高速铁路桥面系RPC产品的机械化生产

徐荣贵

中铁八局集团第四工程有限公司，四川成都 610081

高速铁路桥面系RPC产品的机械化生产

徐荣贵

中铁八局集团第四工程有限公司，四川成都 610081

根据成都至都江堰铁路彭州支线铁路工程施工的需要，对高速铁路桥面系RPC产品的机械化生产工艺和生产线进行了研究。通过相关生产工艺试验，极大的改善了RPC产品预制场的生产环境，规范了产品预制作业规程，提高了产品质量的稳定性。该生产线生产的产品表面光滑，图案清晰，抗折抗压强度好，可在桥面系工程中推广应用。

.桥面系；RPC产品；机械化生产线；工艺

随着社会科技的高速发展，混凝土技术也得到了空前发展，高性能混凝土的应用也越来越广泛。RPC（Reactive Powder Concrete，活性粉末混凝土）在保持超高强水泥基复合材料优异性能的基础上，克服了其抗拉强度低、脆性大、体积稳定性不良等缺陷与不足，在经济性和环保性方面都优于钢材，拓宽了超高强水泥基复合材料的应用领域。

成都至都江堰铁路彭州支线工程位于成都市郫县、彭州市境内，线路起于成灌铁路郫县西站，途经新民场、三道堰、古城镇至彭州市到达本工程终点，线路全长20.561km。本工程沿线村镇密布，道路众多，交织成网，交通极为便利。由于工程中的电缆沟槽盖板的需求数量非常大，工期紧，质量要求高，如果再依照原来的普通混凝土的预制方法，进行人工预制，预制的时间长，人工劳动强度大，产品质量差。为了提高生产效率，控制产品质量，我们对RPC产品的生产线进行研究，以实现工厂机械化的流水生产，满足了工程实际需要。

1 RPC机械化流水线生产研究

1.1 配料系统研究

对生产中的基料选配，进行准确计量，同时长时间配料，计量系统要稳定。配料中，要保证参料分散，以实现帮助后期搅拌均匀。配料中要确保少扬尘，达到环保，减少环境污染。

1.2 搅拌系统研究

由于RPC材料拌和物间粘度大，附着能力强，流动性差，搅拌阻力大，对搅拌装置的要求非常高。高质量的搅拌，及长寿命的搅拌设备能提高了搅拌机的使用寿命，减少了维修周期。

1.3 分料输送系统研究

分料系统是整个流水生产线效率的关键，由于拌合物粘度大，流动性差，对分料的零部件的磨损非常大。设计的方案中同时要保证考虑出料量的计量准确性。

1.4 振动成型系统研究

振动成型系统是流水生产线的最后一道工序，直接关系到产品的质量特别是外观质量的关键工序。该成型系统对振动力的大小，振动电机的安装布局形式，弹簧的选择等都有严格的要求。

2 机械化生产线关键技术研究

高速铁路桥面系RPC产品的机械化生产线关键技术就是分料系统和振动平台。

2.1 双重计量的分料系统

由于分料输送系统对整条生产线的效率起着非常关键的作用。我们在设计分料系统时采用了螺旋分料机，螺旋分料机高耐磨性和抗粘性材料制作。对于下料计量装置，我们采用了体积计量和电子称双重计量方式，做到每个模盒装料重量一致。同时采用气动自动卸料保证卸料的连续性。

2.2 可调式振动平台

产品的振动成型是流水生产线的最后一道工序，是直接关系到产品外观质量的重要步骤。而振动时，又不能用工具插捣，以免钢纤维下沉。所以，振动平台的设计非常关键。经过多次试验，我们在设计中通过调节分体式支座来调节台高的高度，通过调节离心块来调节振动平台的振动幅度。

3 机械化生产线装置设计研究

3.1 机械化生产线产品生产流程图

高速铁路桥面系RPC产品的机械化生产线产品生产工艺流程图如图1所示。

图1 机械化生产线产品生产工艺流程图

3.2 材料存储装置设计

材料存储装置分为存储罐存储装置和配料仓存储装置。

3.2.1 储罐存储装置

在此条生产线设计中，我们设计了两个水泥存储罐，一个粉煤灰存储罐，一个矿粉存储罐。

水泥是RPC材料的主要胶结物资，所用的水泥要求有较高的抗压强度和抗折强度。理论上，标号不低于42.5的硅酸盐水泥都可以作为制作RPC的水泥。

复合矿物掺合料是RPC材料的必要组成部分，其主要成分是以活性的SiO2为主要成分的微细矿物材料，其材料组成可以包括石英粉、粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉等。不同材料之间形成合理的搭配，最大限度地增加填充效果，增加RPC的密实程度。

4个存储罐在下料过程中，通过计量系统对四个存储罐中的掺合料进行计量，在通过螺旋输送器输送的配料仓。

对每个储料设备，分别设计了料量检测仪。检测粉料、水泥等多个料罐中料的多少，可设定各个罐中料的上下限，当低于下限时系统会输出一个控制信号，当高于上限时，该信号消失。

对于水泥、胶结料、粉煤灰等料仓，有时存在物料在仓中拱料而不能下料现象，可以在仓壁上装振动器，让其定时或半自动方式振动达到破拱目的。

3.2.2 配料仓存储装置

我们此次设计的配料仓选用三仓配料仓。

与普通混凝土不同，RPC所用的细骨料采用级配石英砂。天然砂颗粒级配分布较大，级配不合理，大小颗粒之间不能形成密实填充，不利于形成高强度。另外，天然砂表面光滑，水泥石与骨料之间的粘结强度较差，对强度产生一定影响。

RPC所用石英砂属机制砂，表面粗糙，与水泥石之间粘结强度高。最主要的是，砂的颗粒可以人为控制。

依据《客运专线活性粉末混凝土（RPC）材料人行道板、盖板暂行技术条件》之规定确定了3个级别的石英砂颗粒直径，但由于生产过程中筛网带有一定的倾角，使生产出的砂子均较要求偏细。实测3种砂的颗粒组成为：800μm～400μm，400μm～210μm，210μm～100μm。与水泥基本形成了连续级配。

对于每个料仓设一个出料口，气缸自动控制卸料，电子称计量，皮带机输送，这种配料机计量准确，使用寿命长，工作效率高，操作维护方便。在皮带输送机上面设一个钢纤维料仓，采用振动给料机下料、计量、分散，这样避免了人工下料难分散的问题，而且节省人力。为了保护环境避免石英砂产生扬尘，我们将皮带输送机设计成全封闭式的，特别在各皮带机的下料口处设置了防尘罩，有效防止了石英砂微粒在空气中弥漫，减少了对环境的污染。

3.3 配料系统设计

此生产线采用人机界面电脑分料、配料、输送计量精准模拟自动记忆数据库，方便对比检查记录；采用微机控制自动定量放料。

各料仓材料均采用了高精度控制计量，配置RPC材料时，水泥、复合掺合料干燥状态的用量均按质量计，称量应准确到±1%；骨料称量应准确到±2%；外加剂称量应准确到±0.5%；石英砂按照级配设计均匀后一次性计量。生产过程中，材料均采用电子自动计量的方法，保证了计量的准确性。

3.4 搅拌系统设计

RPC材料拌和物具有粘度大，附着能力强，流动性差，搅拌阻力大等特点。针对RPC材料的这些特点，我们选用F750-RPC专用搅拌机，该搅拌机为双轴卧式强制式搅拌机，搅拌力大，故障率低，使用寿命长，搅拌质量好，生产效率高，能充分将RPC的各组分材料在搅拌罐内拌和均匀，并能实现点动卸料。设计的专用搅拌叶、搅拌臂和衬板均采用防粘耐磨材料制作，提高了配件的使用寿命，减少了维修周期。通过调整搅拌叶片与罐体之间的间隙，可减少罐体内的积料空间，避免罐体内物料堆积结块，最大限度地减少清理搅拌机的维护时间。供水系统采用水泵加压原理，使水流速加快，喷洒均匀。所有粉料在输送、计量、投放过程中都处于封闭状态，彻底杜绝粉尘排放；各部位均采用性能可靠、传动平稳的传动机构，有效降低噪音，减少污染。

3.5 分料输送系统设计

RPC生产线的分料输送系统对整条生产线的效率起着非常关键的作用，因此我们非常重视此系统的设计。首先是螺旋分料机要具有高耐磨性和抗粘性，输送扭矩要足够大，螺旋体和筒体均选用防粘耐磨钢制作，使其经久耐用。其次经心设计分料机的下料计量装置，我们采用了体积计量和电子称双重计量方式，气动自动卸料保证卸料的连续性，且能做到每个模盒装料重量一致，充分保证了产品质量的稳定性。

输送机采用辊道输送机与链板输送机相结合的混合输送方式，分料机下面由于位置所限选用辊道输送机起过渡和储料作用，能有效防止链板输送机上存料过多，造成链板输送机频繁开停。辊道输送机用自由滚筒制作，这种滚筒在任何工况下均能保证自由转动，使用寿命长且轻便灵活。链板输送机采用特种链条和C型链板精制而成，具有长度可调，承载能力大，传动噪声小，安装、操作、维护方便等特点。

3.6 振动成型系统

振动成型设备要求有足够的刚度，保持振动台面各处振幅相同，具有同样的振动成型效果。我们自行设计的振动台高度可以调节，振幅可控，振动频率要在50HZ以上，每块板的振动成型时间为90S，振动时，以制品表面没有气泡溢出为止。振动时，不能用工具插捣，以免钢纤维下沉，出现钢纤维偏聚现象，成型过程中，可以用工具在表面做抹平处理，及时消除溢出的气泡。

该系统是流水生产线的最后一道工序，直接关系到产品的质量特别是外观质量，表面是否有气孔，是否有蜂窝麻面，内部是否密实等都与之紧密相连，因此做好该系统的设计非常重要。根据RPC的生产工艺要求，模盒上振动台的时间必须有严格限制，要怎样在规定的时间内达到最理想的振动效果，我们从振动力的大小，振动电机的安装布局形式，振动台放置模盒的数量，弹簧的选择等方面进行了仔细的分析和研究，并进行了多次试验，最终设计出了适合生产RPC的专用振动台。该振动台振动力的大小可调，高度可调，振动时间可调，能用同一台振动台优质高效的生产出各种外形美观的RPC产品。

3.7 蒸汽养护系统设计

RPC产品构件需用蒸汽进行养护，而且蒸汽的温度可以调节，根据我们的生产状况，我们选用蒸汽发生器，这种设备的优点是非常安全环保，可以通过温度控制系统自动或手动调节温度的高低。温度控制系统采用一线式总线连接各传感器，避免了每个传感器信号单独布线，节省布线时间和成本，方便系统维护，解决了普通传感器温度漂移问题，去除了温度变送器，降低了设备故障率。该温控系统能够精确控制养护室温度的升温、保温和降温，养护室布置的多个温度传感器能够监测养护室内各个区域的温度分布状态，这样的设计保证了养护制品在养护过程中完全按照养护工艺进行维护，保证了产品质量。该系统可以动态显示、记录各温度传感器的实时温度和历史温度，可动态描述温度曲线，可独立控制各养护室，互不干涉。手动控制和自动控制可随时切换，可监控设备状态和生产过程，对发生故障的设备以及异常生产过程能够发出报警信号。管路选用厚壁焊管外加保温材料，减少热能在输送过程的损耗，节省能源。

3.8 控制系统设计

控制系统由电气控制系统和上位计算机控制系统组成，主要包括工业控制计算机、I/O卡、信号调理模块、变频调速器、操作台等。

介于RPC配方的复杂性，特设计了人机界面微电脑自动控制系统，操作简单，智能化程度高且性能稳定可靠。系统采用标准工业控制计算机及PLC自动配料系统，具有全自动，半自动，手动多种控制模式，多元自动化程度高，配比精确。

4 RPC产品的机械化生产的优点

1）降低了工人在预制过程中的劳动强度，加快了混凝土搅拌效率，提高了整个预制中的生产效率。节约了人工工费；

2）避免了工人在混凝土配料，搅拌，产品预制工程中材料的浪费，节约了生产成本；

3）精确的计量，提高了产品的稳定性，降低了不合格品的出现，节约了材料的浪费。

5 工程应用

成都至都江堰铁路彭州支线工程采用本RPC产品机械化生产线，实现了产品效率高、质量稳定，合格率为100%。

6 结论

自主研发的RPC产品机械化生产线由于采用封闭式生产，从原材料的进仓开始都是用传送封闭式地的传送进搅拌仓，搅拌和分料也都是在封闭的设备内部进行，在降低工人劳动强度的同时也降低了粉尘对工人的伤害。由于机械化生产线的配料精准，搅拌均匀，振动充分，产品质量稳定，并且故障率低、生产成本低，符合现代工程建设低碳环保节能的标准，宜在铁路及市政道路工程中推广应用。

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.1674-6708（2011）52-0054-03