CN104909643A - 一种装配式轻质薄壁综合管廊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式轻质薄壁综合管廊及其制备方法,采用超高性能粉末混凝土浇筑成型,本发明主要通过超高性能粉末混凝土使综合管廊结构更轻,对各类管道与电缆、光缆等产品铺设使用更安全。
Description
技术领域
本发明涉及市政综合管道,尤其涉及一种装配式轻质薄壁综合管廊及其制备方法。
背景技术
市政综合管廊通常采用普通混凝土预制或现场浇筑管廊进行施工,一般预制单体2米长单重在30~50吨左右,采用C40~C50混凝土,设计厚度一般为200~350毫米,运输、施工很是笨重,吊装十分困难。且该传统工艺主要为了安装到位采用预应力是后张,经常使混凝土断面出现预应力裂纹,产品自重很大,施工基础要求高,否则很容易出现局部沉降,造成接口脆断现象,造成渗漏等现象,对于地下水位较高的盐碱地区或海水等地,耐腐蚀性能差,普通混凝土管廊使用寿命不超过10年左右。且综合管廊内部有电缆、通信、燃气、供水等管道或电缆,内部运行温度较高,一旦出现燃烧或爆裂、或地震等自然灾害现象,普通混凝土综合管廊会受冲击开裂,或坍塌,使管廊结构失效。
为了提高综合管廊的各方面性能,必须采用新型的混凝土进行浇筑,但现有技术中并未有专门针对综合管廊研发适用于该产品的混凝土,如申请号为201410582207.4名称为《一种高性能混凝土》的中国专利公开了一种高性能混凝土,其原料按重量份包括以下组分:水泥100-140份、碎石500-700份、河砂100-180份、粉煤灰30-60份、矿渣20-50份、硅灰50-90份、石灰石粉10-30份、玄武岩纤维20-50份、秸秆粉30-80份、减水剂2-6份、纳米二氧化硅20-80份、纳米碳酸钙5-15份、多壁碳纳米管5-30份、十二烷基硫酸钠1-3份、硬脂酸锌3-6份、硼酸2-5份、柠檬酸钠3-7份、水80-100份。该发明的粉煤灰、矿渣、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅可以与水泥水化产物反应生成凝胶,填充在混凝土的空隙中,提高了混凝土结构的密实性,但该专利碎石和河砂占主要成分,不适于生产要求自重小、抗渗好的管廊。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种抗冲击、抗渗好、重量轻的装配式轻质薄壁综合管廊及其制备方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现:
一种装配式轻质薄壁综合管廊,采用超高性能粉末混凝土浇筑,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥900~1100份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉100~155份;
纳米级碳酸钙粉30~50份
平均粒径10~30μm的石灰石粉45~60份;
粒径为2.5mm以下的连续级配页岩陶砂550~700份;
减水率大于30%的高效减水剂16~22份;
水220~260份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
优选地,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥950~1050份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉120~135份;
纳米级碳酸钙粉35~45份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉50~55份;
粒径为2.5mm以下的连续级配页岩陶砂600~650份;
减水率大于30%的高效减水剂18~20份;
水230~250份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
更优选地,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥1000份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉130份;
纳米级碳酸钙粉40份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉53份;
粒径为2.5mm以下的连续级配页岩陶砂630份;
减水率大于30%的高效减水剂19份;
水240份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
微硅粉和纳米级碳酸钙的组合提高了产品的耐磨性能和致密度,石灰石粉有增加了工艺浇筑流态的作用,同时填充内部空隙,从而提高致密度,使得浇筑的管廊抗压性能好、高强度、抗渗。
采用页岩陶砂可以大幅度降低产品容重,且保持有高抗压、抗折、抗渗等效果,采用长短纤维搭配,确定合理长短纤维掺量比例可以有效提高产品的抗拉及抗冲击、抗爆裂性能。
所述管廊由多个圆形或矩形管廊构件拼接而成,拼接处设有凹部或凸部,所述凹部与相邻圆形或矩形管廊构件的凸部拼接,所述凸部与相邻圆形或矩形管廊构件的凹部拼接。所述凸部设有凹槽,所述凹槽在拼接时放置有防水胶条。在拼接时,放置于凹槽的防水胶条能够使拼接处的拼接更为牢靠。
所述圆形管廊由与圆形管廊自成一体的隔墙隔成两个半圆功能区域。所述矩形管廊与矩形管廊自成一体的隔墙隔成两个或两个以上的矩形功能区域。各个功能区域根据需要内置监控设备、消防工具、照明工具、爬梯、雨水管、供水管、供暖管等,进一步地,所述圆形或矩形管廊构件内壁设有多个水平支架。水平支架可放置光缆、电力电缆、通信电缆等。
所述圆形或矩形管廊构件顶部设有两个及两个以上的吊装孔。并预埋长螺母,以便吊装。
所述圆形或矩形管廊构件壁内设有钢筋网,所述钢筋网由纵横交错的钢筋组成。所述钢筋网提高整个管廊的抗压性能和增加其强度。
所述综合管廊的厚度为100~150毫米。
一种装配式轻质薄壁综合管廊的制备方法, 包括如下步骤:
S1.将配方限定的镀铜钢纤维和页岩陶砂加入搅拌机搅拌2~3分钟进行分散均匀;
S2.再向搅拌机中加入配方限定的水泥、微硅粉、石灰石粉及纳米碳酸钙粉继续搅拌2~3分钟至均匀;
S3.向步骤S2搅拌备用材料中依次加入减水剂和水继续搅拌2~3分钟至分散均匀,得到超高性能粉末混凝土;
S4.将备用超高性能粉末混凝土通过布料装置均匀布浇筑在穿有整体钢模中,在布料前先将已经铺设好钢筋网后,再进行浇筑布料,后续进入养护阶段,自然养护6~8小时,再进入中频加热喷湿窑养护,温度为90~100℃,湿度为90%以上,恒温12小时。
进一步地,养护后抗压强度不小于110兆帕,抗折强度不小于25兆帕,弹性模量不小于42GPa。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1) 本发明采用超高性能粉末混凝土进行制作综合管廊,材料性能其强度时普通混凝土的3~4倍,抗弯曲是普通混凝土的4~10倍,抗冲击性能是普通混凝土的50~100倍,抗渗性能是普通混凝土的3~5倍,材料具有高抗渗、抗碳化等特点,克服了普通混凝土的脆性结构和抗冲击性能差的现象,耐腐蚀性能好,提高了管廊的使用结构寿命性能,减小了管廊的结构厚度,增加了管廊抗裂抗冲击性能,提高了管廊全寿命使用周期;
(2) 管廊结构厚度100~150毫米,材料容重是普通混凝土的80%左右,大幅度降低综合管廊的重量,是原有普通混凝土综合管廊重量三分之一到四分之一,降低了地面基础承载力要求,减小了基础开挖量及回填量,提高了运输、施工、安装等施工的便捷性,造价更低廉。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图;
图2为实施例1的结构正视图;
图3为图2的B-B剖面图;
图4为图3的A放大图;
图5为实施例2的结构示意图;
图6为实施例2的结构正视图;
图7为图6的D-D剖面图;
图8为图7的C放大图;
其中1、凹部;2、凸部;3、凹槽;4、隔墙;5、半圆功能区域;6、吊装孔;7、钢筋网;8、监控设备;9、消防工具;10、照明工具;11、爬梯;12、雨水管;13、供水管;14、燃气管;15、钢吊顶;16、水平支架;17、供暖管;18、矩形功能区域;19、生活垃圾管。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
一种装配式轻质薄壁综合管廊,采用超高性能粉末混凝土浇筑,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥900份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉100份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉45份;
纳米级碳酸钙粉30份;
粒径为2.5以下的连续级配陶砂550份;
减水率大于30%的高效减水剂16份;
水220份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
所述管廊由4个圆形管廊构件拼接而成,如图1~4所示,所述拼接处设有凹部1和凸部2,所述凹部1与相邻圆形管廊构件的凸部2拼接,所述凸部2与相邻圆形构件的凹部1拼接。所述凸部2设有凹槽3,所述凹槽3在拼接时放置有防水胶条。在拼接时,放置于凹槽3的防水胶条能够使拼接处的拼接更为牢靠。
所述圆形管廊由与圆形管廊自成一体的隔墙4隔成两个半圆功能区域5。一个半圆功能区域5内置监控设备8、消防工具9、照明工具10、爬梯11、雨水管12、供水管13、燃气管14和钢吊顶15,且底部设有多个台阶,另一个半圆功能区域两边墙体上设有设有多个水平支架16,在水平支架16上分别放置光缆、电力电缆、通信电缆。
所述圆形管廊构件顶部设有两个以上的吊装孔6并预埋长螺母,以便吊装。
所述圆形壁内设有钢筋网7,所述钢筋网7由纵横交错的钢筋组成。所述钢筋网7提高整个管廊的抗压性能和增加其强度。
所述综合管廊的厚度为125毫米。
一种装配式轻质薄壁综合管廊的制备方法, 包括如下步骤:
S1.将配方限定的镀铜钢纤维和页岩陶砂加入搅拌机搅拌2~3分钟进行分散均匀;
S2.再向搅拌机中加入配方限定的水泥、微硅粉、石灰石粉及纳米碳酸钙粉继续搅拌2~3分钟至均匀;
S3.向步骤S2搅拌备用材料中依次加入减水剂和水继续搅拌2~3分钟至分散均匀,得到超高性能粉末混凝土;
S4.将备用超高性能粉末混凝土通过布料装置均匀布浇筑在穿有整体钢模中,在布料前先将已经铺设好钢筋网后,再进行浇筑布料,后续进入养护阶段,自然养护7小时,再进入中频加热喷湿窑养护,温度为95℃,湿度为90%以上,恒温12小时。
实施例2
一种装配式轻质薄壁综合管廊,采用超高性能粉末混凝土浇筑,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥950份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉120份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉50份;
纳米级碳酸钙粉35份;
粒径为2.5以下的连续级配陶砂600份;
减水率大于30%的高效减水剂18份;
水230份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
如图5~8所示,所述管廊由4个矩形管廊构件拼接而成,所述拼接处设有凹部1和凸部2,所述凹部1与相邻矩形管廊构件的凸部2拼接,所述凸部2与相邻矩形管廊构件的凹部1拼接。所述凸部2设有凹槽3,所述凹槽3在拼接时放置有防水胶条。在拼接时,放置于凹槽3的防水胶条能够使拼接处的拼接更为牢靠。
所述矩形管廊自成一体的隔墙隔成三个矩形功能区域18。一个矩形功能区域18内置监控设备8、消防工具9、照明工具10,左右墙体上设有多个水平支架16放置电力电缆、通信电缆,底部设有台阶以便人体站立;一个矩形功能区域18内置监控设备8、消防工具9、照明工具10、雨水管12、生活垃圾管19、供暖管17,一个墙体上设有水平支架16,供暖管17放置于上面,底部设有台阶以便人体站立;另一个矩形功能区域18内置供水管13、燃气管14以及底部台阶。
所述矩形管廊构件顶部设有四个的吊装孔6并预埋长螺母,以便吊装。
所述圆形或矩形管廊构件壁内设有钢筋网7,所述钢筋网7由纵横交错的钢筋组成。所述钢筋网7提高整个管廊的抗压性能和增加其强度。
所述综合管廊的厚度为100~150毫米。
其他条件同实施例1;
实施例3
除了超高性能粉末混凝土的配方配比不同之外,其他同实施例1;
所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥1000份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉130份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉53份;
纳米级碳酸钙粉40份;
粒径为2.5mm以下的连续级配陶砂630份;
减水率大于30%的高效减水剂19份;
水240份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
实施例4
除了超高性能粉末混凝土的配方配比不同之外,其他同实施例1;
所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥1050份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉135份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉55份;
纳米级碳酸钙粉45份;
粒径为2.5mm以下的页岩陶砂650份;
减水率大于30%的高效减水剂20份;
水250份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
实施例5
除了超高性能粉末混凝土的配方配比不同之外,其他同实施例1;
所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥1100份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉155份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉60份;
纳米级碳酸钙粉50份;
粒径为2.5mm以下的页岩陶砂700份;
减水率大于30%的高效减水剂22份;
水260份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份;
对比例1
除了采用普通混凝土代替超高性能粉末混凝土之外,其他同实施例1;
所述普通混凝土包括如下各重量份组分:
42.5水泥450份;
细度模数为2.7河沙720份;
5~25MM连续级配石子1180份;
外加剂13份;
水 165份;
对比例2
除了不添加微硅粉和纳米级碳酸钙粉之外,其他同实施例1;
对比例3
除了微硅粉和纳米级碳酸钙粉的重量份不同之外,其他同实施例1;
所述微硅粉和纳米级碳酸钙粉的重量份分别为50、20份;
对比例4
除了微硅粉和纳米级碳酸钙粉的重量份不同之外,其他同实施例5;
所述微硅粉和纳米级碳酸钙粉的重量份分别为200、60份;
对比例5
除了粒径为2.5mm以下的页岩陶砂的重量份为500份之外,其他同实施例1;
对比例6
除了粒径为2.5mm以下的页岩陶砂的重量份为750份之外,其他同实施例5;
由实施例1~5和对比例1~6制备的装配式轻质薄壁综合管廊,其性能如下表所示:
项目 | 抗压强度MPa | 抗折强度MPa | 弹性模量GPa | 抗渗 |
实施例1 | 114 | 25.4 | 43 | P30 |
实施例2 | 118 | 25.0 | 45 | P30 |
实施例3 | 122 | 26.2 | 46 | P30 |
实施例4 | 120 | 25.4 | 45 | P30 |
实施例5 | 118 | 25.6 | 46 | P30 |
对比例1 | 42 | 3.8 | 30 | P12 |
对比例2 | 74 | 16.7 | 38 | P16 |
对比例3 | 103 | 18.2 | 40 | P30 |
对比例4 | 106 | 26 | 40 | P30 |
对比例5 | 108 | 24 | 41 | P30 |
对比例6 | 97 | 17.1 | 36 | P20 |
对比例1为普通混凝土,所制备得到的综合管廊不管从抗压、抗折、抗渗还是弹性模量方面都远远不如实施例1~5,可见本发明采用的混凝土制备的综合管廊在各方面都优胜于普通混凝土浇筑的综合管廊;对比例2不添加微硅粉和纳米级碳酸钙粉,明显在抗压、抗折、抗渗以及弹性模量均不如实施例1,可见,微硅粉和纳米级碳酸钙粉的添加可以提高综合管廊的性能,特别是抗压和抗渗性能;对比例3、4与实施例1、5对比,对比例3、4虽然在抗折和抗渗方面与实施例1、5相当,但是在抗压和弹性模量均不如实施例1、5,可见,微硅粉和纳米级碳酸钙粉的重量份分别在100~155份、30~50份之间较优。对比例5、6与实施例1、5对比,对比例5、6不管从抗压、抗折、抗渗还是弹性模量方面都不如实施例、5,可见,粒径为2.5mm以下的页岩陶砂的重量份在550~700份之间较优。
Claims (10)
1.一种装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,采用超高性能粉末混凝土浇筑,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥900~1100份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉100~155份;
纳米级碳酸钙粉30~50份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉45~60份;
粒径为2.5mm以下连续级配的页岩陶砂550~700份;
减水率大于30%的高效减水剂16~22份;
水220~260份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份。
2.根据权利要求1所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥950~1050份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉120~135份;
纳米级碳酸钙粉35~45份;
平均粒径10~30μm的石灰石粉50~55份;
粒径为2.5mm以下的连续级配页岩陶砂600~650份;
减水率大于30%的高效减水剂18~20份;
水230~250份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份。
3.根据权利要求1所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述超高性能粉末混凝土包括如下各重量份组分:
平均粒径30~60μm的42.5等级普通硅酸盐水泥1000份;
平均粒径5~20μm,SiO2含量≥85%的微硅粉130份;
纳米级碳酸钙粉40份
平均粒径10~30μm的石灰石粉53份;
粒径为2.5mm以下的连续级配页岩陶砂630份;
减水率大于30%的高效减水剂19份;
水240份;
平均直径0.20mm,长度12~15毫米镀铜纤维130份;
平均直径0.12mm,长度6~10毫米镀铜纤维80份。
4.根据权利要求1所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述管廊由多个圆形或矩形管廊构件拼接而成,拼接处设有凹部或凸部,所述凹部与相邻圆形或矩形管廊构件的凸部拼接,所述凸部与相邻圆形或矩形管廊构件的凹部拼接。
5.根据权利要求4所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述凸部设有凹槽,所述凹槽在拼接时放置有防水胶条。
6.根据权利要求4所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述圆形管廊由与圆形管廊自成一体的隔墙隔成两个半圆功能区域。
7.根据权利要求4所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述矩形管廊与矩形管廊自成一体的隔墙隔成两个或两个以上的矩形功能区域。
8.根据权利要求4所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述圆形或矩形管廊构件壁内设有钢筋网,所述钢筋网由纵横交错的钢筋组成。
9.根据权利要求4所述装配式轻质薄壁综合管廊,其特征在于,所述圆形或矩形管廊构件内壁设有多个用于放置电缆的水平支架。
10.一种装配式轻质薄壁综合管廊的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.将配方限定的镀铜钢纤维和页岩陶砂加入搅拌机搅拌2~3分钟进行分散均匀;
S2.再向搅拌机中加入配方限定的水泥、微硅粉、纳米碳酸钙粉、石灰石粉继续搅拌2~3分钟至均匀;
S3.向步骤S2搅拌备用材料中依次加入配方限定的减水剂和水继续搅拌2~3分钟至分散均匀,得到超高性能粉末混凝土;
S4.将备用超高性能粉末混凝土通过布料装置均匀布浇筑在穿有整体钢模中,在布料前先将已经铺设好钢筋网后,再进行浇筑布料,后续进入养护阶段,自然养护6~8小时,再进入中频加热喷湿窑养护,温度为90~100℃,湿度为90%以上,恒温12小时。
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