芯模振動水泥制管機，是我國在上世紀90年代從丹麥佩德哈勃公司和德國MBK公司引進的先進制管裝備。生產的產品品種有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。基本覆蓋了市場所需的品種和管材發展的方向，其中帶基座柔性接口排水管是國內首創。該設備工藝具備：1）效率高；2）能耗低；3）環保；4）節省水泥；5）安全性好等諸多優點。

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

1. 管體的變形

芯模振動工藝采用即時脫模的方式生產，這是和其他工藝（離心、懸輥、立式振搗等工藝）帶模養護生產的本質區別。由于失去了模型的支護作用，直立式養護的混凝土管材處于弱約束狀態，初凝之前在重力作用之下產生不均勻沉降，造成管體變形，尤其是上端管口變形嚴重，這種形變對管材質量影響極為不利。為了保證工程管線的密封性，國標《混凝土和鋼筋混凝土排水管》GB/T11836中對管口的不圓度有嚴格的限制，要求控制在±2mm。我們在產品檢測過程中，發現沒有采取任何保護措施的管材上端管口不圓度大多超過了±2mm，最高達到 ±10mm，所有變形呈現以下特點：1）變形的狀態基本是由圓形變為橢圓形；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）管節成型過程中的管體尺寸偏差是一個重要誘發因素；3）管體的自然沉降和管體的不完全垂直于地面是產生變形的主要原因；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條形成的原因及產生的后果。

由于芯模振動設備本身具有的一些特點：1）底托和振動環之間必須留0.5mm左右的間隙，以及底托和振動環之間的密封橡膠圈；2）調整振動環水平時存在一定的偏差（±1mm）；3）磨口圈外徑設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留了空間及可能。根據實測的數據，傾斜造成管材兩邊壁厚偏差5～10mm，同時形成同一管材兩側出現不一樣長的現象，這時管材的重心也發生了偏移。

在此狀態下進行管材的蒸汽養生，由于混凝土抵抗變形強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，經濟簡便的方法就是制做護口圈，對易變形的管體上口在混凝土未達到強度之前進行必要的保護。對原設計鋼護口圈我們簡化了設計，經過多次修改后，重量比原設計減少了 1/3，節省了成本，降低了操作難度。

2. 管體的結構

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

2.1 管口尺寸結構不合理

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

首先，從Φ2000管旋轉0.5度后安裝接口圖分析（見圖1），不可能出現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，施工中發現接口縫小有以下優點：1）接縫不易出現內部嚴重錯臺；2）密封膠圈尺寸小不易跑位，密封效果較好；3）節省膠圈的用量。

圖1 Φ2000管旋轉0.5度后安裝示意圖

2.2 接口部位力學性能不合理

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

依據裂縫出現和發展機理，承口端由于密封橡膠圈超標準壓縮（這種情況非常普遍）而承受反作用力即張拉力，承口內壁首先出現裂縫，隨著裂縫的擴展，鋼筋開始發揮作用即開始承受拉力，以達到力的平衡。現以Φ2000 管為例，計算鋼筋承受拉力出現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值應不小于公稱抗拉強度的80%即不小于550×80%=440N/mm2）。在34540N張拉力下管內壁裂縫寬度計算：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，差異極大的兩種結果。

3. 結語

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