混凝土附著式氣動振動器應用簡介

氣動振動器主要適用于大型混凝土構件的預制，如公路、鐵路、大壩、橋用大梁，以及涵洞、地鐵、隧道混凝土的構筑。針對目前國內外振動器在大型混凝土構件預制應用中的實際情況，結合我國預應力混凝土T梁預制的工藝特性，闡述氣動振動器在預應力混凝土T梁預制中的應用。

1 概述

振動器是利用激振裝置產(chǎn)生振動，并將振動通過預制模板傳給混凝土使其密實的設備?；炷琳駝悠鞴ぷ鲿r，使混凝土內部顆粒之間的內摩擦力和黏著力急劇減小，混凝土呈重質液體狀態(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，從而達到密實的效果。最早出現(xiàn)的振動器是風動柱塞式，繼之生產(chǎn)電動偏心式。

20世紀30年代有了行星滾錐高頻振動原理； 20世紀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、附著式和平板式；按動力分為電動式、風動式、氣動式、內燃式和液壓式；按振動頻率分為中頻、高頻和復頻式；按激振原理分為偏心式、行星式、往復式和電磁式等。振動器的基本技術參數(shù)是：振動頻率、振幅、激振力和結構尺寸。近年來，為了適應混凝土材料和施工方法變化的需要，新型結構的振動器不斷問世。選用振動器時，必須針對混凝土的性質和施工條件，合理選擇振動器的振動參數(shù)和結構尺寸，才會達到理想的振動的效果。

目前，我國大跨度預應力混凝土T型梁和箱梁預制生產(chǎn)過程中，使用電動振動器的企業(yè)遠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用；大跨度預應力混凝土T梁和箱梁生產(chǎn)過程中一般都有蒸汽養(yǎng)護工序，尤其在冬季施工，蒸汽養(yǎng)護工序必不可少。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2101后張法混凝土T梁，我公司承攬了其中520孔梁的任務。本工程質量要求高，工期要求也相當緊。經(jīng)過方案論證和反復的試驗，同時本著大膽使用新技術、新工藝、新材料，創(chuàng)造優(yōu)質產(chǎn)品的目標，決定在南昌制梁項目部使用氣動振動器。

2 氣動振動器的應用

2. 1 技術保證措施目前國內外生產(chǎn)氣動振動產(chǎn)品的企業(yè)比較多。經(jīng)過長時間的調研、比較以及試驗，決定選用了意大利進口的SOTAI牌SPV4000型附著式氣動振動器。該振動器的技術參數(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、質量14.5 kg;振動器的進氣壓力一般情況下在0.6~0.7MPa時振動器的工作效率為100%,當進氣壓力為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，使用中進氣壓力一般控制在0.7MPa左右；應用中也可通過調節(jié)閥門的開閉大小調節(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。為此設計了一套固定式壓縮空氣管道網(wǎng)絡系統(tǒng)來驅動T梁模板上布置的氣動振動器。網(wǎng)絡布局為固定管道+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預應力混凝土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預應力混凝土T梁模板上布置16個氣動振動器，即內、外側模板各布置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、外側模型的布置沿模型縱向方向的位置應錯開，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范圍內調整。

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 氣動振動器應用中注意事項在實際應用中，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對兩個儲氣罐儲能。在使用過程中，要時刻關注空壓機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。當混凝土厚度達梁體下翼緣處時，需將振動器氣源閥門全部打開。灌注結束時，在橋面和隔墻位置需用振動棒輔助振動。應用氣動振動器時，振動力的大小和振動時間的長短直接影響梁體的外觀質量。使用時需摸索最適合的振動工藝，必要時應隨時進行調整，包括振動時間和振動力大小的調整。耐磨焊條

3 技術和經(jīng)濟評價

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

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10年以上，能連續(xù)工作30 000 h?？杀苊獬霈F(xiàn)目前每個預制梁場購置振動器數(shù)量多且維修頻率高的現(xiàn)象，節(jié)省了振動器的購置成本和維修成本。

高頻振搗頻率可達15 000 r/min以上，迅速排氣，可增強混凝土密實度。直接提高橋梁產(chǎn)品內在及外觀質量；同時振動器在灌注時運行時間將減短二分之一以上；也直接降低了運行成本。

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，且自身結構簡單，經(jīng)久耐用，不會產(chǎn)生因修理造成的二次污染。

4 結束語

在預應力混凝土T梁預制中運用氣動振動器，無論在經(jīng)濟投入、維修保養(yǎng)、環(huán)境保護方面，還是在使用性能方面，都有相當?shù)膬?yōu)越性。尤其在鐵路建設快速發(fā)展的今天，為了節(jié)能降耗、節(jié)省投資、提高效率，氣動振動器在預應力混凝土T梁和箱梁預制中尤其值得推廣應用。