立模振动成型预制大口径钢筋混凝土排水管道工艺研究.docVIP

立模振动成型预制大口径钢筋混凝土排水管道工艺研究 　　一、概述 　　本文阐述的是，在不采用芯模振动等专用制管设备的情况下，使用简单的插入式混凝土振动器，在工厂预制口径在1400毫米至2600毫米的企口、钢承口等各种接口形式的钢筋混凝土排水管道的工艺研究。 　　随着城市市政工程建设的发展，对大口径的钢筋混凝土排水管，特别是带有橡胶密封圈接口的排水管道，以及用于地下顶进施工的专用顶管需求量大增。而一般水泥管厂的生产规模都不大，使用传统的离心和悬辊制管设备已无法适应大口径排水管道的生产，企业遇到生产能力不适应的问题。 　　在此情况下，中铁十六局四公司大胆采用立式组合模具，配合普通的插入振动密实方法，由工人手持插入式振捣棒，将分步装填的混凝土逐段振动密实。同时，也改进了混凝土搅拌、混凝土上料、以及蒸汽养生工序，成功地实现了大口径钢筋混凝土排水???道的批量预制，并在施工中得到成功地应用，为企业扩大生产、增加企业效益做出了贡献。 　　二、成型原理及工艺参数的确定 　　（一）成型原理 　　在插入式振动棒的有效激振力作用范围内，管壁预拌混凝土中砂、石骨料等的全部固体粒子同步产生振动，并在振动时克服粒子之间界面的磨阻力而产生移动，进行有序的排列，互相包裹，互相填充。同时，在呈沸腾状的预拌混凝土中的气泡，沿振动棒表面向上连续均匀排除，混凝土得到最大限度的密实。 　　本工艺成型的管子，管身混凝土密实均匀，结构强度高，混凝土中无明显残存气泡；管子结构尺寸不受成型工艺的影响，成品内外壁光滑，其内在质量和外观质量均优于其他任何工艺成型的管子。 　　本工艺的关键，在于将预拌混凝土下料、振动棒振动、振动棒起升等综合在一起，而管模则在工序过程中完全呈静止状态。 　　（二）插入振动器的选择 　　根据生产管径的不同，选用国产优质ZX50型行星式高频插入式振动器，工作电源为普通电网交流50Hz、380V，单个振动电机功率为1.1或1.5kW，转速2800转/分。该插入振动器与普通插入式制动器的工作原理不同：由电机驱动软轴，带动振动棒内滚锥旋转，滚锥在振动棒内筒壁的滚道上作行星式滚动，打击滚道，使棒体产生径向高频激振力。该插入振动器的主要技术参数见表1。 　　生产实践证明，使用该种插入振动器可以迅速地使混凝土得到密实，如果采用了普通的偏心块振动方式的插入制动器，适当延长停滞时间，也完全可以满足了混凝土密实工艺要求。 　　（三）插入振动器的多点布置 　　由于混凝土管壁是圆环形薄壁结构，插入振动器必须采用截面范围内的多点水平布置，根据单个插入振动器的激振力有效作用半径，使其激振范围相互衔接，以形成沿管壁圆周均匀、有效的激振力共同作用。单只振动棒的高效激振半径为30-40cm，考虑到钢筋混凝土排水管为薄壁构件，且在试验中发现，混凝土中的钢筋和内外模具的钢板有反射激振力和谐振的作用。试验证明，在两只插入振动棒相衔接的部位，混凝土得到的激振强度不但没有减小，由于叠加作用，反而有增强的趋势。根据以上理由，将插入振动器的多点水平布置的间距（弧长）确定为等距的60cm左右。插入振动器多点水平布置方案见表2。 　　（四）插入振动器的振动时间 　　插入振动器的振动时间即振动棒在混凝土中的停滞时间。停滞时间过短，混凝土不能够得到充分密实，混凝土中的游离气泡也不能完全排除；停滞时间过长，则有可能使混凝土产生离析，混凝土中的粗集料颗粒下沉，水分上浮，即形成混凝土由于过振产生的泌水现象。一般混凝土配合比情况下，当预拌混凝土坍落度为3-4cm时，规范要求同一工作点的持续振动时间为20秒-30秒，而使用高频插入振动器的最短持续振动时间不得短于10秒钟。插入振动器的振动时间还与混凝土存料多少有关。当混凝土布料堆积厚度较大时，振动棒在混凝土中的停滞时间应当适当延长。所以，振动棒振动时间应结合混凝土布料速度、堆积料层厚度决定，以保证混凝土恰好振动密实为宜。 　　（五）立式组合管模 　　装配式外模：为两半圆结构，半圆接口采用错茬式合口缝，以保证不漏水泥浆。两半模间采用螺拴紧固；整体缩径式内模：为圆形带有缩径机构的整体模，其收缩条向内收拢，然后两侧圆筒同步向内收缩；端口圈：分为下部的承口底圈和上部的插口圈，为铸钢加工件，决定生产出的管子接口尺寸。 　　三、生产工艺条件及工艺流程 　　（一）生产工艺条件 　　立式振动成型用的混凝土原材料，同悬辊制管生产工艺要求基本一致。但在以下方面还存在区别的：水泥采用号早强型硅酸盐水泥，以减轻泌水现象和获得早强效果；石子的最大粒径稍大，以获得较高混凝土强度，为0.5-3.2cm，颗粒级配符合质量要求；砂子选用细度模数为2.3-3.0的中砂，砂率在34%-35%，比悬辊工艺稍大；混凝土加水量必须要严格控制，水灰比为0.38-0.40，控制预拌混凝土坍落度在2-4cm。