管桩离心工艺优化

1、管桩离心工艺优化一、前言离心成形对于预应力混凝土管桩制造是一个十分重要的工序， 是确保管桩混凝土达 到良好密实度的关键工序， 它会影响管桩混凝土强度和沿整根管桩长度上的混凝土均匀 性。国内外对离心工艺中的离心加速度、 离心时间与不同坍落度混凝土料离心后混凝土 的强度、密度、剩余水灰比等之间的关系的研究已相当成熟，为各管桩生产厂家离心工 艺的编制提供了理论基础，但各生产厂家的混凝土配比、减水剂品种与用量、掺与不掺 磨细矿物质、离心机与模具工作状态不同，很难有一个规定的离心工艺，而要获得最佳 管桩离心工艺，关键是在离心工艺相关理论指导下根据生产实际条件通过试验确定。离心工艺与每台离心机都有一定的适

2、应性， 而离心工艺是否适应则直接影响着管桩 质量。现实当中部分管桩生产厂家的离心工艺中普遍存在下列现象： 高速离心速度较高， 离心时间较长， 管桩离心后内壁比较光滑， 外观美观，但当管桩在锤击过程中被击碎时， 往往发现混凝土分层较明显。 我们认为其主要原因是离心工艺不佳， 没有经过生产实践 的系统试验，优化得出相对应的合理的离心工艺。随着我公司的快速发展，生产规模日 渐扩大，公司已经拥有 41 台离心机，离心机台数的增加也意味着离心工艺优化更加迫 切，因为对于离心机设备来说，就算是同一厂家生产，其在性能上也同样有差异，而这 些差异直接导致离心机设备在运行过程中影响到设定工艺差数在实际生产中的执

3、行情 况。为了尽可能的消除这些差异所带来的影响，本次试验对每台离心机做长期跟踪，详 细记录其设备的运行状态， 依据大量的数据进行统计分析， 定制出每台离心机对应合理 的工艺要求，从而达到优化离心工艺的目的。二、试验1、评价指标众所周知，混凝土离心成型工艺既有利又有弊。 在大于 20g 的离心加速度作用下通 过离心工艺成型的混凝土密实度远比普通插入式振动棒等振捣成型的混凝土密实度大， 但离心工艺因混凝土组成原材料的颗粒质量不同， 离心力不同， 离心力大的粗骨料往外 挤，离心力小的粉料则分布在内层，造成混凝土分层，且离心加速度越大，时间越长， 分层越厉害。所以本试验确定评价混凝土密实度好坏的指标从

4、两方面综合考虑：混凝土分层情况： 本指标没有量的概念， 故采用多名技术人员对管桩芯样通过观 察评比，最后将评比分数（满分 10 分）作为分层情况量的评价。混凝土抗压强度： 通过对芯样按照钻芯法检测混凝土强度的有关要求进行试验得出混凝土的抗压强度。2、试验依据和条件本试验是在参考了大量有关管桩制作及混凝土理论方面文献基础上并针对上述两 个评价指标，依据以下两个可变量因素原理进行的：2.1 离心工艺对管桩混凝土强度影响的原理：产生混凝土强度最大值的原因：一、 虽然混凝土混合物原始水灰比相同，但最佳转速下，剩余水灰比最小；二、由于最佳离 心转速时产生分离现象比较小，故混凝土强度最大。可见调整好了离心

5、转速，确定最佳 离心转速不但可以保证和提高混凝土强度，同时还可以有效减小管桩内分层现象。2.2 离心工艺对管桩内分层的影响：如果离心高速转度过大，或离心时间过长，混 凝土混合物中的固相颗粒已搭成固定骨架， 此时外分层已形成， 而粗集料间的水泥砂浆 仍在离心力的作用下能够继续离心沉降，大砂粒向外沉，中间是中细砂粒，最里边是水 泥浆层和水膜，形成粗砂浆层、细砂浆层、水泥浆和水膜。此时，粗集料（石子）的向 外表面与砂浆粘结强度就低。 在离心制品上取下试体作劈力抗拉试验时， 荷载径向作用 时劈力抗拉强度高，而荷载切向作用时劈力抗拉强度低，这就是内分层引起的缘故。可 见适当调整离心时间对管桩内分层现象有

6、较大改善作用。影响管桩混凝土分层及混凝土抗压强度的因素很多， 但关键因素有混凝土级配、 混 凝土原材料、混凝土坍落度、拌和至离心时间、慢速离心时间、中速离心时间、高速离 心时间、高速离心速度、蒸汽养护等，因本试验是通过实测设备运行状态得出的数据来 定制定制出每台离心机对应合理的工艺要求， 所以本试验综上两个试验依据确定其他工 艺中的参数不变及改变离心转速与时间参数作为试验因素， 两项试验对比离心工艺参数 调整前和调整后管桩的评价指标来确定得出最佳的离心工艺参数， 以达到优化我厂离心 工艺的目的。3、试验过程与结果对比在不增加任何设备与生产成本的前提下， 为了通过优化我厂离心工艺从而达到改善 管

7、桩混凝土强度与减小内分层状况，我们进行了如下调整离心工艺试验：3.1 、调整前：在按照目前离心工艺生产的成品管桩桩身上钻取管桩芯样，观察混 凝土分层情况进行对比并作详细记录， 得出所生产管桩混凝土分层情况和混凝土抗压强 度，结果如表 1、表 2 所示：表 1：调整前的离心工艺参数表规格低速过程低速过程1低速过程2中速过程高速过程管模转速(r/min)时 间(min)管模转速(r/min)时间(min)管模转速(r/min )时间(min)管模转速(r/min )时间(min)管模转速(r/min)时 间(min) 300 X 7C752' 30"12530"2201

8、 '3133'4915' 400 X 9!i752' 30"15030"22550"3222' 50"4935' 500 X 10)763'1501 '2402'3001 '4505' 500 X 125763'1681 '2502'3401 '4685' 600 X30753'1721 '2652'3521 '4106'表2:工艺调整前的管桩成型情况规格抗压强度Mpa内分层情 况备注 3

9、00*7091.24内分层较严重 400*9590.25内分层较严重 500*10091.75内分层较严重 500*12593.17 600*13092.26内分层较严重3.2、调整后：在按照调整后离心工艺生产的成品管桩桩身上钻取管桩芯样，观察混凝 土分层情况进行对比并作详细记录，得出所生产管桩混凝土分层情况和混凝土抗压强 度，结果如表3、表4所示：表3:调整后的离心工艺参数表低速过程低速过程1低速过程2中速过程高速过程规格管模时管模时管模时管模时管模时转速(r/min)间(min)转速(r/min)间(min)转速(r/min)间(min)转速(r/min)间(min)转速(r/min)间(

10、min) 300 X 70802' 20"1281'2101 ' 10"3302' 30"4804' 30" 400 X 95802' 20"1351'2151'3382' 50"4804' 30" 500 X 10()783'1751'2752'3201'4305' 500 X215783'1751'2852'3401'4455' 550 X125783'1751'2852'3451'4505'0600 X10803'1751'2522'3301'4056' 600 X30803'1751'2522'3301'4056'表四：工艺调整后管桩成型情况规格抗压强度Mpa内分层情况备注 300*7093.