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    技術資料

    懸輥工藝生產預制鋼筋混凝土涵管的質量分析

    時間:2014-12-16 07:57 來源:qzhaiyu.com 作者:海煜重工 點擊:
    懸輥法制作鋼筋混凝土排水管是離心輥壓的一種,與常用的離心法制管相比更具有優越性。其主要特點是由于水泥制管模具內的混凝土受離心力、輥壓力、振動力的共同作用,使管身混凝土密實程度提高、抗滲水能力增強,且生產設備簡單易于操作,使用干硬性混凝土改善了生產環境,制作過程安全等優點。但由于諸多環節影響,如參數選擇不合理、操作不當等也會造成設備不必要的損壞,使生產質量低下等不良后果,為此我們經多次試驗、研究,對影響制管質量因素進行了認真的探索,取得了寶貴的經驗。

    1 制管工作原理

    在使用懸輥機制管時,水泥管模具在輥軸的帶動下轉動,產生離心力,使混凝土混合料黏附在模壁上,輥軸與混凝土料層接觸面的不平引起振動時對混凝土料的密實起輔助作用。鋼模、混凝土及鋼筋骨架的重力構成了輥軸對混凝土的反作用力-輥軸壓力,在輥軸壓力的作用下,混凝土混合料得以在較短的時間內密實成型,見圖1、圖2。
    懸輥制管機圖解
    1-管模品 2-插口擋圈 3-承口擋圈 4-連接螺栓 5-混凝土管壁 6-輥軸 7-芯軸 8-連接法蘭 9-滾動軸承座 10-固定橫梁 11-活動橫梁 12-機架 13-電動機 14-傳動膠帶 15-膠帶送料器 16-料斗 17-混凝土混合料
    圖 1 懸輥制管機示意圖
    懸輥工藝原理圖
    1-管模 2-混凝土管芯 3-輥軸
    圖2 懸輥工藝原理圖
    2 工藝條件對制管質量的影響

    2.1 水泥管模具轉速的影響

    懸輥法制管時,輥軸轉動帶動模具,模具的轉速比普通離心工藝低得多,在喂料階段轉速不宜太快,以便清楚觀察到喂料的均勻性 、厚薄程度等;靜輥壓階段,轉速可有所提高。實踐證明,轉速過高對提高管芯質量并無明顯提高,反而會增加機具設備的磨損,甚至加快損壞。模具與輥軸之間的關系可用下式表示:

    n2=(R1/R2)n1

    式中 n1、n2——分別為模具和輥軸的轉速,R1、R2——分別為混凝土管的內半徑和輥軸外半徑。

    輥軸外經與管內徑之間有一定的比例關系,可按如下比值選用:

    管徑300mm以下。1:3

    300mm~1500mm。1:3~1:4

    1500mm以上。1:4~1:5

    不同管徑的轉速可參照表1執行,以便發揮最佳的設備效能保證制管質量。
    表1 管徑轉速對比表
    管徑mm 模具轉速(r/min) 輥軸轉速(r/min) 對應電機轉速(r/min)
    喂料速-成型速
    Φ1000 70~110 233~367 503~793
    Φ1100 65~100 238~367 514~793
    Φ1200 60~100 240~400 518~864
    Φ1350 55~100 323~422 501~912
    Φ1500 50~95 234~445 505~961

    2.2 輥壓時間的影響

    輥壓時間是指投料完畢至停止輥壓的時間間隔,依管徑和管壁厚度的大小以及混凝土干硬度不同而異,一般在4min~7min之間即獲得較好的密實效果,見表2和圖3。當水灰比為0.36時,管徑為600mm時輥壓時間與混凝土密度的關系曲線。
    表2 輥壓時間與混凝土密度、強度關系表
    輥壓時間(min) 混凝土密度kg/m3 混凝土強度MPa 備注
    1 2180 21.0
    當W/C=0.36
    Φ=600 mm
    2 2320 28.0
    3 2380 31.2
    4 2415 33.8
    5 2425 35.6
    6 2430 36.2
    7 2434 37.4
    8 2435 37.5
    9 2436 37.6
    10 2436 37.5
    輥壓時間與混凝土密度關系圖
    圖3 輥壓時間與混凝土密度關系圖

    超時輥壓不僅無益處,還會引起表面泌水粘皮現象,所以掌握合理的輥壓時間對制管質量也是至關重要的一環。

    2.3 水灰比的影響

    為了使制管的混凝土質量達到最佳密實狀態,提高混凝土的內水壓力,混凝土密實程度隨著水灰比的增大而減小近似于線性關系,圖4中顯示當水灰比大于0.4時,會造成模具粘模,管壁無法成型。而水灰比太小也不易密實,故需根據所用材料進行試驗確定最佳水灰比。
    輥壓時間與混凝土密度關系圖
    圖4 輥壓時間與混凝土密度關系圖

    2.4 管壁厚度的影響

    喂料時,當松散的混合料超過了模具檔圈時,受輥軸壓力的作用壓實于管壁內直至管壁隨著混合料的不斷被壓入,管壁逐漸增厚。喂料時必須分層均勻鋪入,當混合料不能再壓入管壁且呈超厚狀態,當水灰比一定時,輥軸壓力和混凝土密實程度隨超厚的增大而增大,并逐漸平緩,當超厚達到一定值后有效輥壓已無明顯增加,經對內徑800mm,外徑930mm的管進行試驗得知(見圖5)。管壁超厚5mm時,混合料的密度已無明顯的增加,故一般壁厚超值在5mm左右為佳,過多的超厚不僅不能對混凝土的致密性得到明顯的提高,反而會減小管徑,影響設計排水量。且造成不必要的混凝土浪費,更應注意不能造成虧料(見圖6),使混凝土致密性能減弱,造成管身滲漏水。
    混凝土密度與超厚值關系圖
    圖5 混凝土密度與超厚值關系圖
    輥壓力示意圖
    a-混合料不足  b-混合料超厚
    ω-輥軸轉速  p-總反壓力
    ω1-管芯轉速  Δs-輥壓區
    圖 6 輥壓力示意圖

    3 應用效果

    我們使用青州市海煜重工有限公司生產的水泥制管設備,自2002年4月正式生產并派專人主抓制管生產工藝和質量。經過不斷技術質量改進,產品質量顯著提高,共生產直徑1000 mm~1500mm管徑的鋼筋混凝土排水管930m,其中為其他標段生產510m。經耐水壓力和破壞荷載試驗及外觀質量檢驗,一次驗收合格率達99.9%,出廠合格率100%。受到業主和監理單位的好評,為企業創造了較好的社會和經濟效益。
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