浅议芯模振动制管机的产品质量控制要点

近几年，芯模振动制管技术、设备在我国得到了快速推广、应用，其生产工艺采用先进的工装形式，较高的生产效率及优良的产品质量得到了行业内的一致认可，从而提升了我国钢筋混凝土排水管产品的生产技术水平和市场占有率。虽然芯模振动制管工艺设备在国内推广较快，但因各生产企业的管理水平、人员素质及技术水平参差不齐，工艺质量控制方法也不尽相同，导致产品质量无法达到最理想的程度。

笔者公司于2013年12月从青州市海煜重工有限公司购进了一套（Φ1000～Φ3000）mm×2500mm双工位芯模振动水泥制管设备，虽然已经过较为规范的安装、调试，但由于公司在技术、人员方面的准备不够充分，比较缺乏实际操作经验，在随后的试生产阶段，试制产品质量不尽如人意。随后，公司通过向苏州科星、武汉双强、湖北中南等公司技术人员、专家求教，对原材料级配选用、混凝土配比、骨架制作、布料速度、振动频率、碾压力等影响产品质量工艺环节逐一进行改进和规范后，所生产的产品品质及外观质量有了很大的改观，达到了比较好的效果。本文对公司在实际生产过程中所出现的问题以及改进措施作了具体介绍。

1. 存在的问题

所购置的双工位芯模振动水泥制管机生产管型规格是（Φ1000～Φ1200）mm×2500mm（承插口）、（Φ1350～Φ3000）mm×2500mm（企口），在试生产阶段由于操作人员对生产工艺、设备性能等不是很熟悉，出现了一些产品质量问题，主要体现在以下几个方面。

（1）距插口端200～300mm处，内、外管壁易出现间歇式的环向裂纹。

（2）距承口端500mm区域内的蜂窝、麻面较多。

（3）（Φ1000～Φ1200）mm×2500mm两种承插管承口段混凝土在脱外模时易出现塌落。

（4）插口成型质量差，易出现裂缝、环裂、变形等问题。

2. 解决措施

2.1 环向裂纹问题

（1）主要原因：①骨架不符合要求。整体刚度差、纵筋过长、纵筋直径偏细、插口端支撑卡过密、两端环筋未密绕；②脱内、外模时，行车起吊中心线发生偏移；③车间产品停放区不平整度较大；④设备机架水平度偏差及芯模、外模安装垂直度偏差较大；⑤碾压力过大、碾压操作不当等。

（2）改进措施：①严格骨架制作质量。增强骨架整体刚度，选用比环筋直径大的冷拔丝作纵筋，统一纵筋长度为2470mm；在环筋两端150mm处开始密绕5圈；在距插口端250mm处尽量减少甚至不设支撑卡；规定内、外环筋拼装应在拼装台上进行，保证骨架上、下端面的水平度，不致出现凸点；②保证设备芯模、外模安装垂直度必须控制在2mm以内；③严格要求行车工在脱内、外模操作时，必须在地面人员的指挥下，定点准确起吊、轻起慢升，不得出现偏移、晃动；④对车间产品停放地坪水平面进行水平度处理，将其水平度偏差控制在10mm以内；⑤分管型选用合理的碾压力，严格碾压、搓压操作程序，控制碾压时间一般在2min以内完成，快搓慢压，尽量不重复搓压。

（3）改进效果：按照上述措施进行操作后，管壁环向裂纹现象基本消除（如图1所示）。

图1 改进后的管壁外观情况

2.2 蜂窝麻面问题

（1）主要原因：①混凝土配合比不当，由于生产用砂只能使用较细的江砂，其本身含水量较大，粗集料选用的是粒径为5～30mm连续级配的碎石，在进行混凝土配合比设计时未考虑到这些情况，造成配合比不合理；②布料速度过快，布料量大，物料中空气未能及时排出；③启振时振动频率及振动时间控制不当。

（2）改进措施：①根据生产实际使用原材料状况，合理设计干硬性混凝土配合比，C30混凝土水泥用量选用335kg/m3，水灰比为0.35（视天气状况适当调整），砂率为41%，碎石粒径在10～25mm之间占比为65%左右，选择布料速度，管径小的，布料速度小；管径大的，布料速度大，并应做到拌合料不出现断料的情况；③启振时严格控制在布料机布料5圈后，才能启动振动器。芯棒转速、振动时间、碾压时间按表1执行，并根据实际情况可作适当调整。

管内径/mm	下料时间/min	振动时间/min	下料芯棒转速/r/min	碾压时间/min	碾压时芯棒转速/r/min	激振力/KN
Φ1000	10	8	3800～4000	1	4000～4200	100
Φ1200	12	10	3800～4000	1	4000～4200	105
Φ1350	15	13	3800～4000	1	4000～4200	110
Φ1500	24	22	3800～4000	2	4000～4200	115
Φ1800	25	23	3800～4000	2	4000～4200	140
Φ2000	30	27	3800～4000	2	4000～4200	145
Φ2200	33	30	3800～4000	2	4000～4200	170
Φ2400	35	32	3800～4000	2	4000～4200	180
Φ3000	46	43	3800～4000	3	4000～4200	250

（3）改进效果：经过对混凝土配合比、布料速度、启振时机、振动频率、振动时间、碾压时间及碾压力的调整和规范，产品成型脱模后的管体外观质量大为提高，基本消除了管壁表面蜂窝、麻面等缺陷，如图2所示。

图2 改进后的管壁外观照片

2.3 小口径承插段塌落问题

（1）主要原因：所购置芯模振动设备在生产（Φ1000～Φ1200）mm×2500mm承插口管时，承插口凸出段在脱模后易出现管体塌落现象，主要原因是这种管型所用骨架为单层骨架，承口段成型后混凝土用量过多、钢筋少、结构尺寸突变导致混凝土因自重过大而塌落。

（2）改进措施：①对小口径承插管所用骨架的承插段采用双层骨架，适当增加承插段骨架钢筋与混凝土物料的接触面积，从而提高该处钢筋与混凝土的结合力；②脱内、外模时，必须保证行车吊具的垂直中心线与模具的垂直中心线重合。

（3）改进效果：通过对小口径承插管承口段骨架加强处理，在随后的小口径承插管生产、成型脱模后再未出现承口段混凝土塌落的现象；同时通过及时对承口段凸出部分外表面进行抹面修饰，使得小口径承插管外观质量非常完美（见图3）。

图3 改进后小口径承插管外观情况

2.4 插口成型质量问题

裂缝是混凝土制品普遍存在的问题，对混凝土强度性能有很大影响。芯模振动制管由底托盘保证承口及管体立面成型，插口端成型及硬化是依托碾压盘和插口定型环完成的。碾压盘、插口定型环轮廓尺寸是标准的，但成型脱模后的管身却出现插口端有环裂、变形等问题，甚至出现插口工作面的壁厚相差10mm以上的情况。

（1）主要原因：①插口端环裂与钢筋骨架关系密切，一是钢筋骨架纵筋长短不一，插口成型时碾压盘压到纵筋，纵筋变形，脱模后纵筋因弹性回弹，导致混凝土出现环裂；二是混凝土拌合料太干或加料超量，在插口碾压成型时产生碾压力过大，混凝土对钢筋骨架挤压力过大，造成钢筋骨架变形，脱模后的钢筋骨架回弹，产生环裂、变形等现象；②因停放地坪地面不平或脱模操作不当造成插口定型环移动而引起的；③蒸养过程中升温过快或降温过快均会导致管体混凝土收缩不一而产生裂缝、变形等。

（2）改进措施：①统一骨架纵筋长度，拼装时保证骨架端面平面度，插口碾压成型时，保证拌合料的工作度，控制插口处的布料高度，适当调整碾压力、碾压时间；②脱模前，根据插口成型质量应对其工作面用毛刷、抿子等工具进行适当的修饰处理，并及时加盖插口定型环予以保护；③脱内、外模时，吊具应与模具保持平衡，不使管模与管体摩擦力过大，避免模具和管体发生碰撞；④如脱模后需进行蒸汽养护的，应及时加盖养护罩，管体脱模后不得停放在风口区域；通汽后升温速度和降温速度不宜太快，并应控制恒温时的最高温度。

（3）改进效果：经过上述措施的实施，之后所生产的企口、承插口管插口成型质量得到了有效改善，插口轮廓结构尺寸符合国标要求，插口工作面成型后的外观质量如图4所示。

图4 改进后插口工作面成型后的外观质量

3. 其它应注意的问题

（1）如内模安装机架水平度误差较大，会导致内、外模安装后，内、外模中心点不能重合、模具垂直度偏差过大，导致成型后的管体两端壁厚不一致，高度落差也较大，并极易造成管壁裂纹、环裂、插口变形、管体塌落等质量缺陷。所以在新装芯模制管设备以及更换模具时，必须严格保证芯模设备机架水平度偏差、内外模同心度及垂直度偏差不超过允许范围。

（2）坚持设备的日常维护和定期保养制度，每班生产前坚持对电气控制系统、液压传动系统、各类仪表等进行仔细检查，查看仪表预设值是否变化、灵敏，有无泄漏，并做好详细检查记录，如有问题应及时调整、解决，从而确保芯模设备的完好运行状况。

（3）更换模具时，尤其在拆、装芯模时，必须保证油路管接头的清洁保护、联接螺栓的紧固程度以及激振块统一角度。

（4）管模在使用过程中受振强度大，调整螺栓及锁紧螺栓易脱落而造成外模与内模产生间隙，从而导致底部漏浆。因此，应时常对管模的调整螺栓和锁紧螺栓进行检查和调整。

（5）芯模振动制管工艺振动时噪音大，对周边居民的生活造成较大的干扰，对此可通过对芯模设备基坑采用安装吸音板等设施予以减少芯模振动所产生的噪音影响。

（6）对其他生产设备如行车、搅拌站、骨架滚焊机同样须加强维护，尤其是行车设备及其使用的吊夹具、翻管器、索具等，应该引起企业的高度重视。

（7）有条件的企业应自备发电机组，可应对解决突然停电给生产和设备造成的不利影响。

4. 结语

（1）芯模振动制管工艺已成为国内钢筋混凝土排水管生产企业优先选择的制管生产工艺，其生产机械化程度和效率较高、生产安全、环保。尤其是每种规格的管型只需一套内、外管模便可实现连续生产，大大减少了管模的投资费用，成型后即脱即拆节约了大量人工和时间，给企业带来了较好的经济效益。

（2）各厂家应相互学习、加强交流、取长补短，以便促使芯模振动制管工艺技术的日趋完善，促进企业自身和排水管行业的共同发展。