“高頻振動(dòng)成型、垂直翻轉(zhuǎn)、一體脫模管井生產(chǎn)工藝及裝備”簡(jiǎn)要介紹
一、簡(jiǎn)述
檢查井是地下管道中的重要組成部分,對(duì)整條地下管線的功能發(fā)揮、維護(hù)保養(yǎng)、環(huán)境保護(hù)以及城市居民的生活質(zhì)量保障起著重要作用。按鋪設(shè)的地下管線功能不同,檢查井可用在排水、排污、自來(lái)水、煤氣、熱力、電力、電信等管路系統(tǒng)中,應(yīng)用非常廣泛。
按材質(zhì)及施工情況,我國(guó)現(xiàn)大多采用粘土磚砌井、砌塊組合井、塑料井、混凝土現(xiàn)澆檢查井等。
在工程使用過(guò)程中,它們的主要缺陷為:
粘土磚砌井:由于粘土磚的使用造成大量農(nóng)田流失,國(guó)家明文禁止;粘土磚強(qiáng)度低、整體檢查井的耐久性及抗壓性能差,易下沉,引起路面凹陷;砌筑工法難以解決滲漏問(wèn)題,普遍引起土地二次污染?,F(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大。
砌塊組合井:砌塊及磚的強(qiáng)度提高,其它缺點(diǎn)與粘土磚砌井相似;為解決砌筑工法的滲漏,新的砌塊組合間現(xiàn)場(chǎng)加注細(xì)石混凝土或砂漿,但由于界面收縮,還是造成砌筑處的滲漏。
塑料井:雖然有輕質(zhì)、施工作業(yè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),但抗壓性能差、與混凝土管道連接困難;產(chǎn)品造價(jià)高。
混凝土現(xiàn)澆檢查井:施工周期長(zhǎng)、現(xiàn)澆質(zhì)量不易控制、綜合成本高。
而與上述不同的工廠預(yù)制裝配式混凝土檢查井由于廠內(nèi)規(guī)模生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量易控制、現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間短(一般安裝一套高度6m左右的井耗時(shí)2小時(shí)以內(nèi),約為磚砌井1/5用時(shí))且不受現(xiàn)場(chǎng)天氣及施工條件影響,混凝土及整體檢查井的抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、抗?jié)B達(dá)標(biāo),綜合成本最低。體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。
為配合環(huán)境治理,近年來(lái)各省市政府部門(mén)相繼出臺(tái)政策法規(guī),禁用粘土磚砌井,推廣新型檢查井產(chǎn)品及施工方法;加之由“蘇州混凝土水泥制品研究院”負(fù)責(zé)制定的“預(yù)制裝配式鋼筋混凝土檢查井”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T 2241-2014 )于2015-4-1起正式實(shí)施。工廠預(yù)制裝配式混凝土檢查井在我國(guó)將得到前所未有的重視及普遍應(yīng)用。
工廠預(yù)制混凝土檢查井的成型方式主要為澆注及振動(dòng)成型工藝,為克服現(xiàn)有成型方法的主要缺陷,由“蘇州科星混凝土水泥制品裝備公司”研制開(kāi)發(fā)的“高頻振動(dòng)成型、垂直翻轉(zhuǎn)一體脫模管井生產(chǎn)工藝及裝備”(生產(chǎn)工藝方法及裝備專(zhuān)利)中試成功,投入使用情況良好(圖1)。
圖1
二、現(xiàn)有工廠預(yù)制裝配式混凝土檢查井的生產(chǎn)工藝方法分析
1.澆注成型或加輔助振動(dòng)的澆注成型工藝
澆注成型工藝的優(yōu)點(diǎn)為成型工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品形狀規(guī)格大小可按模具任意成型、小批量生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品外觀光滑。但相對(duì)立即脫模的高頻振動(dòng)成型工藝方式,缺點(diǎn)為規(guī)模生產(chǎn)時(shí)模具投入大、產(chǎn)能小、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,原輔材料、人工及其它生產(chǎn)成本高。
混凝土檢查井型號(hào)規(guī)格繁多,同時(shí)每套檢查井由不同的部件組成。以輸水檢查井為例,一套完整的預(yù)制裝配式混凝土檢查井由井室(檢查井主體,接排水管的受水部分)、井室頂板(井室與井筒間的過(guò)渡及收口)、井筒(控制檢查井高度及豎向通道,一般不過(guò)水)、收口板或收口圈(檢查井與井蓋間收口)、調(diào)節(jié)圈(微調(diào)檢查井高度)等組成(圖2)?!额A(yù)制混凝土檢查井》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T2241-2014)中光井室平面尺寸規(guī)格品種就有21種之多,每種規(guī)格品種配上2-3種高度,設(shè)計(jì)部門(mén)有50多種井室的選擇余地。
圖2
澆注成型采用塑性混凝土,一般檢查井井室成型多為帶底一體、2-4個(gè)接管開(kāi)孔,達(dá)到脫模強(qiáng)度的養(yǎng)護(hù)時(shí)間較普通排水管更長(zhǎng),采用蒸汽養(yǎng)護(hù)約5-6小時(shí),如果每班生產(chǎn)15--20個(gè)單規(guī)格井室(按立即脫模成型每班生產(chǎn)量),相比振動(dòng)成型立即脫模(自然養(yǎng)護(hù))模具用量為,(9-13套模具):(1套模具+15-20個(gè)底托)。澆注成型工藝的模具費(fèi)用是一筆巨大的支出,此情況較排水管生產(chǎn)懸輥工藝同芯模振動(dòng)工藝所用模具數(shù)量及總體費(fèi)用相比更嚴(yán)重。
由于澆注成型工藝生產(chǎn)成本高、達(dá)標(biāo)產(chǎn)能模具用量及費(fèi)用巨大等原因,一般不用該工藝方式生產(chǎn)常規(guī)的批量預(yù)制
混凝土檢查井。
2.離心或懸輥成型工藝
排水管生產(chǎn)企業(yè)利用原有模具,成型檢查井的井筒部分,是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。但井室采用二次成型拼裝會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,井室?guī)Э?,離心或懸輥成型時(shí)轉(zhuǎn)速不到位或跳模,成品不密實(shí)且易發(fā)安全事故;如筒身與底板間灌入細(xì)石混凝土或砂漿,則由于二者界面收縮不一,產(chǎn)生裂縫;(圖3)如筒身與底板間采用膠圈、柔性企口,加以筒、底間預(yù)埋張緊連接,產(chǎn)品成本增加。(圖4)
圖3
圖4
3.芯模振動(dòng)成型工藝
芯模振動(dòng)成型工藝采用干法生產(chǎn),芯模高頻整體振動(dòng)使混凝土液化密實(shí),同時(shí)使水泥有一定的活化以提高混凝土強(qiáng)度,混凝土密實(shí)度很高,可以立即脫模,大量減少了成型模具數(shù)量及總體費(fèi)用,與濕法工藝相比,可減少原材料的成本和降低人工費(fèi)用等。
介紹一種典型的芯模振動(dòng)生產(chǎn)檢查井井室工藝步驟:1.模具在坑內(nèi)就位;2.內(nèi)外模間放置排水管孔預(yù)埋件、內(nèi)模頂部放置混凝土托板;3.混凝土布料、振動(dòng)成型;4. 混凝土超過(guò)托板并達(dá)到井室底厚度時(shí),碾壓;5.放置井室底板并與內(nèi)模頂部的托板及外模連接;6.成品及外模(含底板及混凝土托板)提出工作坑;7.吊入養(yǎng)護(hù)位置,下置養(yǎng)護(hù)支撐,脫外模及井室底板;8.養(yǎng)護(hù);9.翻轉(zhuǎn)并脫去混凝土托板及排水管孔預(yù)埋件;10.補(bǔ)井室底板與混凝土托板間工作孔;11.至成品堆場(chǎng)。
工藝如圖所示:
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芯模振動(dòng)生產(chǎn)檢查井井室的工藝缺陷:1. 由于芯模振動(dòng)成型原理方式為激振力橫向傳遞、沿法線方向激振力衰減,在生產(chǎn)井室時(shí)底部朝上,井室底部成型須輔以較大的碾壓力,井室底部密實(shí)度不夠;2.養(yǎng)護(hù)時(shí)井室底部朝上,整體重心偏上,結(jié)構(gòu)不穩(wěn),養(yǎng)護(hù)支撐高度不易控制,會(huì)造成井室底部頂起或輕微坍塌,產(chǎn)生底部裂紋;一般大口徑的帶底整體井室不用此工藝成型;3.為達(dá)到立即脫模養(yǎng)護(hù),工藝步驟過(guò)多,養(yǎng)護(hù)支撐、混凝土托板等模具組件用量也較多;4.養(yǎng)護(hù)后的補(bǔ)孔(井室底板與混凝土托板間工作孔)費(fèi)工費(fèi)料(一般用摻入樹(shù)脂的水泥凈漿調(diào)配)。
為克服養(yǎng)護(hù)時(shí)井室底部朝上、整體重心偏上、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的問(wèn)題,“科星裝備”曾開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的翻轉(zhuǎn)設(shè)備,脫離工作坑后立即1800翻轉(zhuǎn),使井室底部在下,然后脫去外模。但使用過(guò)程并不理想,原因是翻轉(zhuǎn)時(shí)管道內(nèi)壁沒(méi)有支撐,及易造成管壁坍塌,特別是中大口徑井室及方形井室。
為減少養(yǎng)護(hù)支撐、混凝土托板等模具組件用量過(guò)多的問(wèn)題,國(guó)外早期的方法是在內(nèi)模頂上放置一塊塑膠或與混凝土連接性能稍好點(diǎn)的石棉板,使成型后利用井室部分壁厚支撐此板及板上的井室底部混凝土重量,使之不塌陷。但此方法會(huì)一定程度破壞井室整體結(jié)構(gòu),板材與混凝土間人為建立誘導(dǎo)縫;配合此脫模養(yǎng)護(hù)方法,需井室壁厚尺寸加大,混凝土密實(shí)度需充分保證以防止下沉。(圖5)
圖5
跟據(jù)上述情況,芯模振動(dòng)成型工藝適合生產(chǎn)圓形中小口徑井室和各規(guī)格井筒,具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好以及干法生產(chǎn)的其它優(yōu)勢(shì)。
三、高頻振動(dòng)成型、垂直翻轉(zhuǎn)、一體脫模管井成型工藝及裝備
為克服以上幾種管井成型工藝的缺點(diǎn),一種“高頻振動(dòng)成型、垂直翻轉(zhuǎn)、內(nèi)外一體立即脫模的管井生產(chǎn)工藝”由“蘇州科星混凝土裝備公司”提出設(shè)想,并研發(fā)了相應(yīng)的工藝裝備(圖6、圖7),對(duì)此生產(chǎn)工藝及裝備進(jìn)行了中試驗(yàn)證,生產(chǎn)的連底¢1000-2000檢查井井室及¢1000-1500檢查井井筒混凝土密實(shí)度好、生產(chǎn)效率高、工藝方法簡(jiǎn)捷、裝備造價(jià)低、生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)(可成型¢1000-2000范圍內(nèi)的檢查井井室、井筒、排水管)
圖6
圖7
成型工藝特點(diǎn): 1.采用高頻振動(dòng)方式使注入模具內(nèi)的混凝土密實(shí)成型,并能實(shí)現(xiàn)立即脫模;2.振動(dòng)成型時(shí)混凝土制品底朝上、口朝下,有效克服了干硬性混凝土流動(dòng)度差的問(wèn)題;3.成型后連模帶井室制品180°翻轉(zhuǎn),然后脫模,制品養(yǎng)護(hù)時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量好;4.內(nèi)外一體脫模,可防止翻轉(zhuǎn)時(shí)的混凝土垮塌和單獨(dú)外模脫模時(shí)偏置引起的打口。
工藝步驟:1.成型模具內(nèi)放置排水管孔預(yù)埋件;2. 吊至模具在工作坑內(nèi)或地面就位;3. 混凝土布料、高頻振動(dòng)成型;4. 混凝土達(dá)到井室底厚度時(shí),放置井室底板并與模具連接;5. 成品及模具提起180°翻轉(zhuǎn);6. 脫模;7.養(yǎng)護(hù);8. 脫去排水管孔預(yù)埋件;9. 至成品堆場(chǎng)。
工藝流程圖:
裝備特點(diǎn):整套設(shè)備由混凝土布料機(jī);可180°翻轉(zhuǎn)吊運(yùn)機(jī)構(gòu)、工作液壓站、電控變頻組合;結(jié)構(gòu)支撐架;內(nèi)置振動(dòng)單元的一體模具等組成。
為保證混凝土成品的振動(dòng)密實(shí),模具內(nèi)置振動(dòng)單元間的相位、激振力隨混凝土布料情況可調(diào),有效避免相互干擾,激振頻率(以轉(zhuǎn)速指標(biāo)體現(xiàn))達(dá)6000轉(zhuǎn)/分;
為保證井室底部的混凝土密實(shí),設(shè)置頂端輔助高頻振動(dòng)單元。
設(shè)備完全達(dá)到工藝設(shè)想要求,主機(jī)設(shè)備造價(jià)約為芯模振動(dòng)主機(jī)的1/3左右。成品見(jiàn)圖8
該設(shè)備可應(yīng)用于其它市政混凝土構(gòu)件的生產(chǎn),增加高頻振動(dòng)單元及碾壓裝置后,可擴(kuò)展生產(chǎn)3000口徑排水管,達(dá)到一機(jī)多用的功效。
圖8
四、結(jié)語(yǔ)
總結(jié)常用的預(yù)制混凝土檢查井生產(chǎn)成型工藝方法,主要指標(biāo):
“高頻振動(dòng)成型、垂直翻轉(zhuǎn)一體脫模管井生產(chǎn)工藝及裝備”的開(kāi)發(fā)成功,提供了一種混凝土檢查井的高效生產(chǎn)方式,并由于能兼做管道及其它市政構(gòu)件,設(shè)備造價(jià)相對(duì)低廉,性價(jià)比高,固定移動(dòng)均可。通過(guò)不斷的完善,將成為混凝土構(gòu)件的有效成型方式之一,對(duì)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)預(yù)制混凝土檢查井新增項(xiàng)目,以及小型排水管企業(yè)為提高自動(dòng)化程度、擴(kuò)大產(chǎn)能的改造,管、井兼容生產(chǎn)是一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇。
編輯:陳宗勤
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