CN1380171A - 一种大口径预应力混凝土管及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢筋混凝土管技术领域,具体地公开了一种大口径的预应力混凝土管及其制备工艺。其工艺的主要步骤包括:骨架制作、固定波纹管、将骨架置于平台模具中、浇灌混凝土、穿钢绞线并张拉产生预应力、利用锚具锚固、在波纹管中打入水泥浆、凝固开模等。利用该工艺制备的大口径预应力混凝土管由于管芯中除有三层圆筒形骨架外,还包括由三层分别为斜向和环向产生了预应力的钢绞线网,使所制备的混凝土管不仅在纵向产生了预应力,而且产生了环向的扭曲预应力。利用该工艺可制备直径在10米以上的大口径的混凝土管,可以满足大型输水工程的需要。

Description

一种大口径预应力混凝土管及其制备工艺

本发明属于钢筋混凝土管技术领域，具体地讲涉及一种大口径预应力混凝土管及其制备工艺方法。

目前大口径的预应力钢筋混凝土管大都采用如下工艺制成：首先，整盘或单根张拉纵向的预应力钢筋，制成预引力骨架后放入、置于振动台上的模板中，浇涛水泥成型，混凝土凝固后拆掉模板再经向绕缠预引力钢筋，再在外层浇铸混凝土成型。这种先张拉预应力钢筋骨架的混凝土管，由于其预应力钢筋为直线型骨架，故作成的混凝土管只是在纵向和轴向产生了预引力，而没有抗扭曲的预应力故在使用时存在着易断裂的缺陷。尤其是对大口径的混凝土管来讲，在使用过程由于地面振动及其它因素产生的扭矩非常大，很容易造成管子由于受力不均而扭动断裂。采用现有技术制备混凝土管，最大直径只能做到6米，且必须增加管壁厚度和使用的钢筋量，使用时由于自身重量非常大，搬运极不方便，并且容易造成管壁破裂。

本发明的目的就是提供一种具有抗扭曲预应力的大口径预应力混凝土管；

本发明的第二个目的就是提供一种制备大口径预应力混凝土管的生产工艺。

实现本发明第一个目的即具有抗扭曲的大口径预应力混凝土管的技术方案为：一种大口径预应力混凝土管，包括有承口段、插口段和管立体段组成的园筒形管芯，所述的管芯内固定有里外两层分别由非预应力纵筋和环筋制成的园筒形骨架，在所述的里、外两层的园筒形骨架上分别纵向均匀固定有多根同园筒骨架的轴线成一定角度旋扭的且扭旋方向相反的斜向筒管，该筒管内经张拉产生了预应力的两端由锚具固定的纵向钢丝线。

其附加技术特征为：在所述的里、外层园筒形骨架之间固定有由非预应力纵筋和环筋组成的第三个园筒形骨架，在该骨架的两侧对称、相间、均匀排列有多根穿在半园形筒管中的两端由锚具固定的具有预应力的钢丝；在所述的园筒形管芯外壁表面的对称固定有至少一对两侧面分别开有数个锚具连接孔、轴向有通孔的锚具连接带，在所述的里、外两层园筒骨架之间固定有第三个由非预应力纵筋和环筋组成的园筒形骨架，在该园筒两侧对称、相间、均匀排列有多根穿在半园形骨架筒管中的两端所述的锚具连接孔径锚具固定的具有预应力的钢丝线；所述的筒管为金属波纹管且该管内浇灌有凝固的水泥；所述的筒管为其内部灌有润滑油的薄塑料管；所述的纵向预应力钢丝线同筒管轴向的夹角在2～30°之间；所述的纵向预应力钢丝线同筒管轴向的夹角在5～20°之间；所述的园筒形外层斜向波纹管骨架固定于所述的承口端的管壁内；所述的园筒形内层斜向波纹管骨架固定于所述的插口端的管壁中；所述的内、外层的纵向钢丝线错落相间排列；所述的钢丝线为由多根钢丝合股相绞而成的钢绞线。

实现本发明提出的第二个目的技术方案即制备上述大口径预应力混凝土管的工艺步骤为：

第一步  骨架制作：即利用非预应力纵筋和环筋制作成三个不同直径的园筒形的骨架；

第二步  固定筒管：将用于固定纵向预应力钢绞线的波纹管或带有滑油塑料管，以相反方向旋扭分别固定于直径最大和最小的两个筒形骨架上，将环向预应力钢绞线的波纹管均匀对称固定于第三个园筒形的骨架上；

第三步  固定骨架上：将三个固定有波纹管或带有润滑油塑料管的骨架套在一起，并使直径最小的骨架一端突出，使其形成管芯插口骨架，三个园筒形骨架相对固定后，放置在用于浇铸混凝管的中台上的管芯的模具内；

第四步  混凝土浇铸：将搅拌好的混凝土浇灌于模具平；

第五步  穿线并张拉钢绞线并用锚具锚固：当浇灌于管芯模具中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时，将钢绞线穿入纵向和环向的波纹管内、两端套入锚具，并张拉使之产生预应力；

第六步  灌浆凝固：当张拉钢绞线产生的预应力达到要求后，用高标号水泥浆打入波纹管内凝固；

第七步  拆模养护：当浇灌的管芯的混凝土强度达到95％时，拆掉模具并养护。

本发明所提供的大口径预应力混凝土管及其制备工艺同现有技术相比，由于其采用了凝混土管的轴向、环向预应力后张拉工艺，故可以使轴向预应力钢绞线斜向固定，从而使混凝土管产生了扭矩预应力，提高了大型混凝土管的强度；由于轴向预应力骨架采用双层斜向交叉的钢绞线做成，极大地提高了混凝土管抗压、抗扭曲强度，从而可减少管芯壁厚(如直径为8米长度6米的混凝土管直壁厚仅为350毫米)，即可达到所需要的强度，减少自身重量；由于其预应力骨架采用钢绞线代替单根钢筋，会产生更大的预应力，提高了混凝土管的强度。

附图说明：

图1：为大口径预应力混凝土管的结构示意图；

图2：为大口径预应力混凝土管的径向截面示意图；

图3：为没有连接带的大口径混凝土管的结构示意图：

图4：为固定有斜向波纹管的园筒形骨架展开图；

图5：为固定有环向波纹管的园筒形骨架展开图；

图6：为大口径预应力混凝土管预应力的轴向截面示意图。

下面结合附图和实施例对本发明所提出的大口径混凝土管的结构及制备工艺做进一步详细说明。

大口径预应力混凝土管的结构为：

如图1和图2所示为大口径预应力混凝土管的结构示意图和截面示意图，该混凝土管的结构包括有由承口段1、管主体2和插口段3组成的管芯，管芯的外壁上对称固定有与之连成一体的、其两侧均匀开有排列的环向筋锚具孔4、正面开有连接孔5和如图所示的连接带6，该连接孔5用于管与管之间的锚具连接。管芯的内部为从里到外固定有三层由纵筋7和环筋8组成的第一、二、三园筒形的骨架9、10、11，在第一和第三园筒骨架9、11上以相反方向旋扭并固定有同与园筒骨架轴向平行的纵筋7成2°～30°(最好是在5°～20°)夹角的斜向波纹管12，在波纹管内为经张拉后产生了预应力并在两端由锚具13锚固的钢丝线(多采用由多根钢丝线形成的钢绞线)，并且波纹管内为浇铸并凝固的水泥15。另外在中间的第二个园筒骨架10上均匀分布并对称固定有其两端同管芯的连接带6上的环向筋锚具孔4相连通的半园形波纹管19，在这些半园形波纹管内穿有经张拉后产生了预应力的在环向筋锚具孔4内锚固的钢丝线或钢绞线14，同样在半园形波纹管19内浇灌有凝固的水泥15，使钢筋线(或钢铰线)同波纹管连同管芯凝固为一体。为了使整个管芯产生平衡的预应力，将固定有预应力钢绞线14的斜向波纹管12的第一园筒形骨架9设置于带有密封台环16的插口段的管芯内部，固定有斜向波纹管7的第三个园筒形骨架11设置在管芯承口段3的管壁内。且均匀分布的波纹管两层之间错落间隔分布(如图2所示)。

如图3所示为没有连接带的大口径混凝土管结构示意，即其环向筋通过该置在管壁17上的预留孔18张拉产生预应力后用带有锚垫板13的锚具锚固，再用混凝土填平该预留孔。其中钢绞线所穿的半园形波纹管19可以是内部充满润滑油的薄塑料带。

制备外径为8000mm、壁厚为350mm、长度为6000mm的混凝土管的工艺步骤为：

第一步骨架的制作：

首先截取长度为5500mm的24mm钢筋3610根，再截取长度分别为23500mm、24070mm和24630mm的20mm钢筋各475根，然后分别取23500mm、24070mm和24630mm环向钢筋8和1175根、1204根、1231根9500mm的纵向钢筋7捆绑成矩形钢筋网，并将100个两端带有锚垫板13的波纹管或穿有钢绞线并带有润滑油的塑料管12分别斜向(即同5500mm的纵向钢筋7，成2°～30°最好为5°～20°角度)捆绑于最大和最小的钢筋网上(如图4所示)，并将之两端连接形成三个不同直径的园筒形骨架9、10、11(如图6所示)，再截取长度5500mm的24mm的钢筋20根，固定成两个柱状的骨架后，同第三园筒形骨架11对称固定。

第二步：将三个园筒形骨架9、10、11、相套并固定在一起，再将40根长度为6500mm的两端带有锚垫板13的半园形波纹管或穿有钢绞线并带有润滑油的塑料管12分成两组(如图5所示)，分别对应均匀环向捆绑在第二园筒形骨架10上，其两端分别在柱状的骨架中交会或固定于园筒骨架上。使第一园筒形骨架9的一端突出350mm(如图6所示)后，三者之间相互固定，并放置于用于浇灌混凝土管的管芯模具中。

第三步：利用振动成型工艺在模具内浇灌搅拌好的混凝土振动成型。

第四步：当浇灌于管芯模具中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时(利用硬度测试仪测定)，将钢绞线穿入纵向和环向的波纹管中(其中穿有钢绞线的塑料管省掉该步骤)两端套入锚具中；利用油压或其它方式，将内、外两层波纹管中的纵向钢绞线及环向波纹管中的钢绞线张拉、使之产生足够的预应力，当该预应力混凝土教室没有连接带时，其环向钢绞线的两端则通过设置于管壁17上的预留孔18，进行张拉产生预应力，再用锚具固定。

第五步：当张拉钢筋线产生了足够的预应力后由锚具将其夹紧。再用高压泵将由500号以上的水泥浆通过设在锚具上的孔眼打入波纹管中，使波纹管、钢绞线和混凝土管芯凝固为一体，如第四步所述再用将管壁预留孔混凝土浇灌凝固。

第六步：当浇灌的管芯的混凝土强度达到规定要求后，拆掉模具进行养护。

Claims (12)

1、一种大口径预应力混凝土管，包括有承口段、插口段和管立体段组成的园筒形管芯，其特征为在所述的管芯内固定有里外两层分别由非预应力纵筋和环筋制成的园筒形骨架，在所述的里、外两层的园筒形骨架上分别纵向均匀固定有多根同园筒骨架的轴线成一定角度旋扭的且扭旋方向相反的斜向筒管，该筒管内经张拉产生了预应力的两端由锚具固定的纵向钢丝线。

2、如权利要求1所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为在所述的里、外层园筒形骨架之间固定有由非预应力纵筋和环筋组成的第三个园筒形骨架，在该骨架的两侧对称、相间、均匀排列有多根穿在半园形筒管中的两端由锚具固定的具有预应力的钢丝。

3、如权利要求1所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为在所述的园筒形管芯外壁表面的对称固定有至少一对两侧面分别开有数个锚具连接孔、轴向有通孔的锚具连接带，在所述的里、外两层园筒骨架之间固定有第三个由非预应力纵筋和环筋组成的园筒形骨架，在该园筒两侧对称、相间、均匀排列有多根穿在半园形骨架筒管中的两端所述的锚具连接孔径锚具固定的具有预应力的钢丝线。

4、如权利要求1、2或3所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的筒管为金属波纹管且该管内浇灌有凝固的水泥。

5、如权利要求1、2或3所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的筒管为其内部灌有润滑油的薄塑料管。

6、如权利要求1所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的纵向预应力钢丝线同筒管轴向的夹角在2～30°之间。

7、如权利要求1或6所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的纵向预应力钢丝线同筒管轴向的夹角在5～20°之间。

8、如权利要求1所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的园筒形外层斜向波纹管骨架固定于所述的承口端的管壁内。

9、如权利要求1所述的一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的园筒形内层斜向波纹管骨架固定于所述的插口端的管壁中。

10、如权利要求1、8或9所述的一种大口预应力径混凝土管，其特征为所述的内、外层的纵向钢丝线错落相间排列。

11、如权利要求1至10所述的任意一种大口径预应力混凝土管，其特征为所述的钢丝线为由多根钢丝合股相绞而成的钢绞线。

12、一种大口径混凝土管的制备工艺包括下列步骤：

第一步  骨架制作：即利用非预应力纵筋和环筋制作成三个不同直径的园筒形的骨架；

第二步  固定筒管：将用于固定纵向预应力钢绞线的波纹管或带有滑油塑料管，以相反方向旋扭分别固定于直径最大和最小的两个筒形骨架上，将环向预应力钢绞线的波纹管均匀对称固定于第三个园筒形的骨架上；

第三步  固定骨架上：将三个固定有波纹管或带有润滑油塑料管的骨架套在一起，并使直径最小的骨架一端突出，使其形成管芯插口骨架，三个园筒形骨架相对固定后，放置在用于浇铸混凝管的中台上的管芯的模具内；

第四步  混凝土浇铸：将搅拌好的混凝土浇灌于模具平；

第五步  穿线并张拉钢绞线并用锚具锚固：当浇灌于管芯模具中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时，将钢绞线穿入纵向和环向的波纹管内、两端套入锚具，并张拉使之产生预应力；

第六步  灌浆凝固：当张拉钢绞线产生的预应力达到要求后，用高标号水泥浆打入波纹管内凝固；

第七步  拆模养护：当浇灌的管芯的混凝土强度达到95％时，拆掉模具并养护。

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