排水管生產(chǎn)工藝比較及選用

1、排水管生產(chǎn)工藝比較及選用前言面對當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)的大潮，同行企業(yè)之間的競爭愈來愈激烈，而競爭的根本在于產(chǎn)品的質(zhì)量、價格等的競爭?？梢?，降低成本、提高質(zhì)量已成為企業(yè)取勝的關(guān)鍵。質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品來自于好的生產(chǎn)工藝，即生產(chǎn)工藝在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、價格。因為有些產(chǎn)品質(zhì)量問題是工藝本身造成的，是很難避免的；生產(chǎn)工藝決定著產(chǎn)品產(chǎn)量即生產(chǎn)效率，進(jìn)而決定價格。所以，生產(chǎn)工藝至關(guān)重要。目前，國內(nèi)排水管的生產(chǎn)普遍應(yīng)用的是離心工藝、懸輥工藝；芯模振動工藝近幾年快速增多，本文就這三種工藝進(jìn)行比較。三種生產(chǎn)工藝各有其特點(diǎn)，為從根本上避免生產(chǎn)工藝本身帶來的質(zhì)量問題，保證質(zhì)量，保證較高的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，可從生產(chǎn)工

2、藝本身的特點(diǎn)入手，針對產(chǎn)品規(guī)格，充分利用生產(chǎn)工藝本身的優(yōu)點(diǎn)，選用最佳的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品。1 工藝原理1.1 離心工藝離心工藝是管模平臥在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)，使投入管模內(nèi)的混凝土混合料受到離心力的作用，并沿著管模四周均勻分布，粗細(xì)集料、水泥或其它細(xì)粉粒子沿離心力方向沉降，從而排出混凝土中的空氣和多余的水分，使混凝土達(dá)到密實(shí)。離心工藝制管主要是在離心力的作用下使混凝土密實(shí)成型。由此制得的排水管稱離心管。1.2 懸輥工藝懸輥工藝是管模平臥套置于輥軸上，喂入管模內(nèi)的混凝土混合料在離心力作用下均勻分布于內(nèi)壁，當(dāng)混凝土料的厚度超過管模擋圈時，受到輥壓力的作用，混凝土在輥壓力的作用下逐漸密實(shí)，同時，

3、輥軸與混凝土料團(tuán)接觸面不平引起的振動也有助于混凝土密實(shí)。懸輥工藝制管主要是在輥壓力的作用下使混凝土密實(shí)成型。由此制得的排水管稱懸輥管。1.3 芯模振動工藝芯模振動工藝是內(nèi)、外模垂直豎立于地坑內(nèi)的底托（盤）上，澆入管模的混凝土混合料受到內(nèi)模高頻振子產(chǎn)生的強(qiáng)大振動力的作用，使混凝土混合料液化，充滿模型和排出空氣，逐漸密實(shí)；管子的上端部配有定型環(huán)，由液壓力輕微搓動碾壓，密實(shí)成型。芯模振動工藝制管是在強(qiáng)大振動力的作用下使混凝土密實(shí)成型。由此制得的排水管稱芯模振動管。2 工藝對比分析2.1 工藝特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)2.1.1 離心工藝離心工藝作業(yè)時，根據(jù)一般離心原理可知，鋼模及其模內(nèi)的混凝土要受到離心力的作用。

4、同時，由于模具跑輪和離心機(jī)托輪磨損引起的振動或模具高速旋轉(zhuǎn)脫離離心機(jī)而產(chǎn)生的沖擊振動，使混凝土受到振動力作用，這種振動力在一定限度內(nèi)有利于混凝土的密實(shí)?？梢?，離心工藝制管混凝土受到離心力和振動力兩種作用力，當(dāng)然離心力是主要作用力。由于混凝土中石、砂、水泥或其它細(xì)粉粒子質(zhì)量的不同，所受離心力大小不同，沉降速度也就不同。石子質(zhì)量最大，所受離心力最大，沉降也就最快；砂子次之；水泥和其它細(xì)粉粒子質(zhì)量最小，所受離心力最小，沉降也就最慢。這樣勢必造成靠外壁是混凝土層，中間是水泥砂漿層，內(nèi)壁是水泥漿層和浮漿層，即形成分層結(jié)構(gòu)，稱外分層。同時水泥粒子也要沉降往外移，混凝土中的多余水分和空氣被擠出；隨著離心作業(yè)

5、的繼續(xù)進(jìn)行，粗骨料間的水泥漿繼續(xù)沉降，水泥顆粒便從中分離出來，在粗骨料表面上形成一層水膜，稱內(nèi)分層。離心工藝（力）使混凝土形成內(nèi)、外分層結(jié)構(gòu)。離心產(chǎn)生的內(nèi)外分層結(jié)構(gòu)比勻質(zhì)混凝土強(qiáng)度低，且伴隨著水分的離析排出在混凝土內(nèi)部留下無數(shù)垂直于管壁的毛細(xì)孔道；同時由于采用塑性混凝土，屬濕法生產(chǎn)，在離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)中，易造成合縫處跑漿、跑水。因此，伴隨著離心過程，不僅有密實(shí)度和強(qiáng)度提高的一面，還有分層結(jié)構(gòu)造成整體混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性降低的一面。實(shí)際生產(chǎn)中常常因離心工藝制度或混凝土配合比等因素，產(chǎn)生嚴(yán)重分層，尤其是水泥砂漿層幾乎全部是砂層（砂子），混凝土強(qiáng)度非常低、抗?jié)B性極差。而分層是隨著混凝土的密實(shí)過程產(chǎn)生的，

6、是工藝因素，無法從根本上避免。從離心管的外觀質(zhì)量來看，具有外觀漂亮，內(nèi)壁光潔，管子尺寸精度尤其是內(nèi)徑容易控制等優(yōu)點(diǎn)。但是離心工藝還存在許多缺點(diǎn)：使用塑性混凝土，離心成型時有廢漿廢液排出，不利于安全文明生產(chǎn)，且同等級混凝土消耗水泥量大；對于承插口管，需二次以上喂料成型，中途需停車排漿，不利于快速生產(chǎn)。離心時所產(chǎn)生的噪音大；對水泥的要求高，其泌水性能嚴(yán)重影響離心質(zhì)量，尤其是內(nèi)壁，常常出現(xiàn)一層較厚的、粘稠的水泥漿層，非常難看；高速離心過程中，因種種原因產(chǎn)生的鋼模跳動，若處理不當(dāng)，回飛出離心機(jī)，即造成“飛車”，存在較大的安全隱患。2.1.2 懸輥工藝懸輥制管首先是混凝土混合料受到離心力作用而使其粘附在

7、管模內(nèi)壁，完成布料。因此離心力不宜太大，以混凝土能克服自重越過最高點(diǎn)而沿模壁均勻布料為宜。其次，當(dāng)料層厚度超過管模擋圈時，混凝土混合料開始受到輥壓力的作用，同時，因喂料的厚薄不均產(chǎn)生振動，即受到振動力的作用，這種振動力在一定范圍內(nèi)有利于混凝土混合料的均勻分布與振動密實(shí)。因此，懸輥工藝制管混凝土受到離心力、輥壓力和振動力三種作用力，當(dāng)然輥壓力是主要作用力。由于輥壓力的方向為徑向，從根本上改變了離心工藝（力）切向產(chǎn)生分層結(jié)構(gòu)的弊端。懸輥制管由于采用干硬性混凝土，靠輥壓力密實(shí)成型，且混凝土坍落度為零，水灰比小，所以混凝土強(qiáng)度較高，同等級混凝土消耗水泥量小；為干法生產(chǎn)工藝，無廢漿廢液排出，改善了工人的

8、勞動條件，利于安全文明生產(chǎn)；制管時所產(chǎn)生的噪音比離心工藝的低；由于管模套置于輥軸，避免了離心工藝的“飛車”，安全性比離心工藝大，生產(chǎn)效率較高。工藝缺點(diǎn)：盡管使用干硬性混凝土、干法生產(chǎn)，但是為臥式生產(chǎn)，決定了不能立即脫模，模具占用時間長，不利于同一規(guī)格管短時間內(nèi)大批量生產(chǎn)；承插口、企口管的承口處混凝土只能靠側(cè)壓力擠壓成型，而不能靠輥壓力直接輥壓成型，所以用懸輥工藝制作承插口和企口管時承口處混凝土密實(shí)效果較差；在喂料成型管端部時，落在擋圈上的混凝土料部分濺出，部分受到輥壓或碾壓力的作用，被碾碎碾干飛出，造成塵土飛揚(yáng)，環(huán)境污染。2.1.3 芯模振動工藝成型主機(jī)安置在地下，為立式生產(chǎn)，鋼模為整體內(nèi)芯模

9、與整體外模以及邊模（兩端模）結(jié)合在一起的封閉結(jié)構(gòu)，用于密實(shí)的振動能量來自于大激振力整體中央振子，中央振子通過液壓裝置緊定在內(nèi)芯模上，可實(shí)現(xiàn)快速換模。成型過程是邊喂料邊振動，只用振動力一種作用力。由于振動力無方向性且強(qiáng)大，有利于混凝土自由流動而互相填充空隙，所以結(jié)構(gòu)致密，混凝土強(qiáng)度高。在我國相對于離心、懸輥工藝，芯模振動是一種機(jī)械化、自動化程度較高的新工藝，盡管起步晚，但它卻以其特殊優(yōu)點(diǎn)，越來越受到制管行業(yè)的重視和青睞。地下封閉立式成型，地面控制，徹底改變了離心、懸輥工藝地面臥式生產(chǎn)的種種不利因素，生產(chǎn)環(huán)境、工作環(huán)境得到大大改善，工人勞動強(qiáng)度低，利于安全文明生產(chǎn)；采用干硬性混凝土，為干法生產(chǎn)工藝

10、，坍落度為零，水灰比小，高頻振動使混凝土強(qiáng)度高；內(nèi)芯模高頻整體振動，使混凝土混合料振動得充分、均勻，密實(shí)度極高，特別適合于頂管的生產(chǎn)；成型后可立即脫模去內(nèi)外模，每種口徑只需一套模具，模具投資費(fèi)用大大減少；不需蒸汽養(yǎng)護(hù)，可罩上塑料薄膜，利用水泥的水化熱，進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)，24h后即可吊運(yùn)至露天堆場；振動的頻率、振幅和激振力可以根據(jù)生產(chǎn)不同大小的管子方便地進(jìn)行調(diào)整；由于是立式振動成型，能成型特大口徑的管子，且只要作相應(yīng)配置，可成型異型管子，能滿足產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)，如可生產(chǎn)檢查井、箱涵、帶底座管以及防腐內(nèi)襯管等等；因立式生產(chǎn)，喂料時混凝土不必像離心工藝和懸輥藝工藝臥式生產(chǎn)那樣由內(nèi)向外完全穿越鋼筋骨架

11、，所以混凝土料受鋼筋螺距的影響小，因此一定配鋼筋且滿足相關(guān)條件下能盡量選用細(xì)直徑鋼筋，減小裂縫寬度或推遲裂縫的出現(xiàn)，即能適應(yīng)小螺距密配筋的生產(chǎn)；因立式生產(chǎn)，承口置于下部，所以適合于承插口、企口管的生產(chǎn)，徹底改變了臥式生產(chǎn)承口強(qiáng)度低的工藝因素；生產(chǎn)效率較高，可確保大工程以及應(yīng)急工程對管材的需求；工藝及設(shè)備先進(jìn)決定了產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定，內(nèi)外模保證了管子的內(nèi)徑和外徑尺寸精確，高質(zhì)量的管子可延長其使用壽命，具有長期的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保的社會效益。工藝缺點(diǎn)：由于采用干硬性混凝土，干法生產(chǎn)，成型后立即脫去內(nèi)外模，管子內(nèi)外壁易產(chǎn)生粗糙拉痕，且光潔度不如離心管、懸輥管。盡管在地坑內(nèi)成型，同樣伴有一定的噪音產(chǎn)生，需進(jìn)

12、行隔音處理。2.2 工藝難題因生產(chǎn)工藝因素造成的很難解決的產(chǎn)品質(zhì)量問題，稱之為工藝難題。2.2.1 離心工藝內(nèi)壁干縮裂縫管內(nèi)壁干縮裂縫（簡稱干裂）是離心管普遍存在的一大工藝質(zhì)量難題。其一般多發(fā)生在管子堆放過程中，盡管國際GB/T11836-1999允許砂漿層有干縮裂縫，但是，隨著堆放時間的延長，裂縫數(shù)量增多，寬度加大、加深，裂至混凝土層，甚至達(dá)管子整個壁厚，成為嚴(yán)重的有害裂縫。粘皮粘皮是水泥制品一種比較常見的質(zhì)量通病，可是筆者感到離心管的粘皮尤為嚴(yán)重。不僅有礙外觀，還影響管子的耐久性。分析原因就是離心工藝本身易引起粘皮：一方面在離心過程的低速喂料階段，喂入模內(nèi)的混凝土料受離心力和重力的共同作用

13、，一般不會立即附著在鋼模上，而在模內(nèi)不斷地被拋起、落下，即做拋物線似的自由落體運(yùn)動，反復(fù)沖擊摩擦鋼模內(nèi)壁，使脫模劑被磨損；另一方面，離心過程的高速旋轉(zhuǎn)排出的空氣使混凝土和模壁之間產(chǎn)生一定的真空，加劇脫模難度，造成粘皮。合縫跑漿、跑水因塑性混凝土水灰比大，所以高速離心過程中常有合縫跑漿、跑水，在合縫處形成無數(shù)垂直于管壁的毛細(xì)通道，即便很細(xì)，不影響其外觀質(zhì)量，但這大大降低管子的抗?jié)B性。2.2.2 懸輥工藝管子鋼筋骨架移位變形及輥壓損壞在懸輥工藝制管過程中，由于采用干硬性混凝土，鋼筋骨架受到較大的徑向輥壓力和切向碾壓作用，而且隨著邊喂料邊輥壓和旋轉(zhuǎn)過程的進(jìn)行，這種作用是反復(fù)的，是逐漸加強(qiáng)的，導(dǎo)致骨架

14、發(fā)生扭曲錯動、移位，嚴(yán)重時把鋼筋骨架輥壞。盡管采取了提高骨架焊接節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、增強(qiáng)其整體剛度、加強(qiáng)骨架在管模內(nèi)的固定等措施，但是對于級管因配筋量小、鋼筋骨架剛度小，效果并不明顯；、級管還可以。內(nèi)壁塌落、外壁沉陷出現(xiàn)陰影內(nèi)壁塌落、外壁沉陷出現(xiàn)陰影是大口徑懸輥管普遍存在的質(zhì)量問題，特別是在冬季生產(chǎn)，內(nèi)塌嚴(yán)重。因為懸輥工藝是臥式生產(chǎn)，隨著口徑的增大，一般當(dāng)內(nèi)徑超過1500mm時，一方面管子單位角度的圓弧度減小，趨向于平面，由圓弧產(chǎn)生的自拱作用減??；另一方面壁厚增大，管子上部混凝土所受重力愈來愈大。當(dāng)管子頂部混凝土的凝聚力小于重力以及自拱作用很小時，就要產(chǎn)生內(nèi)壁塌落、外壁沉陷，蒸養(yǎng)時模壁間進(jìn)蒸汽而造成陰影

15、。這就是大口徑懸輥管易內(nèi)塌外沉的客觀原因。盡管可采取一些措施如控制水灰比、提高鋼筋骨架剛度、使用早強(qiáng)型水泥和摻加外加劑等來加以改善，但是效果并不理想。超厚內(nèi)壁超厚是懸輥管普遍存在的又一質(zhì)量問題。我們知道超厚是實(shí)現(xiàn)輥壓、混凝土密實(shí)的必要條件，但是由排水管國標(biāo)GB11836-1999知道，管子的超厚尺寸允許偏差只有10mm左右，但實(shí)際上多數(shù)廠家遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此限值。尤其是承插口管因兩端大小不一樣，輥壓過程中混凝土料產(chǎn)生軸向移動而造成承口端超厚太大，有的達(dá)20mm以上。2.2.3 芯模振動工藝 基本不存在工藝難題，但也有自身的工藝缺點(diǎn)，這在前面已論述。2.3 產(chǎn)品質(zhì)量 同行一般認(rèn)為離心管外觀漂亮，抗?jié)B性較

16、好，好于懸輥管。但近年來隨著排水管的發(fā)展，以及用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，迫使生產(chǎn)工藝不斷完善、改進(jìn)，操作技能不斷提高。筆者總體感受是懸輥管并不比離心管差。 芯模振動管因獨(dú)到的工藝特點(diǎn)決定了其不存在離心、懸輥臥式生產(chǎn)的工藝質(zhì)量問題，不受產(chǎn)品規(guī)格大小的影響，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，內(nèi)外壓等力學(xué)性能均高于離心管和懸輥管。尤其對于承插口、企口柔性接口管，因立式生產(chǎn)利于承口處成型，所以芯模振動管一般好于離心管和懸輥管。2.4 生產(chǎn)效率由于離心成型時，對于大口徑及承插口管，中間需停車排漿，二次或三次喂料，所以成型時間較長，對于1500mm的管，一般需45min以上；又因為高速離心，所以對模具及其組裝的精度要求較

17、高，使得本來就煩瑣的離心模具的拆裝所需時間更長。因此，離心工藝生產(chǎn)效率較低。懸輥工藝無論成型多大口徑只需一次喂料輥壓，所需成型時間較短，對于1500mm的管，一般在25min左右；且模具組裝容易、快捷。因此，懸輥工藝生產(chǎn)效率較高，將近是離心工藝的2倍（攪拌和蒸養(yǎng)時間按相同計）。芯模振動工藝同懸輥工藝一樣，無論多大口徑也是只需一次喂料成型。且由于內(nèi)外模是整體模，組裝快捷。制造大口徑或超大口徑管，對于離心和懸輥工藝來說，是很難做到的。盡管振動成型時間要比懸輥工藝長，對于2000mm的管，一般在2025min，但是由于立即脫模、不受模具數(shù)量限制可連續(xù)長時間生產(chǎn)，且混凝土結(jié)構(gòu)致密、不需蒸養(yǎng)，只需靜停2

18、4h即可達(dá)到吊運(yùn)強(qiáng)度，而懸輥工藝不能立即脫模且需蒸養(yǎng)。假若以24h計，按一般懸輥制管企業(yè)配有同一規(guī)格10套模具，則三班最多能生產(chǎn)30根管子，而芯模振動能生產(chǎn)48-57根管子，所以生產(chǎn)效率高于懸輥工藝。2.5 生產(chǎn)成本分析2.5.1 材料及輔料費(fèi)離心工藝因離心過程中有水泥流失，且為塑性混凝土水灰比大，所以水泥單耗（同等級混凝土）要比懸輥工藝和芯模振動工藝高，約8元/m；為防止合縫漏漿而墊繩增加費(fèi)用，一般為0.40元/m，懸輥工藝、芯模振動工藝則不需；離心工藝因易粘模，不得不采用高質(zhì)量或高濃度脫模劑，所以增加費(fèi)用約1.5元/m。這樣共增加費(fèi)用約10元/m。 懸輥工藝和芯模振動工藝均采用干硬性混凝土

19、、干法生產(chǎn)，其料及輔料費(fèi)基本相同。2.5.2 人工工資離心工藝因為成型時間長、生產(chǎn)效率低，所以工人工資相對比例高；懸輥工藝則相反，工人工資相對比例低。以某一廠1500mm*2.5 m管為例，離心管為50元/m，懸輥管為28元/m；芯模振動管因生產(chǎn)效率、自動化程度高，所以工人工資相對比例不高，為20元/m，只有離心管的2/5。2.5.3 成型設(shè)備購置費(fèi)離心工藝因離心機(jī)、模具等設(shè)備磨損、維修費(fèi)用高于懸輥工藝，且離心模具價格高于懸輥模具，所以，離心工藝機(jī)械制造費(fèi)必然高于懸輥工藝；芯模振動工藝由于主機(jī)投入費(fèi)用較高，但每規(guī)格只需一套模具，綜合下來一次設(shè)備投入費(fèi)用較高，但規(guī)模產(chǎn)能的設(shè)備投入相對離心及懸輥工

20、藝，芯模振動工藝設(shè)備投入最小。 2.5.4 蒸汽養(yǎng)護(hù)費(fèi)離心模具因有跑輪，所以同規(guī)格模具的外徑要大于懸輥模具，即占據(jù)空間大，所以養(yǎng)護(hù)費(fèi)約高3元/m；芯模振動工藝一般采用自然養(yǎng)護(hù)，可見芯模振動工藝的養(yǎng)護(hù)費(fèi)最低。2.5.5 其他費(fèi)用離心工藝因清理廢水泥漿、模內(nèi)壁因脫模劑引起的積垢等，需增加費(fèi)用約1.5元/m。綜合以上分析：離心工藝的生產(chǎn)成本高于懸輥工藝，芯模振動工藝比懸輥工藝和芯模振動工藝的生產(chǎn)成本(以每使用一立方混凝土計)節(jié)約58-80元。2.6 一次性投資按目前國內(nèi)離心工藝和懸輥工藝的工裝水平，且攪拌設(shè)備、鋼筋骨架制造設(shè)備按相同考慮，工裝設(shè)備的主要差異在于成型機(jī)械和模具。由于離心成型機(jī)和離心鋼模的價格高于懸輥成型機(jī)和懸輥鋼模，所以離心工藝整條生產(chǎn)線一次性投資要高于懸輥工藝，投資比例約為1.5：1。芯模振動工藝設(shè)備，只考慮配主機(jī)等主要成型機(jī)械（不考慮攪拌和鋼筋骨架制作設(shè)備），則增加投資