浅谈芯模振动生产工艺的发展.doc

浅谈芯模振动制管生产工艺特点
镇江华通特种管道有限企业
姜义芳

关键词: 生产速度快, 劳动强度低, 节能效益佳, 抗压强度高, 抗渗性能好。

摘要: 芯模振动制管在欧美、 日本等世界优异发达国家是一个替换离心、 悬辊等制管等生产工艺一个优异生产工艺技术。它含有生产速度快, 劳动强度低, 节能效益佳, 抗压强度高, 抗渗性能好, 节能、 环境保护, 节省原材料, 自动化程度高, 利于加工制造等工艺技术特点。尤其适宜大工程、 大口径、 顶进施工和急办工程对管材需求, 现从置模作业方法、 生产工艺、 产品质量特点、 生产成本、 设备投资、 工艺难题、 原理、 特点、 优缺点等十二个方面分别列表就离心、 悬辊、 芯模振动制管三种生产工艺方法进行技术经济方案分析对比和说明。

表 混凝土和钢筋混凝土排水管生产工艺分析对比
生产工艺
离 心
悬 辊
芯 模 振 动
（一）
置模方法
管模平卧在离心机上旋转
管模平卧套制于辊轴上旋转
内外模垂直立于地坑内底托（盘）上
（二）
作 用 力
离心力、 振动力
辊压力、 离心力、 振动力
振动力
（三）
混凝土性质
生产方法
塑性混凝土、 湿法生产工艺、 离心制管称离心管
干硬性混凝土、 干法生产工艺、 辊压成型称悬辊管
采取干硬性混凝土、 干法生产工艺、 芯模振动成型称芯模振动管
（四）
混凝土强度
产品质量
离心产生混凝土内外分层结构比匀质混凝土强度低; 湿法生产工艺混凝土强度比干法生产工艺混凝土强度低。
采取干硬性混凝土, 靠辊压力密实成型, 混凝土强度较高。
密实振动能量来自于大激振力整体中央振子, 内芯模高频整体振动有利于混凝土自由流动而相互填充空隙, 混凝土结构致密、 强度高、 抗渗性能好。
（五）
生产效率
劳动强度
对于承插口管, 需两次以上喂料成型, 中途需停车排浆, 不利于快速生产。
管道生产悬辊碾压一次成型, 生产效率较高, 靠近离心工艺2倍。
机械化、 自动化程度较高新工艺, 工人劳动强度低, 生产效率高于悬辊管2-3倍, 可确保大工程以及应急工程对管材需求。
（六）
生产成本
设备投资
生产同强度管道材料费用、 辅材费用、 人工工资、 机械费用均高于悬辊和芯模振动工艺, 一次性设备投资均高于悬辊工艺50%左右。
生产成本低于离心工艺, 高于芯模振动工艺10%以上, 一次性设备投资比离心工艺节省50%左右, 也小于芯模振动工艺设备投资。
生产成本低于离心工艺和悬辊工艺, 可瞬时脱模, 无需蒸汽养护, 并可节省能源, 制管每立方米混凝土用电量仅为悬辊制管1/3, 可节省用电13.6度, 降低能耗10元以上, 但设备一次性投资较多。

表 混凝土和钢筋混凝土排水管生产工艺分析对比（续1）
生产工艺
离 心
悬 辊
芯 模 振 动
（七）
安全操作
文明生产
高速离心过程中产生钢模跳动, 若处理不妥, 会出现飞车现象; 离心成型时有废浆废液排出, 不利于文明生产, 且噪音较大。
管模套置于辊轴, 可避免离心工艺“飞车”现象, 干法生产虽无废浆废液排出, 辊压时落在挡圈上粒料被碾压飞出, 造成尘土飞扬, 环境污染。
地下封闭立式成型, 地面控制, 根本改变离心悬辊工艺地面卧式生产种种不利原因, 生产环境、 工作环境得到大大改善, 利于安全和文明生产。
（八）
外观质量
外观漂亮, 内壁光洁, 管子尺寸, 尤其是内径轻易控制, 但合缝处易跑浆跑水。
承插口、 企口管承口处仅靠侧压力挤压成型, 混凝土密实效果较差。
成型后立刻脱去内外模, 管子内外壁易产生粗糙拉痕, 表面有微小气孔, 光洁度不如离心管悬辊管。
(九)
工艺难题
内壁干缩裂缝;
粘皮尤为严重;
合缝跑浆跑水。
（1）管子钢筋骨架移位变形及辊压损坏;
（2）内壁塌落、 外壁沉降是大口径悬辊管普遍存在质量问题;
（3）内壁超厚是实现辊压混凝土密实必需条件, 也是悬辊管普遍存在质量通病。
基础上不存在工艺难题, 但也有本身工艺缺点, 因为成型后立刻脱去内外模, 没有模具和端盘约束会很轻易造成端面插口变形, 同时管子内外壁易产生粗糙拉痕, 光洁度不如离心管悬辊管。
（十）
工艺原理
管模平卧在离心机上。管模慢速运转时, 投入管模中混凝土混合料受到离心力作用沿四面均匀分布; 管模高速运转时, 混合物在离心力作用下沿径向产生不一样速度沉降, 同时排出混凝土中空气和多出水分, 从而形成密实筒状混凝土结构。
管模平卧套制于辊轴上, 喂入管模内混凝土混合料在离心力作用下均匀分布于内壁, 当混凝土厚度超出管模挡圈时, 受到辊压力作用, 混凝土逐步密实, 同时辊轴与混凝土料团接触不平引发振动也有利于混凝土密实。
内外模垂直竖立于地坑内底托（盘）上, 浇入管模混凝土混合料受到内模高频振子产生强大振动力作用液化并充满模型, 排出空气, 逐步密实, 管子上部配有定型环, 由液压力轻微振动碾压, 密实成型。
（十一）
工艺特点
（1）混凝土所受到作用力, 关键是离心力, 其次是振动力;
（2）采取塑性混凝土、 湿法生产工艺, 离心成型时, 有废浆废液排出;
（3）结构分层是离心混凝土结构特点;
（4）对于承插口管, 需两次以上喂料成型, 中途需停车排浆, 成型时间长, 不利于快速生产。
（1）辊压与喂料同时进行, 成型时间短, 生产效率高;
（2）使用干硬性混凝土, 管壁密实, 管体承受外压荷载强度较高;
（3）混凝土浪费少, 无废水泥浆排放, 不污染环境;
（4）制管时产生高频噪音强度较低;
（5）操作技术难度较大, 控制不好易造成抗渗性能不佳和管内壁不光滑及管壁超厚等质量问题。
（1）成型主机安置在地下, 为立式生产, 钢模为整体内芯模与整体外模以及边模（两端模）结合在一起封闭结构;
（2）采取干硬性混凝土、 干法生产工艺, 成型过程边喂料、 边振动, 振动能量来自于大激振力整体中央振子, 振动充足均匀, 混凝土结构致密、 强度高、 抗渗性能好; （3）成型后可立刻脱去内外模, 每种口径只需一套模具;
（4）不需蒸汽养护, 可罩上塑料薄膜, 利用水泥水化热保湿保温养护;
（5）可生产箱式涵洞、 异形管件和预制窨井。
表 混凝土和钢筋混凝土排水管生产工艺分析对比（续2）
生产工艺
离 心
悬 辊
芯 模 振 动
（十二）
工艺优缺点
工艺优点:
含有外观漂亮, 内壁光洁, 管子尺寸精度尤其是内径轻易控制等优点。
工艺缺点:
（1）使用塑性混凝土, 采取离心工艺, 混凝土内外结构分层, 强度低;
（2）承插口管、 大口径管需两次以上喂料, 中途停车排浆, 成型时间长, 生产效率低;
（3）离心时噪音大, 且有废浆废液排出, 高速离心过程中, 钢模会跳动, 若处理不妥, 会造成“飞车”现象, 不利于安全文明生产, 存在安全隐患。
工艺优点:
（1）采取干硬性混凝土, 靠辊压力密实成型, 混凝土强度较高;
（2）辊压与喂料同时进行, 成型时间短, 生产效率高;
（3）干法生产工艺, 无废浆废液排出, 利于文明生产, 管模套制于辊轴, 避免离心工艺“飞车” 安全隐患。
工艺缺点:
（1）承插口、 企口管承口处混凝土只能靠侧压力挤压成型, 密实效果较差;
（2）管端部喂料成型时, 落在挡圈上混凝土料液溅出, 部分被碾压碾干飞出, 造成尘土飞扬, 污染环境。
（3）尽管使用干硬性混凝土, 但不能立刻脱模, 模具周转时间较长
工艺优点:
（1）地下封闭立式成型, 克服卧式生产多个不利原因, 既安全, 又环境保护;
（2）采取干硬性混凝土, 为干法生产工艺, 高频振动充足均匀, 混凝土强度高, 抗渗性能好, 适于顶管生产;
（3）机械化、 自动化程度和生产效率均较高, 可确保大工程及应急工程对管材需求;
（4）立式振动成型, 适应大口径、 异形管、 承插口管生产;
（5）成型后可立刻脱去内外模, 仅需一套模具;
（6）不需蒸汽养护, 养护费用低;
（7）振频、 振幅和激振力可依据管径进行调整;
（8）工艺设备优异, 产品质量稳定。
工艺缺点:
(1)立刻脱模, 表面拉毛, 有微小气孔, 易产生环向裂缝;
(2)管口尺寸精度稍差;
(3)尽管主机在坑内, 生产噪音还是较大。
总结: 从起, 我企业分年投入1180余万元, 进行工艺技术设备更新, 新建标准化厂房4980m2, 购置双工位芯模振动制管生产线和双根立式内模振动制管生产线两条, 从露天生产变成室内全天候生产, 芯模振动制管生产率从0.8%, 上升到99.7%, 从下列一组数字更能够清楚地看到芯模振动制管五年来对我企业生产经营情况带来巨大改变。
a．整年生产砼总量, 由9582 m3上升到29200 m3, 年生产能力提升3.05倍。
b．月分最高生产砼总量由926 m3上升到3240m, 月最大生产能力提升3.50倍。
c．日最高生产砼总量由26.1 m3上升到136 m3, 日最大生产能力提升5.21倍。
d．每日最高人均生产砼总量由2.61 m3 , 上升到15.91m3, 提升了6倍以上。
芯模振动制管也有它工艺缺点, 比如: 立刻脱模、 表面拉毛、 表面有微小气孔, 小口径管道管口尺寸精度较差等, 但这些缺点不影响管道使用功效。如表面微小气孔, GB/T11836-要求“6.2外观质量.6.2.1……注: 芯模振动工艺脱模时产生表面拉毛及微小气孔, 可不作处理”即使处理, 也很简单, 表面可用纯水泥浆在脱模后作刷浆处理; 端口套玻璃钢护罩, 起运放置管道时做到平稳开启, 慢速转弯, 轻轻放下即可。