新建管桩厂的生产工艺与质量控制
预应力高强混凝土管桩(PHC)由于其质量保证,性能优良,施工便捷等诸多优点,已被广泛地应用到各类建筑物的基础工程中,近十年来得到很快的发展,生产和使用的范围由珠江三角形向长江三角洲以及我国沿江沿海迅猛推进。新建的管桩生产企业如雨后春笋,仅建华管桩,至2003年底管桩生产厂已达9家,管桩生产线22条,遍布全国各地,预计2003年建华公司管桩的年生产量将突破2000万米。
新建的管桩生产企业如何进行质量控制,缩短新厂投产磨合期,尽快稳定产品质量呢?笔者将自己在近儿年建华管桩迅猛发展过程中从事质量管理的心得总结一、二,供同行参考指正。新建管桩生产企业质量管理主要应从如下方面进行考虑:
一、工艺布局
工厂工艺布局要合理顺畅、节拍明显、各阶段生产能力基本平衡,同时应充分考虑质量的需要,由于PHC管桩混凝土强度等级大于C80,通常加高效减水剂,水灰比小,混凝土拌和料塌落度低(一般20〜50mm),工艺布局应尽量考虑缩短从混凝土搅拌到离心成型的时间,防止拌和料塌落度损失,保证混凝土离心均匀密实。
二、设备选型及安装
混凝土搅拌和离心成型是制造预应力管桩十分重要的工序,设备选型及安装质量对产品质量影响最大。
搅拌机:选型应根据管桩规格大小,设计生产能力选择其容量,力求搅拌时间短,搅拌均匀,同一管桩投料次数尽量少,同时需要配备能自动计量的电脑操作系统,以确保计量准确。
离心机:选型要满足最大规格管桩启动扭矩的要求,离心从低速~低中速~中速~高速四个阶段工艺参数能自动控制,速度平稳。
离心机基础:离心机工况恶劣,在钢模启动时,钢模内混凝土严重偏心,致使启动扭矩大,且承受冲击载荷,在工作过程中需经历多种速度的变化,由于转动惯量大,极易产生振动,因此离心机基础必须牢实可靠,能经得住长期不均匀载荷引起的振动。所以,地基宜打桩处理为好,使持力层落在强风化岩或坚硬的粘土层、密实的碎石层、砂土层粉土层上,且浇灌的钢筋混凝土层应有一定的深度,不宜小于1米。
离心机安装和调校:离心机安装前要对全部零件进行清洗,去污溃,轴承位加足润滑脂,检查地脚绷栓孔内有无杂物,清理干净后,按地基平面复核各相对尺寸,才进行吊装机架就位,调整位置放正调整垫板,地脚螺栓螺帽拧出露出4〜5螺距长,可进行粗调校,浇注混凝土前,地脚姗栓孔内浇水湿润,以保证新浇混凝土与原固基联成一整体。安装时必须进行反复调整和侧试侧,试结果必须符合离心机安装精度要求。校准检验项目包括:
1、 各组托轮的水平度;
2、 相邻两组托轮轴线的同轴度,在水平与垂直两个平面上检查,任意两组托轮轴线螺积的同轴度;
3、 托轮的径向跳动;
4、 主副托轮同侧端面的平面度;
5、 托轮的相邻轮矩误差和累积轮矩误差;
6、 电机轴线与离心机轴线的平行度;
7、 托轮外径尺寸,在两个方向上检测。
离心机调校一般可分三次进行,第一次粗调,在地脚螺栓孔内浇注混凝土前进行;第二次细调,在混凝土浇注后2天左右进行,纠正浇注引起的偏差;第三次精调,一般在混凝土浇注后7天进行,最终定位。安装调校后,再复核一次,若合格即可试机。
先空机运转,使机器由低速向高速手动试运转30分钟,观察电控柜启闭是否灵活正常,托轮转动是否平稳,正常后进行空模试运转,观察钢模运转是否平稳,跑轮与托轮接触是否良好,电器控制系统是否灵活可靠,轴承有无发热,正常后负载运转,将正常作业装有混凝土的钢模放在托轮上,按工艺规程作业,观察运转过程中各部件是否正常。离心完毕,检查钢模内管桩的成型质量,余浆的情况等等,连续观察3〜5条,一切正常,才可投入正式使用。
离心机安装不好,后患无穷,如高速离心时将引起管模跳动,这种跳动是撞击式的,没有规律性,使混凝土离不硬,易造成管桩内壁露石,挂浆内分层严重,或管桩长度壁厚不均等缺陷,严重影响产品质量。
三、原材料选择
选用优质的原材料是确保PHC管桩质量的前提条件,原材料的选择必须慎重。
水泥:配制PHC管桩混凝土用的水泥一般选用质量符合GB157规定的强度等级为4.25以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,除此之外由于管桩产品的特殊性,对水泥强度、铝酸三钙含盘、凝结时间、压蒸稳定性、与减水剂的适应性等方面还有其特定的要求。因此新建管桩厂试验工作应提前安排,建华管桩每个新厂投产前都会花大量的人力和精力选择附近规模较大、质量控制能力较强的水泥厂进行合作,就管桩水泥生产进行研究和探讨,水泥厂依据企业的实际情况按管桩的要求对水泥参数进行调整,管桩厂对应进行有关试验,确定最有利于管桩质量的水泥生产工艺参数,并稳定生产一段时间,确保管桩新厂投产时,水泥质量稳定并符合管桩生产要求,这对管桩质量的保证非常重要,从建华管桩的南京、上海、天津、福建、江苏、湖北等分公司的顺利投产,都证明前期水泥试验的投入是非常必要的,也是很有效的。
举江苏建华的例子来说:江苏建华与嘉新京阳水泥合作早在2002年底就开始了,经过半年多试验,嘉新京阳水泥根据建华管桩的要求,结合自己企业的实际情况先后对水泥矿物组成(特别是C3A的含量)、 水泥的颗粒分布、混合料掺量、比表面积等工艺参数进行了反复调整,并于2003年5月在南京建华进行试用,确定管桩水泥生产的最佳工艺参数,确保江苏建华7月1日投产后产品的高质量。
碎石:选择质地坚硬、级配良好、表面粗糙的花岗岩或石灰岩,具体要求是:5〜25连续级配,碎石含泥量<1%,压碎指标<10%,针片状含量<10%,软弱颗粒含量<3%,有害物质含量等其它指标应符合GB/T 14685-2001中I类石的标准。
砂:采用硬质洁净的天然中粗砂,细度模数2.3〜3.4之间,颗粒级配符合二区级配,含泥量<1%,有害物质含量、坚固性等其它指标应符合GB/T 14684-2001《建筑用砂》中I类砂的规定。
钢材:
PC钢棒:选用供应能力强,质量稳定供应商,PC钢棒的性能除符合YB/T 111《预应力混凝土用钢棒》中的技术要求以外,还要求墩头强度损失小,有良好的蒸养适应性。
螺旋筋:采用低碳钢热轧圆盘条,其质量符合GB/T 710,优先选用Q235、Q215。
减水剂:选用质量稳定,减水效果好,与水泥适应性良好,适合蒸养的高效减水剂。
四、工艺参数的确定
根据所选用的材料,设备以及当地的气候条件确定合理的工艺参数试用,在试生产过程中还应对相关工艺参数的合理性进行确认, (如搅拌、离心、蒸养、蒸压等工艺参数的确定都应考虑所选水泥的性能和当地的气候条件),不可不分材料,不分地域一律照搬老厂或者其它厂的工艺参数。
五、质量管理 “以人为本”
管桩生产企业是一个劳动力密集型的企业,工人操作的熟练程度和操作质量的好坏直接影响产品质量,新厂人员的培训十分重要,当地的标准要求、气候环境条件的影响、工厂工艺布局特点、设备选型、所选原材料的特点(尤其是所选用水泥的性能特点)、试生产过程中应该注意的事项等等,都要在工人上岗前进行详细的技术交底,主筋墩头、骨架滚焊、砂石级配、拌和、张拉、离心、蒸养、蒸压等岗位要进行重点培训,试生产过程中重要岗位操作应进行现场指导和跟踪。新建管桩生产企业由于影响产品质量的因素较多,从事质量管理的人员要求有比较丰富的经验,经常深入生产现场进行指导,及时发现和跟踪生产中存在的问题,将生产中出现的问题由简到繁逐一解决,新厂的生产和产品质量才能在尽量短的时间内步入正轨。