CN104908157A

CN104908157A - 一种超高性能混凝土复合管道制备方法

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Publication number: CN104908157A
Application number: CN201510215038.5A
Authority: CN
Inventors: 杨医博; 郭振海; 刘金涛; 郭文瑛; 谭志健; 谭颖垚; 廖芮; 王恒昌; 潘文智; 冼剑华; 蔡铉烨; 黄鸿浩
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: 2015-09-16

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土复合管道制备方法，复合管道由外层超高性能混凝土管道和内层塑料管道构成，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，拆模钢制外模，保留硬质塑料内模；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他传统管道则具备耐久性好、强度高、壁厚小、内壁光滑、不易漂浮、密封性好的特点，且成型过程中不用拆内模，制造工艺简单。

Description

一种超高性能混凝土复合管道制备方法

技术领域

本发明属于给排水建材设计和制造领域，具体是一种超高性能混凝土复合管道制备方法。

背景技术

目前给排水管道市场上，塑料管和混凝土管受到广泛使用，但由于其质量问题，经常发生一些给排水管道事故，给人们生活带来影响。目前被大量使用的普通混凝土管，自重大、抗腐蚀能力差、接口易老化等都是其致命缺陷；新兴的塑料管材相比普通混凝土管，质量轻，施工便捷经济，管壁光滑，无渗漏无污染，使用寿命长，但强度较差，由于管材质轻，在某些地段易产生漂浮，其处理难度和损失都较大，影响施工进度，且受温度影响大，维修、回收困难。

超高性能混凝土是首先由法国科学家研制出的一种超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料。与高性能混凝土相比，掺钢纤维的200MPa级的超高性能混凝土具有高3～12倍的抗压强度和约高250倍的延性；超高性能混凝土良好的耐磨性能、耐腐蚀性能和低渗透性对于管道来说十分契合。

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。

前期研究了外模为钢模、内模为钢+橡胶或塑料的超高性能混凝土管道制备方法，但该方法内模施工工艺较为复杂，而本发明保留内模做成复合管道，工艺进一步简化，还提高了管道抗渗性能和内壁光滑程度。

本发明的复合管道耐久性好，寿命长，可减少因管道质量事故和频繁维修给居民生活带来的不良影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高性能混凝土复合管道制备方法，外层超高性能混凝土管道采用泵送顶升法成型，成型过程中，硬质塑料管道直接当作内模不用拆除，制造工艺简单。便于工业化大规模生产。

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复合管道制备方法，复合管道由外层超高性能混凝土管道和内层塑料管道构成，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，拆模时拆除钢制外模，保留硬质塑料内模作为管道的一部分；

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复合管道采用钢筋、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。

本发明采用泵送顶升的工艺成型，复合管道包括硬质塑料层和超高性能混凝土层，复合管道成型时，采用钢模作为外模，硬质塑料层作为内模，达到一定强度后，保留内模，拆除外模进行养护。硬质塑料层和超高性能混凝土层分别设计接口和承口，接口和承口相互配合。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、将超高性能混凝土管与塑料管的特点结合于一身。与普通塑料管相比，该复合管道耐久性好，强度高不易产生变形和破损，质量大不易发生漂浮；

2、与普通的混凝土管道相比，该复合管道内壁光滑，粗糙系数小，有利于水流通过；内层塑料管使管道抗腐蚀能力更优；

3、该复合管道抗渗能力更好，适用于给排水管。内部塑料管连接方便，提供抗渗性，外部超高性能混凝土管对内部塑料管提供保护和支撑；

4、外层采用超高性能混凝土可大幅降低管道壁厚，减小管道体积，减少施工过程中的开挖体积，方便施工，应用前景广阔。

具体实施方式

下面通过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复合管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，所述复合管道内径400mm，壁厚为30mm，不配钢筋，所述硬质塑料内模采用硬聚氯乙烯，其厚度为5mm，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；

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，本实施例中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%。

本实施例制备的复合管道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》，试验得初裂荷载为41.20kN/m，破坏荷载为46.17 kN/m。

该复合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。超高性能混凝土素管的强度可与配钢筋的混凝土管道相比，并且能降低25%的壁厚。

实施例2：

一种超高性能混凝土复合管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，所述复合管道内径600mm，平均壁厚为40mm，所述硬质塑料内模采用丙烯酸共聚聚氯乙烯，其厚度为8mm。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；

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1.0：1，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，本实施例所述超高性能混凝土复合管道采用配8条预应力纵筋，环向筋间距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%。

本实施例制备的复合管道试验得初裂荷载为59.20 kN/m，破坏荷载为83.32kN/m。外压荷载试验方法同实施例1，该复合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80kN/m的标准，并且能降低33%的壁厚。

实施例3：

一种超高性能混凝土复合管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，复合管道内径400mm，平均壁厚为35mm，硬质塑料内模采用聚乙烯，其厚度为5mm，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；

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，本实施例所述的有机纤维为PVA纤维。

具体来说，本实施例所述超高性能混凝土复合管道配6条纵向纤维筋，环向纤维筋间距120mm。

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%。

本实施例制备的复合管道试验得初裂荷载为49.32kN/m，破坏荷载为57.36 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12.5%的壁厚。

实施例4：

一种超高性能混凝土复合管道制备方法，采用的管道成型模具包括钢制外模和硬质塑料内模，复合管道内径400mm，平均壁厚为30mm，内模采用聚氯乙烯，其厚度为5mm，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，采用泵送顶升工艺制备管道；

4) 泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

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，本实施例所述超高性能混凝土复合管道采用钢丝网等作为配筋。

本实施例制备的复合管道试验得初裂荷载为35.53kN/m，破坏荷载为44.27 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。

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复合管道制备方法，其特征在于：复合管道由外层超高性能混凝土管道和内层塑料管道构成，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，拆模时拆除钢制外模，保留硬质塑料内模作为管道的一部分；

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复合管道制备方法，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复合管道制备方法，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复合管道制备方法，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复合管道制备方法，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复合管道制备方法，其特征在于：所述超高性能混凝土复合管道采用钢筋、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复合管道制备方法，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复合管道制备方法，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。