芯模振動成型工藝
主要的質量問題及對策
關鍵詞
——裂縫；表面粗糙、氣孔、麻面；沉降；空腔；外壁脫落。
——裂縫；表面粗糙、氣孔、麻面；沉降；空腔；外壁脫落。
1、裂縫
芯模振動混凝土管在距插口端200～300mm 的范圍內，內、外壁都易出現環向裂縫；此外，在管身的平直段有時也會出現環裂或縱裂。管子端口環裂，對于頂管工程，降低管子的允許頂力，容易產生工程事故，是頂管工程的隱患。
靜停過程中混凝土下沉會產生沉降環裂，間隔均勻，與鋼筋間距相似，嚴重的會內外裂透。接下來詳細描述產生裂縫主要的8點原因。
【1.1】鋼筋骨架不符合規定要求：
●鋼筋骨架整體剛度差，有漏焊、脫焊現象；雙層鋼筋之間的連接不牢固，骨架兩端沒有密纏；在插口成型碾壓時，碾壓力通過混凝土傳力致鋼筋骨架，碾壓釋放后，環向筋局部反彈，插口附近產生環裂。
●縱向鋼筋長度不同、骨架插口端不平整，在插口碾壓搓口時，縱向鋼筋受力不均，脫模后由于鋼筋回彈作用，鋼筋復位，使插口處混凝土破壞產長短不一的環向裂縫；
●骨架承口端不平整，與骨架的軸線不垂直，造成管體內上下混凝土保護層偏差，易產生管子彎曲，甚至開裂。
●縱向鋼筋直徑偏細；在設計要求的碾壓力下，整個鋼筋骨架剛度不足，無法承受碾壓力的作用，骨架變形下沉，造成管體破壞、甚至坍塌。
●鋼筋骨架尺寸不準，有橢圓度，致使保護層厚度不均，有的部位保護層太小，插口碾壓時，碾壓力通過混凝土傳遞到鋼筋，碾壓釋放后環向筋局部反彈，產生插口附近出現環裂或部分環裂。此時應調整鋼筋骨架直徑至管子混凝土保護層厚度的合理尺寸。
【1.2】脫外模時，提升外模的過程中未做到勻速，中途有停頓現象，再繼續提升摩阻力增大，在停頓部位易出現拉裂，尤其是在脫外模終了時，混凝土和鋼筋變形很大，尤其要小心。
【1.3】脫內模或外模時，起吊的中心線與內、外模的中心線不重合，出現偏斜，碰撞管子。脫模區地面不平度較大，外模底托不平，脫模時管體周圍間隙不勻，使管子局部受到摩擦力和水平力的作用，外模拉壞管體，產生裂縫。
【1.4】采用單電葫蘆脫模，隨著鋼絲繩的排列，脫模起始點與外模脫模至上部插口時，造成中心出現位移外模打口產生裂縫或破壞管口。
【1.5】碾壓盤側面不光滑，內外模錐度未控制在3%以內，提拉碾壓盤時受摩阻力較大，易將插口拉毛或拉裂。
【1.6】鋼模局部有彎曲會引起該部位經常產生裂縫；
【1.7】成型機的機架水平度偏差及芯模、外模安裝垂直度偏差較大，不能保證垂直；
【1.8】蒸汽養護時，靜停期短，混凝土的初期結構強度低，升溫造成的結構破壞。裂縫的產生是以上所述的一種、多種或其它因素造成的，為消除和減少裂縫，應通過管子整個生產過程的嚴格控制來實現。
2、表面粗糙、氣孔、麻面等
芯模振動工藝成型的混凝土管內、外表面難以避免氣孔、麻面，只要麻面、氣孔面積小于25mm2，深度小于5mm，數量每100cm2 上平均少于5～8 個小時，不會影響混管結構強度和使用耐久性。可在脫去外模后立即抹面整修。
氣孔、空腔多，影響混凝土強度，降低抗滲透性、增大吸水率，在腐蝕介質環境中，降低管道使用壽命。
喂料與振動不協調，喂料速度過快，混凝土拌和合物不能同步受振液化、流動并充滿模具，氣泡還未排出就又喂入新一輪的混凝土。氣泡附著在管模與混凝土的界面上脫模后出現大小不等的凹坑。
應從下而上采取不同的喂料速度，下部稍快，從下向上逐漸減慢，要保證各層料都有足夠的振動密實時間，一般來說，振動密實與喂料協調的情況下，管子下部氣孔少，上部有少量小氣孔。否則，管體將布滿大小不等的氣孔。
為了提高管子的外觀質量，管子脫模后應立即用水泥漿或1：2 水泥砂漿進行修補，將管子表面上的氣孔、麻面填塞，抹漿面應均勻平整；日常生產中，應清理模具，要讓管模內壁光滑；用優化的混凝土配合比；嚴格執行合理有效的喂料、成型制度。就能有效改善管子的外觀質量。
3、沉降
管子脫外模后會發生沉降，如果混凝土用水量大，混凝土拌合物的稠度小，混凝土的初始結構強度低，導致混凝土下沉大，管子縮得多；吊運、脫模過程中操作不平穩，發生碰撞、沖擊；地面不平及管子細長比過大等都可能加大管體沉降。
管子有效長度L會超過負偏差的規定，為了便於用戶施工，企業應統計管子的實際長度并在出廠證明書上明示。
4、空腔
混凝土拌合物的均勻性不好、料偏干、下料快、部分粗骨料的骨架空隙中未能填滿水泥砂漿而形成的空洞。繼續振動也不能調整已經形成的骨架結構。另外配合比不合理，水泥砂漿量偏少，沒有足夠的漿量填滿粗骨料骨架中的空隙。
5、外壁脫落
脫外模后，管子插口段外表面混凝土從管子端部向下延伸，沿鋼筋骨架界面大面積脫落，脫落部分外保護層的厚度大于設計值，究其原因有一下4點：
1) 混凝土的水灰比過大，拌合物流動度超出設計要求，導致成型后的初期結構強度偏低；
2) 骨架偏移，尤其是骨架尺寸偏小時，在管體上段外壁混凝土保護層厚度大大超出規定值；受振動密實時間短，其結構強度偏低，混凝土與鋼筋的粘結力也低；
3) 在蒸汽養護過程中混凝土的結構破壞，導致或加劇混凝土大面積脫落。
4) 在喂承口料時，將工作區域內散落的混凝土集中投入管模內某個部位，分布不均勻，降低了局部混凝土的強度和密實度。
徑向擠壓成型工藝
主要的質量問題及對策
關鍵詞
——內壁螺旋紋；插口尺寸偏差大；鋼筋骨架扭曲；承口處缺料；承口部位混凝土不密實；不密實，抗滲性差，強度低；鋼筋骨架下沉或在插口處出現蹦筋現象；鋼筋骨架位移和露筋；管體偏濕，手按偏軟，管子變形；承口縱向裂紋；承口出現塌落或料堆積過多；管身混凝土裂紋；承口外斜坡出現縱向裂紋。
1、內壁螺旋紋
擠壓成型時，因擠壓頭成型頭上的滾子等局部光滑度不足、甚至有凹凸痕跡，或主軸旋轉時擺動較為嚴重，在主軸在旋轉上升時，就會在內壁劃出螺旋紋，若抹光環自身也不光滑，或轉數不足，無法將內壁摩光，管子內壁就會有明顯的螺旋紋。要加強日常保養，打磨動力頭表面；適當提高抹光輪的轉速。
2、插口尺寸偏差大
脫模時管身扭曲，插口尺寸偏差大。應檢查鋼筋骨架尺寸和焊接質量，適當減少扭矩，脫模前插口應放置定型環。
3、鋼筋骨架扭曲
是因為成型時扭矩過大、骨架焊接不牢固。應適當減小扭矩、檢查骨架焊接質量。
4、承口處缺料
承口料干濕不均：應盡量保證料量及控制承口加水量，注意均勻加水，保證料干濕均勻；不與余料混用；
承口成型時供料不足：應調整進口料閘高度、供料頻率、承口喂料時間；
動力頭提升過快：應調整振動延續時間，或適當延長振動時間。
5、承口部位混凝土不密實
承口部位混凝土是由振動力、輥壓力聯合作用推進承口，部分混凝土未能直接輥壓。同時，由于振動頻率不匹配，這個部位的干硬性混凝土難以保證密實，強度和抗滲均有可能低于管身。
為避免承口混凝土密實度不足，承口部位混凝土可稍增加用水量，拌合物的稠度可稍小一點；承口成型裝置應加大振動頻率和延長振動時間；增大喇叭口的坡度，使徑向擠壓力的軸向分力加大。
6、混凝土管不密實，管壁疏松，混凝土抗滲性差，混凝土強度低
主要是因為混凝土配合比控制不好造成的，如拌合物稠度偏大水泥漿料少或砂率小。
首先要調整配合比，如增加膠凝材料用量、砂率、減小石子粒徑，不能使用過干的混凝土拌合物；
選擇適宜的擠壓成型頭轉速和主軸提升速度。保證連續均勻喂料，要做到主軸轉速、上升速度與喂量三者要協調。
適量摻入粉煤灰或礦粉能改善管子的外觀質量。如某廠將每方混凝土水泥用量330kg，調整為水泥300kg，粉煤灰60kg 后，管子的外觀質量明顯改進。
擠壓機產生的扭矩過小，擠壓力不足以壓實混凝土，應增加動力頭的扭矩。
7、表面蜂窩、麻面、氣孔大
主要原因是：混凝土材料選用不當、骨料顆粒過大，級配不好、砂漿量少、石子量多，水灰比過小混凝土物料過干，水灰比小或混凝土拌合物靜放時間過長；
主軸轉速與混凝土和易性不匹配，過快或過低；主軸提升速度過快，凈輥壓時間不夠；擠壓成型頭滾輪及抹光環外徑偏大，混凝土壓縮層厚度不夠，成型滾壓效果差；
投料速度慢、投料量不足等，使混凝土內部空隙增多，內外表面不能出漿，形成氣孔麻面，嚴重時出現較大蜂窩空洞。
8、擠壓頭與混凝土摩擦噪音大，甚至出現停機現象
混凝土拌合物太干，擠壓頭與混凝土中砂石直接摩擦。
應適當調整混凝土拌合物配合比，尤其是用水量，直到找到合適的稠度為止。
9、制管過程中鋼筋骨架在管模內轉動
鋼筋骨架尺寸偏小：應調整骨架尺寸。
管模上裝備的氣動鋼筋定位器未將鋼筋骨架壓緊固定；應調整定位裝置，使定位壓力適當提高。
采用多層擠壓頭，使正反環向扭力得到平衡，減小對鋼筋骨架的環向扭曲力，避免鋼筋骨架環向扭曲變形；
擠壓頭上部的撥料叉或撥料板，應保證周向布料均勻，避免局部混凝土物料堆積，產生擠壓力，對鋼筋骨架作用不平衡；
主軸旋轉平穩、不擺動等。
10、鋼筋骨架下沉或在插口處出現蹦筋現象
插口處無鋼筋，骨架尺寸過小、氣缸長度過小，易出現下沉；鋼筋骨架焊點脫落，易出現蹦筋。
11、鋼筋骨架位移和露筋
提高鋼筋骨架質量，焊點脫落、虛焊、漏焊點數應控制在整個焊點數的1%以下，相鄰點不能同時漏焊，保證骨架有足夠的強度和剛度，焊后鋼筋的強度降低值不得大于原始強度的8%(一些企業內控要求)，調整骨架尺寸，檢查鋼筋的焊接質量，檢查骨架與氣缸的固定情況，調整擠壓頭與抹光環的轉速，檢查鋼筋骨架相對于托盤的垂直度。
在滿足強度要求條件下，減小石子的較大粒徑；控制混凝土物料不要過干。水灰比小，料過干，增大混凝土物料對鋼筋骨架的擠壓力，易產生鋼筋位移和露筋。
12、管體偏濕，手按偏軟，管子變形
混凝土拌合物用水量偏大，減少用水量，獲得稠度合適的混凝土拌合物。
13、承口縱向裂紋
這是因為骨架的縱向鋼筋偏細，而且承口斜坡段的角度偏大造成的，角度大時，斜坡段縱向鋼筋的豎向承載力降低，在混凝土的重量作用下向外彎曲發生隆起，變形大時直接造成該處外壁撐裂，表現為縱向裂紋。
14、插口處有裂紋
插口處無鋼筋，出現混凝土下沉，用水量大，養護不到位。調整骨架尺寸，控制加水，注意養護，保持管體濕潤。
15、承口出現塌落或料堆積過多
起振時間和振動延續時間不合適，注意控制振動制度。
16、管身混凝土裂紋
鋼筋在擠壓成型過程中扭矩過大，使鋼筋產生移動，脫模后鋼筋回彈引起混凝土開裂；或鋼筋骨架定位卡直徑大于管模內徑，鋼筋骨架入模后受壓，脫模后同樣鋼筋回彈引起混凝土開裂，控制鋼筋骨架的尺寸保證焊接質量。控制定位卡的尺寸，還要加強混凝土配合比的控制，合理選擇各項工藝參數。
17、承口外斜坡出現縱向裂紋
縱向筋偏細，或承口斜坡角度大造成的，增大縱向筋直徑，減小承口斜坡角度。
懸輥制管工藝
主要的質量問題及對策
關鍵詞
——內壁坍落。外壁下沉；內壁魚鱗狀裂紋；混凝土粘模；縱向裂紋；管壁超厚；鋼筋骨架跳筋、并筋或散架；承口部位混凝土密實度差。
1 、 內壁坍落。外壁下沉。
管頂局部下沉、內壁塌落，特別是秋冬季節，這是大口徑管普遍存在的問題。
水灰比過大時輥軸壓痕較深，輥壓面出現“起伏”不斷的情況，混凝土初期結構強度強度偏低，混凝土與鋼筋的粘結力明顯削弱。即使在水灰比正常的情況下，在懸輥停止后，靜停時或開始蒸汽養護不久，
由于自重的作用大于混凝土與鋼筋的粘結力，管壁拱的作用減弱，往往在管子內壁頂部出現混凝土坍落；或混凝土局部下沉，管子外部混凝土脫離管模，表面顏色呈深暗。
對于單層筋管子，因混凝土水灰比大，懸輥后混凝土結構強度低，在保護層過厚的部位，鋼筋骨架的約束力較小，蒸汽養護時局部混凝土與鋼筋骨架脫離；嚴重時也可能出現內壁管頂混凝土與鋼筋骨架大面積分離，出現間隙。如果蒸汽養護升溫過快、或者成型后管子受到撞擊，會加劇內壁坍落現象。
控制好水灰比、采用早強劑可提高混凝土的初期結構強度，或者在大口徑管子內壁用硬質塑料板、鋁板或弧形鋼板，在垂直方向支撐管子內壁頂部混凝土，對防止外壁局部下沉、內壁塌落能起一定的作用。懸輥過程中的精心操作，提高混凝土密實度及其均勻性，采用合理的蒸汽養護制度等也是很重要的。
2、內壁魚鱗狀裂紋
在懸輥過程中混凝土管壁受到壓應力的作用，輥軸旋轉要克服輥軸與混凝土的摩擦力和粘結力，在水灰比偏小或砂漿量不足、輥壓時間過長、輥壓速度過快、輥軸與混凝土的摩擦力增大，摩擦力和粘結力不斷對混凝土產生拉力，拉裂內表面混凝土，導致管子內壁混凝土產生魚鱗狀裂紋。
在懸輥結束前適當噴水，增加輥壓面混凝土的塑性，輥壓停止前再撒一些干砂，或干砂與水泥混合的砂子灰，可減小內壁混凝土與輥軸的粘結力和摩擦力，避免內表面出現撕裂狀的魚鱗裂紋。
輥軸直徑不宜過小，控制輥壓時間不要過長，也是有效措施。
3、混凝土粘模
在秋冬季節氣溫較低時，尤其是我國北方地區，蒸汽養護或自然養護的管子脫模時，模壁粘連混凝土。
這主要是養護時間短，混凝土脫模強度偏低造成的，遇到這種情況要適當延長管子的蒸汽養護或自然養護時間。當然認真清理模具，保持模具潔凈，涂刷脫模劑等是必不可少的工序。
4、縱向裂紋
管子在自重作用下，管子頂部內壁可能出現縱向可見裂縫，此時應關注混凝土的強度和壁厚。
管子在堆場長期存放后，有時管內壁上下或外壁水平方向出現縱向裂紋。可能是堆放高度過高，下部管子承受的荷載超過標準規定的裂縫荷載值；也可能管子的混凝土強度偏低，應調整混凝土配合比或鋼筋骨架的結構配筋。
承插口管應按照規定的堆放層數、在支點為一定距離的支座上堆放，避免承插口直接與地面接觸，否則容易導致插口端或管體內壁出現縱向裂紋。曾發生過這樣的案例；某企業的承插口管直接放置在地坪上，由于承插口同時著地，插口端出現長度不等的縱向裂紋(縫)，經質檢機構檢驗，該批產品外壓荷載合格。這說明管子不合理堆放是導致縱向裂紋產生的主要原因。
5、管壁超厚
管內混凝土拌合物超過擋圈一定厚度(俗稱‘超厚’)，是實現輥壓的必要條件。在水灰比不變的情況下，輥壓力在一定范圍內隨超厚的增加而增大，到了8～9mm 時，輥壓力不再增加，輥壓后超厚量可以控制在2～3mm(相對于擋圈內徑)。
仔細操作、掌握喂料量、布料均勻、布料厚度控制在超出擋圈高度3～5mm；要經常檢查管模擋圈高度，超差時及時修復或更換擋圈
由于喂料量超厚易導致管子公稱內徑偏小，不少企業都存在這個問題，因此加強喂料工序的控制非常重要。為了保證產品質量，可將管模擋圈內徑擴大至標準允許的管子內徑的正偏差值，這樣既滿足輥壓必須有超厚的混凝土拌合物可供輥壓，以達管壁混凝土密實的目的，又能較好地解決管壁超厚導致管內徑偏小的問題。
6、鋼筋骨架跳筋、并筋或散架
懸輥制管工藝生產中，采用手工綁扎鋼筋骨架時，容易出現跳筋、并筋及散架的情況。GB/T11836 中5.2.1 條明確規定鋼筋骨架應滾焊成型。
在喂料階段，鋼筋骨架主要是承受管子旋轉產生的離心力，還有來自喂料時混凝土拌合物下落時對鋼筋骨架的沖擊力，并沒有直接受到通過混凝土傳遞來的輥壓力。若鋼筋骨架外徑偏小，在管內骨架會產生縱向移動；當混凝土拌合料的喂料高度超出擋圈內徑時，輥壓力才會通過混凝土傳遞到鋼筋骨架。混凝土物料在輥壓力作用下擠推鋼筋骨架，鋼筋會發生變形和位移，當輥壓力消失后，鋼筋會出現回彈。由于料層厚薄不均，尤其是局部堆集，使整個鋼筋骨架的受力狀況是不均勻的，此時管模還可能出現跳動。若鋼筋骨架剛度不足，在局部輥壓力、離心力和振動力聯合作用下，焊點不牢的部分鋼筋會跳筋、并筋、甚至散架，使管子局部出現露筋、裂縫等現象，明顯影響保護層的質量，還降低管子的承載能力。
懸輥工藝的特點是，通過懸輥軸將輥壓力傳遞到混凝土，某公司通過鉆芯取樣觀察，懸輥工藝的混凝土中鋼筋內側直接受輥壓力作用，鋼筋與混凝土粘結良好，而鋼筋外側與混凝土的粘結或多或少會有分離的現象，此現象表明，懸輥輥壓階段鋼筋骨架受壓后局部有微量回彈。
7、承口部位混凝土密實度差
管成型時，承口部位通過承口模成型，混凝土拌合物在離心力、振動力及輥壓力作用下被推進承口，承口混凝土未經直接輥壓，其密實度受混凝土拌合物性能、操作方法的影響較大，很容易使管子承口密實度差，強度和抗滲均有可能低于管身。
適當降低用于承口部位的混凝土稠度，承口部位的混凝土在水灰比不變的情況下，增加水和水泥用量或通過摻減水劑提高其流動性，是保證承口混凝土質量的有效方法，喂料先喂承口段，按前面所說的方法投料。
