技术资料
芯模振动水泥制管机的工作原理
时间：2015-07-12|阅读：次
芯模振动钢筋混凝土排水管制管工艺最重要的特点是利用主机设备所产生的高频振动作用，打破注入模具内原有的干硬性混凝土松散结构，建立新的管道形状混凝土密实构造，并产生足以使成型的管道能够立即脱模且在混凝土在发生强度前可直立不变形的构筑强度。
管道成型时内、外模都垂直竖立于地坑内的底托盘上，通过圆周运动的布料装置，把混凝土混合料浇入内、外管模中间，安装于内模中的高频振动器，通过涨紧连接环传递激振力，再由内模传递给管模中的混凝土混合料，受到高频振动力的混凝土混合料逐渐密实。
一般芯模振动工艺成型时承口在下、插口在上、底托盘为承口成型的模具，管子上端配有定型插口盘，插口盘形状为管道插口模具形状，管身靠振动密实成型，由专用装置碾压搓动插口盘使管道插口部分提浆并密实成型。
设备的主振动器（芯棒）产生的高频振动在混凝土管道成型中的作用：一是使混凝土液化密实；二是使水泥尽可能的活化，以提高混凝土的强度。
芯模振动时，混凝土混合物颗粒受振，打破了原有的平衡状态，颗粒随振动发生颤动，产生悬浮现象，颗粒间的摩擦力、粘结咬合力等变小，同时部分水被释放，使混凝土混合物料产生液化现象，促使混凝土混合物料充满模具中，并排出气体；水泥颗粒随振动撞击使胶凝体表壳脱落，露出新的表面，从而提高了单位体积内胶凝体颗粒数量、颗粒晶体均匀致密，增加了胶凝材料的比表面积，高频振动促使水泥产生了活化作用，提高了混凝土的密实度与强度。水泥活化作用的产生，需要较高的振动频率，此时水灰比越小，水泥活化效果越好。换言之，高频作用下干硬性混凝土的水泥活化效果好。
1. 芯模振动工艺优点
芯模振动工艺由于上述特性，与其他生产工艺相比，具有以下优点：
① 采用地下封闭立式成型、地面自动控制、相对离心、悬辊等制管工艺的生产条件，工作环境得到了较好的改善，工人劳动强度较低，有利于安全文明生产。
② 采用干法生产，一般的混凝土的工作干硬度为20～60s，芯模高频整体振动使混凝土密实度极高，产品质量得到了保障，与其他制管工艺相比，可减少原材料的成本。
③ 成型后可立即脱去内外模，每种口径只需1套模具，保证了每根管子内、外径尺寸精度一致，且大大减少了模具的投资费用。
④ 一般气温在20℃以上不需进行蒸汽养护，利用水泥的水化热，进行保温、保温养护即可，20多小时后即可吊运至露天堆场，因此，节约了大量能源。即便是在冬季或为使底托快速周转而使用蒸汽养护，能源消耗也较少，大约为离心、悬辊等制管工艺的一半左右。
⑤ 振动频率、振幅和激振力可以根据管子的口径方便地进行调整，设备对产品的适应性强，一般生产Φ300～Φ3000mm的排水管只需2套设备即可满足。
⑥ 能满足产品大规格、多样化生产，能成型特大口径的管子（最大口径可达Φ3600mm），也可成型异型管，如检查井、箱涵、带底座管以及防腐内衬管等。
⑦ 生产效率较高，可确保大工程以及应急工程对管材的需求，在确保底托数量的前提下，每条生产线一天一般能生产中大口径排水管150m以上，小口径排水管300m以上。
2. 芯模振动制管工艺的缺陷
同时芯模振动制管工艺也伴随一定的缺陷：
① 由于采用立式干法生产，成型后需立即脱模。脱模时，混凝土还没有初凝，此时管子只有物料堆积的结构强度，脱模时的拉拔应力对管子的结构强度有着细微的影响，一般小口径管子长度超过3m后，长径比较大会造成管子弯曲率过大，影响混凝土排水管的质量。鉴于此原因，长径比不宜过大，建议生产管子的长度控制在2.5m左右。
② 脱模是芯模振动制管工艺的一个重要环节。脱模时，内外壁容易产生粗糙的拉痕和毛面，光洁度不如传统离心、悬辊等水泥制管机在带模养护下制备的管子。虽然不影响混凝土排水管的质量，且在国标GB/T 11836《混凝土与钢筋混凝土排水管》中作了专门说明，但由长期使用离心、悬辊制管工艺制备的管子，使人们对混凝土排水管形成了习惯认知，以至于许多公司采用芯模振动制管工艺制备的管子需抹面后才能出厂销售。
③ 虽芯模振动制管工艺的主要工序在地坑内成型，但还会伴有较大噪声，由于是高频振动，隔音和隔振措施是工作坑土建施工中的关键控制点。
3. 芯模振动水泥制管设备
芯模振动制管工艺及设备由丹麦Pedershaab公司首创，是一种机械化、自动化程度较高的生产方式，通过几十年的不断更新开发，从原有的单一生产圆形管道到一机多用，可生产多种形状和品种的混凝土制品，同时设备的各项性能不断提高，在先进发达国家芯模振动制管方式已成为混凝土排水管生产的主流工艺，据国外有关资料报道，全球现有或曾经服役过的芯模振动制管设备总计约有5000余套。
我国于20世纪80年代引起了芯模振动制管生产工艺及装备，但由于装备造价及其他条件限制，使得该工艺没有得到很好的推广，直到近六、七年，国产芯模振动制管装备的成功开发，促使该工艺技术和装备在我国制管行业得到快速推广和大量的应用，采用芯模振动制管工艺生产钢筋混凝土排水管的企业已增加到100多家，总计主机装备不完全统计约有200余套。
虽然我国的芯模振动制管工艺有了很好的发展，但由于装备水平参差不齐和对芯模振动的理解认识不足，以至于大部分应用企业只利用于芯模振动制管工艺的部分优点，同时在使用过程中还伴有错误的生产工艺制度、原材料的不合理、工艺配套不完善等诸多问题。
管道成型时内、外模都垂直竖立于地坑内的底托盘上，通过圆周运动的布料装置，把混凝土混合料浇入内、外管模中间，安装于内模中的高频振动器，通过涨紧连接环传递激振力，再由内模传递给管模中的混凝土混合料，受到高频振动力的混凝土混合料逐渐密实。
一般芯模振动工艺成型时承口在下、插口在上、底托盘为承口成型的模具，管子上端配有定型插口盘，插口盘形状为管道插口模具形状，管身靠振动密实成型，由专用装置碾压搓动插口盘使管道插口部分提浆并密实成型。
设备的主振动器（芯棒）产生的高频振动在混凝土管道成型中的作用：一是使混凝土液化密实；二是使水泥尽可能的活化，以提高混凝土的强度。
芯模振动时，混凝土混合物颗粒受振，打破了原有的平衡状态，颗粒随振动发生颤动，产生悬浮现象，颗粒间的摩擦力、粘结咬合力等变小，同时部分水被释放，使混凝土混合物料产生液化现象，促使混凝土混合物料充满模具中，并排出气体；水泥颗粒随振动撞击使胶凝体表壳脱落，露出新的表面，从而提高了单位体积内胶凝体颗粒数量、颗粒晶体均匀致密，增加了胶凝材料的比表面积，高频振动促使水泥产生了活化作用，提高了混凝土的密实度与强度。水泥活化作用的产生，需要较高的振动频率，此时水灰比越小，水泥活化效果越好。换言之，高频作用下干硬性混凝土的水泥活化效果好。
1. 芯模振动工艺优点
芯模振动工艺由于上述特性，与其他生产工艺相比，具有以下优点：
① 采用地下封闭立式成型、地面自动控制、相对离心、悬辊等制管工艺的生产条件，工作环境得到了较好的改善，工人劳动强度较低，有利于安全文明生产。
② 采用干法生产，一般的混凝土的工作干硬度为20～60s，芯模高频整体振动使混凝土密实度极高，产品质量得到了保障，与其他制管工艺相比，可减少原材料的成本。
③ 成型后可立即脱去内外模，每种口径只需1套模具，保证了每根管子内、外径尺寸精度一致，且大大减少了模具的投资费用。
④ 一般气温在20℃以上不需进行蒸汽养护，利用水泥的水化热，进行保温、保温养护即可，20多小时后即可吊运至露天堆场，因此，节约了大量能源。即便是在冬季或为使底托快速周转而使用蒸汽养护，能源消耗也较少，大约为离心、悬辊等制管工艺的一半左右。
⑤ 振动频率、振幅和激振力可以根据管子的口径方便地进行调整，设备对产品的适应性强，一般生产Φ300～Φ3000mm的排水管只需2套设备即可满足。
⑥ 能满足产品大规格、多样化生产，能成型特大口径的管子（最大口径可达Φ3600mm），也可成型异型管，如检查井、箱涵、带底座管以及防腐内衬管等。
⑦ 生产效率较高，可确保大工程以及应急工程对管材的需求，在确保底托数量的前提下，每条生产线一天一般能生产中大口径排水管150m以上，小口径排水管300m以上。
2. 芯模振动制管工艺的缺陷
同时芯模振动制管工艺也伴随一定的缺陷：
① 由于采用立式干法生产，成型后需立即脱模。脱模时，混凝土还没有初凝，此时管子只有物料堆积的结构强度，脱模时的拉拔应力对管子的结构强度有着细微的影响，一般小口径管子长度超过3m后，长径比较大会造成管子弯曲率过大，影响混凝土排水管的质量。鉴于此原因，长径比不宜过大，建议生产管子的长度控制在2.5m左右。
② 脱模是芯模振动制管工艺的一个重要环节。脱模时，内外壁容易产生粗糙的拉痕和毛面，光洁度不如传统离心、悬辊等水泥制管机在带模养护下制备的管子。虽然不影响混凝土排水管的质量，且在国标GB/T 11836《混凝土与钢筋混凝土排水管》中作了专门说明，但由长期使用离心、悬辊制管工艺制备的管子，使人们对混凝土排水管形成了习惯认知，以至于许多公司采用芯模振动制管工艺制备的管子需抹面后才能出厂销售。
③ 虽芯模振动制管工艺的主要工序在地坑内成型，但还会伴有较大噪声，由于是高频振动，隔音和隔振措施是工作坑土建施工中的关键控制点。
3. 芯模振动水泥制管设备
芯模振动制管工艺及设备由丹麦Pedershaab公司首创，是一种机械化、自动化程度较高的生产方式，通过几十年的不断更新开发，从原有的单一生产圆形管道到一机多用，可生产多种形状和品种的混凝土制品，同时设备的各项性能不断提高，在先进发达国家芯模振动制管方式已成为混凝土排水管生产的主流工艺，据国外有关资料报道，全球现有或曾经服役过的芯模振动制管设备总计约有5000余套。
我国于20世纪80年代引起了芯模振动制管生产工艺及装备，但由于装备造价及其他条件限制，使得该工艺没有得到很好的推广，直到近六、七年，国产芯模振动制管装备的成功开发，促使该工艺技术和装备在我国制管行业得到快速推广和大量的应用，采用芯模振动制管工艺生产钢筋混凝土排水管的企业已增加到100多家，总计主机装备不完全统计约有200余套。
虽然我国的芯模振动制管工艺有了很好的发展，但由于装备水平参差不齐和对芯模振动的理解认识不足，以至于大部分应用企业只利用于芯模振动制管工艺的部分优点，同时在使用过程中还伴有错误的生产工艺制度、原材料的不合理、工艺配套不完善等诸多问题。
