隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，市場對管材的技術(shù)與質(zhì)量要求越來越高。幾年前，北京管材市場還采用剛性接口管材，但現(xiàn)在國家對環(huán)境保護(hù)要求越來越嚴(yán)，北京市政府也加大了環(huán)境保護(hù)力度，對雨污水管線質(zhì)量（抗?jié)B、防漏、抵抗土壤的不均勻沉降能力）、施工質(zhì)量和施工速度要求也明顯提高，剛性接口管材已不能滿足這些要求。市場對柔性接口管材的要求非常迫切。由我公司開發(fā)的北京首批用于頂管施工的柔性接口管材為雙插口柔性接口管。如何利用現(xiàn)有制管設(shè)備、工藝，又不需大的投入，生產(chǎn)出滿足市場要求的更加經(jīng)濟(jì)合理的柔性鋼承口管材，滿足機(jī)械化長距離頂管施工的需要，就成為研究課題。我公司從2011年9月開始了離心蠟脫模工藝生產(chǎn)柔性接口鋼承口管研究。

1 離心蠟脫模工藝

1.1 離心管成型工藝原理

離心管成型工藝是通過高速旋轉(zhuǎn)的制管模具，使已澆灌于模具內(nèi)的混凝土的顆粒獲得離心力，并沿著模具內(nèi)壁四周均勻分布。當(dāng)顆粒的體積與表面積之比具有最大值時，顆粒在粘性介質(zhì)中移動時所受到的阻力最小；又由于離心力的大小決定于混合物中顆粒的質(zhì)量，不同的顆粒沿著離心力方向產(chǎn)生不同速度的沉淀，大顆粒（石子）在旋轉(zhuǎn)中分布于管壁的外層，中顆粒（砂漿）分布于管壁中部，質(zhì)量輕的水分和水泥粒子則被聚集于管壁的內(nèi)表層，形成混凝土按顆粒大小排列的不均質(zhì)截面。表面多余的水份在離心的后階段被擠出，離心后的混凝土水灰比顯著下降。離心混凝土強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好。

1.2 蠟脫模工藝特點

離心蠟脫模制管工藝是利用整根模具，使其在離心涂蠟機(jī)上，邊旋轉(zhuǎn)邊定量噴入熔化的石蠟，使模具內(nèi)壁均勻分布一層蠟，冷卻后有一定強(qiáng)度，不被鋼筋骨架和混凝土混合物所破壞。在管子成型后的蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中，蠟層又被熔化，從模內(nèi)排出，養(yǎng)護(hù)完畢在模具與管之間已形成空隙，便于脫模。

以石蠟作為脫模劑，以離心機(jī)作為成型及石蠟涂抹設(shè)備，石蠟循環(huán)使用，采用坑式窯蒸汽養(yǎng)護(hù)，立式整體脫模。這種蠟脫模制管工藝能簡化制管工序，降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，消滅模具合縫處跑漿及管身粘皮現(xiàn)象，改善產(chǎn)品質(zhì)量，有利于實現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。但由于在裝鋼筋骨架時產(chǎn)生劃蠟現(xiàn)象，產(chǎn)品外觀質(zhì)量不理想。

1.3 涂蠟工藝主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

序號	項目名稱	參數(shù)	序號	項目名稱	參數(shù)
1	涂蠟厚度/mm	5～7	5	5 噴蠟時離心機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）	250～300
2	石蠟種類	50～60
3	熔蠟溫度/℃	80～90	6	6 噴完時離心機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）	350～400
4	進(jìn)模蠟溫/℃	70～80

1.4 工藝流程圖（見圖1）
2 鋼承口管結(jié)構(gòu)及特點

2.1 鋼承口管結(jié)構(gòu)（見圖2）
2.2 鋼承口管特點

鋼承口管是在原有的柔性接口雙插口管的基礎(chǔ)上開發(fā)的。原柔性接口雙插口管每一接口必須專門配套加工一個鋼套環(huán)、兩個止水密封膠條、兩個緩沖膠墊（見圖3），實際相當(dāng)于兩個接口，增加了施工成本和施工強(qiáng)度，還可能增加管線滲漏的機(jī)率。而鋼承口管材可以成功地克服上述不利因素，并有以下優(yōu)點：

2.2.1 鋼套環(huán)預(yù)埋在混凝土管的一端，省去了鋼套環(huán)中的肋板；

2.2.2 每一個接口只需一條止水密封膠條；

2.2.3 只需一塊緩沖膠墊；

2.2.4 鋼板與混凝土接合處增設(shè)遇水膨脹止水膠帶，以確保管體的密封性能。適合長距離的機(jī)械化頂進(jìn)施工，提高了施工效率。
3 鋼承口管的生產(chǎn)

3.1 設(shè)備

管節(jié)成型采用原離心成型設(shè)備，另加一套鋼承口圈的加工成形設(shè)備和一套管材的內(nèi)水壓檢驗用工裝設(shè)備。

3.2 原材料

3.2.1 混凝土

根據(jù)鋼承口管的特點和頂進(jìn)施工的需要，可配制C40和C50混凝土。宜采用適于低溫蒸養(yǎng)的強(qiáng)度等級不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0的中砂，粗骨料選用5～25mm機(jī)碎石。坍落度控制在5～7cm。

3.2.2 鋼筋

鋼筋選用冷軋帶肋鋼筋，配筋滿足相關(guān)技術(shù)要求。

3.2.3 膠圈與膠墊

滑動膠圈宜采用楔形滑動橡膠圈，膠圈的壓縮比在37%～40%之間，伸長率在82%～87%之間。

膠墊宜采用邵爾硬度為65的橡膠制作。

遇水膨脹止水膠圈則是為解決鋼板與混凝土界面結(jié)合不理想、容易出現(xiàn)滲漏而設(shè)計的，以確保其密封性。在試制過程中，曾出現(xiàn)鋼承口管體混凝土被脹裂的情況，成品管材出現(xiàn)鋼環(huán)與混凝土之間被脹開的現(xiàn)象。所以，在膠圈的選型、膨脹倍率和尺寸設(shè)計時應(yīng)充分考慮到混凝土強(qiáng)度的發(fā)展、工藝的要求、膨脹力對管材的影響。

3.3 生產(chǎn)制作

3.3.1 工藝制作

管子成型時的離心制度、蒸養(yǎng)制度、操作規(guī)程等一般都不變，但在蠟層厚度的控制上要求更為嚴(yán)格，以確保鋼環(huán)外徑小于混凝土管身外徑2mm左右。

3.3.2 生產(chǎn)制作的難點

離心蠟脫模工藝采用的是立式整筒脫模方式，與兩半模生產(chǎn)工藝有本質(zhì)不同。所以在開發(fā)生產(chǎn)鋼承口管材時有很多不利因素和難點問題需要解決，如：止膠槽的成形；鋼承口環(huán)的準(zhǔn)確定位；管節(jié)的翻轉(zhuǎn)、放平。

（1）止膠槽的成型

兩半模工藝在生產(chǎn)鋼承口管插口槽成型時，只需在上下模上分別焊接兩個半圓形的插口槽，成型用扁鐵，對管材的成型和脫模不產(chǎn)生任何影響，如果整筒模工藝采取在模筒上預(yù)焊一整圈扁鐵，將無法脫模。為解決這一難題，經(jīng)過反復(fù)論證試驗，確定在模具的上口裝上裝配式扁鐵，由3～4塊扁鐵裝配成一個整圓，構(gòu)成插口槽成型部分（見圖4）。
主要工藝流程如下：①從模筒外用螺栓把扁鐵組裝，固定在模筒的上口端插口槽的位置；②在扁鐵上涂抹隔離劑；③模筒上（除去插口部分）輪蠟；④裝鋼筋骨架；⑤把鋼環(huán)套在底托上，一同固定在模筒的下口部位；⑥成型；⑦卸下固定扁鐵螺栓；⑧放入蒸養(yǎng)池蒸養(yǎng)；⑨立式脫模；⑩從止膠槽上取下成型用扁鐵。

（2）鋼承口環(huán)的定位

鋼承口環(huán)定位的準(zhǔn)確度直接影響管的質(zhì)量，影響管線施工中管材接口質(zhì)量。立式整筒蠟脫模生產(chǎn)工藝要求鋼承口圈放在下口端，必須在鋼筋骨架就位后方可進(jìn)行鋼環(huán)的安裝，而且不能依靠模筒對它進(jìn)行定位。為此，鋼環(huán)的環(huán)向定位是把鋼環(huán)套在底口邊圈上，底口圈與鋼環(huán)的配合公差在0.5mm以內(nèi)。在模筒的下端即底口圈安裝位置固定三個定位塊，以確保底口圈和模筒在安裝時的同心度。在鋼環(huán)套入底口圈后，用鋼絲把鋼環(huán)上的錨固筋和底口圈連接固定，在成型過程中，喂完第一層料后把連接鋼絲絞去，完成鋼環(huán)的縱向定位。通過上述兩項措施既解決了鋼環(huán)的垂直度，同時也解決了鋼承口與插口的軸線基本重合問題。

（3）管節(jié)的翻轉(zhuǎn)

由于鋼承口管的鋼環(huán)在管節(jié)的下口，立式脫模后，鋼承口環(huán)不能著地，管節(jié)必須放平，便于進(jìn)行防腐處理以及保護(hù)鋼環(huán)在運輸和儲存過程中不被破壞。根據(jù)國內(nèi)外資料，管節(jié)的翻轉(zhuǎn)有多種方式：①丹麥產(chǎn)液壓阻尼桿翻轉(zhuǎn)用吊具；②專用翻轉(zhuǎn)臺；③大型可翻轉(zhuǎn)叉車；④最簡易的鋼絲繩吊起翻轉(zhuǎn)。前三種方式一次性投資較大，都在幾十萬元以上，第四種方式雖然簡單，在翻轉(zhuǎn)某些品種管節(jié)時經(jīng)濟(jì)適用，但翻轉(zhuǎn)鋼承口管時，會損壞鋼承口環(huán)。為此我們開發(fā)了一種新的管節(jié)翻轉(zhuǎn)方式：在管節(jié)生產(chǎn)過程中，在管身合適的位置對稱預(yù)埋兩個吊裝翻轉(zhuǎn)孔用鋼管（一端為肓孔，另一端為帶螺紋的通孔），預(yù)埋的方法是在模皮上預(yù)留兩個帶螺紋的通孔，通過絲堵把鋼管固定在模皮上，成形后，擰下絲堵即可。管節(jié)翻轉(zhuǎn)時，使用原有的起吊用橫梁，通過鋼絲繩把兩個吊轉(zhuǎn)軸掛在橫梁上，然后把吊轉(zhuǎn)軸擰入翻轉(zhuǎn)孔內(nèi)，平穩(wěn)吊起管節(jié)，依靠管節(jié)的自重和輕微的外力作用即可平穩(wěn)地把管節(jié)放平。

3.4 鋼承口的防腐

成品管脫模后要及時對鋼承口裸露部分用環(huán)氧煤瀝青防腐劑進(jìn)行防腐處理。要求防腐劑涂刷均勻一致，具體做法如下：①鋼環(huán)表面應(yīng)嚴(yán)格除銹，表面混凝土清除干凈，做到無銹蝕、無粉塵，露出金屬本色。②涂刷一層底漆（底漆與固化劑的調(diào)配按10:1混合均勻，放置熟化30分鐘）。③底漆表干后，再涂刷兩遍面漆。

4 鋼承口管的檢驗

鋼承口管的外壓檢驗設(shè)備與一般管材相同，內(nèi)壓檢驗則需制作專用裝置。制作專用裝置時，可仿照管材的插口端的形狀制作一個活插頭，試內(nèi)水壓時在活插頭上安裝滑動膠圈，然后插入鋼承口端，兩端緊固密封后加水壓，進(jìn)行內(nèi)水壓試驗。