鋼筋混凝土排水管生產(chǎn)工藝研究

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近年來，城市化進(jìn)程不斷加快，城市道路隨之迅速發(fā)展。鋼筋混凝土管在市政道路建設(shè)和維修中被廣泛運(yùn)用，因?yàn)槠洳粌H成本低、外觀好、施工方便，還具有優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。城市建設(shè)必須要有高質(zhì)量道路，被大量使用的鋼筋混凝土管的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量也必須在“淘汰舊的、創(chuàng)造新的”過程中進(jìn)步。我國主要有四種鋼筋混凝土排水管生產(chǎn)工藝:懸輥工藝、離心工藝、立式振搗、芯模振動工藝，每種工藝都有其特點(diǎn)。

1離心工藝

將管模和混凝土在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)，離心力使得混凝土均勻地分布于管模的內(nèi)表面，形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，這便是離心制管法。用離心制管法造出的鋼筋混凝土排水管，外觀好、內(nèi)壁光、管子的尺寸精度和內(nèi)徑易控制。離心工藝的特點(diǎn)是:混凝土的固相粒子在離心力下順著離心方向沉降，其多余水分也被甩去，從而能形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。離心管雖有其優(yōu)點(diǎn)，但也有很多缺點(diǎn)。第一，在離心力下，混凝土中的多種固相粒子的沉降速度并不一致，這直接導(dǎo)致了混凝土的內(nèi)外分層，從內(nèi)到外依次是水泥漿層→水泥砂漿層→混凝土層，這種分層結(jié)構(gòu)破壞了混凝土的原設(shè)計(jì)級配，降低了其強(qiáng)度;第二，最內(nèi)層的水泥漿層由于水灰比大、強(qiáng)度低，所以不耐磨，排水管放置時間一長，內(nèi)壁就容易開裂;第三，離心工藝過程中有合縫處漏漿現(xiàn)象，不但耗費(fèi)了更多的人力和物資，還污染環(huán)境，其最后的打釬工序也易發(fā)安全事故。綜上，離心工藝目前已基本不再使用。

2懸輥工藝

使用調(diào)速電機(jī)的懸輥帶動管模旋轉(zhuǎn)，離心力使得管模內(nèi)的混凝土也隨之旋轉(zhuǎn)，在管模內(nèi)混凝土的厚度超過模型擋圈的高度后，管壁混凝土在懸輥軸的軸壓力下與管內(nèi)壁緊密結(jié)合，從而成型，這就是懸輥制管工藝。懸輥法原理簡單，生產(chǎn)率高，制造出的混凝土排水管堅(jiān)固耐用、操作維修方便，故被較多采用。懸輥法的缺點(diǎn)有:首先，混凝土層厚度難以掌握，排水管強(qiáng)度很不穩(wěn)定。由于懸輥法的前提是混凝土厚度必須超過管模的擋圈，而成品排水管的超厚必須在2mm～3mm以內(nèi)，這很難精準(zhǔn)掌控。又由于管模的擋圈在使用中會有磨損，這導(dǎo)致了較大的管壁厚度誤差，不均勻的填料厚度使得輥壓力不均，連帶使得混凝土的密實(shí)度不均，所以造出的排水管的強(qiáng)度波動大;其次，排水管成型后，混凝土受到的強(qiáng)大機(jī)械輥壓力會破壞鋼筋骨架，出現(xiàn)骨架位移、骨架散架、跳筋、并筋等嚴(yán)重影響排水管質(zhì)量的后果;再次，管模使用較長時間后，其合縫處容易變形，導(dǎo)致漏漿，形成混凝土空穴，排水管的抗?jié)B性隨之降低。最后，懸輥法過程中高速旋轉(zhuǎn)的管模容易引發(fā)安全事故。盡管懸輥法有不少缺點(diǎn)，但因其的確有工藝簡單、操作效率高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)仍是一種被普遍應(yīng)用的混凝土排水管生產(chǎn)工藝。

3立式振搗工藝

立式振搗工藝生產(chǎn)出的鋼筋混凝土排水管管身密實(shí)，無明顯氣泡，內(nèi)外光潔，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，其尺寸也不為成型工藝影響，不管是質(zhì)量還是外觀都是所有工藝成管中最好的。立式振搗工藝是通過插入式振動棒的有效激振力作用于管子，管壁內(nèi)混凝土中砂、石等骨料的固相粒子振動，在抵抗粒子之間的摩擦力時產(chǎn)生位移、彼此融合、有序排列，與此同時，混凝土中的氣泡沿振動棒的表面向上持續(xù)均勻地排出，使混凝土密實(shí)。立式振搗工藝的獨(dú)特優(yōu)勢在于其可以制造非圓形管，而且生產(chǎn)效率高，不受限于場地，移動方便，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場預(yù)制，其模具不會磨損嚴(yán)重，設(shè)備簡單，維修方便，噪聲低，排廢量也較少。但立式振搗工藝也有它的缺陷。它采用的混凝土是具有較大流動性的塑性混凝土，因此管體強(qiáng)度有限，配筋稠密處密實(shí)度不足，所用的混凝土除了流動性強(qiáng)，還有較高的水灰比，需要人工振搗，這就使得過振或漏振現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，導(dǎo)致管體強(qiáng)度不均，此外，立式振搗工藝生產(chǎn)出的鋼筋混凝土排水管的上部存在很多的水分，集料又少，使得其均勻性差、插口端強(qiáng)度低，易斷裂。

4芯模振動工藝

芯模振動工藝是一種新型生產(chǎn)工藝，管體是在芯模的高頻振動下成型，強(qiáng)度高且均勻。這種工藝的下料過程、振動過程、管口擠壓過程等全由程序控制自動進(jìn)行，自動化程度高，因此即使是年齡較長的工人也能夠勝任，這一定程度上緩解了不少企業(yè)用工難的難題。而且芯模振動的方法適合生產(chǎn)大口徑排水管，少了旋轉(zhuǎn)等危險(xiǎn)系數(shù)大的工序，更加安全，但如果用于生產(chǎn)小口徑管，布料速度必須放慢，因?yàn)檫^快的布料速度會造成密實(shí)混凝土中空氣較難排除，從而出現(xiàn)大量的蜂窩、麻面管體。與立式振搗工藝不同，芯模振動工藝中采用干硬性混凝土，振動頻率和振幅可以調(diào)整，從而能夠產(chǎn)生最佳振動力，造出高強(qiáng)度的管體，但也正是由于是干硬性混凝土，排水管內(nèi)外壁都很粗糙，光潔度較低，易產(chǎn)生拉痕。芯模振動工藝造管雖然在地坑里進(jìn)行，噪聲仍然不小。盡管有一些缺點(diǎn)，芯模振動工藝還是具備其他工藝沒有的許多優(yōu)點(diǎn)。該方法不會像離心工藝一樣導(dǎo)致混凝土分層，因?yàn)檎駝恿κ怯蓛?nèi)向外均勻傳遞的，管體強(qiáng)度均勻且高，內(nèi)壁耐磨;采用振動與擠壓方式成型的承插口端面非常平整，采用的干硬性混凝土保證了混凝土強(qiáng)度，管體端面強(qiáng)度高，管口不易破損;鋼筋骨架強(qiáng)度大，不會位移、散筋、跳筋、并筋，排水管抗?jié)B性強(qiáng)，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高;芯模振動工藝中，每一種型號管都配有針對的一套內(nèi)外模，因此管子的外形尺寸高度統(tǒng)一精確;芯模振動工藝除了能夠生產(chǎn)常規(guī)的圓形管，還能制造多種異形管，例如橢圓形管、插口帶膠圈槽頂管、帶基礎(chǔ)底座管、箱涵等;芯模振動工藝適合生產(chǎn)大口徑管，甚至最大可生產(chǎn)口徑達(dá)3500mm的鋼筋混凝土排水管;相比其他工藝方法，芯模振動工藝有不可比擬的高自動化程度、低勞動強(qiáng)度和高生產(chǎn)效率，而且環(huán)保、節(jié)能，對環(huán)境友好。

5結(jié)語

鋼筋混凝土排水管是市政工程中應(yīng)用最廣的排水設(shè)施，我國主要的四種鋼筋混凝土排水管生產(chǎn)工藝各有其特點(diǎn)。目前，我公司采用懸輥工藝生產(chǎn)DN1000mm以下口徑的鋼筋混凝土管，采用芯模振動工藝生產(chǎn)DN1000mm及以上口徑的鋼筋混凝土管，保證了穩(wěn)定和良好的產(chǎn)品質(zhì)量，投入得到了較好的產(chǎn)出。

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作者:李培軍 單位:長治市市政管理處