CN104829182A

CN104829182A - 一种超高性能混凝土管道制备方法

Info

Publication number: CN104829182A
Application number: CN201510214874.1A
Authority: CN
Inventors: 杨医博; 谭颖垚; 郭振海; 郭文瑛; 廖芮; 刘金涛; 谭志健; 王恒昌; 冼剑华; 潘文智; 黄鸿浩; 蔡铉烨
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，包括步骤：1）组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；2）配制超高性能混凝土拌合物；3）将超高性能混凝土拌合物加入泵送机内，采用泵送顶升工艺成型管道；4）泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；5）管道带模具整体养护，待超高性能混凝土具备拆模强度即可进行拆模；6）拆除模具；7）管道拆模后进行湿热养护或自然养护，至强度满足要求。本发明制备的管道相比于其它传统管道，具有耐久性好、强度高、壁厚小、内壁光滑、不易漂浮的特点。

Description

一种超高性能混凝土管道制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料、市政工程技术领域，具体是一种超高性能混凝土管道制备方法。

背景技术

随着国民经济的持续发展，市政工程量与日俱增，市政给排水管道的敷设量更是增长迅猛。如今应用于给排水工程的管道主要有塑料管、混凝土管、铸铁管等等。其中塑料管强度较低，在工程实际中还会出现易漂浮的问题；混凝土管则存在笨重且内壁粗糙，过流不利的问题；铸铁管则易腐蚀，耐久性不良。市场期待有着性能更为优异的管道出现。超高性能混凝土具有超高强度、高韧性、高耐久性、高阻裂性的特点，因此超高性能混凝土管道与已有管道相比具有很大的优势。

超高性能混凝土首先是由法国科学家率先研制成功的。超高性能混凝土包括两个方面上的超高：一是超高的力学性能，二是超高的耐久性。超高性能混凝土的抗压强度可以达到200MPa，远高于普通混凝土；超高性能混凝土的抗碳化能力、抗冻融能力、抗氯盐侵蚀能力均远优于普通混凝土。目前用于给排水系统的混凝土管道均是用普通混凝土制作，其力学性能及耐久性能上的不足时常导致管道的渗漏和破裂，对给排水系统的正常工作带来许多不利。而超高性能混凝土则能很好弥补这一点，超高性能混凝土在管道中的应用势必可以提高给排水系统的稳定性。

现有普通混凝土管道成型技术主要包括离心法和悬辊法两种。离心法采用离心成型技术，将混凝土拌合物高速离心成管，其优点是生产效率高。悬辊法是通过钢辊绕一定半径的轴心旋转，直接将混凝土拌合物挤压成型，具有生产效率高、生产管道的内壁较为光滑的优点。

这两种混凝土管道成型方法各有优缺点，但都没有办法适应超高性能混凝土管道的成型。超高性能混凝土管道采用的超高性能混凝土含有钢纤维而且不含有粗骨料，采用离心法成型容易造成超高性能混凝土分层，采用悬辊法成型则容易出现难以形成管体的问题。因此，本发明采用泵送顶升的方法进行管道成型。

泵送顶升工艺在形体较为复杂混凝土现浇结构中应用较为广泛，泵送顶升工艺能使成型结构完整，不易出现气孔、蜂窝状缺陷。在管道成型过程中，由于要成型多种不同管道接口，而接口形式多为复杂，因此在超高耐久性混凝土管道的成型中借鉴了泵送顶升的工艺。塑料的刚度小，相比于基于钢制内模的超高性能混凝土管道成型方法，基于塑料内模的超高性能混凝土管道成型方式能适应超高性能混凝土收缩大的特性，克服超高性能混凝土收缩引起的开裂问题，便于工业化大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高性能混凝土管道，采用抗压强度不低于100MPa、电量值不超过100C、流动性大于150mm的超高性能混凝土作为管道材料，超高性能混凝土中掺加纤维作为抗裂增韧材料，通过泵送顶升的方式成型管道。充分发挥超高性能混凝土高强、高耐久性的特点，大幅降低管道壁厚以及自重。成型时采用塑料管作为内模，使本新型管道与一般混凝土管道相比具有更为光滑的内壁，有利于水流的流过。

本发明的另一目的在于提供一种制备上述超高性能混凝土管道的方法，便于该管道的工业化大规模生产。

为实现上述目的，本发明可以采取如下技术方案：

一种超高性能混凝土管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，包括步骤：

1) 组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2) 配制超高性能混凝土拌合物；

3) 将超高性能混凝土拌合物加入泵送机内，采用泵送顶升工艺成型管道；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

5) 管道带模具整体养护，待超高性能混凝土具备拆模强度即可进行拆模；

6) 拆除模具；

7) 管道拆模后进行湿热养护或自然养护，至强度满足要求。

进一步地，所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为0.8~1.5：1，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.20：1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.6~3.0%，纤维质量为胶凝材料质量的3%~17%。所述胶凝材料中水泥质量百分比为80%~40%，余量为矿物掺合料。

进一步地，所述纤维为微细钢纤维。

进一步地，所述纤维为微细钢纤维和有机纤维混合物，其中有机纤维的掺加量为胶凝材料质量的0.1%~0.5%，余量为微细钢纤维。

进一步地，所述的有机纤维为PVA纤维或超高分子量聚乙烯纤维。

进一步地，所述超高性能混凝土管道采用钢筋、预应力钢筋、纤维筋、钢丝网等作为配筋。

进一步地，所述的湿热养护的时间为24h-72h，养护温度为75-90摄氏度，湿度大于90%。

进一步地，所述硬质塑料内模的材料为丙烯酸共聚聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硬聚氯乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、将超高性能混凝土应用于管道，制作出的管道耐久性好、高强、壁薄、质轻。

2、采用泵送顶升工艺，有效解决超高性能混凝土管道成型难题。

3、采用塑料内模，有效解决钢制内模导致的管道开裂问题，且内壁光滑，粗糙系数小，有利于水流通过。

本发明将在市政工程等领域发挥巨大作用，应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的目的作进一步的详细描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

实施例1

一种超高性能混凝土管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，管道内径400mm，壁厚30mm，不配钢筋，包括步骤：

1) 组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2) 配制超高性能混凝土拌合物；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

6) 拆除模具；

7) 管道拆模后进行湿热养护，至强度满足要求。

具体来说，本实施例中所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为0.8：1，水与胶凝材料的质量比为0.14：1，减水剂用量为胶凝材料质量的3.0%，纤维掺合物质量为胶凝材料质量的17%，所述胶凝材料中水泥质量百分比为80%，余量为矿物掺合料。

具体来说，本实施例中所述纤维为微细钢纤维，减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。

具体来说，本实施例通过蒸汽进行湿热养护，所述的湿热养护的时间为24h，养护温度为90摄氏度，湿度大于90%。

具体来说，本实施例中，所述硬质塑料内模的材料为丙烯酸共聚聚氯乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。

外压荷载试验方法依据GB/T 16752-2006《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》，本实施例制备的管道试验得初裂荷载为43.20kN/m，破坏荷载为48.23 kN/m。

本实施例制备的管道外压荷载已达到壁厚40mm的Ⅱ级钢筋混凝土管裂缝荷载27 kN/m，破坏荷载41kN/m的标准，其强度可与配钢筋的混凝土管道相比，并且降低了25%的壁厚。

实施例2

一种超高性能混凝土管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，管道内径600mm，壁厚40mm，包括步骤：

1) 组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2) 配制超高性能混凝土拌合物；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

6) 拆除模具；

7) 管道拆模后进行自然养护，至强度满足要求。

进一步地，所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为1.0：1，水与胶凝材料的质量比为0.16：1，减水剂用量为胶凝材料质量的2.5%，纤维质量为胶凝材料质量的10%。所述胶凝材料中水泥质量百分比为70%，余量为矿物掺合料。

具体来说，本实施例的所述纤维为微细钢纤维，减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。

具体来说，本实施例中，所述硬质塑料内模的材料为聚乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。

具体来说，本实施例的所述超高性能混凝土管道配6条纵向预应力钢筋，环向钢筋间距120mm。

具体来说，本实施例通过蒸汽进行湿热养护，所述的湿热养护的时间为72h，养护温度为75摄氏度，湿度大于90%。

本实施例制备的管道试验得初裂荷载为62.71 kN/m，破坏荷载为86.29 kN/m。外压荷载试验方法同实施例1。

该管道外压荷载已达到壁厚60mm的Ⅲ级钢筋混凝土管裂缝荷载53 kN/m，破坏荷载80 kN/m的标准。配筋后的超高性能混凝土管道的强度比普通钢筋混凝土管道大幅提高，管道内壁也比普通钢筋混凝土管道要光滑，并且降低了33%的壁厚。

实施例3

一种超高性能混凝土管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，管道内径400mm，壁厚30mm，包括步骤：

1) 组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2) 配制超高性能混凝土拌合物；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

6) 拆除模具；

7) 管道拆模后进行湿热养护，至强度满足要求。

具体来说，本实施例的所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为1.2：1，水与胶凝材料的质量比为0.18：1，减水剂用量为胶凝材料质量的2.1%，纤维质量为胶凝材料质量的3%，所述胶凝材料中水泥质量百分比为40%，余量为矿物掺合料。

具体来说，本实施例的所述纤维为微细钢纤维和有机纤维混合物，其中有机纤维掺加量为胶凝材料质量的0.5%，余量为微细钢纤维，减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。

具体来说，本实施例的所述的有机纤维为PVA纤维。

具体来说，本实施例的所述超高性能混凝土管道配6条纵向纤维筋，环向纤维筋间距240mm。

具体来说，本实施例的所述的湿热养护的时间为48h，养护温度为85摄氏度，湿度大于90%。

具体来说，本实施例的所述硬质塑料内模的材料为聚氯乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。

本实施例制备的管道试验得初裂荷载为43.25kN/m，破坏荷载为49.65 kN/m，外压荷载试验方法同实施例1。

本实施例制备的管道外压荷载已达到壁厚40mm的Ⅱ级钢筋混凝土管裂缝荷载27 kN/m，破坏荷载41kN/m的标准，并且降低了25%的壁厚。

实施例4

1) 组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2) 配制超高性能混凝土拌合物；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

6) 拆除模具；

7) 管道拆模后进行自然养护，至强度满足要求。

具体来说，本实施例的所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为1.5：1，水与胶凝材料的质量比为0.20：1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.6%，纤维质量为胶凝材料质量的13%，所述胶凝材料中水泥质量百分比为70%，余量为矿物掺合料。

具体来说，本实施例的所述纤维为微细钢纤维和有机纤维混合物，其中有机纤维为胶凝材料质量的0.1%，其余为微细钢纤维，减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。

具体来说，本实施例的所述的有机纤维为超高分子量聚乙烯纤维。

具体来说，本实施例的所述超高性能混凝土管道采用钢丝网等作为配筋。

进一步地，所述硬质塑料内模的材料为硬聚氯乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。

本实施例制备的管道试验得初裂荷载为39.28kN/m，破坏荷载为47.35 kN/m。外压荷载试验方法同实施例1。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims

1.一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，包括步骤：

1）组装模具，将泵送机与模具相连，并检查其密封性能；

2）配制超高性能混凝土拌合物；

3）将超高性能混凝土拌合物加入泵送机内，采用泵送顶升工艺成型管道；

4）泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

5）管道带模具整体养护，待超高性能混凝土具备拆模强度即可进行拆模；

6）拆除模具；

7）管道拆模后进行湿热养护或自然养护，至强度满足要求。

2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为0.8~1.5：1，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.20：1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.6~3.0%，纤维质量为胶凝材料质量的3%~17%，所述胶凝材料中水泥质量百分比为80%~40%，余量为矿物掺合料。

3.根据权利要求2所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述纤维为微细钢纤维。

4.根据权利要求3所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述纤维为微细钢纤维和有机纤维混合物，其中有机纤维的掺加量为胶凝材料质量的0.1%~0.5%，余量为微细钢纤维。

5.根据权利要求4所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述的有机纤维为PVA纤维或超高分子量聚乙烯纤维。

6.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述超高性能混凝土管道采用钢筋、预应力钢筋、纤维筋、钢丝网等作为配筋。

7.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述的湿热养护的时间为24h-72h，养护温度为75-90摄氏度，湿度大于90%。

8.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土管道制备方法，其特征在于：所述硬质塑料内模的材料为丙烯酸共聚聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硬聚氯乙烯，硬质塑料内模厚度大于等于5mm。