混凝土排水管芯模振動 成型工藝及設備的現狀和發(fā)展

　　一、概述

　　由于經濟的發(fā)展、城市規(guī)模的擴大，我國城市污水排放量不斷上升；環(huán)保意識的增加，污水處理廠、城市污水管網和合流污水治理工程的大量新建，中大口徑排水管的需量逐年大幅度增加，原有傳統(tǒng)的鋼筋混凝土排水管生產工藝在產品質量和產量等方面均不能完全滿足要求。并且由于人工費用上升，電、煤等能源日趨緊張等諸多原因，鋼筋混凝土排水管生產成本急劇加大，利潤空間越來越小，市場競爭激烈，并隨之而來偽劣產品的不斷出現。

　　隨著上述矛盾不斷加劇，近年來，一種先進的鋼筋混凝土排水管生產工藝——芯模振動制管工藝由于它相對其它傳統(tǒng)生產工藝具有生產效率、自動化程度高，產品質量好，節(jié)能、環(huán)保，產品對工程適應性強等優(yōu)點，越來越受到制管行業(yè)的重視和青睞。

　　特別是國家實行輸水管生產許可證制度后產品質量意識的加強，以及通過多年的努力，國產設備的成熟過關，大力促進了芯模振動制管工藝的發(fā)展。

　　二、排水管生產工藝簡要比較

　　離心制管工藝我國生產排水管較早的工藝，生產周期長、生產效率低，排水管在堆放過程中易產生內壁干縮裂縫，脫模時易粘皮，浮漿影響管體強度和內壁光滑，模具合縫處易跑漿漏水。

　　懸輥制管工藝輥壓過程中管子鋼筋骨架易移位變形，超過1.5米管徑的管子易產生內壁塌落，外壁沉陷，內壁超厚和承口不密實是該工藝最易發(fā)生的問題。

　　濕法振搗的混凝土管，內部組織致密性差，毛細孔及細微裂縫較多，吸水率高，抗?jié)B性能差，污水腐蝕的耐久性差，管道開裂，鋼筋侵蝕膨脹，導致管體破壞現象時有發(fā)生。

　　芯模振動是一種機械化、自動化程度較高的新工藝，它具有以下優(yōu)點：

　?、?地面控制，地下封閉立式成型，相對離心、懸輥工藝地面臥式生產條件，工作環(huán)境得到了改善，工人勞動強度低，有利于安全文明生產；

　?、?采用干法生產，一般混凝土的工作度為20至60間，芯模高頻整體振動，使混凝土密實度極高，產品質量得到保障；

　　⑶ 成型后可立即脫模去內外模，每種口徑只需一套模具，保證了每根管子的內徑和外徑尺寸精度一致，且模具投資費用大大減少；

[Page]

　?、?一般不需蒸汽養(yǎng)護，利用水泥的水化熱，進行保濕、保溫養(yǎng)護，20多小時后即可吊運至露天堆場，節(jié)約了大量能源；

　?、?振動的頻率、振幅和激振力可以根據生產不同口徑大小的管子方便地進行調整，設備對產品適應性強，一般生產φ600～φ3000的排水管只需二套設備即可完成；

　?、?能滿足產品大規(guī)格、多樣化生產，能成型特大口徑的管子，可成型異型管道，如檢查井、箱涵、帶底座管以及防腐內襯管等；

　?、?生產效率較高，可確保大工程以及應急工程對管材的需求，在保證底托數量的情況下，每工位一天一般能生產中大口徑排水管100米以上；

　　常用的幾種排水管制管工藝主要技術經濟指標比較：

[Page]

　　三、我國芯模振動制管設備的發(fā)展現狀

　　芯模振動制管設備相對其他傳統(tǒng)工藝裝備比較復雜，融合了機、電、液壓和自動控制技術，它代表了混凝土制管領域裝備的較高水平，自20世紀80年代末期上海率先引進芯模振動制管設備以來，至2004年杭州、武漢、嘉善、昆山、北京等多家企業(yè)相繼引進了丹麥佩德哈博、意大利科力、德國祖布林、施洛斯—非凡、寶姆格特納的芯模振動制管生產設備，隨后，國內企業(yè)對此工藝設備進行了研制，至今已有近30家企業(yè)采用國內自行研制的芯模振動制管設備。

　　2002年7月，蘇州混凝土水泥制品研究院、科星混凝土水泥制品裝備有限公司立項申請，科技部撥款下達科研項目“立式內模振動排水管生產設備的開發(fā)研究”。

　　2004年8月蘇州科星混凝土水泥制品裝備公司φ1350～φ2400長度2.5m立式內模振動制管設備試制完成，在南寧鴻基水泥制品公司的大力配合下，成功地進行了七種規(guī)格的混凝土排水管生產中試，此后不斷進行調整、改進，2005年上半年正常生產運行，情況良好，隨后又對大小口徑的芯模振動制管設備進行了研究、試制，從而覆蓋了長度3m及以下，口徑從φ600～φ3000的排水管生產能力，并制定廠標，形成了裝備系列。

　　2004年12月，與武漢雙強水泥制品公司合作，形成該產品的第一套的產品銷售。

　　2006年6月，“立式芯模振動排水管生產設備的開發(fā)研究”項目通過部級鑒定，確定該項目為：填補了國內行業(yè)空白，達到國際先進水平，部分指標超過進口設備。

　　為規(guī)范產品質量，2006年10月，國家有關部門下達“芯模振動制管設備”的國家標準項目，由蘇州混凝土水泥制品研究院、科星混凝土水泥制品裝備有限公司負責制定。

　　2007年6月，由蘇州科星混凝土水泥制品裝備公司制造的φ1350～φ2400單工位國產設備第一次出口致哈薩克斯坦。

　　2007年10月，由蘇州混凝土水泥制品研究院、科星混凝土水泥制品裝備公司完成的“立式內模振動制管設備”項目獲國家部級科技進步二等獎。

[Page]

　　作為“立式內模振動制管設備開發(fā)項目”的延伸項目，2008年4月 ，科技部下達 “預制裝備式公用箱涵生產工藝及裝備”科研開發(fā)項目，由蘇州混凝土水泥制品研究院、科星混凝土水泥制品裝備公司負責完成。

　　2008年6月，由科星混凝土水泥制品裝備有限公司研制的先進國產設備在唐山永宏水泥制品廠運行成功，該設備集中了計算機自動控制、生產自動監(jiān)控記錄、安全防護裝置、自動定位布料、自動漲緊連接、碾壓行程壓力選擇自動控制等多項先進功能。

　　至2008年7月，科星混凝土水泥制品裝備有限公司的“芯模振動制管設備”已與26個單位合作，形成了58個生產工位的銷售，運行情況良好，其中主機系統(tǒng)、芯棒最長運行4年無故障。

　　四、芯模振動制管工藝在國內水泥制品企業(yè)的應用情況

　　芯模振動工藝在我國是一種新興的制管工藝，已采用芯模振動工藝的企業(yè)在全國近千家排水管生產單位中所占比例還很小，約占5％左右，而在先進發(fā)達國家占80％以上，但由于這些企業(yè)是排水管行業(yè)的骨干力量，無論生產能力、技術實力、管理經驗還是質量保證方面都具有明顯的優(yōu)勢，因而其產品在當地及周邊地區(qū)的市政建設和管道工程中得到了廣泛的應用，取得了非常明顯的經濟效益和社會效益，對芯模振動工藝的推廣和促進排水管行業(yè)的科技進步起到了重要的作用。

　　1．通過對部分已采用芯模振動工藝的企業(yè)調研，主要產品質量指標：

　　武漢雙強水泥制品有限公司，企口式φ1500×175×2500鋼筋混凝土排水管（Ⅰ級）檢測結果為：產品達到和超過國家標準，其中裂縫荷載為國標要求的2.25倍，內水壓力為國標要求的5倍，破壞荷載為國標值1.6倍時裂縫寬度0.21mm，產品未破壞。

[Page]

　　鋼承口式φ1500×175×2500頂進施工法鋼筋混凝土排水管（Ⅱ級）檢測結果為：產品達到和超過國家標準，其中裂縫荷載為國標要求的1.93倍，內水壓力為國標要求的5倍，破壞荷載為國標值1.6倍時裂縫寬度0.28mm，產品未破壞。

　　南寧鴻基水泥制品有限公司，企口式φ2400×235×2500鋼筋混凝土排水管（Ⅱ級）檢測結果為：產品達到和超過國家標準，其中裂縫荷載為國標要求的2.1倍，內水壓力為國標要求的4.5倍，破壞荷載為國標值1.5倍時裂縫寬度0.23mm，產品未破壞。

　　汕頭浮西建材有限公司，企口式φ2000×200×2500鋼筋混凝土排水管（Ⅱ級）檢測結果為：產品達到和超過國家標準，其中裂縫荷載為國標要求的1.45倍，內水壓力為國標要求的2倍，破壞荷載為國標值1.2倍時裂縫寬度0.2mm，產品未破壞。

　　遼寧北票電力電桿有限公司，企口式φ1500×175×2000鋼筋混凝土排水管（Ⅰ級）檢測結果為：齡期僅４天，產品達到和超過國家標準，其中裂縫荷載為國標要求的1.54倍，破壞荷載為國標值1.33倍時裂縫寬度0.24mm，產品未破壞。

　　2．與其它工藝相比，生產成本調研：

　?。ㄒ寓蚣壟潘苌a為例，芯模振動與懸輥工藝比較，以每立方米混凝土為單位）

　　注：a. 懸輥工藝每班16人用50m³混凝土，芯模振動每班11人用150m³混凝土，每班8小時，每人每天人工費用以100元計。

　　b. 以φ2000 L2500管道為例，3.6 m³混凝土用量，懸輥工藝功率90kw，每根管主機運轉45分鐘，芯模振動工藝功率70kw, 每根管主機運轉15分鐘，每度電費以0.85元計。

　　c. 蒸氣耗煤以每噸600元計，水泥以每噸350元計。

　　根據上述生產成本調研結果，一個中型排水管生產企業(yè)，排水管生產用混凝土在6萬m³以上，全年可節(jié)約生產成本500萬元以上。

[Page]

　　3. 采用芯模振動工藝的企業(yè)產品規(guī)格種類調研：

　　國內的一些水泥制品企業(yè)對芯模振動工藝及設備的應用進行了廣泛的研究，成功地生產了異形管道和大口徑排水管。

　　南寧鴻基水泥制品公司等單位采用了管材的預埋吊錨，極大地方便了管子的吊運和施工中的安裝對接。

　　廈門千秋管業(yè)采用自行研制的芯模振動裝備率先生產了帶底座的鋼筋混凝土排水管，這種管材開槽施工時可不澆注混凝土基礎，能夠適應管線施工速度快的要求。

　　北京京龍管道公司采用芯模振動工藝成功批量生產了3米大口徑排水管。

　　武漢雙強水泥制品公司、汕頭浮西建材有限公司用芯模振動制管設備成功地生產了內襯軟PVC材料的防腐排水管。由于PVC具有極強的耐腐蝕性能，因此該種管材可用來輸送含有腐蝕性介質的污水，經后的應用面很廣。

[Page]

　　五、存在的一些問題

　　相對其它帶模養(yǎng)護成型工藝，芯模振動成型的排水管管體表面光潔度較差，雖然不影響排水管的任何質量，但由于施工等有關單位的習慣理解，此問題確實成為了推廣芯模振動制管工藝應用的一個最大問題。即將發(fā)布的混凝土排水管國家行業(yè)修訂標準對該問題作出了明確的定義，隨著混凝土排水管修訂標準的頒布，將會逐步解決對芯模振動成型工藝特點的理解問題。

　　由于我國的水泥制品產品長期處于微利狀態(tài)，多數排水管生產廠家設備陳舊、資金緊張，由于企業(yè)資金不足，一次性投入有困難，從而影響開發(fā)推廣力度。

　　六、芯模振動制管工藝發(fā)展前景

　　我國對于芯模振動工藝應用還處于起步階段，由于工藝優(yōu)勢明顯，整體裝備投入以及生產成本的節(jié)約給企業(yè)帶來很大的經濟效益，預計近幾年會有持續(xù)迅速的發(fā)展。

　　參照先進發(fā)達國家的芯模振動工藝的發(fā)展過程，結合行業(yè)的發(fā)展趨勢，應對該工藝及裝備進一步研究：

　　中小口徑多根管同時生產的自動化芯模振動制管設備會受到很大歡迎。

　　除主機以外的配套設備，如混凝土攪拌系統(tǒng)、專用的起吊裝運設備、性能優(yōu)良的雙層鋼筋骨架焊機、各類異型模具等應進一步開發(fā)完善。

　　針對芯模振動成型工藝特點，繼續(xù)對原材料的適應性、生產工藝進行探索，對特大口徑管道、檢查井、方涵，特殊的異形管道等各規(guī)格、各品種產品進行研究、試制、生產。

　　七、結語

　　芯模振動制管工藝問世已有幾十年的歷史，而在我國水泥制品企業(yè)的應用只有短短的幾年，但由于優(yōu)勢明顯，并通過實踐證明它是一種成熟、先進的制管工藝。

　　由于諸多原因，多種工藝并存的局面短時間不會打破，但從長遠的觀點看，采用先進的制管工藝、合理的選用裝備，開發(fā)出適銷對路的管材應是排水管企業(yè)發(fā)展的方向，同時促進企業(yè)自身和排水管行業(yè)的技術進步是一種必然的趨勢。