钢筋混凝土排水管生产技术现状及发展趋势

一、钢筋混凝土排水管生产技术现状态
这几年，随着城镇规模的不断扩大，污水治理工程的大力兴建，国家投入了大量资金用于市政建设和市政改造，排水管行业的形势应该说非常好。钢筋砼排水管的生产技术也随着管材的产量、质量、规格品种的发展而有了限大的进步。在上世纪的５０～６０年代，我们的制管工艺主要以手工振捣工艺为主；６０～７０年代，离心工艺逐渐占主异地位，当时制定的行业标准ＪＣ１３０－６７就是以离心工艺为主制订的；到了７０～８０年代，悬辊工艺开始为国人所接受，当时离心、悬辊成为二个主要的制管工艺；从８０年代后期开始，随着改革开发，我国与国外先进国家制管技术的交流日益频繁，并逐步从国外引进了十几条先进的径向挤压制管、芯模振动制管工艺生产线，使排水管的生产技术有了很大的飞越。目前，可以说国外所有的制管工艺，我国都有了。这在其他水泥制品行业是不多见的，下面简单介绍一下各种制管工艺的现状。
（一）离心制管工艺
离心制管的原理是在成型过程中，管模连同砼在离心机上以一定的旋转速度转动，砼在离心力作用下分布于管模内表面，在高速离心时，排出多余的水份，从而形成密实的砼结构。离心制管技术是澳大利亚人休漠在２０世纪初发明的，所以国外将离心管称作为休谟管。由于这种技术发明早、设备简单、操作容易，所以很早就得到了普及应用。国外象澳大利亚、日本、印度等，都将它作为一种主要的制管工艺，特别是日本，离心工艺使用的相当普遍，对各种离心工艺制品都制定有相应的标准。我国也是较早采用离心工艺的国家，在我国的制杆、制桩、制管行业都普遍采用这种工艺。就排水管行业来说，几乎６０％以上的企业有离心制管工艺生产线。近几年，随着柔性接口管的大量使用，在国产装备中，离心工艺更加受到表睐。因为这种工艺制作的管子具有如下的优点：①外观质量好；②管体及接口尺寸正确；③管身强度高；④抗渗性能好。但用这种工艺也存在一些问题，如在离心成型完毕后，管体内部会存在较多的浮浆，既污染环境，又造成原材料的浪费。粘附在内壁上的浮浆如不及时清理，还会影响管子的强度和内壁光滑性。常规管体清理出的浮浆有二种处理方法：一是在浮浆中掺入粗细集料，制成低级水泥制品，但因档次较低，销路不好；二是将浮浆液输入沉淀池，经沉淀后，上层清水排放掉，下面的沉淀物定期掏挖。但因水泥是水硬性胶凝材料，掏挖很费时、费力。国外有在离心砼中掺入各种絮凝剂，使得浮浆中的水泥与之结合，粘附在管壁内部，而清水在离心结束后从管体内排放掉，效果不错，但国外产品价格较高。目前，国内也开始重视这一问题，并且有单位开始在研制适合中国国情的絮凝剂。另外，离心制度的自动控制也是必须解决的，这关系到产品的质量，这个问题在管桩离心机上已经解决，在排水管离心机上也应该可以解决。
（二）悬辊制管工艺
悬辊法制管是悬置式辊轴辊压制管的简称。其原理为：悬置式的制管机主轴在电机驱动下，以一定的速度旋转，同时套入主轴的管模靠挡圈与主轴间的摩擦力被带动旋转。投入管模中的砼料在离心力作用下均匀地分布于管模内壁。当投入砼料的厚度超过管模的挡圈时，即受到辊压力的作用，砼在辊压力作用下逐渐密实。同时，由于砼表面并不平整，管模旋转时会产生振动，这种振动也有助于砼的密实。因此悬辊成型是在离心力、辊压力、振动力的共同作用下使砼密实的。这种制管技术是澳大利亚罗克拉公司于上世纪４０年代首先采用的。该工艺也因为其设备构造简单，操作容易，且生产使用的是干硬性砼，元浮浆产生，不污染环境，生产的管子外压强度高，所以从８０年代引进开始，很快就得到了普及，目前我国大约有一半的制管企业有悬辊工艺生产线。但经过二十多年的生产实践，我们发现，悬辊制管也存在如下一些工艺上的难点：
①喂料厚度难掌握。制管时喂料必须超厚即砼厚超过管模挡圈才能得到辊压，一般要求管子成品超厚２ｍｍ～３ｍｍ，这是很难掌握的。又由于管模在使用中挡圈的磨损，造成管壁厚度误差较大，这在历次的排水管抽检中，悬辊管壁厚误差太大一直是比较突出的问题；②对钢筋骨架要求严格。在管子成型时，砼受到的机械辊压力很大，对骨架也形成相当大的扭力，如使用手工绑扎骨架，就容易造成骨架变形、散架，从而影响管体结构强度，因此悬辊制管必须采用滚焊骨架。③管子承口难以制作好，管身主要靠辊压密实，当设有承口内模时，此处即形不成辊压，如直接辊压成型，其工作面尺寸、平整度难以满足橡胶圈接口的要求。因此，悬辊工艺制作柔性接口管有一定难度。
因为以上这些原因，目前新上的钢筋砼排水管生产线，已较少采用悬辊工艺。
（三）立式径向挤压制管工艺
立式径向挤压制管技术是以美国麦克拉肯公司为代表的一种制管技术。它是靠旋转并提升运动的辊压头，将砼挤压密实。我国在上世纪８０年代后期，上海水泥制管厂首先从美国引进了该制管装备和技术，该制管工艺的特点是：①生产效率高。与离心、悬辊制管工艺相比，单机生产效率是较高的，如直径Φ６００ｍｍ，长２．５ｍ的钢筋砼管，每根成型时间仅需２～３分钟；②占用管模少。由于生产中使用干硬性砼，故管子成型后可立即脱模，生产占用管模数量以能满足周转为准，一般只要２－３个；③因为采用的是干硬性砼，故无浮浆产生，不污染环境；④生产过程中，噪音很低，噪音值在标准允许范围内；⑤管体与接口尺寸正确，适合做Φ１２００ｍｍ以下的柔性接口管。
但立式径向挤压制管对钢筋骨架要求较高，骨架必须采用滚焊成型。否则在成型时骨架会因受局部过大的扭力而破坏，且成套装备引进价格太高，只有少数企业能承受。目前已有沧州宇通等国内厂家率先研制并大量面世推广应用。
（四）立式振动制管工艺
立式振动制管工艺可分为：附着式振动器振动成型、振动台振动成型、插入式振动成型和芯模振动成型，前三种立式振动装备国内专业制造厂家都能生产，价格较便宜，使用也较普遍，特别是插入式振动工艺，目前国内大口径排水管很多企业都采用这种工艺，但生产效率较低。芯模振动工艺是以丹麦佩德哈博公司为代表的一种制管工艺。其模具分为内模与外模，以内模（振动芯模）作为振源使干硬性砼在均匀的大振动力下振动密实，使砼获得很高的强度。目前我国引进的排水管生产线中，较多的就是芯模振动工艺。它的较大优点是管子生产效率高，可以生产异形管件，特别适合做Φ１３５０ｍｍ以上的大口径管。但生产时噪音较大，且引进价格太昂贵。目前国内已经有厂家研制成功芯模振动装备，设备投资有望降低。
二、钢筋混凝土排水管的发展趋势
（一）向大口径方向发展
随着市政建设的发展，需要大量的大口径排水管，原ＧＢ１１８３６－８９标准制订时，排水管的直径范围为Φ２００ｍｍ～Φ２４００ｍｍ，而制订ＧＢ１１８３６－９９标准时，根据调研情况，直径范围已扩展到Φ２００ｍｍ～Φ３０００ｍｍ，甚至有的工程已使用Φ３０００ｍｍ以上的管子。对排水管行业来说，目前小口径管市场已受到各种塑料管材的强烈冲击。确实，塑料管具有重量轻、内壁光滑、联接质量好、施工方便等优点，而且生产线基本上都是自动化的，生产效率高，故已经被广泛地选用。因此Φ６００ｍｍ以下钢筋砼排水管再上新生产线意义已不很大。而大口径排水管，目前钢筋砼管还是占比较大的优势，因为大口径钢筋砼排水管从制作成本来看与其他管材相比，还是比较便宜，且刚度好，特别是在顶管施工中，更是优选的管材。而顶管施工，因不需要开挖面层，并能穿越公路、铁路、地面建筑物、地下构筑物等，且施工进度快，已被越来越广泛地采用。
（二）向柔性接口方向发展
在ＧＢ１１８３６－８９标准制订的时侯，我国排水管行业的技术水平普遍还较低，当时主要接口型式是以刚性接口为主。这类管子对接口精度要求不高，制作容易，施工排水管时，主要采用套环或打腰箍或用砂浆密封。随着人们环保意识的提高和污水处理工程的需要，对排水管提出了更高的要求，柔性接口管已越来越受到欢迎。这种接口管具有如下优点：①柔性接口系采用胶圈密封，接头处不易渗漏，故密封性能好，排污时，不会污染环境；②对地基的适应性强，无需做砼或钢筋砼基础，只要用管枕定位即可，因而可大大节约管线整体造价。且柔性接口允许有微小的转角，不会因地基轻微的不均匀沉降而使管线开裂；③适合快速施工，柔性接口因采用胶圈密封，且无需做砼或钢筋砼基础，故施工方便、迅速。柔性接口因具有以上优点，已成为我国排水管的发展方向。有的省市已明确规定优先选用柔性接口管。目前，我国生产的柔性接口型式有：承插式、企口式、钢承口式和双插口式，其中钢承口式在顶管施工中被广泛采用。
（三）向环保型方向发展
２１世纪，环保是人类共同的话题。提到环保，对我们这个行业来说，要从二个方面考虑：一是产品的原材料，二是产品的使用性能。
从产品原材料考虑，要尽可能采用绿色砼。所谓采用绿色砼，就是要少用或不用水泥，降低能耗和环境污染。因为水泥既是耗能大户，又是排污大户，据统计测算，生产１吨水泥，将排放１吨ＣＯ２，同时还要排放粉尘和其他有害气体。更多地掺加以工业废料为主的掺合料，达到节约资源、能源、保护环境，可持续发展的目的。
从产品使用性能考虑，近年来，由于生活污水中蛋白质的增加、合成洗涤剂的普遍使用、工业废水的复杂化，以及有些地区土壤介质本身的侵蚀，普通砼排水管道的腐蚀情况已是一个严重的问题。开发生产耐腐蚀钢筋砼排水管已被提上议事日程。目前已成功地开发了ＦＫＪ耐腐蚀钢筋砼排水管。它是利用粉煤灰、矿渣、外加剂作胶凝材料取代普通砼中的水泥，其水化产物主要是沸石类水化硅铝酸盐，使ＦＫＪ砼在ｐＨ值为２～１３的环境中具有比普通水泥砼好得多的耐腐蚀能力。很好地解决了生活污水、工业废水及土壤介质对砼的侵蚀作用，大大提高了管道的使用寿命，值得推广