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1、排水管生产工艺比较及选用前言面对当前市场经济的大潮，同行企业之间的竞争愈来愈激烈，而竞争的根本在于产品的质量、价格等的竞争。可见，降低成本、提高质量已成为企业取胜的关键。质优价廉的产品来自于好的生产工艺，即生产工艺在很大程度上决定着产品质量、价格。因为有些产品质量问题是工艺本身造成的，是很难避免的；生产工艺决定着产品产量即生产效率，进而决定价格。所以，生产工艺至关重要。目前，国内排水管的生产普遍应用的是离心工艺、悬辊工艺；芯模振动工艺近几年快速增多，本文就这三种工艺进行比较。三种生产工艺各有其特点，为从根本上避免生产工艺本身带来的质量问题，保证质量，保证较高的生产效率，降低生产成本，可从生产工
2、艺本身的特点入手，针对产品规格，充分利用生产工艺本身的优点，选用最佳的生产工艺，生产出质优价廉的产品。1 工艺原理1.1 离心工艺离心工艺是管模平卧在离心机上旋转，使投入管模内的混凝土混合料受到离心力的作用，并沿着管模四周均匀分布，粗细集料、水泥或其它细粉粒子沿离心力方向沉降，从而排出混凝土中的空气和多余的水分，使混凝土达到密实。离心工艺制管主要是在离心力的作用下使混凝土密实成型。由此制得的排水管称离心管。1.2 悬辊工艺悬辊工艺是管模平卧套置于辊轴上，喂入管模内的混凝土混合料在离心力作用下均匀分布于内壁，当混凝土料的厚度超过管模挡圈时，受到辊压力的作用，混凝土在辊压力的作用下逐渐密实，同时，
3、辊轴与混凝土料团接触面不平引起的振动也有助于混凝土密实。悬辊工艺制管主要是在辊压力的作用下使混凝土密实成型。由此制得的排水管称悬辊管。1.3 芯模振动工艺芯模振动工艺是内、外模垂直竖立于地坑内的底托（盘）上，浇入管模的混凝土混合料受到内模高频振子产生的强大振动力的作用，使混凝土混合料液化，充满模型和排出空气，逐渐密实；管子的上端部配有定型环，由液压力轻微搓动碾压，密实成型。芯模振动工艺制管是在强大振动力的作用下使混凝土密实成型。由此制得的排水管称芯模振动管。2 工艺对比分析2.1 工艺特点及优缺点2.1.1 离心工艺离心工艺作业时，根据一般离心原理可知，钢模及其模内的混凝土要受到离心力的作用。
4、同时，由于模具跑轮和离心机托轮磨损引起的振动或模具高速旋转脱离离心机而产生的冲击振动，使混凝土受到振动力作用，这种振动力在一定限度内有利于混凝土的密实。可见，离心工艺制管混凝土受到离心力和振动力两种作用力，当然离心力是主要作用力。由于混凝土中石、砂、水泥或其它细粉粒子质量的不同，所受离心力大小不同，沉降速度也就不同。石子质量最大，所受离心力最大，沉降也就最快；砂子次之；水泥和其它细粉粒子质量最小，所受离心力最小，沉降也就最慢。这样势必造成靠外壁是混凝土层，中间是水泥砂浆层，内壁是水泥浆层和浮浆层，即形成分层结构，称外分层。同时水泥粒子也要沉降往外移，混凝土中的多余水分和空气被挤出；随着离心作业
5、的继续进行，粗骨料间的水泥浆继续沉降，水泥颗粒便从中分离出来，在粗骨料表面上形成一层水膜，称内分层。离心工艺（力）使混凝土形成内、外分层结构。离心产生的内外分层结构比匀质混凝土强度低，且伴随着水分的离析排出在混凝土内部留下无数垂直于管壁的毛细孔道；同时由于采用塑性混凝土，属湿法生产，在离心机高速旋转中，易造成合缝处跑浆、跑水。因此，伴随着离心过程，不仅有密实度和强度提高的一面，还有分层结构造成整体混凝土强度和抗渗性降低的一面。实际生产中常常因离心工艺制度或混凝土配合比等因素，产生严重分层，尤其是水泥砂浆层几乎全部是砂层（砂子），混凝土强度非常低、抗渗性极差。而分层是随着混凝土的密实过程产生的，
6、是工艺因素，无法从根本上避免。从离心管的外观质量来看，具有外观漂亮，内壁光洁，管子尺寸精度尤其是内径容易控制等优点。但是离心工艺还存在许多缺点：使用塑性混凝土，离心成型时有废浆废液排出，不利于安全文明生产，且同等级混凝土消耗水泥量大；对于承插口管，需二次以上喂料成型，中途需停车排浆，不利于快速生产。离心时所产生的噪音大；对水泥的要求高，其泌水性能严重影响离心质量，尤其是内壁，常常出现一层较厚的、粘稠的水泥浆层，非常难看；高速离心过程中，因种种原因产生的钢模跳动，若处理不当，回飞出离心机，即造成“飞车”，存在较大的安全隐患。2.1.2 悬辊工艺悬辊制管首先是混凝土混合料受到离心力作用而使其粘附在
7、管模内壁，完成布料。因此离心力不宜太大，以混凝土能克服自重越过最高点而沿模壁均匀布料为宜。其次，当料层厚度超过管模挡圈时，混凝土混合料开始受到辊压力的作用，同时，因喂料的厚薄不均产生振动，即受到振动力的作用，这种振动力在一定范围内有利于混凝土混合料的均匀分布与振动密实。因此，悬辊工艺制管混凝土受到离心力、辊压力和振动力三种作用力，当然辊压力是主要作用力。由于辊压力的方向为径向，从根本上改变了离心工艺（力）切向产生分层结构的弊端。悬辊制管由于采用干硬性混凝土，靠辊压力密实成型，且混凝土坍落度为零，水灰比小，所以混凝土强度较高，同等级混凝土消耗水泥量小；为干法生产工艺，无废浆废液排出，改善了工人的
8、劳动条件，利于安全文明生产；制管时所产生的噪音比离心工艺的低；由于管模套置于辊轴，避免了离心工艺的“飞车”，安全性比离心工艺大，生产效率较高。工艺缺点：尽管使用干硬性混凝土、干法生产，但是为卧式生产，决定了不能立即脱模，模具占用时间长，不利于同一规格管短时间内大批量生产；承插口、企口管的承口处混凝土只能靠侧压力挤压成型，而不能靠辊压力直接辊压成型，所以用悬辊工艺制作承插口和企口管时承口处混凝土密实效果较差；在喂料成型管端部时，落在挡圈上的混凝土料部分溅出，部分受到辊压或碾压力的作用，被碾碎碾干飞出，造成尘土飞扬，环境污染。2.1.3 芯模振动工艺成型主机安置在地下，为立式生产，钢模为整体内芯模
9、与整体外模以及边模（两端模）结合在一起的封闭结构，用于密实的振动能量来自于大激振力整体中央振子，中央振子通过液压装置紧定在内芯模上，可实现快速换模。成型过程是边喂料边振动，只用振动力一种作用力。由于振动力无方向性且强大，有利于混凝土自由流动而互相填充空隙，所以结构致密，混凝土强度高。在我国相对于离心、悬辊工艺，芯模振动是一种机械化、自动化程度较高的新工艺，尽管起步晚，但它却以其特殊优点，越来越受到制管行业的重视和青睐。地下封闭立式成型，地面控制，彻底改变了离心、悬辊工艺地面卧式生产的种种不利因素，生产环境、工作环境得到大大改善，工人劳动强度低，利于安全文明生产；采用干硬性混凝土，为干法生产工艺
10、，坍落度为零，水灰比小，高频振动使混凝土强度高；内芯模高频整体振动，使混凝土混合料振动得充分、均匀，密实度极高，特别适合于顶管的生产；成型后可立即脱模去内外模，每种口径只需一套模具，模具投资费用大大减少；不需蒸汽养护，可罩上塑料薄膜，利用水泥的水化热，进行保湿、保温养护，24h后即可吊运至露天堆场；振动的频率、振幅和激振力可以根据生产不同大小的管子方便地进行调整；由于是立式振动成型，能成型特大口径的管子，且只要作相应配置，可成型异型管子，能满足产品多样化生产，如可生产检查井、箱涵、带底座管以及防腐内衬管等等；因立式生产，喂料时混凝土不必像离心工艺和悬辊艺工艺卧式生产那样由内向外完全穿越钢筋骨架
11、，所以混凝土料受钢筋螺距的影响小，因此一定配钢筋且满足相关条件下能尽量选用细直径钢筋，减小裂缝宽度或推迟裂缝的出现，即能适应小螺距密配筋的生产；因立式生产，承口置于下部，所以适合于承插口、企口管的生产，彻底改变了卧式生产承口强度低的工艺因素；生产效率较高，可确保大工程以及应急工程对管材的需求；工艺及设备先进决定了产品质量好且稳定，内外模保证了管子的内径和外径尺寸精确，高质量的管子可延长其使用寿命，具有长期的经济效益和环保的社会效益。工艺缺点：由于采用干硬性混凝土，干法生产，成型后立即脱去内外模，管子内外壁易产生粗糙拉痕，且光洁度不如离心管、悬辊管。尽管在地坑内成型，同样伴有一定的噪音产生，需进
12、行隔音处理。2.2 工艺难题因生产工艺因素造成的很难解决的产品质量问题，称之为工艺难题。2.2.1 离心工艺内壁干缩裂缝管内壁干缩裂缝（简称干裂）是离心管普遍存在的一大工艺质量难题。其一般多发生在管子堆放过程中，尽管国际GB/T11836-1999允许砂浆层有干缩裂缝，但是，随着堆放时间的延长，裂缝数量增多，宽度加大、加深，裂至混凝土层，甚至达管子整个壁厚，成为严重的有害裂缝。粘皮粘皮是水泥制品一种比较常见的质量通病，可是笔者感到离心管的粘皮尤为严重。不仅有碍外观，还影响管子的耐久性。分析原因就是离心工艺本身易引起粘皮：一方面在离心过程的低速喂料阶段，喂入模内的混凝土料受离心力和重力的共同作用
13、，一般不会立即附着在钢模上，而在模内不断地被抛起、落下，即做抛物线似的自由落体运动，反复冲击摩擦钢模内壁，使脱模剂被磨损；另一方面，离心过程的高速旋转排出的空气使混凝土和模壁之间产生一定的真空，加剧脱模难度，造成粘皮。合缝跑浆、跑水因塑性混凝土水灰比大，所以高速离心过程中常有合缝跑浆、跑水，在合缝处形成无数垂直于管壁的毛细通道，即便很细，不影响其外观质量，但这大大降低管子的抗渗性。2.2.2 悬辊工艺管子钢筋骨架移位变形及辊压损坏在悬辊工艺制管过程中，由于采用干硬性混凝土，钢筋骨架受到较大的径向辊压力和切向碾压作用，而且随着边喂料边辊压和旋转过程的进行，这种作用是反复的，是逐渐加强的，导致骨架
14、发生扭曲错动、移位，严重时把钢筋骨架辊坏。尽管采取了提高骨架焊接节点强度、增强其整体刚度、加强骨架在管模内的固定等措施，但是对于级管因配筋量小、钢筋骨架刚度小，效果并不明显；、级管还可以。内壁塌落、外壁沉陷出现阴影内壁塌落、外壁沉陷出现阴影是大口径悬辊管普遍存在的质量问题，特别是在冬季生产，内塌严重。因为悬辊工艺是卧式生产，随着口径的增大，一般当内径超过1500mm时，一方面管子单位角度的圆弧度减小，趋向于平面，由圆弧产生的自拱作用减小；另一方面壁厚增大，管子上部混凝土所受重力愈来愈大。当管子顶部混凝土的凝聚力小于重力以及自拱作用很小时，就要产生内壁塌落、外壁沉陷，蒸养时模壁间进蒸汽而造成阴影
15、。这就是大口径悬辊管易内塌外沉的客观原因。尽管可采取一些措施如控制水灰比、提高钢筋骨架刚度、使用早强型水泥和掺加外加剂等来加以改善，但是效果并不理想。超厚内壁超厚是悬辊管普遍存在的又一质量问题。我们知道超厚是实现辊压、混凝土密实的必要条件，但是由排水管国标GB11836-1999知道，管子的超厚尺寸允许偏差只有10mm左右，但实际上多数厂家远远超过此限值。尤其是承插口管因两端大小不一样，辊压过程中混凝土料产生轴向移动而造成承口端超厚太大，有的达20mm以上。2.2.3 芯模振动工艺 基本不存在工艺难题，但也有自身的工艺缺点，这在前面已论述。2.3 产品质量 同行一般认为离心管外观漂亮，抗渗性较
16、好，好于悬辊管。但近年来随着排水管的发展，以及用户对产品质量要求的提高，迫使生产工艺不断完善、改进，操作技能不断提高。笔者总体感受是悬辊管并不比离心管差。 芯模振动管因独到的工艺特点决定了其不存在离心、悬辊卧式生产的工艺质量问题，不受产品规格大小的影响，产品质量比较稳定，内外压等力学性能均高于离心管和悬辊管。尤其对于承插口、企口柔性接口管，因立式生产利于承口处成型，所以芯模振动管一般好于离心管和悬辊管。2.4 生产效率由于离心成型时，对于大口径及承插口管，中间需停车排浆，二次或三次喂料，所以成型时间较长，对于1500mm的管，一般需45min以上；又因为高速离心，所以对模具及其组装的精度要求较高，使得本来就烦琐的离心模具的拆装所需时间更长。因此，离心工艺生产效率较低。悬辊工艺无论成型多大口
