混凝土预制件

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钢筋混凝土排水管不同工艺出现的质量问题及对策

发布日期:2019-04-16 作者: 点击:

芯模振动成型工艺主要的质量问题及对策


    裂缝;表面粗糙、气孔、麻面;沉降;空腔;外壁脱落。


    1、裂缝

    芯模振动混凝土管在距插口端200~300mm 的范围内,内、外壁都易出现环向裂缝;此外,在管身的平直段有时也会出现环裂或纵裂。管子端口环裂,对于顶管工程,降低管子的允许顶力,容易产生工程事故,是顶管工程的隐患。

    静停过程中混凝土下沉会产生沉降环裂,间隔均匀,与钢筋间距相似,严重的会内外裂透。接下来详细描述产生裂缝主要的8点原因。

    【1.1】钢筋骨架不符合规定要求:

    ●钢筋骨架整体刚度差,有漏焊、脱焊现象;双层钢筋之间的连接不牢固,骨架两端没有密缠;在插口成型碾压时,碾压力通过混凝土传力致钢筋骨架,碾压释放后,环向筋局部反弹,插口附近产生环裂。

    ●纵向钢筋长度不同、骨架插口端不平整,在插口碾压搓口时,纵向钢筋受力不均,脱模后由于钢筋回弹作用,钢筋复位,使插口处混凝土破坏产长短不一的环向裂缝;

    ●骨架承口端不平整,与骨架的轴线不垂直,造成管体内上下混凝土保护层偏差,易产生管子弯曲,甚至开裂。

    ●纵向钢筋直径偏细;在设计要求的碾压力下,整个钢筋骨架刚度不足,无法承受碾压力的作用,骨架变形下沉,造成管体破坏、甚至坍塌。

    ●钢筋骨架尺寸不准,有椭圆度,致使保护层厚度不均,有的部位保护层太小,插口碾压时,碾压力通过混凝土传递到钢筋,碾压释放后环向筋局部反弹,产生插口附近出现环裂或部分环裂。此时应调整钢筋骨架直径至管子混凝土保护层厚度的合理尺寸。


    【1.2】脱外模时,提升外模的过程中未做到匀速,中途有停顿现象,再继续提升摩阻力增大,在停顿部位易出现拉裂,尤其是在脱外模终了时,混凝土和钢筋变形最大,尤其要小心。


    【1.3】脱内模或外模时,起吊的中心线与内、外模的中心线不重合,出现偏斜,碰撞管子。脱模区地面不平度较大,外模底托不平,脱模时管体周围间隙不匀,使管子局部受到摩擦力和水平力的作用,外模拉坏管体,产生裂缝。


    【1.4】采用单电葫芦脱模,随着钢丝绳的排列,脱模起始点与外模脱模至上部插口时,造成中心出现位移外模打口产生裂缝或破坏管口。


    【1.5】碾压盘侧面不光滑,内外模锥度未控制在3%以内,提拉碾压盘时受摩阻力较大,易将插口拉毛或拉裂。


    【1.6】钢模局部有弯曲会引起该部位经常产生裂缝;


    【1.7】成型机的机架水平度偏差及芯模、外模安装垂直度偏差较大,不能保证垂直;


    【1.8】蒸汽养护时,静停期短,混凝土的初期结构强度低,升温造成的结构破坏。裂缝的产生是以上所述的一种、多种或其它因素造成的,为消除和减少裂缝,应通过管子整个生产过程的严格控制来实现。


    2、表面粗糙、气孔、麻面等

    芯模振动工艺成型的混凝土管内、外表面难以避免气孔、麻面,只要麻面、气孔面积小于25mm2,深度小于5mm,数量每100cm2 上平均少于5~8 个小时,不会影响混管结构强度和使用耐久性。可在脱去外模后立即抹面整修。

    气孔、空腔多,影响混凝土强度,降低抗渗透性、增大吸水率,在腐蚀介质环境中,降低管道使用寿命。

    喂料与振动不协调,喂料速度过快,混凝土拌和合物不能同步受振液化、流动并充满模具,气泡还未排出就又喂入新一轮的混凝土。气泡附着在管模与混凝土的界面上脱模后出现大小不等的凹坑。

    应从下而上采取不同的喂料速度,下部稍快,从下向上逐渐减慢,要保证各层料都有足够的振动密实时间,一般来说,振动密实与喂料协调的情况下,管子下部气孔少,上部有少量小气孔。否则,管体将布满大小不等的气孔。

    为了提高管子的外观质量,管子脱模后应立即用水泥浆或1:2 水泥砂浆进行修补,将管子表面上的气孔、麻面填塞,抹浆面应均匀平整;日常生产中,应清理模具,要让管模内壁光滑;用优化的混凝土配合比;严格执行合理有效的喂料、成型制度。就能有效改善管子的外观质量。


    3、沉降

    管子脱外模后会发生沉降,如果混凝土用水量大,混凝土拌合物的稠度小,混凝土的初始结构强度低,导致混凝土下沉大,管子缩得多;吊运、脱模过程中操作不平稳,发生碰撞、冲击;地面不平及管子细长比过大等都可能加大管体沉降。

    管子有效长度L会超过负偏差的规定,为了便於用户施工,企业应统计管子的实际长度并在出厂证明书上明示。


    4、空腔

    混凝土拌合物的均匀性不好、料偏干、下料快、部分粗骨料的骨架空隙中未能填满水泥砂浆而形成的空洞。继续振动也不能调整已经形成的骨架结构。另外配合比不合理,水泥砂浆量偏少,没有足够的浆量填满粗骨料骨架中的空隙。


    5、外壁脱落

    脱外模后,管子插口段外表面混凝土从管子端部向下延伸,沿钢筋骨架界面大面积脱落,脱落部分外保护层的厚度大于设计值,究其原因有一下4点:

    1) 混凝土的水灰比过大,拌合物流动度超出设计要求,导致成型后的初期结构强度偏低;

    2) 骨架偏移,尤其是骨架尺寸偏小时,在管体上段外壁混凝土保护层厚度大大超出规定值;受振动密实时间短,其结构强度偏低,混凝土与钢筋的粘结力也低;

    3) 在蒸汽养护过程中混凝土的结构破坏,导致或加剧混凝土大面积脱落。

    4) 在喂承口料时,将工作区域内散落的混凝土集中投入管模内某个部位,分布不均匀,降低了局部混凝土的强度和密实度。



径向挤压成型工艺主要的质量问题及对策


    内壁螺旋纹;插口尺寸偏差大;钢筋骨架扭曲;承口处缺料;承口部位混凝土不密实;不密实,抗渗性差,强度低;钢筋骨架下沉或在插口处出现蹦筋现象;钢筋骨架位移和露筋;管体偏湿,手按偏软,管子变形;承口纵向裂纹;承口出现塌落或料堆积过多;管身混凝土裂纹;承口外斜坡出现纵向裂纹。

    1、内壁螺旋纹

    挤压成型时,因挤压头成型头上的滚子等局部光滑度不足、甚至有凹凸痕迹,或主轴旋转时摆动较为严重,在主轴在旋转上升时,就会在内壁划出螺旋纹,若抹光环自身也不光滑,或转数不足,无法将内壁摩光,管子内壁就会有明显的螺旋纹。要加强日常保养,打磨动力头表面;适当提高抹光轮的转速。


    2、插口尺寸偏差大

    脱模时管身扭曲,插口尺寸偏差大。应检查钢筋骨架尺寸和焊接质量,适当减少扭矩,脱模前插口应放置定型环。


    3、钢筋骨架扭曲

    是因为成型时扭矩过大、骨架焊接不牢固。应适当减小扭矩、检查骨架焊接质量。


    4、承口处缺料

    承口料干湿不均:应尽量保证料量及控制承口加水量,注意均匀加水,保证料干湿均匀;不与余料混用;

    承口成型时供料不足:应调整进口料闸高度、供料频率、承口喂料时间;

    动力头提升过快:应调整振动延续时间,或适当延长振动时间。


    5、承口部位混凝土不密实

    承口部位混凝土是由振动力、辊压力联合作用推进承口,部分混凝土未能直接辊压。同时,由于振动频率不匹配,这个部位的干硬性混凝土难以保证密实,强度和抗渗均有可能低于管身。

    为避免承口混凝土密实度不足,承口部位混凝土可稍增加用水量,拌合物的稠度可稍小一点;承口成型装置应加大振动频率和延长振动时间;增大喇叭口的坡度,使径向挤压力的轴向分力加大。


    6、混凝土管不密实,管壁疏松,混凝土抗渗性差,混凝土强度低

    主要是因为混凝土配合比控制不好造成的,如拌合物稠度偏大水泥浆料少或砂率小。

    首先要调整配合比,如增加胶凝材料用量、砂率、减小石子粒径,不能使用过干的混凝土拌合物;

    选择适宜的挤压成型头转速和主轴提升速度。保证连续均匀喂料,要做到主轴转速、上升速度与喂量三者要协调。

    适量掺入粉煤灰或矿粉能改善管子的外观质量。如某厂将每方混凝土水泥用量330kg,调整为水泥300kg,粉煤灰60kg 后,管子的外观质量明显改进。

    挤压机产生的扭矩过小,挤压力不足以压实混凝土,应增加动力头的扭矩。


    7、表面蜂窝、麻面、气孔大

    主要原因是:混凝土材料选用不当、骨料颗粒过大,级配不好、砂浆量少、石子量多,水灰比过小混凝土物料过干,水灰比小或混凝土拌合物静放时间过长;

    主轴转速与混凝土和易性不匹配,过快或过低;主轴提升速度过快,净辊压时间不够;挤压成型头滚轮及抹光环外径偏大,混凝土压缩层厚度不够,成型滚压效果差;

    投料速度慢、投料量不足等,使混凝土内部空隙增多,内外表面不能出浆,形成气孔麻面,严重时出现较大蜂窝空洞。


    8、挤压头与混凝土摩擦噪音大,甚至出现停机现象

    混凝土拌合物太干,挤压头与混凝土中砂石直接摩擦。

    应适当调整混凝土拌合物配合比,尤其是用水量,直到找到合适的稠度为止。


    9、制管过程中钢筋骨架在管模内转动

    钢筋骨架尺寸偏小:应调整骨架尺寸。

    管模上装备的气动钢筋定位器未将钢筋骨架压紧固定;应调整定位装置,使定位压力适当提高。

    采用多层挤压头,使正反环向扭力得到平衡,减小对钢筋骨架的环向扭曲力,避免钢筋骨架环向扭曲变形;

    挤压头上部的拨料叉或拨料板,应保证周向布料均匀,避免局部混凝土物料堆积,产生挤压力,对钢筋骨架作用不平衡;

    主轴旋转平稳、不摆动等。


    10、钢筋骨架下沉或在插口处出现蹦筋现象

    插口处无钢筋,骨架尺寸过小、气缸长度过小,易出现下沉;钢筋骨架焊点脱落,易出现蹦筋。


    11、钢筋骨架位移和露筋

    提高钢筋骨架质量,焊点脱落、虚焊、漏焊点数应控制在整个焊点数的1%以下,相邻点不能同时漏焊,保证骨架有足够的强度和刚度,焊后钢筋的极限强度降低值不得大于原始强度的8%(一些企业内控要求),调整骨架尺寸,检查钢筋的焊接质量,检查骨架与气缸的固定情况,调整挤压头与抹光环的转速,检查钢筋骨架相对于托盘的垂直度。

    在满足强度要求条件下,减小石子的最大粒径;控制混凝土物料不要过干。水灰比小,料过干,增大混凝土物料对钢筋骨架的挤压力,易产生钢筋位移和露筋。


    12、管体偏湿,手按偏软,管子变形

    混凝土拌合物用水量偏大,减少用水量,获得稠度合适的混凝土拌合物。


    13、承口纵向裂纹

    这是因为骨架的纵向钢筋偏细,而且承口斜坡段的角度偏大造成的,角度大时,斜坡段纵向钢筋的竖向承载力降低,在混凝土的重量作用下向外弯曲发生隆起,变形大时直接造成该处外壁撑裂,表现为纵向裂纹。


    14、插口处有裂纹

    插口处无钢筋,出现混凝土下沉,用水量大,养护不到位。调整骨架尺寸,控制加水,注意养护,保持管体湿润。


    15、承口出现塌落或料堆积过多

    起振时间和振动延续时间不合适,注意控制振动制度。


    16、管身混凝土裂纹

    钢筋在挤压成型过程中扭矩过大,使钢筋产生移动,脱模后钢筋回弹引起混凝土开裂;或钢筋骨架定位卡直径大于管模内径,钢筋骨架入模后受压,脱模后同样钢筋回弹引起混凝土开裂,控制钢筋骨架的尺寸保证焊接质量。控制定位卡的尺寸,还要加强混凝土配合比的控制,合理选择各项工艺参数。


    17、承口外斜坡出现纵向裂纹

    纵向筋偏细,或承口斜坡角度大造成的,增大纵向筋直径,减小承口斜坡角度。



悬辊制管工艺主要的质量问题及对策


    内壁坍落。外壁下沉;内壁鱼鳞状裂纹;混凝土粘模;纵向裂纹;管壁超厚;钢筋骨架跳筋、并筋或散架;承口部位混凝土密实度差。

    1 、 内壁坍落。外壁下沉。

    管顶局部下沉、内壁塌落,特别是秋冬季节,这是大口径管普遍存在的问题。

    水灰比过大时辊轴压痕较深,辊压面出现“起伏”不断的情况,混凝土初期结构强度强度偏低,混凝土与钢筋的粘结力明显削弱。即使在水灰比正常的情况下,在悬辊停止后,静停时或开始蒸汽养护不久,

    由于自重的作用大于混凝土与钢筋的粘结力,管壁拱的作用减弱,往往在管子内壁顶部出现混凝土坍落;或混凝土局部下沉,管子外部混凝土脱离管模,表面颜色呈深暗。

    对于单层筋管子,因混凝土水灰比大,悬辊后混凝土结构强度低,在保护层过厚的部位,钢筋骨架的约束力较小,蒸汽养护时局部混凝土与钢筋骨架脱离;严重时也可能出现内壁管顶混凝土与钢筋骨架大面积分离,出现间隙。如果蒸汽养护升温过快、或者成型后管子受到撞击,会加剧内壁坍落现象。

    控制好水灰比、采用早强剂可提高混凝土的初期结构强度,或者在大口径管子内壁用硬质塑料板、铝板或弧形钢板,在垂直方向支撑管子内壁顶部混凝土,对防止外壁局部下沉、内壁塌落能起一定的作用。悬辊过程中的精心操作,提高混凝土密实度及其均匀性,采用合理的蒸汽养护制度等也是很重要的。


    2、内壁鱼鳞状裂纹

    在悬辊过程中混凝土管壁受到压应力的作用,辊轴旋转要克服辊轴与混凝土的摩擦力和粘结力,在水灰比偏小或砂浆量不足、辊压时间过长、辊压速度过快、辊轴与混凝土的摩擦力增大,摩擦力和粘结力不断对混凝土产生拉力,拉裂内表面混凝土,导致管子内壁混凝土产生鱼鳞状裂纹。

    在悬辊结束前适当喷水,增加辊压面混凝土的塑性,辊压停止前再撒一些干砂,或干砂与水泥混合的砂子灰,可减小内壁混凝土与辊轴的粘结力和摩擦力,避免内表面出现撕裂状的鱼鳞裂纹。

    辊轴直径不宜过小,控制辊压时间不要过长,也是有效措施。


    3、混凝土粘模

    在秋冬季节气温较低时,尤其是我国北方地区,蒸汽养护或自然养护的管子脱模时,模壁粘连混凝土。

    这主要是养护时间短,混凝土脱模强度偏低造成的,遇到这种情况要适当延长管子的蒸汽养护或自然养护时间。当然认真清理模具,保持模具洁净,涂刷脱模剂等是必不可少的工序。


    4、纵向裂纹

    管子在自重作用下,管子顶部内壁可能出现纵向可见裂缝,此时应关注混凝土的强度和壁厚。

    管子在堆场长期存放后,有时管内壁上下或外壁水平方向出现纵向裂纹。可能是堆放高度过高,下部管子承受的荷载超过标准规定的裂缝荷载值;也可能管子的混凝土强度偏低,应调整混凝土配合比或钢筋骨架的结构配筋。

    承插口管应按照规定的堆放层数、在支点为一定距离的支座上堆放,避免承插口直接与地面接触,否则容易导致插口端或管体内壁出现纵向裂纹。曾发生过这样的案例;某企业的承插口管直接放置在地坪上,由于承插口同时着地,插口端出现长度不等的纵向裂纹(缝),经质检机构检验,该批产品外压荷载合格。这说明管子不合理堆放是导致纵向裂纹产生的主要原因。


    5、管壁超厚

    管内混凝土拌合物超过挡圈一定厚度(俗称‘超厚’),是实现辊压的必要条件。在水灰比不变的情况下,辊压力在一定范围内随超厚的增加而增大,到了8~9mm 时,辊压力不再增加,辊压后超厚量最好控制在2~3mm(相对于挡圈内径)。

    仔细操作、掌握喂料量、布料均匀、布料厚度控制在超出擋圈高度3~5mm;要经常检查管模擋圈高度,超差时及时修复或更换擋圈

    由于喂料量超厚易导致管子公称内径偏小,不少企业都存在这个问题,因此加强喂料工序的控制非常重要。为了保证产品质量,可将管模挡圈内径扩大至标准允许的管子内径的正偏差值,这样既满足辊压必须有超厚的混凝土拌合物可供辊压,以达管壁混凝土密实的目的,又能较好地解决管壁超厚导致管内径偏小的问题。


    6、钢筋骨架跳筋、并筋或散架

    悬辊制管工艺生产中,采用手工绑扎钢筋骨架时,容易出现跳筋、并筋及散架的情况。GB/T11836 中5.2.1 条明确规定钢筋骨架应滚焊成型。

    在喂料阶段,钢筋骨架主要是承受管子旋转产生的离心力,还有来自喂料时混凝土拌合物下落时对钢筋骨架的冲击力,并没有直接受到通过混凝土传递来的辊压力。若钢筋骨架外径偏小,在管内骨架会产生纵向移动;当混凝土拌合料的喂料高度超出挡圈内径时,辊压力才会通过混凝土传递到钢筋骨架。混凝土物料在辊压力作用下挤推钢筋骨架,钢筋会发生变形和位移,当辊压力消失后,钢筋会出现回弹。由于料层厚薄不均,尤其是局部堆集,使整个钢筋骨架的受力状况是不均匀的,此时管模还可能出现跳动。若钢筋骨架刚度不足,在局部辊压力、离心力和振动力联合作用下,焊点不牢的部分钢筋会跳筋、并筋、甚至散架,使管子局部出现露筋、裂缝等现象,明显影响保护层的质量,还降低管子的承载能力。

    悬辊工艺的特点是,通过悬辊轴将辊压力传递到混凝土,某公司通过钻芯取样观察,悬辊工艺的混凝土中钢筋内侧直接受辊压力作用,钢筋与混凝土粘结良好,而钢筋外侧与混凝土的粘结或多或少会有分离的现象,此现象表明,悬辊辊压阶段钢筋骨架受压后局部有微量回弹。


    7、承口部位混凝土密实度差

    管成型时,承口部位通过承口模成型,混凝土拌合物在离心力、振动力及辊压力作用下被推进承口,承口混凝土未经直接辊压,其密实度受混凝土拌合物性能、操作方法的影响较大,很容易使管子承口密实度差,强度和抗渗均有可能低于管身。

    适当降低用于承口部位的混凝土稠度,承口部位的混凝土在水灰比不变的情况下,增加水和水泥用量或通过掺减水剂提高其流动性,是保证承口混凝土质量的有效方法,喂料先喂承口段,按前面所说的方法投料。


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关键词:混凝土,排水管,混凝土排水管

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