CN115070931A - 一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法，该装置包括：偏心激振器；内模，所述内模位于所述偏心激振器的外围，且与所述偏心激振器连接；外模，所述外模包围在所述内模外侧，且与所述内膜之间形成环形管道；钢筋骨架，所述钢筋骨架设置于所述内模与所述外模之间；及减薄层，所述减薄层设置于所述钢筋骨架与所述内模之间，且呈环状套固在所述内模的外壁上。本发明提供的芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法，通过在内模的外壁上套固一减薄层，实现将芯模振动工艺与壁厚减薄工艺相结合，可满足对不同壁厚管道的需求，无需更换模具，大大地降低制造成本。

Description

一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法

技术领域

本发明涉及排水管道制造技术领域，具体涉及一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，钢筋混凝土管道以其低成本、易施工和具有较强的结构力学性能等优点，在市政道路建设和维修中得以广泛运用。目前，径向挤压工艺和立式振动成型工艺在钢筋混凝土排水管道生产中应用较为广泛。其中，径向挤压法生产装备自动化程度生产效率高，通常适用于口径在1200mm以下的管道；立式振动成型法在大口径排水管道生产中有较多应用。

钢筋混凝土管道制管成型工艺主要分为以下四种：芯模振动工艺、立式振捣工艺、离心工艺、悬辊工艺。

芯模振动工艺是一种新型生产工艺，安装于内模中的高频振动器进行高频、低幅振动，通过涨紧连接环把激振力传递给内膜，再由内膜把激振力传递给管模中的干硬性混凝土，干硬性混凝土松散结构被打破，混凝土混合物液化，排出气体，同时在高频振动下水泥产生活化作用，促使松散的混凝土结构变得密实，并且产生足以使成型管道立即脱模同时在混凝土发生强度前可以直立不变形的构筑强度。

钢筋混凝土管道在内部芯模的高频振动下成型，成型管道强度高且均匀，内壁耐磨性能好，管体端面平整且不易破损，用滚焊机制成钢筋骨架，放入排水管外膜内，连同外模一起吊入已固定好内模的制管工位，在振动成型过程中不会出现位移、散筋、跳筋、并筋等问题，成型管道抗渗性能强，整体结构强度高，适用于生产大管径钢筋混凝土管道。

除上述特点外，与其他三种工艺相比，芯模振动工艺具有高自动化程度、低劳动强度、高生产效率、节能环保等优点。但是，利用芯模振动工艺制管时，为了保证同一批次生产的管道外形尺寸统一，每种型号的管道专门配置一套对应尺寸的内外模具。若要生产不同壁厚的管道，只能更换模具，增加了生产的资金成本和场地成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法，可满足对不同壁厚管道的需求，且可大大地降低制造成本。

本发明实施例所提供的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种芯模振动制管装置，包括：

偏心激振器；

内模，所述内模位于所述偏心激振器的外围，且与所述偏心激振器连接；

外模，所述外模包围在所述内模外侧，且与所述内膜之间形成环形管道；钢筋骨架，所述钢筋骨架设置于所述内模与所述外模之间；及

减薄层，所述减薄层设置于所述钢筋骨架与所述内模之间，且呈环状套固在所述内模的外壁上。

示例性的，所述减薄层以可拆卸方式套固于所述内模的外壁上。

示例性的，所述减薄层包括粘贴于所述内模的外壁上的粘胶层；或者

所述减薄层包括环绕所述内模的外壁设置的橡胶层，且所述橡胶层通过紧箍件固定于所述内模的外壁上。

示例性的，所述减薄层为在所述内模的圆周方向上具有断开口的非封闭环形套。

示例性的，所述减薄层在所述断开口的边界处断面具有坡度。

示例性的，所述坡度的坡度值为30°、45°或60°。

示例性的，所述非封闭环形套的圆周角取值范围为0°～360°。

示例性的，所述钢筋骨架设置有纵向预应力钢筋和环向预应力钢筋。

本发明实施例还提供了一种混凝土管道制管方法，采用如上所述的芯模振动制管装置制管，所述方法包括如下步骤：

配置混凝土混合料；

制作钢筋骨架；

选取减薄层；

将选取的减薄层固定于所述内模上；

将所述钢筋骨架连接所述外模，并将所述外模连同所述钢筋骨架固定好后吊装至地坑中的底托盘上，以固定所述内模和所述外模组成的成型模具；

通过布料装置做圆周运动，将配置好的混凝土混合料浇入所述内模与所述外模之间的所述环形管道内；

调整所述偏心激振器的振动频率和振动时间，将所述混凝土混合料振动成型，其中所述偏心激振器的振动频率为能够使得所述混凝土混合料共振的频率；

混凝土管道浇筑成型后，连同所述外模一起吊离制管工位，脱去所述内模，其中在脱去内模过程中同时脱去所述减薄层；

待成型的混凝土管道具有预定强度后，脱去底膜，并对所述混凝土管道内壁进行打磨和抛光处理。

本发明实施例所带来的有益效果如下：

本发明实施例提供的芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法，通过在内模的外壁上套固一减薄层，实现将芯模振动工艺与壁厚减薄工艺相结合，可满足对不同壁厚管道的需求，可无需更换模具，可以是在现有芯模振动工艺设备生产的基础上，对已有芯模振动装置进行改进，从而在满足生产钢筋混凝土管道不同壁厚的需求的同时，大大地降低制造成本。

附图说明

并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本发明的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本发明。

图1所示为本公开实施例提供的芯模振动制管装置的正立面图；

图2所示为本公开实施例提供的芯模振动制管装置的俯视图；

图3所示为图2中虚线框A处减薄层的局部细节图。

[附图标记]

1、偏心激振器；2、内模；3、减薄层；4、钢筋骨架；5、外模；6、混凝土混合料；7、端部环形钢筋；8、缩径部环形钢筋；9、断面。

如图1所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种芯模振动制管装置及混凝土管道制管方法进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。

需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。

通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。

如本文使用的，术语“标称/标称地”是指在生产或制造过程的设计阶段期间设置的针对部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于制造过程或容限中的轻微变化导致的。如本文使用的，术语“大约”指示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“大约”可以指示给定量的值，其例如在值的5％-15％(例如，值的±5％、±10％或±15％)内变化。

可以理解的是，本发明中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在……上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。

此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。

请参见图1至图3，本公开实施例提供的芯模振动制管装置包括：偏心激振器1、内模2、减薄层3、钢筋骨架4和外模5。所述外模5和所述内模2为该芯模振动制管装置的成型模具，其中所述外模5包围在所述内模2外侧，且与所述内膜之间形成环形管道，该环形管道内可填入混凝土混合料6以成型混凝土管道；所述内模2位于所述偏心激振器1的外围，且可通过涨紧连接环等连接件与所述偏心激振器1连接，所述偏心激振器1可进行高频、低幅振动，并通过涨紧连接环等连接件将激振力经由所述内模2传至混凝土混合料6；所述钢筋骨架4设置于所述内模2与所述外模5之间；所述减薄层3设置于所述钢筋骨架4与所述内模2之间，且呈环状套固在所述内模2的外壁上。

本发明实施例提供的芯模振动制管装置，通过在内模2的外壁上套固一减薄层3，实现将芯模振动工艺与壁厚减薄工艺相结合，可满足对不同壁厚管道的需求，可无需更换模具，可以是在现有芯模振动工艺设备生产的基础上，对已有芯模振动装置进行改进，从而在满足生产钢筋混凝土管道不同壁厚的需求的同时，大大地降低制造成本。

需要说明的是，本发明实施例提供的芯模振动制管装置适用于大管径钢筋混凝土管道，但是并不限于此。

所述减薄层3的材质以及形状，可依据工程实际需要进行确定，通过改变减薄层3的厚度及轴向长度，调整其固定位置，可以生产不同减薄厚度以及减薄位置的管道。

在一些示例性的实施例中，所述减薄层3以可拆卸方式套固于所述内模2的外壁上。这样便于更换不同尺寸规格的减薄层3，以生产不同减薄厚度及减薄位置的钢筋混凝土管道。

对于所述减薄层3的具体结构，其实施方式可以如下：

一些实施例中，所述减薄层3包括粘贴于所述内模2的外壁上的粘胶层。也就是说，可以通过在所述内模2的外壁上粘贴粘胶层得到所述减薄层3。

另一些实施例中，所述减薄层3包括环绕所述内模2的外壁设置的橡胶层，且所述橡胶层通过紧箍件固定于所述内模2的外壁上。也就是说，所述减薄层3可以是采用橡胶材料制成，套设在所述内模2的外壁上，并通过紧箍件固定，其中所述紧箍件可以是铁丝、钢丝等环绕所述减薄层3外侧并固定、或者，在所述减薄层3内部设置铁丝或钢丝等紧箍件固定即可。这样的方式，减薄层3的固定方式简单，成本低，易操作，且便于更换不同尺寸规格的减薄层3。此外，所述减薄层3紧贴所述内模2，不会对所述钢筋骨架4产生影响，通过铁丝或钢丝等紧箍件固定所述减薄层3，可有效保证减薄层3与内模2紧密连接，且不会影响钢筋混凝土管道整体结构。

当然可以理解的是，以上仅是示例，所述减薄层3也可以是采用其他任意合适方式实现。

此外，如图2和图3所示，示例性的，所述减薄层3为在所述内模2的圆周方向上具有断开口的非封闭环形套。这样设置的原因是，在实际应用中，混凝土管道由于腐蚀等因素会存在壁厚不均匀区域，通过将所述减薄层3设置呈非封闭环形套，其断开口区域可与壁厚不均匀位置适配。可根据管道的具体减薄位置来确定所述断开口的位置。

在一些示例性的实施例中，如图3所示，所述减薄层3在所述断开口的边界处断面9具有坡度。这样设置的目的是，通过将减薄层3的断开口断面9设计坡度，可以避免在断开口的边界处应力集中。

在一些示例性的实施例中，所述坡度的坡度值为30°、45°或60°。这样的设置，可减少因壁厚变化带来的应力集中对管道强度带来的影响。当然可以理解的是，在实际应用中，所述坡度的数值不限于此。

在一些示例性的实施例中，所述非封闭环形套的圆周角取值范围为0°～360°。例如，所述非封闭环形套的圆周角可以为120°。当然可以理解的是，在实际应用中，所述非封闭环形套的圆周角不限于此。

在一些实施例中，选择抗变形能力强、质轻、成本低的减薄材料作为所述减薄层3，例如，EPDM(三元乙丙橡胶)。

此外，在一些示例性的实施例中，所述钢筋骨架4设置有纵向预应力钢筋和环向预应力钢筋。这样，钢筋骨架4配有纵向和环向预应力钢筋，可使制成的混凝土管道具有较强的抗裂和抗渗能力。如图所示，所述钢筋骨架4可以包括内径不同的第一端部和第二端部、及位于所述第一端部和所述第二端部之间的缩径部，其中所述第一端部、所述第二端部和所述缩径部分别设置有环向预应力钢筋。例如图1所示，在第一端部和第二端部设有端部环形钢筋7，在缩径部设有缩径部环形钢筋8。

此外，在一些示例性的实施例中，可根据混凝土管道的实际工程需求，通过改变减薄层3的厚度和轴向长度，调整该减薄层3的固定位置，可以生产不同减薄厚度以及减薄位置的混凝土管道。例如，依据实际工程需要，所述减薄层3的尺寸规格可以如下：所述减薄层3的厚度可以为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm等，轴向长度可以为1/3混凝土管道内径轴向长度，宽度为1m等。

此外，需要说明的是，本公开实施例中，所述偏心激振器1可以调整合适的频率范围和振动力，在向所述成型模具中填入混凝土混合料6的过程可以如下：通过传送带将砂、石、水、水泥、外加剂等混合材料搅拌均匀配制的干硬性混凝土喂入由内模2和外模5形成的环形管道内，同时内模2振动，从而得到最佳的密实效果和表面质量。

此外，需要说明的是，所述钢筋骨架4是用于制管时与所述环形管道内的混凝土混合料6一起制成钢筋混凝土管道。如图1所示的实施例中，所述钢筋骨架4可置于所述内模2与所述外模5中间位置，在实际应用中，可根据管道设计壁厚，布置钢筋骨架4位置。

本公开实施例还提供了一种混凝土管道制管方法，其采用本公开实施例提供的芯模振动制管装置进行制管，该方法包括如下步骤：

步骤一、配置混凝土混合料6：

根据待制混凝土管道的尺寸及强度要求，计算所需水泥、砂石、水、外加剂和外掺料用量，按照用量混合均匀后搅拌得到所述混凝土混合料6。

步骤二、制作钢筋骨架4：

按照待制混凝土管道的类型及需求，制作钢筋骨架4，钢筋骨架4须焊接可靠，钢筋骨架4的端部及缩径部分别设置环向预应力钢筋。

步骤三、选取减薄层3：

依据实际工程，需要选择相应厚度、相应尺寸、抗变形能力较强的减薄层3。

步骤四、固定减薄层3：

用紧箍件将选定的所述减薄层3固定于所述内模2上，保证减薄层3与所述内模2贴合紧密，防止所述内模2振动引起所述减薄层3脱落。

步骤五、装模：

将上述步骤二制作好的钢筋骨架4连接外模5，将外模5连同所述钢筋骨架4固定好后吊装至地坑中的底托盘上，以固定所述内模2和所述外模5组成的成型模具。

步骤六、回转布料：

通过布料装置做圆周运动，将配置好的混凝土混合料6浇入内、外模5之间的环形管道内。

步骤七、混凝土混合料6振动成型：

调整好所述偏心激振器1的振动频率和振动时间，将混凝土混合料6振动成型。其中，所述偏心激振器的振动频率为能够使得所述混凝土混合料共振的频率，也就是说，芯模振动制管装置的最佳频率是使强迫振动的频率尽可能接近混凝土混合料6的固有频率，以引起接近于共振的效果，此时振动衰减慢、激振力与受振物的速度和方向一致；激振力做功供给振动系统的能量仅需克服各种摩擦阻力就能达到最佳的振动效果。

步骤八、脱模：

混凝土管道浇筑成型后，连同外模5一同吊离制管工位，脱去所述内模2。其中在脱去内模2过程中同时脱去所述减薄层3。

步骤九、打磨、抛光

待成型的混凝土管道具有预定强度后，脱去底膜，并用砂轮机或砂纸将将管道内壁进行打磨和抛光处理。

在相关技术中采用芯模制管工艺制管时，在高频振动作用下，管模内的混凝土混合料6液化，混合料中的气泡被排出到内外模5壁，随着混凝土不断地步入模具中，模壁处未上升排出的水泡、气泡待脱模时破碎形成类似麻面的浅孔，脱模时内外壁容易产生粗糙的拉痕和毛面，光洁度较低。而本发明提供的芯模振动制管装置的制管方法中通过对管道内壁打磨抛光，可提高其光洁度。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种芯模振动制管装置，其特征在于，包括：

偏心激振器；

内模，所述内模位于所述偏心激振器的外围，且与所述偏心激振器连接；

外模，所述外模包围在所述内模外侧，且与所述内膜之间形成环形管道；

钢筋骨架，所述钢筋骨架设置于所述内模与所述外模之间；及

减薄层，所述减薄层设置于所述钢筋骨架与所述内模之间，且呈环状套固在所述内模的外壁上。

2.根据权利要求1所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述减薄层以可拆卸方式套固于所述内模的外壁上。

3.根据权利要求2所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述减薄层包括粘贴于所述内模的外壁上的粘胶层；或者

所述减薄层包括环绕所述内模的外壁设置的橡胶层，且所述橡胶层通过紧箍件固定于所述内模的外壁上。

4.根据权利要求1所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述减薄层为在所述内模的圆周方向上具有断开口的非封闭环形套。

5.根据权利要求4所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述减薄层在所述断开口的边界处断面具有坡度。

6.根据权利要求5所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述坡度的坡度值为30°、45°或60°。

7.根据权利要求4所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述非封闭环形套的圆周角取值范围为0°～360°。

8.根据权利要求1所述的芯模振动制管装置，其特征在于，

所述钢筋骨架设置有纵向预应力钢筋和环向预应力钢筋。

9.一种混凝土管道制管方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的芯模振动制管装置制管，所述方法包括如下步骤：

配置混凝土混合料；

制作钢筋骨架；

选取减薄层；

将选取的减薄层固定于所述内模上；

将所述钢筋骨架连接所述外模，并将所述外模连同所述钢筋骨架固定好后吊装至地坑中的底托盘上，以固定所述内模和所述外模组成的成型模具；

通过布料装置做圆周运动，将配置好的混凝土混合料浇入所述内模与所述外模之间的所述环形管道内；

调整所述偏心激振器的振动频率和振动时间，将所述混凝土混合料振动成型，其中所述偏心激振器的振动频率为能够使得所述混凝土混合料共振的频率；

混凝土管道浇筑成型后，连同所述外模一起吊离制管工位，脱去所述内模，其中在脱去内模过程中同时脱去所述减薄层；

待成型的混凝土管道具有预定强度后，脱去底膜，并对所述混凝土管道内壁进行打磨和抛光处理。

Images