路沿石壓制成型新工藝

程剛 王乾

摘 ?要：路沿石是道路附屬設(shè)施中的重要組成部分，起到道路美化和對路面的保護作用，分為天然石材和混凝土材料兩類。天然石材消耗自然資源，而混凝土舊法壓制存在質(zhì)量差、成本高、效率低的三大問題亟需解決。新工藝路沿石生產(chǎn)采用負壓吸水壓制成型工藝和新配方，一次成型只需3分鐘，即可直接脫模達到搬運和碼垛強度。與舊法相比，生產(chǎn)效率大幅提高，密實度提高10%，強度提高75%，外觀光潔平整，達到天然石材表面效果。新法路沿石質(zhì)量好、效益高，具備取代舊法路沿石和天然石材的市場基礎(chǔ)。經(jīng)在312國道鎮(zhèn)江段實際使用，效果良好，驗收合格。

關(guān)鍵詞：路沿石;混凝土;負壓;吸水;新配方

中圖分類號：U415.6 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0029-03

Abstract： Roadside stone is an important part of road ancillary facilities， which plays a role in road beautification and pavement protection， and which can be divided into two categories： natural stone and concrete materials. Natural stone consumes natural resources， but there are three major problems of poor quality， high cost and low efficiency in the old method of concrete pressing， which need to be solved. The new-process road stone production adopts the negative pressure water absorption pressing forming process and the new formula， and it only takes 3 minutes to release the mold directly to achieve the handling and palletizing strength. Compared with the old method， the production efficiency is greatly improved， the compactness is increased by 10%， the strength is increased by 75%， and the appearance is smooth， achieving the surface effect of natural stone. The new-type roadside stone quality is good， with a high profit， thereby has the market potential to replace the old-type roadside stone and the natural stone. After used in Jiangsu Province's Zhenjiang section of National Highway 312， the effect is good and the acceptance is qualified.

Keywords： roadside stone; concrete; negative pressure; water absorption; new formula

1 概述

隨著我國城市化進程的發(fā)展日新月異和人民生活水平的不斷提高，市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如火如荼，道路建設(shè)作為城市交通的生命線，也進入了大規(guī)模的實施過程中。而路沿石是道路附屬設(shè)施中的重要組成部分[1]。路沿石是指條塊狀物體用在路面邊緣的界石，是在路面上區(qū)分車行道、人行道、綠地、隔離帶和道路其它部分的界線，起到保障行人、車輛交通安全和保證路面邊緣整齊的作用，同時還可以起到道路美化和對路面的保護作用，在園林綠化、道路施工、舊城改造等各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中用量巨大，應(yīng)用范圍十分廣泛。目前國內(nèi)使用的路沿石從材質(zhì)上主要分為石材和混凝土兩類，花崗巖石材為不可再生資源，國內(nèi)對路沿石研究的主要方向已從傳統(tǒng)石材到混凝土材料發(fā)生了轉(zhuǎn)變，但混凝土舊法壓制雖然已得到了大規(guī)模的應(yīng)用，在生產(chǎn)工藝上依然還有很多需要改進的地方。研發(fā)混凝土新型壓制工藝，既能實現(xiàn)更經(jīng)濟、更環(huán)保和更易加工的生產(chǎn)方式，又體現(xiàn)了保護自然資源和可持續(xù)發(fā)展的社會責(zé)任[2-3]。

2 新工藝原理

混凝土路沿石主要采用模具成型，舊法生產(chǎn)原理是將混凝土倒入模具中高頻振蕩成型，經(jīng)60分鐘初凝但還不具備脫模強度，需經(jīng)24小時后方具備脫模強度才可脫模碼垛，再經(jīng)自然養(yǎng)護后方可使用。成型后的路沿石一則強度不高，使用3-4年后就需維護更換;二則表面質(zhì)量不高，影響路沿石的美觀效果。從工藝的角度上看，水泥注入模具后需靜置1天方能脫模，每次成型時產(chǎn)品需連模具一起拆下，一塊路沿石的生產(chǎn)就要對應(yīng)一副模具，大產(chǎn)量生產(chǎn)的話需要配套多副模具，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本都不盡人意。

路沿石新工藝是采用水泥預(yù)制濕料負壓去水壓制成型工藝，在模具加裝負壓抽水系統(tǒng)，將混凝土混合濕料加入模具型腔后合模施壓，負壓抽水系統(tǒng)開始工作，對模具進行抽真空，同時吸收去除濕料90%的水分，在壓力作用下使路沿石壓制成型，再通過脫模系統(tǒng)將成型路沿石脫模[5-6]。與舊法成型相比，新法壓制成型提出了三大創(chuàng)新：（1）工藝創(chuàng)新，將負壓吸水壓制替代舊法的高頻震蕩，水分去除率高，密實度、強度和外觀等性能都可以得到有效提高;（2）生產(chǎn)效率高，從施壓到脫模時間僅需2-4分鐘，路沿石成型后直接脫模移走即可進行下次成型，無需更換模具，省卻了舊法每次成型時的模具拆裝過程，生產(chǎn)效率極大提高;（3）一臺壓機設(shè)備對應(yīng)一副模具，既可通過同模生產(chǎn)保證同批次路沿石質(zhì)量和尺寸的一致性，又省卻了配套多副模具的成本支出。

3 試驗方法

3.1 新工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作方法

工作方法：模具的凸凹模安裝在液壓機上，模具凸模安裝在上部，凹模安裝在下部，在模具凸凹模閉合時形成路沿石成型的型腔，開模狀態(tài)下凹模起到加料室的作用。合模時，氣泵1開始工作，控制氣泵伸縮桿3向下對中板4施壓，中板4帶動凸模固定板5和凸模6下壓，凸模6和凹模7形成封閉的型腔壓制型腔內(nèi)的混凝土濕料，同時負壓抽水系統(tǒng)開始工作，通過兩根吸水管14、15對吸水板13進行負壓吸水。吸水管是直接連接到吸水板上的，吸水板表面有很多規(guī)律排列的細孔以供水分流出，同時吸水板與凹模之間還有一層過濾網(wǎng)12防止黃沙、水泥等滲漏，過濾網(wǎng)與吸水板連接。通過吸水管吸出的水分進入儲水罐16并定量排出，而真空泵17提供負壓吸水的動力。開模時，氣泵1帶動凸模6上移一定距離，伸縮式氣缸11將凹模7向上頂出一小段距離供移動托盤10插入到凹模下方，然后氣缸繼續(xù)將凹模上頂，凹模中成型的石料遇到停留在上方的凸模，被凸模壓住下落，落到移動托盤上由托盤移出碼垛，然后氣缸帶動凹模復(fù)位。此時，移動支撐板8開始工作，帶動凹模在座板9上向右移動一段距離以空出加料空間，將預(yù)稱好的混凝土濕料加入加料室，然后移動支撐板復(fù)位，合模進行下一次壓制成型。

3.2 試驗配方

混凝土配方對路沿石的質(zhì)量性能指標有著直接的影響，經(jīng)過試驗配比驗證，新工藝路沿石混凝土配方如表1所示[7]，和表2所示的舊法配方相比，有以下幾大差別：（1）增加了舊法配方中的碎石含量，并降低了碎石粒徑。碎石的作用是提高路沿石強度，舊法成型的路沿石強度一般為30MPa，而且表面光潔度受石粒影響會比較差。新工藝提升了碎石含量增加產(chǎn)品強度，降低粒徑減少碎石對表面光潔度的影響;（2）舊法配方用水量較多，需要加入減水劑使水泥顆粒分散，改善和易性，從而提高水泥基材料的致密性和硬度[8]，新工藝通過真空吸水工藝提高了路沿石的壓實密度，用水量降低，并無需外加劑;（3）新法的水泥含量較舊法下降，既可節(jié)省水泥的用量，又可避免因水泥過多導(dǎo)致的混凝土干縮較大易開裂;（4）新法用細沙可提高路沿石的致密性和表面光潔度，而舊法只能用中沙，因為舊法用細沙的話需水量更大，將會導(dǎo)致混凝土強度降低，而要保證同強度的話又會增大水泥用量導(dǎo)致成本提高。

3.3 試驗過程及參數(shù)

按照圖1結(jié)構(gòu)示意圖研發(fā)制造了新工藝設(shè)備試驗機如圖2所示。經(jīng)不斷試驗調(diào)整后獲得生產(chǎn)工藝參數(shù)如表3所示。其中，壓制的壓力值為15MPa，施壓時間和吸水時間均為3分鐘，即同時進行，模腔內(nèi)的真空度抽取到0.07MPa。用此試驗機壓制成型的路沿石樣品如圖3所示。

4 試驗結(jié)果驗證

對新工藝產(chǎn)出的路沿石樣品進行性能檢測，并與舊法路沿石進行指標對比，如表4所示。

從表4的對比來看，新工藝密實度可達2300kg/m3，較舊法的2100kg/m3提高9.5%，直接帶來了強度的提高;新工藝的路沿石最終強度可達50MPa，較之舊法的30MPa大幅提高66.7%;新工藝制成的路沿石表面更加光整美觀，舊法路沿石因為加入石粒的緣故表面較為粗糙。而且，新工藝的產(chǎn)品生產(chǎn)效率大幅提高，單副模具每3分鐘可成型1塊，日產(chǎn)量達480塊，而且路沿石一脫模即可達到碼垛強度，可直接搬運碼垛到位;舊法的路沿石以120副模具計日產(chǎn)量只有120塊，費時費力。

5 結(jié)論

路沿石作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可或缺的一部分，用量巨大。新工藝路沿石生產(chǎn)與舊法相比，生產(chǎn)效率大幅提高，密實度提高10%，強度提高75%，外觀光潔平整，可達到天然花崗巖表面效果。新法路沿石質(zhì)量好效益高，具備取代舊法路沿石的市場基礎(chǔ)，更可取代天然花崗巖以保護自然環(huán)境。經(jīng)在鎮(zhèn)江段312國道實際使用，效果良好，達到道路美化和對路面保護的作用，驗收合格。

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