混凝土砌块设备国内研发需要提速：江苏、福建等地生产效率低，自动化程度相对落后

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：德国、美国、日本、意大利、西班牙等国是目前混凝土砌块设备研制生产大国，其砌块生产设备自动化程度高、产量大、运行稳定可靠，可用于生产各类型砌块。我国混凝土砌块制造设备研发相对落后，目前仅江苏、福建等省有小型混凝土砌块制造设备，且生产效率低，自动化程度不高，砌块产品单一。砌块生产设备根据成型振动方式不同有模振设备和台振设备。

（一）砌块生产设备与生产工艺

一般护坡用混凝土砌块都是专业生产厂商采用先进砌块生产线工厂化制作的，其原材料及砌块产品必须达到有关质量标准。现结合生产实际就砌块生产设备、生产工艺、混凝土配合比、检测等作简要介绍。

1.生产设备简介

混凝土砌块产品的广泛应用推动了混凝土砌块制造设备的研制和生产。德国、美国、日本、意大利、西班牙等国是目前混凝土砌块设备研制生产大国，其砌块生产设备自动化程度高、产量大、运行稳定可靠，可用于生产各类型砌块。我国混凝土砌块制造设备研发相对落后，目前仅江苏、福建等省有小型混凝土砌块制造设备，且生产效率低，自动化程度不高，砌块产品单一。

砌块生产设备根据成型振动方式不同有模振设备和台振设备。以德国为代表的台振设备主要包括配料与搅拌系统、铺料与成型系统、传送与码垛系统、自动控制系统等部分。

2.生产工艺

以台振设备为例，对其生产工艺简述如下。生产所用的碎石、砂等集料通过装载车装入室外集料斗，通过自动配料系统送入搅拌机。水泥罐中的水泥、粉煤灰罐中的粉煤灰通过螺旋输送器、水泥秤等送入搅拌机。水箱内的水通过自动测水、加水系统加入到搅拌机内的拌和料中，搅拌机能够根据原材料的含水量实现自动加水。拌和料再通过自动成型系统均匀地铺入到模具型腔，经过预压、二次布料、振动成型、脱模等工序，成型后的湿产品落在特制的栈板上，经湿传送机、湿检、升板机输送到养护室进行湿养护。湿养护36～48h后，再经降板机，干传送机、码垛机将干产品码垛到木托盘上。空栈板经翻转、栈板回送机、喂板机再提供给成型机，进行下一个生产循环。码垛好的干产品经包装，再输送到养护室养护2～3d，然后再送到成品堆场养护10～15d即可出厂。

（二）砌块生产模具

模具是砌块生产中的重要部分，分为两大类：一类为普通砌块模具，由上模和下模两大部分组成，见图7-14 （a）。其生产工艺为：搅拌好的拌和料布入下模腔，在上模压力和振动台激振力作用下，密实成型；然后下模抬起，产品在上模推动下脱模于栈板上。这类模具生产过程中只有上模和下模的上下运动，要求砌块侧面为垂直底面的平面。一般砌块均可通过这类模具生产。另一类为特种模具，由上模、下模和抽芯板三部分组成，见图7-14 （b），可用于砌块侧面为非垂直面或砌块侧面有开孔要求等结构较复杂的砌块生产。以垂直连锁砌块为例，其生产工艺为：布料前抽芯板处于下模正下方，与下模腔一起形成一个特定的组合型腔；产品成型后，模具整体微微抬起，抽芯板抽出，上模和下模连同其中的产品落到栈板上，然后下模抬起，产品在上模推动下脱模到栈板上。在这一过程中，除上模和下模的上下运动外，还有抽芯板的前后运动。模具结构和脱模工艺均较普通模具复杂，生产周期延长，效率降低。

pagenumber_ebook=162,pagenumber_book=154

图7-14　普通砌块模具与特种砌块模具（带抽芯板）

（三）砌块混凝土配合比

同普通混凝土制品一样，护坡砌块也是由水泥、砂和碎石制作而成的，不同的是工厂化制作护坡砌块采用的是 “振动加压密实成型，快速脱模”生产工艺，砌块混凝土属于“零坍落度混凝土”，其原材料要求及配合比设计与普通混凝土有较大差别。

（1）混凝土拌和物必须是干硬性的，水灰比在0.25～0.35 之间，拌和物需达到 “捏紧成团，落地分散”的程度才能满足该生产工艺的要求。水灰比过大（大于0.35）会出现砌块坯体变形、开裂等现象，水灰比过小（小于0.25）会出现砌块坯体不密实、蜂窝、麻面等现象。

（2）胶凝材料一般选用32.5 强度等级的普通硅酸盐水泥，并可用一级或二级粉煤灰来替代部分水泥，特别对结构复杂的垂直连锁砌块，应适当增加粉煤灰掺量，以改善混凝土的和易性。从进行的粉煤灰掺量试验结果看，粉煤灰的替代水泥用量可达30%。掺加粉煤灰后，砌块早期强度较低，因此冬季应减少粉煤灰掺量。

（3）粗骨料采用2～20mm连续级配碎石较为合理，最大粒径不宜超过20mm，从提高砌块强度和密度角度考虑，对于结构简单一些的实体护坡砌块，10～20mm规格碎石含量可适量大一些；从提高混凝土和易性，减少砌块坯体蜂窝、麻面、掉角现象发生的角度考虑，对于不易成型、结构复杂一些的砌块块型，10 ～20mm 级配碎石含量可适量小一些。

（4）细骨料一般采用细度模数为2.0～3.5 之间的中粗砂。与普通混凝土相比，砌块混凝土砂率要高，一般在40%～52%之间。从提高砌块强度和密度角度考虑，对于结构简单一些的实体砌块，砂率偏小一些较好；从提高混凝土的和易性，提高砌块表面的质量角度考虑，对于不易成型、结构复杂一些的开孔垂直连锁砌块块形，则砂率偏大一些为宜。其他条件不变的情况下，如采用偏细砂或偏粗砂时，宜相应减小或增加砂率。

（5）砌块块形结构不同，在配合比的设计上也有所区别。水平连锁砌块侧面垂直于底面，压振成型时，下模型腔较简单，所有混凝土材料均处在模具（上模）正压状态下；垂直连锁砌块侧面连锁部分倾斜于底面，下模是组合模具，型腔较复杂，有部分混凝土材料不被上模正压，而是在压力作用下被挤密实成型的。所以垂直连锁砌块所需混凝土拌和物的和易性要好，因此，在材料配合比上应从提高混凝土的和易性角度考虑，适当减少大粒径粗骨料的用量，提高水胶比和粉煤灰掺量及增加砂率。

（6）混凝土砌块一般不需添加外加剂，但若工程需要改善混凝土的某些性能也可添加一些外加剂，如减水剂，防冻剂等，但要在实验的基础上科学添加。对砌块颜色有特殊要求时，可在面料或整个基料中添加彩色颜料。

表7-2 是C25 混凝土砌块原材料的配方。

表7-2　C25混凝土砌块原材料配方　单位：kg/m3

pagenumber_ebook=163,pagenumber_book=155

（四）砌块生产质量控制

1.原材料质量的控制

原材料质量和配合比对产品质量的影响甚大，应制定严格的原材料质量控制办法，加强对入厂原材料质量控制，不合格的原材料严禁入厂卸货，应有专人负责定期分批次对入厂原材料进行检验。

2.搅拌质量控制

干硬性混凝土由于水泥用量和加水量都比较少，混凝土的搅拌时间对拌和物的匀质性有明显影响，搅拌时间过短，则拌和不均匀，会降低混凝土的强度和和易性；搅拌时间过长，不仅会影响搅拌机的生产效率，而且会使混凝土的和易性重新降低或产生分层离析现象。拌和物应搅拌至各种组成材料混合均匀，颜色一致为宜。在一般情况下，集料若潮湿不均匀，应适当延长湿搅拌时间，在加水量很少时，应适当延长湿搅拌时间。加水量及水灰比控制应在实践中不断摸索，灵活地根据生产时的原材料含水量变化及成型情况及时调整加水量。

3.成型时的质量控制

成型时的基本要求是：把搅拌均匀的混凝土拌和物按成型工艺的节奏及时、适量地送至成型机的下模腔；成型时振动参数合理，成型后的坯体外观完整、内部密实、尺寸准确、无裂纹和麻面。当砖型较大、较厚、较复杂时，应适当延长布料时间和布料次数，提高振动参数。应在生产过程中根据砌块的成型情况灵活地调整预振延迟时间、预振时间、预振频率、主振时间、主振频率、布料箱摆动次数、振动栅摆动次数等，注意积累操作经验。在振动电机功率一定的条件下，振动效果还与振动平台和支撑平台的间隙调整情况有关，间隙不均匀则振动不均匀，成型产品质量不均匀，无间隙或间隙太大都易出现不合格产品。应及时检查湿产品外观质量，若发现成型产品外观突然出现明显孔洞、裂纹、明显不密实等情况，应查看成型设备各部分是否有混凝土料结块、是否有故障、配料机处是否有石块堵塞等。应经常测量湿产品尺寸偏差，平面尺寸偏差是由于模具磨损造成的，超过允许的平面尺寸误差时，说明已达到模具的使用寿命，应即时更换；高度偏差是由于布料偏多或成型不密实造成的，应及时调整布料和主振参数；抗压强度与密度有一定关系，通过现场称重可快速评判出砌块的大致内在质量，可依据评判结果，即时调整成型参数。

4.砌块的养护

混凝土砌块的养护工艺有三要素，即养护湿度、养护温度与养护延续时间。养护时必须保持混凝土的饱水状态。养护过程中要保证养护环境相对湿度大于90%，并且持续相当长的时间。采用的是自然养护法时，养护时应注意以下因素：

（1）自然养护时要设法尽快使砌块达到允许搬动码垛的强度，以加快栈板周转速度，提高生产效率。

（2）尽量减少在栈板上洒水的次数，防止栈板变形损坏。夏季时自然养护温度较高，养护时的洒水次数随温度的增加而增多；冬季自然养护时温度较低，养护室湿产品的养护时间要长些（不少于48h），养护时的洒水次数随温度的降低而减少，甚至不洒水。

（3）养护初期尽量放在相对密封的、空气流动不大的、温度偏高的养护室内养护，尽量避免露天曝晒养护、通风养护。

（4）冬季养护时（尤其洒水后），为防止产品受冻，应采取保温措施，如覆盖塑料薄膜，为养护室加热保温等。

（5）开孔砌块的养护条件要求要比实体砌块养护条件高；加入粉煤灰的砌块比普通混凝土砌块养护条件要求高。

（五）砌块质量检验

1.质量要求

护坡砌块产品质量要求应包括以下几种：

（1）外观质量：包括蜂窝麻面、缺棱掉角、裂纹、色差等。用振动加压密实成型工艺生产的砌块，一般表面不像经过人工收光的混凝土表面那样光滑。在我们早期的砌块生产中，均采用二次布料在砌块上表面添加5～8mm厚的水泥砂浆层，以改善砌块外观质量，但铺设后的整体视觉效果并不好。目前大家已逐渐认同不添加水泥砂浆面层的砌块产品。砌块产品缺损最大投影尺寸可按10～30mm 控制，不允许贯穿裂纹，非贯穿裂纹最大投影尺寸应不超过50mm，色差应不明显。

（2）尺寸偏差：包括长、宽、厚度、平整度、垂直度等。模具耐磨厚度为1.5mm，一般模具耐磨层完全磨损后便不再使用，故砌块长宽尺寸偏差按±3mm 控制；砌块厚度误差是由于生产过程中设备布料偏差引起的，按±5mm 控制；平整度和垂直度可按最大偏差±2mm控制。

（3）力学性能：主要检测抗压强度和抗折强度。从生产实践看，一般原材料和常规配比，抗压强度可超过Cc20 等级，但若要求超过Cc30，则对原材料质量要求更高，需提高水泥用量，调高振动参数；抗折强度按Cf3.0～Cf5.0 控制为宜。

（4）物理性能：包括吸水率、抗冻性、抗渗性、密度等。吸水率最大应不超过10%，抗冻性在非采暖地区可不作要求，采暖地区一般环境抗冻等级为F25，干湿交替环境为F50，应满足强度损失不大于25%的要求。砌块体积密度高低直接影响护砌厚度，由于成型工艺的原因，砌块原材料中碎石最大粒径均不超过20mm，故体积密度提高难度较大。从生产实践看，干燥体积密度仅能达到2200kg/m3，要达到更大的体积密度，需选用密度较大的原材料或调高振动参数，故体积密度按2200～2250kg/m3控制为宜。

2.试验方法

由于成型工艺原因，砌块力学和物质性能指标检测不适宜按相同混凝土配合比制成标准试块来进行，一般采用成品砌块用切割机切割或钻芯取样来进行，各指标的检测方法均参照相关标准执行。

混凝土砌块设备国内研发需要提速：江苏、福建等地生产效率低，自动化程度相对落后

相关推荐