[0057] 蒸养完成结束后，将管模吊出蒸养池，移至拆模区拆模。脱模后，由质检员依据外观质量与尺寸偏差要求进行检验，并在桥墩任一端内壁用毛笔写上生产日期、班别、管模编号、米数及质量等级代号等。\n[0058] 桥墩的外观质量表\n[0059]\n[0060] 桥墩的尺寸允许偏差\n[0061]\n[0062] 在桥墩外表印上产品直径、墩高、生产日期、班别等内容。\n[0063] 2、成品吊运及堆放\n[0064] 预制墩拆模检查合格后，按规格、类型分别堆放。长度不大于8m的桥墩吊装宜采用两吊点法，两支点法的两吊点位置距离端部0.21L。长度大于8m的桥墩，宜采用四点吊法。\n[0065] 桥墩堆放时最下层两支点位置放在垫木上，堆放层数不超过2层，每层堆放要平整，两端要整齐，最下面1层外侧要用木楔子塞住或用锁扣螺钉联接等措施防止滚动。\n[0066] 通过采用本方法可以便捷的制得预制桥墩，该预制桥墩结构坚固，安装便捷，无须在河道内打桩下料，可以直接安装在河道内通过水泥密封完成施工。\n[0067] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。