高强混凝土马凳制作及经济性分析

当前，现浇混凝土基础底板、地下室底板和楼板施工，普遍使用钢筋制作的马凳来支撑混凝土板的上层钢筋网片，以保证钢筋位置不改变，可以说是传统施工工艺，但同时也要看到，使用钢筋马凳不但浪费钢材，而且马凳成型费力、费工、费时，使用粗钢筋成本高、浪费钢材，使用较细钢筋则刚性不足、稳定性差，对工程质量没有保证。

如果使用成品高强混凝土马凳，不但可实现机械化生产、提高工效，而且可降低成本、节约钢材、节省劳动力、改善工人的工作环境。以下为大家介绍笔者设计的高强混凝土马凳生产工艺和机械加工设备，并对其经济性作一简单分析。

1   混凝土马凳制作工艺

1.1   混凝土马凳的规格

（1）一般建筑物地下室的现浇混凝土底板厚度为30~40 cm，马凳的高度=底板厚度（30,35,40?cm）－混凝土保护层的厚度（下5 cm+上2 cm）－上下部双层双向钢筋的直径，如果按直径20 mm的HRB?335级钢筋考虑，则计算马凳高度为15,20,25??cm。

（2）一般建筑物的现浇混凝土楼板厚度为10~18?cm，马凳的高度=楼板厚度－混凝土保护层的厚度（上1?cm+下1?cm）－上下部钢筋的直径。

根据以上高度确定混凝土马凳的直径，15~25?cm高的马凳直径宜设计为8?cm，6~10?cm的马凳直径宜设计为5?cm。

1.2   混凝土马凳的造型

（1）顶部可根据上部钢筋的直径设计成十字形凹槽或一字形凹槽，通过模具底部的活动活塞模型设计来完成。

（2）底部可根据现浇混凝土板下层钢筋的直径设计成一字形凹槽。通过上部夯锤的模型设计来实现。

（3）马凳的高低控制，是通过调整模具底部活动活塞的高低和夯锤的高低来实现。

（4）根据马凳的高度和受力大小，确定高度大于20 cm的混凝土马凳顶部直径为6 cm，底部直径为10 cm；高度大于15 cm小于20 cm的混凝土马凳的顶部直径为6 cm，底部直径为8 cm；高度小于10 cm的马凳顶部直径为4 cm，底部直径为6 cm。

1.3   混凝土马凳的强度和稳定性

直径大于8 cm的混凝土马凳宜采用高强C60干硬性混凝土并掺加0.1%聚丙烯纤维，根据试验可提高混凝土马凳的抗弯折强度3~4倍；直径小于8 cm的宜采用C40的干硬性混凝土。

由于干硬性混凝土的坍落度为0，水胶比小于0.24，可松散搅拌。又经过高频振动，高压夯锤挤压成型，成型后的混凝土马凳立即装塑料袋封口养护待用；一般常温下自然养护4~5?d即可达到强度设计值。由于此工艺生产的产品采用干硬性混凝土，拌合料水灰比极低，松散搅拌，故可加入长纤维和其他筋料增加混凝土马凳的抗压、抗弯和抗折强度，又因混凝土马凳的顶部和底部都有凹槽并与上、下层钢筋直径相匹配，可满足稳定性施工要求。

混凝土马凳的抗压强度计算如下。

（1）以直径为6.0 cm的混凝土马凳为例，C60混凝土的抗压强度fc=27.5 N/m㎡；面积S=3.14×32=28.26（c㎡），马凳的抗压力f??=fc?S=27.5 N/m㎡×28.26c㎡=77.715?kN，满足现场施工要求。

（2）以直径为4.0 cm的混凝土马凳为例，C30混凝土的抗压强度fc=14.3?N/m㎡；面积S=3.14×22=12.56（c㎡）。马凳的抗压力f??=?fcS=14.3?N/m㎡×12.56c㎡≈17.961?kN， 满足现场施工的要求。

1.4   混凝土马凳生产工艺流程

高强混凝土马凳生产工艺：确定混凝土配合比→严格计量搅拌→通过输送带装置把搅拌均匀的干硬性混凝土送入盛料斗→通过盛料斗二次拌和均匀并装入模具→通过转动装置将盛满干硬性混凝土的模具准确送到振动平台上方→通过上方夯锤使模具支架下行触到振动平台，开始下振动上挤压→产品成型→通过转动装置将模具支架转到平行时触动磁力行程开关推出成型的混凝土马凳→滑入接料平台→装塑料袋。

1.5   混凝土马凳的机械加工设备设计与造价

混凝土马凳机械加工设备共分四个部分：一是搅拌上料部分，与主机相对独立；二是模具转动装置，在转动装置上安装模具活动支架，与二次拌合盛料斗为一体；三是下压夯锤部分，通过传动系统连接夯锤，使夯锤上、下往返运动每20s一个行程，与模具传动装置连成一体；四是高频振动平台部分，独立设置以免高频振动影响主机，它只有模具支架落在平台支墩上时才开始振动，模具支架离开平台时，立即停止振动，通过行程开关来完成，增设弹簧秤通过上、下调整来完成挤压成品受力大小的控制，从而达到成品密实的目的。

（1）小型搅拌机1台（0.2m3）500元 ，3m长输送带机1台400元。

（2）模具转动装置：2kW电动机1台，制动装置1套，行程开关2个，大小模具96套，模具支架12套，成品在模具中推出支架及电磁行程开关1个，直径1.5?m钢制圆形支架1个，0.2 m3二次拌合盛料斗1个，共计2 500元。

（3）下压夯锤部分：钢结构架体1个，2??kW电机1台，传动装置1套，可更换夯锤大小6个共计1?100元。

（4）高频振动平台：可购买成品1个，加振动支墩2个，弹簧秤1个改造而成，可调支架1个共计600元。

一套混凝土马凳机械加工设备造价合计5?100元 。

2   混凝土马凳经济效益分析

从干硬性混凝土的搅拌、上料到自动产出成品，使用一组3个的模具，每20?s振动、挤压成型一组，一个台班8?h可生产4?320块混凝土马凳。

2.1   混凝土马凳

制作混凝土马凳一个台班需用一个工人，工资200元；一个台班用电5?kW×8?h×1.2元/kW·h=48元；一个台班生产4?320块，装塑料袋，扎绳共计86.4元；由于混凝土马凳成品替代了结构混凝土，故混凝土用量可忽略不计。合计：一次性投入5?100元+400元（安装费）=5500元，一块混凝土马凳的制作成本是（200+48+86.4）/4320≈0.077元。

2.2   钢筋马凳

（1）地下室混凝土底板。

1）按底板厚度35?cm计算，一般使用95?cm长直径18?mm HRB335级钢筋做一个钢筋马凳，折合2kg×4.2元/kg=8.4元。

2）每人每工作日加工500个，工人的工资250元，合钢筋马凳加工费250元/500个=0.5元/个。

3）电费：3?kW×8?h×1.2元/kW·h=28.8元，折合钢筋马凳28.8元/500个=0.0576元/个。

4）合计每个钢筋马凳的费用8.4元+0.5元+0.0576元≈9元。

（2）一般混凝土楼板。

1）按混凝土楼板厚度12?cm计算，一般使用61 cm长直径10 mm?HRB335级钢筋做一个马凳，折合0.62?kg×4.2元/kg=2.604元。

2）一人1?d加工600个，折合一个马凳250元/600个≈0.417元。

3）合计一个钢筋马凳2.604元+0.417元=3.021元。

根据施工需要，一般现浇混凝土板每㎡放置一个马凳；地下室混凝土底板钢筋马凳的费用是9元/㎡，一般混凝土楼板钢筋马凳费用是 3.021元/ ㎡。

综上所述，一个10万㎡的建筑工程，有7万㎡的现浇钢筋混凝土板施工需要马凳，它的经济价值非常可观，使用钢筋马凳的费用为底板2万㎡×9元+楼板5万㎡×3.021元=33.105万元。如果使用高强混凝土马凳可降低成本30多万，而且实现机械化生产，提高工作效率，改善工人的工作环境。如果在全国推广使用，将会给建筑业创造更多的财富，推进建筑业绿色施工的发展。