使用插入振搗器成型鋼筋混凝土排水管的簡易生產工藝早已在各地的排水管生產廠長期得到應用。但該種成型方式具有生產工效低、施工條件差和人為操作因素對產品質量影響大的先天性缺陷。

九十年代以后，德國祖布林公司、丹麥佩德哈博公司先后制造出采用成組高頻插入振動器的組合插入振動制管成型裝置，作為成型大口徑鋼筋混凝土排水管的獨特工藝設備。這種國際上統稱組合插入振動制管工藝為濕法生產工藝。

從2006年開始，在借鑒國外同類機具的工作原理的基礎上，進行了開發大口徑鋼筋混凝土排水管立式組合插入振動成型工藝和設備的研制工作，開發了成型1500～3000mm（最大口徑可至5000mm）的平口、企口、雙插口、承插口等各種接口形式的圓形或異形混凝土斷面鋼筋混凝土排水管的新型工藝設備。

1 成型原理及工藝參數的確定

1.1 成型原理

沿管壁周長等間距分布，布置若干個高頻插入式振動棒，隨著裝入的混凝土料層的升高，振動棒邊振動邊同步提升。在振棒有效激振力作用范圍內，管壁預拌混凝土在外加振動力的作用條件下，其中砂石骨料等質點同步產生振動，并在振動時克服固體粒子界面的磨阻力而產生移動，進行有序的排列，互相包裹，互相填充。同時，在呈沸騰狀的預拌混凝土中的氣泡，沿振棒外壁向混凝土表面連續排除，在短時間內，混凝土得到最大限度的密實。

1.2 工藝參數的確定

組合插入工藝的關鍵，在于實現水泥管的連續成型，即將預拌混凝土連續下料、機械動作綜合在一起，使管子在連續振動中一次成型，而管模則在工序過程中完全呈靜止狀態。

實際設計制造的組合插入式振動成型車構造為：在可水平行走的平車上，固定著帶有卷揚起重機構的立柱，立柱上有以無級變速升降的環形懸臂，懸臂周圍裝置著可作變徑調整的多個插入式振動器。車上安裝有供操作用的電氣控制柜。

（1）插入振器的選擇

國外同類成型裝置采用的是振動棒頭為串激式電機一體式的高頻振動器，其工作電源為單獨供電的交流200Hz、90V，供電軟軸電纜纏繞在沿待成型管子圓周均布的同步旋轉卷輪上。該種振器性能優越，工藝布置簡單靈活。但由于種振動器國內僅停留在試驗階段，暫時無商品供應，進口價格又十分昂貴。根據生產管徑的不同，我們選用的是國產優質電動軟軸行星式高頻插入式振動器，其工作電源為普通交流電，棒頭直徑為30mm和50mm，單個振動電機為1.1或1.5kW，轉速為2800轉/分，振動頻率為11000～13000Hz。該插入振動器的工作原理是：電機驅動軟軸，帶動振棒內滾錐旋轉，并在振棒內筒壁的滾道上作行星式滾動，使棒體產生徑向高頻激振力。

生產實踐證明，這種國產插入振器完全滿足了生產工藝和產品生產質量要求。因為被激振的混凝土質量與振動棒頭的埋入面積呈正比關系，所以，在管壁厚度即管壁內雙層鋼筋骨架凈間距允許的情況下，應優先選擇大直徑振動器，以獲得最大的振搗效果和最高的生產率。

（2）插入振動器的布置

每個插入振動器均呈垂直懸掛狀態，即驅動電機在上，振動棒在下。這樣，傳動軟軸無須彎曲，避免了扭曲所造成的轉動阻力，插入振動棒的激振力可以得到最大限度的發揮，而且插入振動器的各部分結構也不容易損壞。

多個插入振動器的水平布置，系根據單插入振動器的激振力有效作用半徑，使其相互交錯銜接，以形成沿管壁圓周均勻、有效的激振力作用范圍。該插入振動器單只振動棒的高效激振半徑為30～40cm，考慮到鋼筋混凝土排水管為薄壁構件，混凝土中的鋼筋和內外模具的鋼板均有反射激振力和諧振的作用。而且，試驗證明，在兩只插入振動棒相銜接的部位，混凝土得到的激振強度不但沒有減小，由于疊加作用反而有增強的趨勢。根據以上理由，將多個插入振動器水平布置的間距(弧長)確定為等距的40～60cm。

事實上，由于組合插入式振動成型車的環形懸臂需要適應相近幾個規格產品的生產，其配置的插入振動器數量不可能經常增減。我們只須按照中間產品規格，并符合上述控制間距的原則，進行插入振動器的配置，是能夠滿足生產需要的。

（3）插入振動器的提升速度

插入振動器的提升速度在受兩個條件制約的前提下，提升速度越快則管子成型越快，生產效率也越高。

①插入振動器的提升速度與同一工作點的持續振動時間有關。振動時間過短，混凝土不容易得到充分密實，氣泡不能完全排除；振動時間過長，則有可能使已經密實的混凝土產生離析，粗集料顆粒下沉，水分上浮，即形成過振泌水現象，在混凝土坍落度為3～4cm時，規范要求使用高頻插入振動器的最短持續振動時間不得短于10秒。

②插入振器的提升速度與混凝土布料速度有關。插入振動器在工作時，應始終保持振動棒下部的四分之三埋在預拌混凝土中間，埋入深度過淺，振動棒的激振力不能得到充分發揮，且容易使其長時間空載運行而毀壞；埋入深度超過振動棒與傳動軟軸連接處，則振動棒容易卡在混凝土中，或造成連接處折斷損壞。所以，振動棒的提升速度應與混凝土布料同步，并且保證混凝土恰好振動密實為宜。

為了達到上述要求，插入振動器的提升速度設計成在一定范圍內作無級調整。

2 立式組合模型與輔助設備

（1）拼裝式外模：為剖分式兩半圓結構，隼接式合口縫密封，無需鑲嵌膠條或貼膠紙帶，即可保證不漏漿。半模間采用松合方便的卡座式頂緊螺栓或拉緊式螺栓緊固。

（2）縮徑式內模：為可縮徑式整體模，其收縮變徑方式有手動收縮、手動撐圓及起吊自動收縮、手動液壓復位兩種形式可供選擇。均含收縮機構及固定或活動中央立柱；收縮條及兩側板對應刨削呈斜面吻合。

（3）端口圈：平口管只需在管底采用組焊結構加工件，企口管或承插口管底口采用鑄鋼或鑄鐵承口圈，它帶有內外耐油密封膠條，同內模和外模之間緊壓，不會漏漿。企口管或承插口管上口采用帶有同外模有定位壓緊楔銷的鑄鋼插口圈。根據產量需要，每套模具可配備2～3個底圈。

（4）振動車回轉平臺：圓臺形，機械部分置于坑內，其臺面上的軌道與地面上的軌道相接，通過回轉機構帶動，使停放在平臺上的振動成型車作180度回轉。懸臂換向，變單側成型為兩側成型，以提高產量。

（5）機械布料頂蓋：其構造為圓錐臺形，有振動下料和布料槳回轉下料兩，分別內置振動器或電機減速機構。使用時，頂蓋置于內模上部，采用振動或布料槳回轉方式將傾卸下的混凝土送到管壁模腔內。

（6）立式鋼筋骨架彎曲成型機：其構造為三輥立式，彎曲半徑任意可調。其用途是將采用電阻焊或電弧焊方法焊接好的大直徑鋼筋網片，或商品鋼筋網片，按所需鋼筋骨架直徑要求彎曲成筒后，焊接拼縫成為成品鋼筋骨架。

3 生產工藝條件

3.1 工藝布置

本工藝一般采用室外露天生產和自然養生，即在室外混凝土地坪上設一臺跨度為15～18m米的門形吊車（也可在車間內利用原來的天車生產，但起吊高度應滿足立式脫模），用以起吊內模、鋼筋骨架、管子和混凝土料斗；

在中間空地呈一字形或二字形預留數個工位，當采取自然養生或罩式蒸養時，內外模可置于混凝土地面上；當凈空高度不足或采用坑式加蓋蒸養時，內外模可置于混凝土坑內；

在每個工位上預先放置型鋼焊接的井字形珩架作為基礎；

在工位的一側或中間鋪上供組合振動車行走的軌道，利用地溝或在空中架設電源滑線；

在吊車起吊范圍內就近安排混凝土攪拌設備和混凝土運料斗。

3.2 生產技術

3.2.1 混凝土制備

制管用混凝土原材料選用原則及質量要求同其生產工藝基本一致。但在以下方面須要注意：

水泥宜采用425號普通硅酸鹽或早強型硅酸鹽水泥，以減輕泌水現象和獲得早強效果。單方混凝土水泥用量以不超過400kg為宜；

石子最大粒徑可比其它工藝稍大，一般為0.5～3.2cm，顆粒級配應符合質量要求；

砂子選用細度模數為2.3～3.0的中砂，砂率在34～35%為宜。

混凝土宜采用強制式或單軸、雙軸臥式攪拌機攪拌。加水量要嚴格控制，水灰比為0.38～0.40，控制預拌混凝土坍落度在2～4cm，并不得超過4cm。混凝土的供給量以在10分鐘內完成單根管的全部振動成型工藝過程為最好。

3.2.2 成型后的混凝土養生

插入振動成型后的管體混凝土養生有自然養生和蒸汽養生兩種，而蒸汽養生又有坑式養生和罩式養生的不同。自然養生一般用于室外或工程現場預制。

坑式蒸汽養生一般用于室內生產。管子制作完畢后，經靜停，即通蒸汽加熱。達到脫模強度后，先脫掉內模，再脫掉外模，將管子從坑內吊出；罩式蒸汽養生一般用于室外生產。養護過程與上述相同，但養護溫度低，管子脫模后尚需要補充自然養生階段。

4 工藝特點分析（與離心、懸輥工藝比較）

①生產同樣規格的產品，投資可節省一半以上，生產利潤高；并可生產特大口徑產品；

②能生產非圓形管，如：橢圓、蛋圓、上圓下方、帶基礎管等，也能生產帶有柔性橡膠圈接口的企口或各種類型的承插口管；

③節約能源：以生產2000管為例，離心、懸輥工藝的裝機容量均在90kW左右，本工藝全部裝機容量不超過35kW，耗能僅為離心、懸輥工藝的三分之一；

④吊運工具(橋式或龍門式起重機)的起重量要求僅為離心、懸輥工藝的二分之一左右。