芯模振動水泥制管機(jī)，是我國在上世紀(jì)90年代從丹麥佩德哈勃公司和德國MBK公司引進(jìn)的先進(jìn)制管裝備。生產(chǎn)的產(chǎn)品品種有1000～3000的柔性接口鋼承口、柔性接口企口、帶基座柔性接口承插口排水管�；�本覆蓋了市場所需的品種和管材發(fā)展的方向，其中帶基座柔性接口排水管是國內(nèi)首創(chuàng)。該設(shè)備工藝具備：1）效率高；2）能耗低；3）環(huán)保；4）節(jié)省水泥；5）安全性好等諸多優(yōu)點。

由于國內(nèi)在管材設(shè)計、工藝要求以及原材料選用等方面的特點，該設(shè)備工藝在使用過程中逐漸暴露出一些適應(yīng)性和缺陷性的問題：1）管體的變形；2）管體結(jié)構(gòu)的合理性；3）新管材品種的開發(fā)。下面就上述問題和由此延伸出的一些問題，結(jié)合工程實際應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

1. 管體的變形

芯模振動工藝采用即時脫模的方式生產(chǎn)，這是和其他工藝（離心、懸輥、立式振搗等工藝）帶模養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)的本質(zhì)區(qū)別。由于失去了模型的支護(hù)作用，直立式養(yǎng)護(hù)的混凝土管材處于弱約束狀態(tài)，初凝之前在重力作用之下產(chǎn)生不均勻沉降，造成管體變形，尤其是上端管口變形嚴(yán)重，這種形變對管材質(zhì)量影響極為不利。為了保證工程管線的密封性，國標(biāo)《混凝土和鋼筋混凝土排水管》GB/T11836中對管口的不圓度有嚴(yán)格的限制，要求控制在±2mm。我們在產(chǎn)品檢測過程中，發(fā)現(xiàn)沒有采取任何保護(hù)措施的管材上端管口不圓度大多超過了±2mm，最高達(dá)到 ±10mm，所有變形呈現(xiàn)以下特點：1）變形的狀態(tài)基本是由圓形變?yōu)闄E圓形；2）變形全部集中在上口；3）隨著管徑的增大，變形的程度和概率呈下降趨勢；4）管口變形短軸方向的管長偏差較大，最大值在10mm。

分析上述情況，變形的原因：1）上口自由端距下口固定端（底托固定）較長（3000mm以上），管體的微小的變形，對上口端變形影響較大；2）管節(jié)成型過程中的管體尺寸偏差是一個重要誘發(fā)因素；3）管體的自然沉降和管體的不完全垂直于地面是產(chǎn)生變形的主要原因；4）天車起吊過程中起吊中線和管體中線不完全重合，偏心力使管體變形。以上第1條是無法改變的基本情況，第4條完全是人為因素，下面重點闡述第2、3條形成的原因及產(chǎn)生的后果。

由于芯模振動設(shè)備本身具有的一些特點：1）底托和振動環(huán)之間必須留0.5mm左右的間隙，以及底托和振動環(huán)之間的密封橡膠圈；2）調(diào)整振動環(huán)水平時存在一定的偏差（±1mm）；3）磨口圈外徑設(shè)計時必須和外模之間留有2mm空隙量以及磨口圈本身的安裝精度和剛度變形量。以上3項給底托以及外模的整體傾斜預(yù)留了空間及可能。根據(jù)實測的數(shù)據(jù)，傾斜造成管材兩邊壁厚偏差5～10mm，同時形成同一管材兩側(cè)出現(xiàn)不一樣長的現(xiàn)象，這時管材的重心也發(fā)生了偏移。

在此狀態(tài)下進(jìn)行管材的蒸汽養(yǎng)生，由于混凝土抵抗變形強(qiáng)度不夠很容易形成管口上端變形。這種變形是工藝本身和混凝土的特點造成的，要徹底解決很困難，經(jīng)濟(jì)簡便的方法就是制做護(hù)口圈，對易變形的管體上口在混凝土未達(dá)到強(qiáng)度之前進(jìn)行必要的保護(hù)。對原設(shè)計鋼護(hù)口圈我們簡化了設(shè)計，經(jīng)過多次修改后，重量比原設(shè)計減少了 1/3，節(jié)省了成本，降低了操作難度。

2. 管體的結(jié)構(gòu)

芯模振動工藝生產(chǎn)的柔性接口企口管材，在施工過程中出現(xiàn)承口端軸向裂縫，尤其是在施工不規(guī)范操作時，出現(xiàn)的頻率較高，影響了該種管型在市場中的推廣應(yīng)用。對上述情況的出現(xiàn)當(dāng)時我們有兩種假設(shè)：

2.1 管口尺寸結(jié)構(gòu)不合理

一是承插口太長（140～145mm）；二是承口和插口之間的接口縫太小。但經(jīng)過仔細(xì)分析和解決方案的制定，基本排除了管口尺寸結(jié)構(gòu)不合理的可能性。

首先，從Φ2000管旋轉(zhuǎn)0.5度后安裝接口圖分析（見圖1），不可能出現(xiàn)A、B以及C、D點的直接擠壓。其次，考慮到插口的長度不宜過短。因為各工藝（包括離心、懸輥、立式振搗等工藝）的產(chǎn)品端頭鋼筋骨架到位情況并不是很理想，如插口太短極容易造成受力位置缺少鋼筋的情況。另外，施工中發(fā)現(xiàn)接口縫小有以下優(yōu)點：1）接縫不易出現(xiàn)內(nèi)部嚴(yán)重錯臺；2）密封膠圈尺寸小不易跑位，密封效果較好；3）節(jié)省膠圈的用量。

圖1 Φ2000管旋轉(zhuǎn)0.5度后安裝示意圖

2.2 接口部位力學(xué)性能不合理

即管材承口端鋼筋的配置不合理。圖2a）是原設(shè)計管體承口端鋼筋配置，圖2b）是修改設(shè)計后的管材承口端鋼筋配置。

依據(jù)裂縫出現(xiàn)和發(fā)展機(jī)理，承口端由于密封橡膠圈超標(biāo)準(zhǔn)壓縮（這種情況非常普遍）而承受反作用力即張拉力，承口內(nèi)壁首先出現(xiàn)裂縫，隨著裂縫的擴(kuò)展，鋼筋開始發(fā)揮作用即開始承受拉力，以達(dá)到力的平衡�，F(xiàn)以Φ2000 管為例，計算鋼筋承受拉力出現(xiàn)0.2mm的變形時，管體承口的拉力。P=δP0.2S=3.14×52×440=34540N（其中，冷軋帶肋鋼筋δP0.2值應(yīng)不小于公稱抗拉強(qiáng)度的80%即不小于550×80%=440N/mm2）。在34540N張拉力下管內(nèi)壁裂縫寬度計算：圖2a）所示裂縫寬度X=100×0.2/25=0.8mm（式中25mm為鋼筋保護(hù)層厚度）。圖2b）所示裂縫寬度X=100×0.2/75=0.26 mm。

圖2 管材承口鋼筋配置示意圖

由上面計算得到，兩種不同鋼筋布置方式在鋼筋用量相同的情況下，差異極大的兩種結(jié)果。

3. 結(jié)語

通過對芯模振動制管工藝引進(jìn)的消化和吸收，我們在克服了缺乏設(shè)備圖紙，沒有專家指導(dǎo)，沒有先例可借鑒以及國內(nèi)市場的較復(fù)雜情況下，采取循序漸進(jìn)，逐點解決問題的方法，同時充分發(fā)揮設(shè)備本身的先進(jìn)性能，開發(fā)出了新的功能和新的產(chǎn)品，以創(chuàng)新的精神努力適應(yīng)和開拓了市場。