混凝土排水管制管工艺的应用与发展

张志军

（广东省建筑材料研究院有限公司）

0 前言

随着城市建设的推进，钢筋混凝土排水管的需求量大幅度增加。节能、环保等国家政策法规的不断完善，对企业使用锅炉蒸汽、废水废渣排放的限制越来越严，加上劳动力成本急剧上升及劳动力短缺等因素，原有传统的制管工艺已难以适应目前新形势的特点及要求，正逐步被淘汰。

为了克服传统制管工艺如离心、悬辊和插入式振捣等工艺存在的效率低、劳动强度高、需要蒸汽养护加快模具周转等各种缺点，一些新的制管工艺，如芯模振动、径向挤压制管工艺因具有生产效率高、自动化程度高、节能环保，产品质量好等优点，逐渐得到制管企业的重视和应用。近几年来，这些国产新制管工艺设备逐渐成熟过关，生产的管材质量逐渐被市场接受和认同，极大地促进了这些新工艺设备的推广应用。制管行业也逐渐从原始的“劳动人工密集型”向“机械化生产至自动化作业”转型升级。

1 工艺原理及特点

1.1 芯模振动制管工艺

芯模振动制管工艺是近10年推广应用的一种较为成熟的制管工艺。芯模振动制管工艺是将外模和内模均在地托盘中垂直竖立，利用圆周运动进行干硬性混凝土混合料布料至外模和内模中间的管模中，采用内模内的高频振荡器传递激振力。在振荡器的强大振动力下，液化混凝土充满外模和内模中间的管模，并排出气泡[1]。这种工艺底托盘为承口成型的模具在下，专用装置碾压搓动上方的插口盘使管道插口部分密实成型。

1.2 径向挤压制管工艺

径向挤压制管工艺是近5年推广应用的先进排水管制管工艺。采用立式生产，制管过程中模具一直垂直于底部托盘上。布料装置向管模内喂料，通过挤压成型头的高速旋转挤压管模内的半干硬性混凝土混合料，挤压的同时，成型头以一定的速度上升，生产承插口管子时承口部分的成型须配以辅助振动，完成混凝土成型过程[2]。

1.3 升芯式芯模振动制管工艺

升芯式芯模振动制管工艺是近3年开始应用的新制管工艺。升芯式芯模振动制管工艺是通过布料装置把干硬性混凝土混合料浇入内、外管模中间，内模上升，混凝土从底部（一般为管子的承口）向上逐步浇注振动成型，安装于内模中的高频振动器通过涨紧连接传递激振力，由内模传递给管模中的混合料使之发生液化并充满模型，同时排出空气[3]。安装于内模顶部的布料器在上升下降过程中旋转挤压，通过机械挤压将混凝土向外推送和内壁抹光，管子上端配有定型插口盘，由专用装置碾压搓动插口盘，使管道插口部分密实成型。

2 制管工艺应用情况对比

2.1 芯模振动制管工艺优缺点

优点：相对于传统的离心、悬辊制管工艺，芯模振动制管工艺采用半干硬性混凝土甚至是干硬性混凝土生产，生产过程中不产生废水、废浆，改善了排水管的生产环境，显著降低了劳动强度，利于安全文明生产的实施，提升了生产质量。一套模具对应一个口径，确保了排水管的内外径精确度，且降低了对模具的使用。采用干硬性混凝土，一定温度下可不采用蒸汽养护，节约原材料，降低排水管生产成本。除了能够生产常规的圆形管，还能制造内衬管和异形管，例如椭圆形管、带基础底座管和箱涵等；适合生产Ф1350以上管子，尤其在生产Ф2000以上大口径管有优势。

缺点：混凝土成型后立即进行脱模，管子外表面粗糙的拉痕需人工抹面修补，对排水管的整体光洁度有影响。芯模振动制管时，噪声比较大。生产Ф300～Ф600的小口径管在效率和质量上不占优势。

2.2 径向挤压制管工艺优缺点

优点：生产效率很高，混凝土管子的挤压成型部分时间在2～3min左右，对生产Ф1200以下的管在效率上优势很大。采用半干硬性混凝土甚至是干硬性混凝土生产，一定气温下不需使用蒸汽养护，可使用自然保湿养护方法，节约能源。挤压成型头提升时抹光环对混凝土作圆周抹光运动，对管子的内外表面修整效果。整套工艺过程中除承口成型时有一定的噪声外，几乎没有别的噪音产生，利于劳动安全和环保。

缺点：对混凝土原材料要求较高，细物料用量及级配要求高，需加大水泥等粉状料用量，以保证混凝土骨料颗粒均匀。生产小口径管需要加大壁厚，以确保混凝土成型时不塌落。对钢筋骨架的质量和定位要求高，通过加大钢筋用量减少生产过程中钢筋骨架扭曲，通过采用定位块解决钢筋骨架保护层厚度不易控制等问题。设备适应性差，不能生产如内衬管、钢承口管和异性管等。另外设备维护与更换方面的费用也高于芯模振动制管。在功耗方面，径向挤压制管的能源消耗也远大于芯模振动制管。

2.3 升芯式芯模振动制管工艺

升芯式芯模振动制管工艺是一种集芯模振动和径向挤压技术优势于一体的先进的制管工艺。结合了径向挤压工艺的优点，下料成型快，具有布料抹光、生产效率高的特点，单根生产效率平均2～3分钟/根。同时结合了芯模振动工艺的优点，实现高频整体振动，使干硬性混凝土得到充分液化密实，密实度及强度均高于径向挤压工艺。生产范围有所拓广，可以生产内径Ф300～Ф1500的各种接口型式的钢筋混凝土管。免蒸汽养护，自然养护3～4天可达到80%以上强度，降低企业生产成本。

3 结语

由于市场对管材有各种不同需求、各种工艺设备一次投入不同等诸多原因，多种制管工艺并存的局面在一定时期内会存在。但从长远来看，根据企业自身的情况，采用先进的制管工艺及设备，生产出具有综合成本竞争优势、质量满足市场需求的管材是排水管企业长期发展应考虑的方向，同时也是整体行业技术进步必然的趋势。

在国家产业政策的新形势、新要求下，市场的需求及科技的发展将不断促进工艺及装备创新。具有自动控制系统及智能判断、数据分析、提示处理系统的自动控制及智能生产技术将在实践应用中越来越完善。制管工艺由自动化向智能化制造水平的迈进也将促进排水管行业生产技术的进一步发展。