混凝土排水管制管工藝的應用與發展

張志軍

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 前言

隨著城市建設的推進，鋼筋混凝土排水管的需求量大幅度增加。節能、環保等國家政策法規的不斷完善，對企業使用鍋爐蒸汽、廢水廢渣排放的限制越來越嚴，加上勞動力成本急劇上升及勞動力短缺等因素，原有傳統的制管工藝已難以適應目前新形勢的特點及要求，正逐步被淘汰。

為了克服傳統制管工藝如離心、懸輥和插入式振搗等工藝存在的效率低、勞動強度高、需要蒸汽養護加快模具周轉等各種缺點，一些新的制管工藝，如芯模振動、徑向擠壓制管工藝因具有生產效率高、自動化程度高、節能環保，產品質量好等優點，逐漸得到制管企業的重視和應用。近幾年來，這些國產新制管工藝設備逐漸成熟過關，生產的管材質量逐漸被市場接受和認同，極大地促進了這些新工藝設備的推廣應用。制管行業也逐漸從原始的“勞動人工密集型”向“機械化生產至自動化作業”轉型升級。

1 工藝原理及特點

1.1 芯模振動制管工藝

芯模振動制管工藝是近10年推廣應用的一種較為成熟的制管工藝。芯模振動制管工藝是將外模和內模均在地托盤中垂直豎立，利用圓周運動進行干硬性混凝土混合料布料至外模和內模中間的管模中，采用內模內的高頻振蕩器傳遞激振力。在振蕩器的強大振動力下，液化混凝土充滿外模和內模中間的管模，并排出氣泡[1]。這種工藝底托盤為承口成型的模具在下，專用裝置碾壓搓動上方的插口盤使管道插口部分密實成型。

1.2 徑向擠壓制管工藝

徑向擠壓制管工藝是近5年推廣應用的先進排水管制管工藝。采用立式生產，制管過程中模具一直垂直于底部托盤上。布料裝置向管模內喂料，通過擠壓成型頭的高速旋轉擠壓管模內的半干硬性混凝土混合料，擠壓的同時，成型頭以一定的速度上升，生產承插口管子時承口部分的成型須配以輔助振動，完成混凝土成型過程[2]。

1.3 升芯式芯模振動制管工藝

升芯式芯模振動制管工藝是近3年開始應用的新制管工藝。升芯式芯模振動制管工藝是通過布料裝置把干硬性混凝土混合料澆入內、外管模中間，內模上升，混凝土從底部（一般為管子的承口）向上逐步澆注振動成型，安裝于內模中的高頻振動器通過漲緊連接傳遞激振力，由內模傳遞給管模中的混合料使之發生液化并充滿模型，同時排出空氣[3]。安裝于內模頂部的布料器在上升下降過程中旋轉擠壓，通過機械擠壓將混凝土向外推送和內壁抹光，管子上端配有定型插口盤，由專用裝置碾壓搓動插口盤，使管道插口部分密實成型。

2 制管工藝應用情況對比

2.1 芯模振動制管工藝優缺點

優點：相對于傳統的離心、懸輥制管工藝，芯模振動制管工藝采用半干硬性混凝土甚至是干硬性混凝土生產，生產過程中不產生廢水、廢漿，改善了排水管的生產環境，顯著降低了勞動強度，利于安全文明生產的實施，提升了生產質量。一套模具對應一個口徑，確保了排水管的內外徑精確度，且降低了對模具的使用。采用干硬性混凝土，一定溫度下可不采用蒸汽養護，節約原材料，降低排水管生產成本。除了能夠生產常規的圓形管，還能制造內襯管和異形管，例如橢圓形管、帶基礎底座管和箱涵等；適合生產Ф1350以上管子，尤其在生產Ф2000以上大口徑管有優勢。

缺點：混凝土成型后立即進行脫模，管子外表面粗糙的拉痕需人工抹面修補，對排水管的整體光潔度有影響。芯模振動制管時，噪聲比較大。生產Ф300～Ф600的小口徑管在效率和質量上不占優勢。

2.2 徑向擠壓制管工藝優缺點

優點：生產效率很高，混凝土管子的擠壓成型部分時間在2～3min左右，對生產Ф1200以下的管在效率上優勢很大。采用半干硬性混凝土甚至是干硬性混凝土生產，一定氣溫下不需使用蒸汽養護，可使用自然保濕養護方法，節約能源。擠壓成型頭提升時抹光環對混凝土作圓周抹光運動，對管子的內外表面修整效果。整套工藝過程中除承口成型時有一定的噪聲外，幾乎沒有別的噪音產生，利于勞動安全和環保。

缺點：對混凝土原材料要求較高，細物料用量及級配要求高，需加大水泥等粉狀料用量，以保證混凝土骨料顆粒均勻。生產小口徑管需要加大壁厚，以確保混凝土成型時不塌落。對鋼筋骨架的質量和定位要求高，通過加大鋼筋用量減少生產過程中鋼筋骨架扭曲，通過采用定位塊解決鋼筋骨架保護層厚度不易控制等問題。設備適應性差，不能生產如內襯管、鋼承口管和異性管等。另外設備維護與更換方面的費用也高于芯模振動制管。在功耗方面，徑向擠壓制管的能源消耗也遠大于芯模振動制管。

2.3 升芯式芯模振動制管工藝

升芯式芯模振動制管工藝是一種集芯模振動和徑向擠壓技術優勢于一體的先進的制管工藝。結合了徑向擠壓工藝的優點，下料成型快，具有布料抹光、生產效率高的特點，單根生產效率平均2～3分鐘/根。同時結合了芯模振動工藝的優點，實現高頻整體振動，使干硬性混凝土得到充分液化密實，密實度及強度均高于徑向擠壓工藝。生產范圍有所拓廣，可以生產內徑Ф300～Ф1500的各種接口型式的鋼筋混凝土管。免蒸汽養護，自然養護3～4天可達到80%以上強度，降低企業生產成本。

3 結語

由于市場對管材有各種不同需求、各種工藝設備一次投入不同等諸多原因，多種制管工藝并存的局面在一定時期內會存在。但從長遠來看，根據企業自身的情況，采用先進的制管工藝及設備，生產出具有綜合成本競爭優勢、質量滿足市場需求的管材是排水管企業長期發展應考慮的方向，同時也是整體行業技術進步必然的趨勢。

在國家產業政策的新形勢、新要求下，市場的需求及科技的發展將不斷促進工藝及裝備創新。具有自動控制系統及智能判斷、數據分析、提示處理系統的自動控制及智能生產技術將在實踐應用中越來越完善。制管工藝由自動化向智能化制造水平的邁進也將促進排水管行業生產技術的進一步發展。