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悬辊法涵制水泥涵管生产技术要点分析
时间：2014-12-16|阅读：次
悬辊法是目前比较常用的预制涵管施工方法。该方法采用的混凝土为干硬性混凝土，坍落度接近于0。它是通过悬辊轴带动模具做高速旋转，利用离心力和辊压力的作用，使水泥混凝土密实成型。本文以悬辊法施工为例，就水泥涵管施工技术谈一些体会。
1 制管工艺及施工方法
1.1 工作原理
水泥制管机械采用青州市海煜重工有限公司生产的悬辊式水泥制管机，该机主要由机架、主调速电机、悬辊门架、传动轴、辊轴、皮带轮、电机操作柜、配套圆形组合式水泥管模具组成。其工作原理：利用辊轴旋转带动套在辊轴上的模具一起转动产生离心力。向模具内喂入干硬性混凝土，由于模具高速旋转产生的离心力使投入的混凝土均匀地附着在模具内壁上，当喂入的混凝土高出模口时，悬辊轴与混凝土直接接触，在悬辊机辊压混凝土的作用下，模具继续高速转动，辊轴对混凝土进行反复挤压，直至混凝土表面光滑密实为止。
1.2 制管工艺
干硬性混凝土搅拌→混凝土运输→开动制管机主电机→调整转速为500转/分→人工喂料→辊压→逐渐调整转速到1200转/分→缓慢减速→停机→吊出模具→蒸汽养护→拆模→洒水养护。
1.3 施工方法
将施工现场清理干净，并在预备临时堆放混凝土的场地满铺铁皮、洒水，避免水分损失。将悬辊制管机主机电源打开，转速设置在每分钟500转档位上，施工人员站在制管机两侧，当转速达到预设值后，人工用铁锹均匀地向模具内喂入干硬性混凝土，并注意保障投料的连续性。随着投料的增加，管壁逐渐增厚，当辊轴与混凝土直接接触时停止喂料，此时将转速逐渐调到每分钟1200转，产生大的离心力，悬辊直接辊压混凝土高速旋转5~7min后管壁达到密实状态。缓慢降低转运速度，关闭主机电源，模具在重力作用下逐渐停止转动，用吊车将模具吊出摆放到养护区，两端用密实的封盖板封口，连续充入蒸汽4h后拆模，转为覆盖草袋，保湿，洒水养护。
2 施工技术要点
2.1 原材料控制
对原材料进行检测的目的是检查水泥、集料、混合材料的质量是否满足标准。
（1）水泥。每批水泥进库后，应按规定项目检验其是否符合国家标准，以便控制水泥质量。水泥出厂不但标号需要达到要求，而且强度波动愈小愈好，因为水泥标号的变异必然反映到混凝土强度上，干硬性混凝土对水泥均匀性的要求为：①强度（28d）：±15%；②细度（比表面积）：±5%；③水化热：±5%。
（2）细集料。主要是控制细集料的级配和表面含水率。
①砂的细度模数。砂的细度模数每班至少检查1次，如果检测结果与试配值相差超过±0.20时，则需要调整干硬性混凝土配合比。砂细度模数变动将引起干硬性混凝土稠度的变动，因此，将砂细度模数控制在允许变动范围内，对稳定干硬性混凝土的生产质量是必要的。
②砂表面含水率。如果含水率有0.5%的波动，将会引起干硬性混凝土稠度不稳定。因此，砂表面含水率波动超过±0.2%时，应调整干硬性混凝土用水量。为了稳定砂表面含水率波动，减少调整拌和用水量频率，以稳定干硬性混凝土稠度和生产质量，可采用下列技术措施：
a. 若所进的砂其表面含水率在10%以上时，必须另外堆放，把表面含水量除去到一定程度后再入料仓。
b. 为了防止雨浸入，可设置帐篷或其它防雨措施。
c. 应经常检查砂的含水量变化。
d. 用中子水分计对砂表面水进行连续自动计量，并与拌合站的计量装置连动，自动修正干硬性混凝土拌和用水量。
（3）粗骨料。粗骨料主要是控制各级石子超粒径和表面含水率的稳定，表面含率的波动应在±0.2%以内。①骨料超粒径。若碎石的超粒径大于级配要求，则混凝土的生产质量难以保证，而且还不能满足不大于1/4壁厚的要求，在悬辊过程中颗粒大的石子也被甩出来，影响辊轴的正常旋转，产生表面辊压不到，所以应减少各级石子的超粒径数量。②碎石表面含水率。碎石表面含水率波动将引起干硬性混凝土稠度和抗折强度波动；碎石表面含水率稳定，干硬性混凝土稠度和抗折强度也基本稳定。
2.2 施工前的控制
（1）在每次开工前应仔细检查悬辊轴的清洁情况及搅拌机的计量系统。能否准确地按照配合比要求进行拌合，是影响干硬性混凝土生产质量的重要因素。由于目前所采用的搅拌机都是强制式搅拌机，除水有计量外，水泥、砂石材料都是用磅称进行称量，各种材料的计量很容易产生偏差，因此要求每班应对计量系统进行检查，称量误差为：水±1%、水泥±1%、粗、细集料±2%进行检查，确保各种材料的使用符合施工配合比，要保证拌合料的质量，应要求使用自动计量的搅拌站，并每星期校核1次，这是提高预制成品质量的基础。
（2）对钢筋笼的检验应着重于以下几个方面：①螺旋筋的内圈与外圈应处于同一平面上，否则容易导致受力不均；②架立筋与螺旋筋的绑扎应牢固，如采用焊接不得灼伤受力筋；＃螺纹钢筋的接长必须采用闪光对焊，不得采用搭接焊；③钢筋笼的尺寸应符合设计要求；④支撑筋应交错布置，并能保证保护层的厚度。
2.3 对拌合现场的控制
（1）拌和物的拌和均匀性。干硬性混凝土各组分材料必须搅拌均匀，适宜的拌和时间随辊打、混凝土稠度、搅拌机结构及容量和投料顺序而异，应由拌和试验决定。对其均匀性的检验，在搅拌机卸料的首尾两部分各取1个试样，每个试样不少于30kg，测定和控制粗骨料的百分率，2个样品的差值应小于10%。
（2）调度的检测。干硬性混凝土混合料的工作性能（和易性）受单位用水量、集料级配等多因素的影响，稠度是干硬性混凝土工作性能的总体体现，及时测定干硬性混凝土稠度并将其控制在允许范围内，是保证干硬性混凝土质量的重要因素。
（3）干硬性混凝土含水量的检测。混凝土的含水量是反映新拌混凝土性能的一项最直接的指标，应每小时测定1次混凝土的含水量以便指导施工。常用的方法是混凝土直接炒干法（约2kg），但需要时间较长（约35min）。
（4）砂率的检测及控制。在砂、石材料的颗粒级配符合一定要求的前提下，砂率是决定干硬性混凝土拌合料级配的重要指标，由于“用水量”和“水泥用量”均是影响干硬性混凝土稠度、抗离析性和易密实性等施工性能的主要因素。这2个因素在干硬性混凝土配合比设计中对砂率又有互相制约的影响，施工时应注意。
2.4 混凝土运输
混凝土搅拌站应靠近悬辊式水泥制管机，采用机动车或人工手推车运输混凝土时，首次装料前车内部必须清理干净，并用适量的水将车内壁湿润，尽量避免水分损失。运输过程中要防止因颠簸和振动混凝土离析，每天工作结束后用水将车内冲洗干净。
2.5 喂料
喂料工应选用有经验的技工担任，当干硬性混凝土运到制管施工现场时，应立即喂料入模，喂料应均匀连续，为了防止混凝土离析，严禁采用抛掷法喂料。
2.6 混凝土养护
管节辊压成形后，应立即采用蒸汽养护法连续养护4h，拆模后用草袋或麻袋覆盖混凝土表面保湿，均匀地洒水继续养护，防止强度增长值反弹。
3 应注意的质量问题及预防
3.1 管内壁顺直度不均匀
管壁顺直度不均匀主要原因是在制管过程中，喂料不均匀，局部出现干硬性混凝土投入量较大，达到管壁厚后并超出模口，至使辊轴与模具受力不均匀辊压不在一个平面上，使模具跳动选成。预防办法是加强技术工人岗位培训，派有经验的技工操作，均匀连续地喂料。
3.2 管壁外表面麻面，不光滑
造成管节表面麻面，不光滑主要有三种原因，一种是因为模具内壁有残留混凝土干浆。预防方法是：预制管节拆模后，将模具内壁上的混凝土干浆用钢丝刷、清洁球清理干净，并均匀涂刷一层隔离剂。一种是因为混凝土在运输过程中水份损失，混凝土过干造成。预防办法是严格控制混凝土水灰比，缩短混凝土运输距离，并在运输时使用棚布覆盖混凝土。另一种是定型模具的接口不严密，混凝土跑浆。预防办法是在模具接口板处加用柔性材料，模具接口板组装时将螺拴旋紧，保障接口严密无缝隙。
3.3 成形管节内壁表层出现收缩裂纹
成形后管节内壁出现收缩裂纹主要原因有两种。一种是生产时操作不当管壁达到密实状态后，没有经过缓慢降速而直接停机。严格按照操作规格施工，并注意逐渐降速即可解决。一种是蒸汽养护阶段直接充入高温蒸汽，混凝土表面温度突然升高，至使混凝土产生收缩应力而形成。预防办法：充入蒸汽养护时，控制蒸汽温度，由低温到高温逐步升温。温度提升后保持恒温4h。为了避免成品管节内壁出现收缩裂纹，还应注意：①搅拌要均匀；②严格控制水泥含量；③不得使用落地混凝土。
结语
悬辊法预制涵管，生产时间短，安全、可靠，成品合格率达100%，特别适用于工期紧，任务重的工程，在工程中有着广阔的应用前景，但施工时应注意，由于日产量较高，成品管节应注明生产日期、填土高度、使用部位、分开堆放。并在管节内部用油漆标注清楚，避免装运时装错而影响涵管工程施工质量。
1.1 工作原理
水泥制管机械采用青州市海煜重工有限公司生产的悬辊式水泥制管机，该机主要由机架、主调速电机、悬辊门架、传动轴、辊轴、皮带轮、电机操作柜、配套圆形组合式水泥管模具组成。其工作原理：利用辊轴旋转带动套在辊轴上的模具一起转动产生离心力。向模具内喂入干硬性混凝土，由于模具高速旋转产生的离心力使投入的混凝土均匀地附着在模具内壁上，当喂入的混凝土高出模口时，悬辊轴与混凝土直接接触，在悬辊机辊压混凝土的作用下，模具继续高速转动，辊轴对混凝土进行反复挤压，直至混凝土表面光滑密实为止。
1.2 制管工艺
干硬性混凝土搅拌→混凝土运输→开动制管机主电机→调整转速为500转/分→人工喂料→辊压→逐渐调整转速到1200转/分→缓慢减速→停机→吊出模具→蒸汽养护→拆模→洒水养护。
1.3 施工方法
将施工现场清理干净，并在预备临时堆放混凝土的场地满铺铁皮、洒水，避免水分损失。将悬辊制管机主机电源打开，转速设置在每分钟500转档位上，施工人员站在制管机两侧，当转速达到预设值后，人工用铁锹均匀地向模具内喂入干硬性混凝土，并注意保障投料的连续性。随着投料的增加，管壁逐渐增厚，当辊轴与混凝土直接接触时停止喂料，此时将转速逐渐调到每分钟1200转，产生大的离心力，悬辊直接辊压混凝土高速旋转5~7min后管壁达到密实状态。缓慢降低转运速度，关闭主机电源，模具在重力作用下逐渐停止转动，用吊车将模具吊出摆放到养护区，两端用密实的封盖板封口，连续充入蒸汽4h后拆模，转为覆盖草袋，保湿，洒水养护。
2 施工技术要点
2.1 原材料控制
对原材料进行检测的目的是检查水泥、集料、混合材料的质量是否满足标准。
（1）水泥。每批水泥进库后，应按规定项目检验其是否符合国家标准，以便控制水泥质量。水泥出厂不但标号需要达到要求，而且强度波动愈小愈好，因为水泥标号的变异必然反映到混凝土强度上，干硬性混凝土对水泥均匀性的要求为：①强度（28d）：±15%；②细度（比表面积）：±5%；③水化热：±5%。
（2）细集料。主要是控制细集料的级配和表面含水率。
①砂的细度模数。砂的细度模数每班至少检查1次，如果检测结果与试配值相差超过±0.20时，则需要调整干硬性混凝土配合比。砂细度模数变动将引起干硬性混凝土稠度的变动，因此，将砂细度模数控制在允许变动范围内，对稳定干硬性混凝土的生产质量是必要的。
②砂表面含水率。如果含水率有0.5%的波动，将会引起干硬性混凝土稠度不稳定。因此，砂表面含水率波动超过±0.2%时，应调整干硬性混凝土用水量。为了稳定砂表面含水率波动，减少调整拌和用水量频率，以稳定干硬性混凝土稠度和生产质量，可采用下列技术措施：
a. 若所进的砂其表面含水率在10%以上时，必须另外堆放，把表面含水量除去到一定程度后再入料仓。
b. 为了防止雨浸入，可设置帐篷或其它防雨措施。
c. 应经常检查砂的含水量变化。
d. 用中子水分计对砂表面水进行连续自动计量，并与拌合站的计量装置连动，自动修正干硬性混凝土拌和用水量。
（3）粗骨料。粗骨料主要是控制各级石子超粒径和表面含水率的稳定，表面含率的波动应在±0.2%以内。①骨料超粒径。若碎石的超粒径大于级配要求，则混凝土的生产质量难以保证，而且还不能满足不大于1/4壁厚的要求，在悬辊过程中颗粒大的石子也被甩出来，影响辊轴的正常旋转，产生表面辊压不到，所以应减少各级石子的超粒径数量。②碎石表面含水率。碎石表面含水率波动将引起干硬性混凝土稠度和抗折强度波动；碎石表面含水率稳定，干硬性混凝土稠度和抗折强度也基本稳定。
2.2 施工前的控制
（1）在每次开工前应仔细检查悬辊轴的清洁情况及搅拌机的计量系统。能否准确地按照配合比要求进行拌合，是影响干硬性混凝土生产质量的重要因素。由于目前所采用的搅拌机都是强制式搅拌机，除水有计量外，水泥、砂石材料都是用磅称进行称量，各种材料的计量很容易产生偏差，因此要求每班应对计量系统进行检查，称量误差为：水±1%、水泥±1%、粗、细集料±2%进行检查，确保各种材料的使用符合施工配合比，要保证拌合料的质量，应要求使用自动计量的搅拌站，并每星期校核1次，这是提高预制成品质量的基础。
（2）对钢筋笼的检验应着重于以下几个方面：①螺旋筋的内圈与外圈应处于同一平面上，否则容易导致受力不均；②架立筋与螺旋筋的绑扎应牢固，如采用焊接不得灼伤受力筋；＃螺纹钢筋的接长必须采用闪光对焊，不得采用搭接焊；③钢筋笼的尺寸应符合设计要求；④支撑筋应交错布置，并能保证保护层的厚度。
2.3 对拌合现场的控制
（1）拌和物的拌和均匀性。干硬性混凝土各组分材料必须搅拌均匀，适宜的拌和时间随辊打、混凝土稠度、搅拌机结构及容量和投料顺序而异，应由拌和试验决定。对其均匀性的检验，在搅拌机卸料的首尾两部分各取1个试样，每个试样不少于30kg，测定和控制粗骨料的百分率，2个样品的差值应小于10%。
（2）调度的检测。干硬性混凝土混合料的工作性能（和易性）受单位用水量、集料级配等多因素的影响，稠度是干硬性混凝土工作性能的总体体现，及时测定干硬性混凝土稠度并将其控制在允许范围内，是保证干硬性混凝土质量的重要因素。
（3）干硬性混凝土含水量的检测。混凝土的含水量是反映新拌混凝土性能的一项最直接的指标，应每小时测定1次混凝土的含水量以便指导施工。常用的方法是混凝土直接炒干法（约2kg），但需要时间较长（约35min）。
（4）砂率的检测及控制。在砂、石材料的颗粒级配符合一定要求的前提下，砂率是决定干硬性混凝土拌合料级配的重要指标，由于“用水量”和“水泥用量”均是影响干硬性混凝土稠度、抗离析性和易密实性等施工性能的主要因素。这2个因素在干硬性混凝土配合比设计中对砂率又有互相制约的影响，施工时应注意。
2.4 混凝土运输
混凝土搅拌站应靠近悬辊式水泥制管机，采用机动车或人工手推车运输混凝土时，首次装料前车内部必须清理干净，并用适量的水将车内壁湿润，尽量避免水分损失。运输过程中要防止因颠簸和振动混凝土离析，每天工作结束后用水将车内冲洗干净。
2.5 喂料
喂料工应选用有经验的技工担任，当干硬性混凝土运到制管施工现场时，应立即喂料入模，喂料应均匀连续，为了防止混凝土离析，严禁采用抛掷法喂料。
2.6 混凝土养护
管节辊压成形后，应立即采用蒸汽养护法连续养护4h，拆模后用草袋或麻袋覆盖混凝土表面保湿，均匀地洒水继续养护，防止强度增长值反弹。
3 应注意的质量问题及预防
3.1 管内壁顺直度不均匀
管壁顺直度不均匀主要原因是在制管过程中，喂料不均匀，局部出现干硬性混凝土投入量较大，达到管壁厚后并超出模口，至使辊轴与模具受力不均匀辊压不在一个平面上，使模具跳动选成。预防办法是加强技术工人岗位培训，派有经验的技工操作，均匀连续地喂料。
3.2 管壁外表面麻面，不光滑
造成管节表面麻面，不光滑主要有三种原因，一种是因为模具内壁有残留混凝土干浆。预防方法是：预制管节拆模后，将模具内壁上的混凝土干浆用钢丝刷、清洁球清理干净，并均匀涂刷一层隔离剂。一种是因为混凝土在运输过程中水份损失，混凝土过干造成。预防办法是严格控制混凝土水灰比，缩短混凝土运输距离，并在运输时使用棚布覆盖混凝土。另一种是定型模具的接口不严密，混凝土跑浆。预防办法是在模具接口板处加用柔性材料，模具接口板组装时将螺拴旋紧，保障接口严密无缝隙。
3.3 成形管节内壁表层出现收缩裂纹
成形后管节内壁出现收缩裂纹主要原因有两种。一种是生产时操作不当管壁达到密实状态后，没有经过缓慢降速而直接停机。严格按照操作规格施工，并注意逐渐降速即可解决。一种是蒸汽养护阶段直接充入高温蒸汽，混凝土表面温度突然升高，至使混凝土产生收缩应力而形成。预防办法：充入蒸汽养护时，控制蒸汽温度，由低温到高温逐步升温。温度提升后保持恒温4h。为了避免成品管节内壁出现收缩裂纹，还应注意：①搅拌要均匀；②严格控制水泥含量；③不得使用落地混凝土。
结语
悬辊法预制涵管，生产时间短，安全、可靠，成品合格率达100%，特别适用于工期紧，任务重的工程，在工程中有着广阔的应用前景，但施工时应注意，由于日产量较高，成品管节应注明生产日期、填土高度、使用部位、分开堆放。并在管节内部用油漆标注清楚，避免装运时装错而影响涵管工程施工质量。
