CN113894924A - 一种pccp管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法，解决了现有技术中的PCCP管道的保护层因其本身种类与制作工艺的影响，使得在腐蚀性土壤中，PCCP管道保护层在不采用附加防腐措施的条件下无法满足使用年限≥50年的耐久性要求的技术问题。它包括一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法。本发明提供的PCCP管道的超高性能混凝土保护层可以在减少20%保护层厚度的基础上，无需其它任何附加防腐措施即可满足在E级腐蚀环境下使用年限100年的耐久性指标，从而从PCCP管道本身解决了耐腐蚀性能短板问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCCP管道的保护层，具体涉及一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法。
背景技术
PCCP管道是“预应力钢筒混凝土管”的简称，是一种新型的混凝土结构刚性管材，将带有钢筒的混凝土管芯外部缠绕预应力钢丝后喷以水泥砂浆作为保护层制成，是我国输水管线中应用最广泛的一种混凝土结构压力输水管道，具有良好的力学性能表现和经济性。
但是近年来，PCCP管道保护层防腐蚀性能差的问题被行业重点关注，影响了PCCP管道的推广和应用。而PCCP管道保护层防腐蚀性能差的主要原因在于该保护层是辊射工艺制作的干硬性砂浆层，该砂浆层在生产时采用干硬性浆料，通过专用设备上高速旋转的辊射轮射出，使砂浆粘附于PCCP管道表面，形成的砂浆层净厚度不小于25mm。这样生产的PCCP管道的保护层吸水率较高，平均值约为8%～9%，且质量稳定性欠佳，该保护层砂浆的28天抗压强度约为45MPa。在无腐蚀性的土壤环境中，这样的PCCP管道保护层是能够满足管道的使用年限≥50年耐久性的要求，但在腐蚀性土壤中，PCCP管道保护层的耐久性将大打折扣，即便保护层表面再次涂覆环氧煤沥青涂层防腐，也会因施工过程中的各种影响PCCP管道本身质量的因素，而造成各种质量隐患，影响管道的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法，以解决现有技术中PCCP管道的保护层因其本身种类与制作工艺的影响，使得在腐蚀性土壤中，PCCP管道保护层无法满足使用年限≥50年的耐久性要求的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，包括下料器、分料器和浇筑模具；
所述浇筑模具包括外模和一体化设置的带凸槽的底模，所述外模与底模卡接，所述外模与凸槽的尺寸同待浇筑的PCCP管道管芯相匹配，且所述PCCP管道管芯的外壁与外模间具有空腔；
所述分料器为圆锥形，所述外模上设有附着式振动器。
可选或优选地，所述空腔的厚度为15mm-40mm。
可选或优选地，所述浇筑模具由高精度钢制成。
本发明提供的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法，包括以下步骤：
S1将待浇筑的PCCP管芯朝上装入浇筑模具的底模相应位置，将浇筑模具的外模安放在底模相应位置，将分料器放置在管芯的顶端位置，完成装模；
S2准备超高性能混凝土材料，并装搅拌完成的超高性能混凝土料装入下料器中；
S3开启下料器的下料口，将超高性能混凝土材料放到分料器上，超高性能混凝土材料通过分料器流入管芯外壁与外模之间的空腔中，在下料浇筑的过程中开启附着式振动器，使超高性能混凝土材料能够排气密实；
S4 超高性能混凝土材料的浇筑过程中，其液面的上升速度≤0.8m/min；
S5当超高性能混凝土材料的液面上升至管芯上端设计位置时，停止浇筑，并闭振动器；
S6将已浇筑完成的模具用养护罩罩住，进行规定时间的蒸汽养护；
S7蒸汽养护完成后，脱开浇筑模具，完成PCCP管道的超高性能混凝土保护层的生产。
可选或优选地，所述步骤S6中的蒸汽养护包括以下步骤，将浇筑完成的模具静止停放，再依次进行升温、恒温和降温；
所述静止停放的时间为2-4小时，升温时间为2-4小时，升温速度≤22℃/小时，恒温时间为4-10小时，恒温温度为60-90℃，降温时间为1-2小时，混凝土表面温度与环境温度之间的温差＜25℃时，拆除模具。
可选或优选地，所述超高性能混凝土材料扩展度≥550mm，可以实现微振动密实或自密实工艺操作性能。
可选或优选地，所述超高性能混凝土材料包括胶凝材料、砂、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠和膨胀剂。
本发明提供的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层，采用所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法制成，所述超高性能混凝土保护层28天抗压强度≥100Mpa，吸水率＜3%，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM＜0.2×10-12m2/s，抗硫酸盐及酸性腐蚀强度系数不小于0.8。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法，采用本发明进行生产的PCCP管道保护层具有超高强度，28天抗压强度≥100Mpa；超高密实性，吸水率＜3%，仅为辊射砂浆吸水率的1/4；超高耐腐蚀性，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM＜0.2×10-12m2/s，而辊射砂浆的该项指标可高达80×10-12m2/s。采用本发明生产的PCCP管道保护层可以在减少20%保护层厚度的基础上，无需其它任何附加防腐措施即可满足在E级腐蚀环境下使用年限100年的耐久性指标，从而从PCCP管道本身解决了耐腐蚀性能短板问题。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺设备示意图。
图中：1、下料器；2、分料器；3、浇筑模具；301、外模；302、底模；4、附着式振动器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
1.1浇筑设备
如图1所示：
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，包括下料器1、分料器2和浇筑模具3；
所述浇筑模具3包括外模301和一体化设置的带凸槽的底模302，所述外模301与底模302卡接，所述外模301与凸槽的尺寸同待浇筑的PCCP管道管芯相匹配，且所述PCCP管道管芯的外壁与外模301间具有空腔；
所述分料器2为圆锥形，所述外模301上设有附着式振动器4。
作为可选的实施方式，所述空腔的厚度为15mm。
作为可选的实施方式，所述浇筑模具3由高精度钢制成。
1.2浇筑方法
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的的浇筑方法，包括以下步骤：
S1将待浇筑的PCCP管芯朝上装入浇筑模具3的底模302相应位置，将浇筑模具3的外模301安放在底模302相应位置，将分料器2放置在管芯的顶端位置，完成装模；
S2准备超高性能混凝土材料，所述的超高性能混凝土材料配合比为胶凝材料：砂：外加剂：水=0.95：1.25：0.005：0.22；其中胶凝材料由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠、膨胀剂组成，其配比为水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰=0.65：0.1：0.2：0.05；并装搅拌完成的超高性能混凝土料装入下料器1中；
S3开启下料器1的下料口，将超高性能混凝土材料放到分料器2上，超高性能混凝土材料通过分料器2流入管芯外壁与外模301之间的空腔中，在下料浇筑的过程中开启附着式振动器4，使超高性能混凝土材料能够排气密实；
S4 超高性能混凝土材料的浇筑过程中，其液面的上升速度为0.8m/min；
S5当超高性能混凝土材料的液面上升至管芯上端设计位置时，停止浇筑，并闭振动器；
S6将已浇筑完成的模具用养护罩罩住，进行规定时间的蒸汽养护；
S7蒸汽养护完成后，脱开浇筑模具3，完成PCCP管道的超高性能混凝土保护层的生产。
作为可选的实施方式，所述步骤S6中的蒸汽养护包括以下步骤，将浇筑完成的模具静止停放，再依次进行升温、恒温和降温；
所述静止停放的时间为4小时，升温时间为4小时，升温速度≤22℃/小时，恒温时间为10小时，恒温温度为90℃，降温时间为1-2小时，混凝土表面温度与环境温度之间的温差＜25℃时，拆除模具。
作为可选的实施方式，所述超高性能混凝土材料扩展度为550mm，可以实现微振动密实或自密实工艺操作性能。
本发明实施例1提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层，所述超高性能混凝土保护层28天抗压强度100Mpa，吸水率3%，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM=0.2×10-12m2/s，抗硫酸盐及酸性腐蚀强度系数为0.8。
实施例2
2.1浇筑设备
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，包括下料器1、分料器2和浇筑模具3；
所述浇筑模具3包括外模301和一体化设置的带凸槽的底模302，所述外模301与底模302卡接，所述外模301与凸槽的尺寸同待浇筑的PCCP管道管芯相匹配，且所述PCCP管道管芯的外壁与外模301间具有空腔；
所述分料器2为圆锥形，所述外模301上设有附着式振动器4。
作为可选的实施方式，所述空腔的厚度为40mm。
作为可选的实施方式，所述浇筑模具3由高精度钢制成。
2.2浇筑方法
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的的浇筑方法，包括以下步骤：
S1将待浇筑的PCCP管芯朝上装入浇筑模具3的底模302相应位置，将浇筑模具3的外模301安放在底模302相应位置，将分料器2放置在管芯的顶端位置，完成装模；
S2准备超高性能混凝土材料，所述的超高性能混凝土材料配合比为胶凝材料：砂：外加剂：水=1.05：1.17：0.005：0.20；其中胶凝材料由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠、膨胀剂组成，其配比为水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰：微珠=0.55：0.1：0.2：0.1：0.05；并装搅拌完成的超高性能混凝土料装入下料器1中；
S3开启下料器1的下料口，将超高性能混凝土材料放到分料器2上，超高性能混凝土材料通过分料器2流入管芯外壁与外模301之间的空腔中，在下料浇筑的过程中不开启附着式振动器4，使超高性能混凝土材料能够自密实；
S4 超高性能混凝土材料的浇筑过程中，其液面的上升速度为0.6m/min；
S5当超高性能混凝土材料的液面上升至管芯上端设计位置时，停止浇筑；
S6将已浇筑完成的模具用养护罩罩住，进行规定时间的蒸汽养护；
S7蒸汽养护完成后，脱开浇筑模具3，完成PCCP管道的超高性能混凝土保护层的生产。
作为可选的实施方式，所述步骤S6中的蒸汽养护包括以下步骤，将浇筑完成的模具静止停放，再依次进行升温、恒温和降温；
所述静止停放的时间为2小时，升温时间为2小时，升温速度≤22℃/小时，恒温时间为4小时，恒温温度为60℃，降温时间为1-2小时，混凝土表面温度与环境温度之间的温差＜25℃时，拆除模具。
作为可选的实施方式，所述超高性能混凝土材料扩展度为750mm，可以实现微振动密实或自密实工艺操作性能。
本发明实施例2提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层，所述超高性能混凝土保护层28天抗压强度为120Mpa，吸水率为2%，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM=0.1×10-12m2/s，抗硫酸盐及酸性腐蚀强度系数为0.9。
实施例3
3.1浇筑设备
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，包括下料器1、分料器2和浇筑模具3；
所述浇筑模具3包括外模301和一体化设置的带凸槽的底模302，所述外模301与底模302卡接，所述外模301与凸槽的尺寸同待浇筑的PCCP管道管芯相匹配，且所述PCCP管道管芯的外壁与外模301间具有空腔；
所述分料器2为圆锥形，所述外模301上设有附着式振动器4。
作为可选的实施方式，所述空腔的厚度为30mm。
作为可选的实施方式，所述浇筑模具3由高精度钢制成。
3.2浇筑方法
本发明提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的的浇筑方法，包括以下步骤：
S1将待浇筑的PCCP管芯朝上装入浇筑模具3的底模302相应位置，将浇筑模具3的外模301安放在底模302相应位置，将分料器2放置在管芯的顶端位置，完成装模；
S2准备超高性能混凝土材料，所述的超高性能混凝土材料配合比为胶凝材料：砂：外加剂：水=1.1：1.12：0.006：0.16；其中胶凝材料由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠、膨胀剂组成，其配比为水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰：微珠：膨胀剂：沸石粉=0.5：0.1：0.15：0.1：0.05：0.02：0.03；并装搅拌完成的超高性能混凝土料装入下料器1中；
S3开启下料器1的下料口，将超高性能混凝土材料放到分料器2上，超高性能混凝土材料通过分料器2流入管芯外壁与外模301之间的空腔中，在下料浇筑的过程中开启附着式振动器4，使超高性能混凝土材料能够排气密实；
S4 超高性能混凝土材料的浇筑过程中，其液面的上升速度为0.4m/min；
S5当超高性能混凝土材料的液面上升至管芯上端设计位置时，停止浇筑，并关闭振动器；
S6将已浇筑完成的模具用养护罩罩住，进行规定时间的蒸汽养护；
S7蒸汽养护完成后，脱开浇筑模具3，完成PCCP管道的超高性能混凝土保护层的生产。
作为可选的实施方式，所述步骤S6中的蒸汽养护包括以下步骤，将浇筑完成的模具静止停放，再依次进行升温、恒温和降温；
所述静止停放的时间为3小时，升温时间为3小时，升温速度≤22℃/小时，恒温时间为8小时，恒温温度为80℃，降温时间为1-2小时，混凝土表面温度与环境温度之间的温差＜25℃时，拆除模具。
作为可选的实施方式，所述超高性能混凝土材料扩展度为650mm，可以实现微振动密实或自密实工艺操作性能。
本发明实施例3提供了一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层，所述超高性能混凝土保护层28天抗压强度为130Mpa，吸水率为1.5%，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM=0.02×10-12m2/s，抗硫酸盐及酸性腐蚀强度系数不小于0.98。
本发明提供的PCCP管道的超高性能混凝土保护层、浇筑设备及浇筑方法，生产出的PCCP管道保护层具有超高强度，28天抗压强度≥100Mpa；超高密实性，吸水率＜3%，仅为辊射砂浆吸水率的1/4；超高耐腐蚀性，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM＜0.2×10-12m2/s，而辊射砂浆的该项指标可高达80×10-12m2/s。且采用本发明生产的PCCP管道保护层可以在减少20%保护层厚度的基础上，无需其它任何附加防腐措施即可满足在E级腐蚀环境下使用年限100年的耐久性指标，从而从PCCP管道本身解决了耐腐蚀性能短板问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，其特征在于：包括下料器（1）、分料器（2）和浇筑模具（3）；
所述浇筑模具（3）包括外模（301）和一体化设置的带凸槽的底模（302），所述外模（301）与底模（302）卡接，所述外模（301）与凸槽的尺寸同待浇筑的PCCP管道管芯相匹配，且所述PCCP管道管芯的外壁与外模（301）间具有空腔；
所述分料器（2）为圆锥形，所述外模（301）上设有附着式振动器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，其特征在于：所述空腔的厚度为15mm-40mm。
3.根据权利要求1所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备，其特征在于：所述浇筑模具（3）由高精度钢制成。
4.根据权利要求1所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将待浇筑的PCCP管芯朝上装入浇筑模具（3）的底模（302）相应位置，将浇筑模具（3）的外模（301）安放在底模（302）相应位置，将分料器（2）放置在管芯的顶端位置，完成装模；
S2准备超高性能混凝土材料，并装搅拌完成的超高性能混凝土料装入下料器（1）中；
S3开启下料器（1）的下料口，将超高性能混凝土材料放到分料器（2）上，超高性能混凝土材料通过分料器（2）流入管芯外壁与外模（301）之间的空腔中，在下料浇筑的过程中开启附着式振动器（4），使超高性能混凝土材料能够排气密实；
S4超高性能混凝土材料的浇筑过程中，其液面的上升速度≤0.8m/min；
S5当超高性能混凝土材料的液面上升至管芯上端设计位置时，停止浇筑，并闭振动器；
S6将已浇筑完成的模具用养护罩罩住，进行规定时间的蒸汽养护；
S7蒸汽养护完成后，脱开浇筑模具（3），完成PCCP管道的超高性能混凝土保护层的生产。
5.根据权利要求4所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法，其特征在于：所述步骤S6中的蒸汽养护包括以下步骤，将浇筑完成的模具静止停放，再依次进行升温、恒温和降温；
所述静止停放的时间为2-4小时，升温时间为2-4小时，升温速度≤22℃/小时，恒温时间为4-10小时，恒温温度为60-90℃，降温时间为1-2小时，混凝土表面温度与环境温度之间的温差＜25℃时，拆除模具。
6.根据权利要求4所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法，其特征在于：所述超高性能混凝土材料扩展度≥550mm，可以实现微振动密实或自密实工艺操作性能。
7.根据权利要求4所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法，其特征在于：所述超高性能混凝土材料包括胶凝材料、砂、外加剂和水；所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠和膨胀剂。
8.一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层，其特征在于：采用权利要求4-7所述的一种PCCP管道的超高性能混凝土保护层的浇筑设备的浇筑方法制成，所述超高性能混凝土保护层28天抗压强度≥100Mpa，吸水率＜3%，氯离子扩散系数快速测定法测得的扩散系数DRCM＜0.2×10-12m2/s，抗硫酸盐及酸性腐蚀强度系数不小于0.8。
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