排式振捣机在机场道面厚型板块混凝土施工中的应用

[摘要] 通过改进型排式振捣机在机场道面混凝土的使用，实现了机场道面混凝土施工技术的一次突破，该工艺与场道传统施工工艺相比，摊铺工艺、振捣工效有了较大的改善。新工艺能确保混凝土施工振捣质量全程受控，在提高混凝土整体震实质量及加快施工速度等方面效果显著；既可以达到减轻工人劳动强度、节省人力的目的，又能保证混凝土板面有足够的修饰时间，使机场道面混凝土施工质量得到全面提升的同时，也降低了施工成本。

[关键词] 摊铺工艺 振捣工效 排式振捣机 机场道面施工

1 概述

1.1 机场道面施工技术的一般要求

民航机场道面施工规范要求：在传统的施工工艺中采用振捣器为平板振捣器，当混凝土板厚度小于22cm时，可一层摊铺；当板厚大于22cm时，应分层摊铺，下层摊铺的厚度宜为混凝土板总厚度的3/5。人工分层摊铺平板振捣施工，它是采用激振力较低的平板振捣器，通过分层摊铺振捣以振实混凝土。其主要优点有：施工机具简单、施工人员容易操作、对施工人员素质要求较低、施工成本低、对混凝土拌和料的配合比精度要求较低。其缺点有：现场施工人员较多，人为因素造成的欠振、漏振现象较普遍，从而影响了道面的整体强度；施工速度较慢，影响混凝土质量；由于人为摊铺不均匀容易形成砂浆窝，道面动态平整度较低。

1.2 混凝土摊铺振捣施工工艺的改进理念

根据在机场道面混凝土施工中采用“全机械化振动或电动高频振捣棒机组振捣，平板辅助振动”工艺的这一技术理念，结合以往类似工程的施工经验，通过多次对振捣机具的工艺性试验和技术改进，成功地组装了适合机场道面混凝土施工的排式振捣机，该机具在机场道面施工中得到广泛使用。实践证明：采用排式振捣机半机械化施工，除了改进机场道面混凝土传统人工法施工工艺外，还有利于改善因夏季气温高、持续时间长，使用的早强型水泥水化热高、硬化快，及混凝土水灰比小，流动性差，混凝土强度要求高、道面板厚等因素造成的施工困难。克服了传统工艺要求混凝土分层摊铺、分层振捣时因人为因素造成的欠振、漏振及作业时间长等方面的缺点，为机场道面施工工艺的改善提供了实例。

2 排式振捣机振捣施工与传统平板振捣器的施工比较

民航机场《场道工程施工技术要求》中规定，当道面混凝土厚度大于22cm时，混凝土应分层摊铺、上下层错开3～ 5m，并以平板震捣。由于该工艺施工速度较慢，且时间过长、混凝土硬化快，当混凝土浆液少时，不仅会造成上下层间结合不良，而且对后续的整平、揉浆、做面、拉毛等工序施工会产生较大的影响；此外，由于工人操作的平板振捣器很重，在每一板振捣持续时间不能少于规定的40s下，长期的疲劳作业，在一定程度上会出现工人偷工欠振的现象，控制不好将影响混凝土板的整体震实质量。而机场混凝土道面采用排式振捣机施工，改进了施工摊铺工艺、振捣工效，经论证，其生产效率、劳动力使用、施工整体质量等方面在不同程度上都得到了改善和提高。以下从施工技术及工艺对两种不同施工方法进行比较。

2.1 排式振捣机振捣效率高，与分层摊铺、分层振捣的传统工艺相比较，工效提高3倍多

以长×宽×厚为5m×4.5m×0.42m的混凝土板块为例，42cm厚的混凝土板必须分两层进行摊铺、振捣。我们把42cm厚的混凝土板分成下层24cm、上层18cm进行施工，每层主要采用2.2 ~ 2.8 kW平板振捣器振捣，并以插入式震捣器辅助振捣，弥补混凝土模板边部平板震捣器不易震到的部位。根据实际施工情况对宽为4.5 m的混凝土板块进行分区，共需用三台2.2kW的平板振捣器（平板尺寸为0.5m×0.5m）同时并排振捣（详见图1）。由于道面混凝土设计水灰比为0.44，坍落度控制在1cm之内，属干硬性混凝土。在气温较高且使用425R硅酸盐Ⅱ型水泥的条件下，每板持续振捣时间一般为40s左右，依此计算，5m×4.5m×0.42m的板块共需40min左右才能振捣完毕；而用一台排式振捣机，振捣棒间距40cm，并排安装10台高频振捣器，以0.8m/min的行走速度进行全厚全幅一次摊铺、一次振捣，边部用1.1 kW插入式振捣器辅助振捣，只需用10 ~12min便可振捣完毕，提高工效约3倍。

进一步推广应用，促使类似机场道面厚型板块混凝土施工工艺上了一个新台阶，前台作业诸工序中的振捣作业至关重要，费时较长，是瓶颈工序。此工序作业时间的大大缩短不仅给后续工序留出较大的操作空间，也可有效提高混凝土日浇筑产量。

2.2 节省人力，大大减轻工人的劳动强度

每台平板振捣器一般需两人操作，实施振捣过程中须沿着设定的振捣区间逐一、逐板地进行，每一板振捣的位置均需抬起放落一个过程，不允许平板振捣器拖动振捣，整个仓面共需3台振捣器，应由6个人操作；按每台平扳振捣器总重约40kg计，每台班（2人）需抬起下落数千次。这种长时间地重复单一的作业会使操作人员容易产生疲劳，随意欠振、漏振现象将会不可避免。而排式振捣机只需1人操作，采用电动控制便可轻松完成整个过程的振捣任务。排式振捣机施工工艺与传统施工工艺相比，可减少用工并减轻现场作业人员的劳动强度。

2.3 振捣过程容易受控，混凝土整体震实质量有保证

由于排式振捣机的行走速度是经试验调试后设定的技术参数，利用机身的行走速度来控制混凝土振捣时间。在实际施工中，如果发现混凝土振捣时局部逸出气泡较多，可通过控制器及时调整行走速度进行局部加振，直至混凝土混合料不再下沉、没有明显气泡时再继续缓慢前行，匀速振捣。因此这种方法基本避免了偷工欠振、漏振现象，使混凝土板上、下各部位震实质量得到切实保障。

2.4 混凝土板面修饰有了时间上的保证

由于排式振捣机振捣作业速度的加快，板面混凝土浇筑时间明显缩短，基本解决了因高温施工水泥初凝时间短、硬化快，干硬性混凝土振捣不易出浆，造成做面、拉毛操作困难等问题。混凝土板表面修饰留有较长时间进行精工细作，表面施工质量也得到了提高。

2.5 使用排式振捣机的工艺优点

分层摊铺、分层振捣的传统工艺在高温施工时易出现层间结合不良，振捣速度往往跟不上摊铺速度，常常出现卸料摊铺后的混凝土在仓面待振时间较长的现象，从而使混凝土表层中的自由水分在夏日暴晒或大风下蒸发散失较快，造成混凝土表层出现假凝现象；而排式振捣机是一次摊铺、一次全幅快速振捣作业，振捣速度比摊铺速度更快。因此不存在上下层间结合不良问题，亦基本上避免了高温时段混凝土出现假凝的弊端。

3 排式振捣机技术参数选择

3.1 试验中所使用排式振捣机的特征和基本参数

从国内生产厂家配套购进的振捣装置，说明书中明确指出只适用于公路和路面厚度25cm以内的混凝土，不太适合于机场道面使用。经与有关专家共同研究论证，我们根据机场道面较厚又使用干硬性混凝土的特点和实际情况，模仿了德国SP850型滑模摊铺机上使用的振捣装置结构布置，参考了其对振捣性能参数的要求，结合国内实际做了一些改进。改进后，本次试验所使用的排式振捣机主要特征和参数如下：

（1）振捣棒与棒之间的间距为55 ~ 60cm（试验暂用），考虑振波衰减对混凝土造成振捣不均的影响。

（2）振捣棒与相邻棒上、下相互交错排列成大约20°角，上排与下排棒端头高度设置有一定的差值，一般控制在12 ~ 15cm之间，使用时下排振捣棒距底基层表面约控制在8cm 左右，以解决上下层振捣不均和排气困难问题。

（3）振捣棒频率是关键参数，必须选用每分钟振捣12000次的高频振捣棒。

（4）棒的振幅为1.2mm（可加大到1.5mm），激振力660kg。

（5）振捣棒选购佛山振捣器厂生产的ZDN85型产品。据厂家介绍，该产品虽然直径粗些，但是启动快，启用时不用敲打，故障率低，每条振捣棒平均使用寿命可达1000小时左右。

（6）棒的工作长度为450mm，功率为0.8kW。

（7）在排式振捣机架上，安装了以两种不同角度、不同高度排列的8个高频振捣器（根据需要其数量、高度、角度可调整），由1~2名工人操作，可同时对全宽全厚（4.5×7.0× 0.42m）的混凝土板一次性振捣密实。振捣的行进速度可按要求控制，本次试验实际推进速度约1.2m/min（约相当于点振20~30s的要求）。

3.2 使用中的排式振捣机主要技术参数

经改进后的振捣机具主要由机架部分、行走部分、电力部分、振捣部分组成。各部分紧密结合，相互匹配，使振捣机结构简单，操作方便。排式振捣机主要特征和技术参数确定如下：

（1）排式振捣器的振捣棒与棒之间的间距为45cm，充分考虑振波衰减对混凝土振捣的影响；

（2）排式振捣器的振捣棒之间的排列不是单排列，而是上、下排相互交错，组成类似梅花状分布，扩大振捣影响面积、加快振捣速度，不易产生混凝土混合料漏振的现象，有效地解决了上下层振捣不均和排气困难的问题；

（3）排式振捣器的振捣棒频率是关键参数，必须选用每分钟振捣频率12000次的高频振捣棒。振捣棒振幅在1.2~1.5 mm之间，激振力660kg；

（4）针对混凝土板的厚度，可选择振捣棒工作长度为450mm，功率为0.8 kW；

（5）排式振捣机的行走速度控制在1m/min之内，振捣中若发现混凝土排气未净可适当延长振捣时间，以确保混凝土振实。

4 施工工艺优点

由于振捣性能的改善，混凝土的内部震实质量得以有效提高，其振捣速度快、施工操作简单，工人可以在操作平台上一个人单独完成，劳动强度得到较大的改善。由此推动了施工工艺的革新，机场道面厚板块混凝土的施工从分层摊铺、分层平板振捣的旧工艺，提升为一次摊铺、一次振捣的新方法，大大提高了施工效率，克服了道面混凝土施工时间较长而带来的种种弊端，同时还实现了经济效益的提高。

5 结语

随着科技水平的不断发展，施工机械及施工技术的进步与创新更是日新月异。要建设一个一流的工程，需要有先进的机械设备，一流的技术水平和新的施工工艺。

由于该工艺在机场道面中的大胆应用，促使机场道面混凝土施工水平上了一个新台阶。该工艺在机场道面施工实践中不断地得到更新、提高和完善，对类似于场道厚型板块混凝土施工是可行的、有效的，充分体现出省工、省力、省时新工艺的特点，与传统工艺相比在降低施工成本、加快施工进度、保证施工质量等方面更具优越性。

通过立足于机场道面施工的技术创新，不断提高和完善施工工艺，编制《机场场道自行排式振捣机施工工法》和《机场场道砼摊铺机施工工法》，创立机场道面混凝土施工的品牌，可以推广应用。

参考文献：

[1] 德国维特根公司生产的SP850型砼滑模摊铺机工作性能技术参数.

[2] 民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范――MH5006-2002.

[3] 第四届国际道路和机场路面技术大会论文集. 北京: 人民交通出版社, 2003.