芯模振动混凝土管外观质量及工艺机理分析.pdf

2 0 1 3年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 3 No ． 2 F e b r u a r y 芯模振动混凝土管外观质量及工艺机理分析 曹生龙 ( 北京市市政工程研究院 ， 1 0 0 0 3 7 ) 摘 要 ： 介绍 了芯模 振动混凝 土管的 外观 质量缺 陷类型 ； 分析 了混凝 土振 动过程 中表 面气泡和 内部 孔腔形成机 理 、 振 动参数对排 气和 混凝土 密实性 的影响 ； 提 出了减 少空气吸入量 的关键 、 工序操作 注意事 项、 芯模振 动工 艺技 术 参数选择 以及芯模振动 工艺的改进 意见。 关键词 ： 芯模振动工 艺； 混凝土管 ； 外观质量 Ab s t r a c t ： T h e a p p e a r a n c e q u a l i t y d e f e c t t y p e o f t h e c o r e mo l d v i b r a t i o n c o n c r e t e p i p e s i s i n t r o d u c e d ，a n d t h e c o n c r e t e v i b r a t i o n p roc e s s s u r f a c e b u b b l e s a n d i n t e r n a l h o l e c a v i t y f o r ma t i o n me c h a n i s m， t h e i n f l u e n c e o f v i b r a t i o n p a r a me t e r s o n t h e e x h a u s t a n d c o n c r e t e c o mp a c t i o n a r e a n a l y z e d ．Me a n wh i l e ．t h e k e y p o i n t s a n d s o l v i n g me t h o d s t o r e d u c e t h e a i r s u c t i o n v o l u me ，p r o c e s s o p e r a t i o n a t t e n t i o n ma t t e r s ，s e l e c t i o n o f c o r e mo d e v i b r a t i o n t e c h n i c a l p a r a me t e r a n d t h e i mp rov e me n t s u g g e s t i o n s o f c o r e mo d e v i b r a t i o n p r o c e s s a r e p u t f o r wo r d ． Ke y wo r d s ： Co r e mo d e v i b r a t i o n p r o c e s s ； C o n c r e t e p i p e； Ap p e a r a n c e q u a l i t y 中图分 类号 ： T U5 2 8 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 0 — 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 2 7 — 0 8 0前 言 芯模振动制管工艺 由于具有以下优点 ， 本世 纪 以来 ， 在我国得到 了迅速发展 ， 成为新建厂或老厂 改造首选工 艺 ： ① 高度机械化 、 自动化生产 ， 生产效 率高 ， 劳动力 占用少 ； ② 对生产品种 多、 批量少 的产 品适应性强 ， 一种规格产品只要一套模具生产 。成 型后 即时脱模 ， 产量不受模具数量的限制 ， 投资低 ， 产 品尺寸精 度高 ； ⑧ 采用干硬性混凝土 ， 胶凝材料 使用量少 ， 成本较低 ； ④高频振动成型 ， 混凝土不发 生分层离析 ， 管体混凝 土致密 、 吸水率小于 6 ％、 强 度高 ； ⑤采用 自然或低温( 3 0 - 4 0 ％) 蒸汽养护 ， 节约 能源 ； ⑥ 生产 环境改善 ， 劳动强度较低 ， 文明生产 ； ⑦工序少 ， 工艺生 产线短 、 辅助 吊运设备 减少 ； ⑥ 可成型异形钢 筋混凝 土管及 内壁嵌合 防腐蚀 塑料 薄膜管等 。 我 国经过 2 0余年 的生产实践 ，已经较好 地掌 握 了该工艺 的特点 ，能生产 出满足质量要求 的产 品。目前， 全国已有 2 0 0多条生产线。 但正 由于发展 迅 速 ，在设 备性能和产 品质量上还存 在较多 的不 足 ， 需要及时总结 、 改进提高。当前成品管主要存在 内外表面粗糙 ， 气泡 、 麻面较多 、 面积较大 ； 管体 内 部也分布有孔径较大 的孔腔 ； 个别企业生产 的产品 承口和插 1：3 工作面台阶处有环向裂缝等缺陷； 在个 别地 区用户对产 品使用还存在疑虑等问题 。因此 ， 为进一步扩大使用该类产品 ， 积极推广芯模振动工 艺 ， 本文就改进芯模振动工艺混凝土管外观质量工 艺机理进行了较详细分析。 1 芯模振动工艺简介 芯模振动工艺采用干硬性混凝土 ， 内模芯子装 有振动子高速旋转产生环向高频振动 ， 通过 内模传 递给混凝土拌合物，混凝土拌合物在振动作用下 ， 可 有效降低颗粒之间的粘结力 ( 内聚力) 、 内摩擦力和 机械 啮合力 ， 形成相互 间填充 的结构 ， 从 而使混凝 土拌合物密实 ， 获得所需的混凝土强度和各项性能。 管身混凝土通过振动密实 ， 而管子上 口除了受 振动外 ， 在受振过程中还需成型盘垂直往复辗压成 型混凝土端 口， 使上 口混凝 土不 因振动时间短于管 身而造成密实度不足的缺陷 ， 达到充分密实和保证 端 口尺寸精度 、 表面光洁度 的要求。 管子成型完成后 即时脱模 ， 在无模具支护条件 下 ， 混凝 土管直立养护。混凝土初凝之前只靠混凝 土的粘聚力支承着管子 ， 此 时在重力作用下混凝土 会产 生沉降 ， 造成管体变形 ， 特别是上端管 口。因 此 ， 芯模振动工艺应严格控制工艺技术参数 ， 确保 成型后的管体混凝土能承受 自重， 变形不超过公差 规定值。为保证上部端 口接 口尺寸精度 ， 静停养护 过程 中， 可套上金属制或玻璃钢制护 口罩 ， 避免 管 体混凝土变形而造成产品报废。 2 芯模振动工艺成型管的主要外观缺陷 图 1是芯模振动工艺成型的管子的剖切面。由 一 2 7— 曹生龙 芯模振动混凝土管外观质量及工艺机理分析 艺影响振实混凝土性能的最主要因素 。 当混凝土拌合物与模板一起振动时 ， 会发生振动 相滞后 ， 因而导致在混凝土与模板之间周期性地出现 间隙， 而在这些空隙闭合时， 就在模板上形成气泡。 因而表面振动器和振动台振动成型时 ， 混凝土 表面产生的气泡多 ， 使其表面质量下 降。以插入式 振动器振 动成型时， 混凝 土内部引入的空气量多 ， 而表面较为光滑。 混凝土振动时 的空气吸人量与振 幅、 频率等因 素有关 ，同时也受混凝土拌合物物理性能 的影响 ， 具体如下 。 ( 1 )施行振实作业时 ， 随着振 幅的增加 ， 空气吸 入 的数量有所增加。 ( 2 ) 吸入的空气量随着振动频率的增加而减少。 ( 3 ) 振动时间越长 ， 吸入空气量越大 。 ( 4 ) 模具表面粘着不佳 的干硬性混凝土拌合物 ， 比稀质混凝土拌合物易吸入较多的空气 。 ( 5 ) 工作度越大 、 混凝土越松散振动作业过程 中吸人空气量越大。 ( 6 ) 吸人的空气量随着混凝土粘滞度的加大而 增加 。 ( 7 ) 干硬性混凝 土振 动成型中欲减少振 动过程 中吸人 的空气数量 ， 有效的办法是使用振幅较小 的 高频率振动、 尽可能缩短振动时间。 2 0 1 2年 8月 ， 武汉双强水泥制品有 限公 司的张 呤秋 和 肖震华 高级工程师进行 了不 同振动频率混 凝土的密实度( 吸水率) 试验。试验 中取相同的激振 力 、 混凝土材料 ， 不 同的振动频率( 4种频率) ， 振动 成 型混凝土管 ， 从 管体上 、 中 、 下三个部 位钻芯取 样 ， 分别作了吸水率试验 ， 试验结果见表 1 。 表 1 不 同振动频率 对混凝 土吸水率的影响 注 ： 芯棒转 速( r ／ ra i n ) = 6 0 x 激振频率 ( r t z ) 。 图 6为不同芯棒转速混凝土 的吸水率 。 3 01 1 3 61 1 3 9 6 3 41 66 芯棒转 速／ ( r ／ mi n ) 图 6 不同芯棒 转速混凝土 的吸水率 由图6可得： ①管体上部、 中部随着芯棒转速的 提高 ， 混凝 土吸水率在减小 ； 管体下部 ， 由于振动 时 间较长， 芯棒转速对混凝土吸水率影响不大 ； ②芯 棒转速在 4 1 6 6 r ／ mi n时 ，管中部混凝土与下部混凝 土吸水率接近，说 明混凝土在高频振动作用下 ， 管 中部 已能充分密实 ， 下部混凝土振动时间的延长并 不能继续增加密实度。因而在振动成型 中可采用变 速喂料 ， 下部加快喂料速度 ， 加大喂料量 ， 减少下部 混凝土受振 时间 ， 从下至上逐渐放慢喂料 ， 达到上 下混凝土均匀密实。 芯模振动工艺振动过程 中空气吸入 的机理是 芯模振动工艺的振动以水平 向纵波振动为主( 见 图 7 ) ， 传递速度快 、 能量消耗大。模具受环向振动力作 用 ( 如图 8中所 示 ) ， 当振动使模 皮向右时 ， ‘ 内外模 连接刚性大 ， 推动混凝土颗粒向右移动。 新拌混凝土为弹塑性材料 ， 与模具的移动有相 位滞后角， 模具移动早于混凝土颗粒的移动， 因而 在 内模皮与混凝 土颗粒问形成空腔 ； 当振动使模皮 一 2 9— 7 6 5 4 3 2 1 O 、 褂 曹生龙 芯模振动混凝土管外观质量及工艺机理分析 由表 3可知 ，相 同剩余水灰 比的混凝土拌合 物 ，对于干硬性混凝土采用一定的振动制度时 ， 混 凝土强度 的增长将 比 由于水被挤 出而得到的增长 大得多 。即为芯模振动工艺成型的混凝土管体强度 要 高于塑性混凝土成型工艺制作 的混凝 土管体 强 度 的原 因 ； 振动频率从 4 6 ． 5 H z提高至 3 3 0 Hz ， 表观 密度提高( 含气量减少 ) 1 ． 0 5 3倍 ， 强度提高 1 ． 4 5 - 1 ． 5 倍 。进一步提高振动频率至 3 3 0 0 H z ， 表观密度和强 度没有明显增加 。 如果在 骨料 颗粒达到最紧凑 的空 间相对位置 后 ， 将混凝 土振 捣一段时间 ， 混凝 土体积则不会 再 由于骨料堆积方式 的改变和水 的压 出而继续 缩小 ( 混凝土密实 ) ， 因而振动时间不宜过长。干硬性混 凝 土经振动主要是使颗粒紧密接触 ， 挤出颗粒间的 空气 ， 形成合适 的骨架结构 ， 经水 泥粘结形成高强 度混凝土。 5减少空气吸入量——减小混凝土拌合物振动衰 减 系数 空气吸人量与振动在混凝 土 中传播衰减 系数 相关 。衰减系数小 ， 可以以较小的振 幅达到振动传 递效果 ， 减小振源处振幅 ， 减少 吸入空气量 ， 在边 缘 处能达 到使混凝 土拌 合物得以振实 的最小振 幅的 数值 ， 满足密实混凝土要求。 5 ． 1 影响振动衰减系数因素 振动时间对衰减系数有很大的影响 ， 在振动初 期 ( 稳定状态 尚未建立 以前 ) ， 衰减 系数较 大 ， 随着 更多 的混凝土拌 合物开始 振动 ，衰减系数逐渐减 小 ， 一般到 6 0 s 振动后会稳定下来 ， 振动便能够传播 的更远 ， 在贴近边缘层次 内振 幅有所增 大 ， 而振动 时间继续增加 ， 当增加到 2 1 0 s时 ， 边缘层次 内振 幅 不再变化。 随着混凝 土拌合物流动度 的增加 ， 衰减系数有 所减小。振动传播在以卵石为骨料制成 的混凝土拌 合物中比以碎石制成的混凝土拌合物 中效果更好 ， 衰减系数减小。 随着振动频率减小 ， 混凝 土拌合物 中的衰减系 数增大 ， 也就是低频振动衰减较为迅速 ； 高频振动 的衰减系数减小 、 振动效能大大提高 。试验资料表 明 ， 当振 动频率 过高时 ， 衰减系数反而有增大的趋 势。内部振动器作用半径随着振动频率增大而增 大 ，振动转速从 3 0 0 0 r ／ ra i n增加到 6 0 0 0 r ／ m i n时 ， 振 动器 的作用半径 增加一倍 ，而生产 能力约增加 3 倍 。在芯模振动工艺中增加振动频率有利缩短成型 时间 、 提高生产效率 。 试 验表 明， 混凝土拌合物 中振动衰减 系数决定 于拌合物的粘度和振动的频率及振幅。影响混凝土 衰减系数的因素主要有 ： ( 1 ) 水灰 比。混凝土拌合 物的衰减系数决定于 水泥浆的稠度或水灰 比。随着水灰 比加大 ， 混凝土 拌合物 的衰减系数下降、 和易性有所改善。 ( 2 ) 水泥用量 。随着水泥用量减少 ， 拌合物就变 得更加干硬 ， 衰减系数增大。 ( 3 ) 水泥品种 。不同品种水泥矿物成分不同 ， 标 准稠度需水量不 同， 因而水泥品种对混凝土拌合物 的衰减系数有较大影响。 ( 4 ) 骨料性质 。骨料级配和表面性质对于混凝 土拌合物结构衰减系数均有巨大影响。表面光滑圆 润的卵石 、 级配合适和最大颗粒尺寸小 的骨料拌制 的混凝土拌合物衰减系数减小 ； 表面粗糙有棱角碎 石 、 级配不 良、 最 大颗粒 尺寸大的骨料拌制 的混凝 土拌合物衰减系数增大。 ( 5 ) 塑化作用 的外加剂 。塑化剂或塑化减水剂 掺人混凝土中 ， 能有效降低混凝土拌合物 的衰减系 数。 合理使用各项措施 降低混凝 土拌合 物的衰减 系数 ， 有利 于提 高混凝 土的成 型效率 ， 也能增加混 凝土 的密实度 ， 减少混凝土 内外的气泡 ， 提高强度 、 改善抗渗性、 耐久性等各项性能。 5 ． 2 芯模振动工艺对混凝土性能的要求 芯模振动工艺采用即时脱模 ， 成型后起 吊外模 连同混凝土管从 内模上脱卸 ， 运至养护点垂直平稳 落地 ， 随即脱去外模 ， 没有模具 的支护作用 ， 混凝土 管 自身竖立在底座模具上处于弱约束状态 ， 水泥凝 结前在重力作用下会产生不均匀的下沉和变形。因 而要求混凝土有 足够的粘聚性 ， 成型后 的湿混凝土 管身具有 自立作用 ， 能承受管体混凝土 自重 ， 不塌 、 小变形 。 芯模振动用混凝土的粘聚性极其重要 ， 混凝土 材料的选择及配合 比， 均应以提高混凝 土的粘聚性 为主要性能要求 ， 保证充分的振动密实并有足够的 粘 聚性 。 芯模振动工艺依靠 中心振动棒 的振动使混凝 土拌合物粒子移动 ， 布满模具并密实 ， 管子上端又 依靠液力辗压和振动密实 ， 因而芯模振动工艺所设 计的混凝土应是既适合振动工艺( 管身) 、 又适合辗 压的于硬性混凝土。设计 良好 的混凝土应具有以下 优异性能 ： ① 管身易于密实成型 、 具有 良好 的粘聚 性 ； ②较少气泡 、 麻面 、 环裂、 塌落等缺陷 ； ③ 管 口易 于成 型且密实度好 ， 管口辗压后不出水 ， 在 2 - 3 rai n 内良好成型 ， 无蜂窝、 麻面 、 露石等。 一 31— 2 0 1 3年第 2期 混凝土与水泥制品 第 2 0 2期 满足芯模振动工艺用 的混凝土按 当前各 工厂 的经验可按下述参数确定混凝土配合 比。 ( 1 ) 水灰比( 水胶 比) 水灰 比对混凝 土拌合物 的性能有重要影响 ， 水 灰 比决定着混凝土的和易性 。芯模振动工艺要求成 型中振实混凝土 ， 达到 良好 的致密性 ； 同时混凝土 必须是干硬性的 ， 坍落度为零 ， 维勃稠度在 2 0 ～ 4 0 s 范围内 ，手能捏成 团、触及会碎 。一般水灰 比取 0 ． 3 6 - 0 ． 3 9。 ( 2 )水泥用量 水泥用量影 响骨料周围浆体厚度和骨料之 间 的粘结强度 ，在一定范围内适当增加水泥用量 ， 可 有效提高混凝 土强度 ， 改善混凝土和易性 ， 受 到振 动时易于液化产生流动 。但水泥用量过多时， 强度 不会增加， 而成本加大 。 一般 C 3 0混凝土， 水泥用量 3 2 0 ~ 3 7 0 k g ／ m ； C 4 0混凝土 ， 水泥用量 3 4 0 ~ 3 8 0 k g ／ m 。 ； C 5 0混凝土 ， 水泥用量 3 6 0 ~ 4 0 0 k g ／ m。 。 如果掺入化学 外加剂或矿物掺合料等增强物料 ， 还可适 当减少单 位体积水泥用量 。 ( 3 ) 砂率 砂率是影 响混凝 土和易性 、粘聚性 的主要 因 素。砂率过大影响混凝土强度 ， 比表面积增大 ， 加大 用水量 ； 砂率不 足 ， 混凝 土稳定性 差 ， 和易性 也降 低 。芯模振动成型工艺 中砂率比振动成型塑性混凝 土 中的砂率要大些 ， 一般取 0 ． 4 0 ～ 0 ． 4 8 。 ( 4 )砂 、 石用量 成型干硬性混凝土石子的级配和砂率是影 响 混凝土各项性能的重要参数。生产中应控制粗骨料 的级配 ， 使混凝土原始空 隙率和最终空隙率均控制 在极优的状态 ， 达 到减少水泥用量 、 提高外观 质量 和内在质量的 目的。 混凝 土拌合物质量对芯模振动工艺产 品质量 有重大影响 ，控制混凝土质量和稳定尤为重要 ， 生 产中要注意原材料的相对稳定 ， 不宜频繁变动。 6芯模振动工艺的技术参数选择 干硬性混凝土拌合物颗粒松散 ， 在振动液化过 程 中， 固相颗粒受振结构粘度减小 ， 在重力作用下 下沉并趋于适 宜的稳定位置 ， 水泥砂浆填充于石子 颗粒 的空隙，水泥净浆填充于砂子颗粒 的间隙 ， 其 中大部分空气被排 出， 使原来 的堆聚结构变为密实 结构 。因此 ， 干硬性混凝土受到振动必须使大部分 颗粒运动速度超过一极 限速度 ， 使混凝土拌合物液 化才能达到振实效果 。混凝土拌合物极限振动速度 决定于振动器的振动频率和振幅，并与水泥品种、 细度 、 水灰 比、 骨料 表面性质 、 级配及粒度 、 介质 的 一 3 2一 温度等有关 。 振动波在传播过程 中会衰减 ， 靠近振源处振动 波最强 、 振幅最大 ， 远离逐渐减弱 ， 直至消失。一般 高频振动 比低频振动衰减得慢 ，但超过某一限度 后 ， 振 幅衰 减反 而加 速 。 塑性混凝土通常以混 凝土拌合物 中颗粒大小 的平均值或含量最多的一种颗粒粒径来选择振动 频率和振幅的最佳值 。在此频率 和振幅振动下 ， 这 些适宜振动参数的粒子首先达到最佳振动 ， 并振荡 水泥浆与其他粒子发生颤振 ， 因混凝土拌合物 中水 分多 、 流动度大 ， 从而在振动作用下 ， 水泥浆很快液 化并使混凝土拌合物整体液化 ， 流动 、 充填模 具并 密实。 表 4为粒径与振动频率关系。 表 4 粒径 与振动频率 的关系 注 ： 转速( d mi n ) = 6 0 x 激振 频率 ( H z ) 。 干硬性混凝土中拌合物内水泥浆少 ， 在低频振 动作用下整体混凝土拌合物的液化程度低 ， 混凝土 拌合物流动、 充填模具和密实度下降。须采用促使 水泥浆液易液化的高频振动 、 并且具有足够的振动 强度才能使干硬性混凝土拌合物充分液化 ， 达到流 动和密实混凝土的作用 。 在最佳振动条件下 ， 一般塑性混凝 土颗粒的振 动转速为 2 0 0 0 ~ 3 0 0 0 r ／ rai n ，干硬性混凝土颗粒 的振 动转速为 4 0 0 0 - 6 0 0 0 r ／ mi n ， 说明振实干硬性混凝 土， 在不增加振动成型时间时 ， 必须加大振动转速 。干 硬性混凝土 的成型只有在高频 和强烈振动 时才能 达到应有的性能 。 生产中石子的颗粒尺寸一般在 5 ~ 2 5 mm，含量 最多的经常为 1 5 ram左右 ；砂 的粒径在 5 m m 以下 ， 综合考虑粒径和振动能量衰减 ， 干硬性混凝土要 以 激活砂浆液化为主 ， 较适宜的环状旋转振动转速最 佳为 6 0 0 0 r ／ ra i n以上。按 当前我 国的设备性能芯模 振动工艺振动转速应不低于 3 6 0 O f ／ ra i n ，力求大于 4 0 0 0 d mi n 。振幅一般控制在 0 ． 3 ~ 0 ． 7 ra m范围内。 选定振动频率和振幅后 ， 振动所需最佳延续 时 间决定于混凝土拌合物的工作度 。如果振动时间低 于最佳值 ， 混凝土不能充分密实 ； 如果高于最佳值 ， 混 凝土密实度也不会显著增加。对于干硬性混凝土而 言 ， 表面出现湿润、 拌合物不再下沉时 ， 表示混凝 土 已充分振实。 曹生龙 芯模振动混凝土管外观质量及工艺机理分析 振动时间不仅与振动速度有关 ， 也与混凝土拌 合物的工作度有关 。若混凝土拌合 物过于 ， 水分过 少 ， 水分大部分被水泥和骨料表 面吸附 ， 此 时混凝 土拌合物呈 十分疏松状态 ， 近 于散体 ， 振动 时若不 加压力 ， 再延长振动时 间 ， 混凝土拌合物也不会成 连续体 ， 不会被振实。若混凝土拌合物偏湿 ， 维勃稠 度小于 l O s ， 很容易振动 ， 但因水灰比大 ， 用水量多 ， 在内 、 外模封 闭状态下 ， 水泡排不出 ， 内部空隙率增 大 ， 造成孔腔麻坑 、 麻 面 ， 混凝土密实度差 ， 静停养 护时管体混凝土也易下沉 、 变形。因此 ， 要控制好水 灰比， 保持适宜的维勃稠度( 2 0 - 4 0 s ) ， 才能尽量缩短 振动时间， 保证混凝土密实度 ， 提高生产率 。 振动频率和振幅增大可缩短成型时间 ， 提高生 产效率 ， 但缺点 是使设 备轴承易碎 、 芯棒传动轴易 振断、 底架易振裂。 按 当前我 国芯模振动设 备合理 的振动成 型时 间应能控制在表 5的范围内。 表 5 芯模振动工艺成 型混凝 土管成型振动时间 管子上部端 口成型需振动与辗压 ， 管 口工作 面 在 振 动 辗 压 中 成 型 并 密 实 。压 力 大 小 一 般 为 0． 1 MPa 。 芯模振 动工艺的混凝土质量指标 在微观上应 以吸水率 为考核指标 ， 吸水率不宜大于 6 ％。 为 了要获得 良好 的振实效果 ，使混凝 土具有 较高 的强度和密实度 ， 以及合适 的振动 时间 ， 从工 艺上必须根据混凝土拌合物 的特性 ，合理 确定振 动频率 、 振 幅和振动时间 ， 并 作为设计 振动设备 的 依据 。 原则上芯模振动工艺参数决定于频率 、振幅、 质量 和工效 四要素 ， 振动频率 、 振幅 由设 备性能所 决定 ， 设备性能必须满足质量和工效的要求 。 7为提高芯模振动工艺混凝土管外观质量 ，工序 操作应注意事项 7 ． 1 严格控制混凝土拌合物的和易性 管体脱模后静停养护过程中， 在自重作用下发 生不均匀沉 降 ， 造成管体 变形 ， 尤其是上端 管 口变 形严重。结果是上端失圆 、 壁厚不均 、 管长不足 ， 严 重时整体坍塌。 变形原因主要有 ：① 吊运脱模过程 中不平稳 、 受冲击； ②底模和管体与地面不垂直 ； ③细高比过 大 ； ④混凝土用水量过大 ， 干硬度不够 。 要避免上述事故发生 ， 除操作 中注意不使管子 受 冲击 ， 地面平整度提高 ， 模具精度、 尺寸符合要求 外 ， 生产过程中最着重点是控制混凝土拌合物 的和 易性 ， 增大混凝土拌合物 的黏聚度 。 成型后混凝土管体 自立性是保证产 品各部 尺 寸附合标准要求 的重要指标 ， 生产 中应 按生产产 品 规格 、 材料性能 、 季 节气候 ， 随时调整混凝 土用水 量 ， 保证成型后混凝土涵管静停养护过程中的变形 在控制范围内。 7 ． 2 采用立轴强制式搅拌机 ， 延长搅拌时间 采用立轴强制式搅拌机拌料 ， 比常规搅拌时间 延长 1 m i n ， 使搅拌更充分 。 7 _ 3 足够的振动强度 振动是芯模振 动工 艺成 型混凝土管最主要手 段 ， 按照产品规格和混凝土拌合物性能选择适宜 的 振动参数 ， 达到密实、 高强和高效 。 7 ． 4喂料与振动 的协调 芯模振 动工艺成 型时采用旋转 胶带布料机 喂 料 ， 边喂料边振动 ， 振动与喂料需协调 。应按照生产 管子规格调整振动参数 ， 同时调整喂料速度和喂料 量 。 7 ． 5 合适的起振时间 芯模振动工艺内模整体振动， 整个喂料过程中 从下 至上始终受振 ， 下部受振时 间长 ， 上部端 口受 振时间短 ， 易使下部过振 ， 上部缺振 。因而应按管子 规格 和振动参数 ， 喂料至一定高度 ( 1 ／ 4 ~ 1 ／ 3 ) 后 ， 开 始起振。起振早 ， 设备空振 ， 造成噪音大 、 振动器和 模具易损坏 ； 起振迟 ， 下部混凝 土拌合物中气体难 以排尽 ， 管壁残 留气泡、 麻面多。 7 ． 6 管 口辗压搓动成型 上部端 口受振时间短 ，在振动时附加辗压 ， 提 高端 K I 混凝土密实度和强度 。操作 中应注意缓慢 、 逐渐加压 ， 避免被“ 压死” 。 加压过快 ， 也 易使端 口钢筋骨架变形大 ， 脱模 后钢筋 回弹 ， 使管 口管壁混凝土产生环裂 。 7 ． 7 静停和养护 上 口管端要及时套上护 口罩 ； 取 除护 口罩时间 不宜早于水泥初凝时间 ， 可通过 试验确定 ， 并随时 调整 ； 静定 、 养 护过程中不宜受扰动 ； 及时覆盖塑料 薄膜或养护罩 ， 防止表面失水而产生裂缝和影 响混 凝 土强度 ； 根据不 同季节 、 气候条件 ， 可分别采用水 泥水化热量 自然养护或蒸汽养护。养护时间应 以满 足脱底模所需混凝土强度确定 ， 一般混凝土强度需 达 C 2 0以上时方可脱底模。 一 33— 2 0 1 3年第 2期 混凝土与水泥制 品 总第 2 0 2期 使用具有防变形钢圈的玻璃钢护 口罩 ， 可减轻 静停 中作用在管端混凝土上 的荷载 ， 使 尚未具有强 度的混凝土不易下沉变形 ， 这样也可适 当减小混凝 土的工作度 ， 有利于减少混凝土中的气泡。 7 ． 8 控制钢筋骨架纵筋长度 上部端 口辗压 时 ， 钢筋骨架纵筋过 长 ， 压缩混 凝土时使纵筋受压弯曲 ， 带动钢筋骨架变形 ， 是端 口环裂 的 主要 原 因 。 芯模振动工艺中使用 的钢筋骨架 ， 管子上端纵 筋保护层厚度应 比其他工艺的稍大 ，取 2 5 ram较为 合适。 7 ． 9 养护区地面平整 因是立式成 型 ， 需要垂直起 吊立 即脱模 ， 所 以 养护场地平整度非常重要 。地面不平整 ， 常造成产 品拉裂 、 环裂和碰坏 、 管体和管 口变形。 7 ． 1 0 优化管型设计 芯模振动工艺管 口辗压后 ，提升辗压盘时 ， 如 管 口工作面坡角小 ， 混凝土 尚未具有强度 ， 在摩擦 力作用下 ， 管 口很易被拉裂 ， 出现插 口在工作面 台 阶处环裂 。新加工的模具插 口工作面坡角应加大 0 ． 5 。 至 1 。 ， 可避免这种裂缝 的出现。 7 ． 1 1 注重钢模质量 芯模振动是通过钢模传递给混凝土 ， 国外引进 的钢模制作使用的是优质钢材， 模具重量轻、 弹性 好 ， 振动效率大大高于 E l 前我 国现用 的钢模 ， 在同 一 套芯模 主机上使用 国内和国外两 种钢模 成型的 管子 ， 内外表面的气泡数有 明显的差别。今后 国产 钢模也应限制使用普通钢材 ， 使用优质锰钢板制作 模具。 芯模振动工艺原则上只需 一套模具可生产一 种 ( 或多种 ) 规格 、 品种产 品， 因而产 品尺寸 的同一 性非常高 ， 从而钢模加工质量更显重要。 钢模设计有其特殊的重要性 ， 应满足 ： ①加强 筋板数量和位置设置合理 ，传振效率高 ； ②模板质 量轻 、 弹性好 ， 以最小 的动力使混凝 土拌合 物转呈 为液相状态 ， 减轻振动相滞后角 ， 减少表面气泡 ， 保 证振实后混凝土质地 的均匀性 ； ③模板的强度和各 个部分的刚度满足要求 ； ④尺寸精确， 模板达到防 漏浆的严密性 。 7 ． 1 2 保证设备安装精度 设备安装对振动效果有重大影响 ， 应严格按图 要求作好混凝 土基础 ， 有 效的消振措施 ， 保证安装 精度， 内模的垂直度符合要求。 8 芯模振动工艺改进意见 ( 1 ) 建议 多做基础性研究工作 ， 充分认识芯模 一 3 4 一 振动工艺特性 ， 找出规律 ， 有 的放矢 ， 完善工艺 、 完 善设备 ， 使我国芯模振动工艺走在世界前列。 ( 2 ) 采用立轴强制式搅拌机 ， 加大搅拌机容量 ， 供料及 时充分 ，不应在成 型过程 中发生待料现象 ； 适应延长搅拌时间需要 。 ( 3 ) 提高振动转速， 近期达到 5 0 0 0 d mi n ， 远期使 其进一步得到提高。 ( 4 ) 研制行星辊道式振 动子 ， 使振 动转速 提高 至 7 0 0 0 r ／ m i n及 以上 ，振动密实效果达到管体 内外 气泡 、 孔腔降低至最少 ， 功率消耗减小 ， 成型时间缩 短， 生产效率提高。 ( 5 ) 干硬性混凝土粗骨料的特性 ( 最大颗粒和 级配) 对振动密实影响极大 ， 应选择好骨料 。当前 一 般会就地取材 ，降低生产成本 ，骨料 的质量下 降 ，不符合工艺要求 ，是影响产品质量 的重要 因 素 。 ( 6 ) 改进 和改善钢模设计和加工 ， 采用优质钢 材用作制作钢模的材料 ， 达到重量轻、 弹性好 ， 传振 效率高 。 ( 7 ) 新拌 混凝 土的工作度控制会有偏 差 ， 成 型 是一个 动态过程 ， 不 同规格管子 ， 直径和壁厚不 同， 应能在振动参数上进行检测和调整。 ( 8 ) 使产品质量 稳定性达 到新 的高度 ， 减 少人 为因素对产 品质量的影响 ， 振动频率及加料速度的 程序控制 ， 研制出智能化制管机。 ( 9 ) 研制 自动化生产线 ， 提高生产效率 ， 保证产 品质量 。 9结语 ( 1 ) 芯模振动工艺较之离心工艺 、 悬辊工艺 、 立 式振动工艺的劳动生产率有极大提高 ， 具有显著的 优点。 ( 2 ) 芯模振动工艺与离心工艺 、 悬辊工艺 、 立式 振动工艺和径 向挤压工艺相 比， 要求对原材料具有 更大的适应性 。 ( 3 ) 芯模振动工艺与离心工艺 、 悬辊工艺 、 立式 振动工艺相 比， 可以在一台机组上分别配 置各种模 具 ， 即能生产 圆管 、 箱涵 、 检查 井和其 他异形涵 管 等 ，在 多品种 的适应性上更是其他工艺 无法 比拟 的 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 1 2 — 2 5 作者简介 ： 曹生龙 ， 男 ， 教授级高工 。 通讯地址 ： 北 京市西城 区百万庄大街 联系电话 ： 1 3 1 2 1 3 3 5 6 9 6 E — mai l ： c s 14 3 4 6@s o h u ． c o m