CN204640506U - 一种制备超高性能混凝土管道的模具 - Google Patents

一种制备超高性能混凝土管道的模具 Download PDF

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郑福斌
郭文瑛
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郭振海
刘金涛
王恒昌
黄鸿浩
蔡铉烨
冼剑华
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Abstract

本实用新型公布了一种制备超高性能混凝土管道的模具,所述模具包括设置有注浆口的钢制外模、钢制内模,所述钢制内模的一个连接处配合设置有钢制楔块,所述的钢制楔块通过楔块支撑支托于钢制内模内壁上,所述钢制内模依次由两块钢制组件及两块钢制组件之间的橡胶部拼接而成,所述钢制内模两端夹持设置有用于紧固钢制内模的固定装置。本实用新型将钢制模具与橡胶结合起来,既利用了钢制模具刚度好、能承受强大的泵送压力的优点,也利用了橡胶良好的变形能力,能有效杜绝管道开裂现象。

Description

一种制备超高性能混凝土管道的模具
技术领域
本实用新型属于给排水建材设计和制造领域,具体是一种制备超高性能混凝土管道的模具。
背景技术
现有的市政给排水系统工程中使用的主要是钢管,混凝土管道和塑料管道。钢管有较好的强度,能承受较高的外压和内压,适应性强,但极易腐蚀,不宜用作埋地管道和有腐蚀性介质的输送。混凝土管的抗渗透、抗腐蚀能力差、管壁摩擦系数低。塑料管管壁光滑,质轻,无渗透无污染,但是刚度较差,在巨大的动水压力下容易变形,而且材质较轻,在某些地区容易发生漂浮现象,使管道的日常维护和紧急维修难度增加。市政给排水管道各具优缺点,市政给排水管道管材的选择应考虑技术、经济、施工、环保等多种因素。国内市政工程尚处于初级阶段,随着新材料的诞生以及施工技术的不断提高,传统管材已经难以满足当今市政给排水工程的需要。
超高性能混凝土是一种新型水泥基复合材料,是以水泥为胶结剂,综合各种集料、外加剂等形成的水硬性胶凝材料,正是当今国内外工程材料领域研究的热点。超高性能混凝土制品具有超高的抗压强度,能满足市政给排水工程中对于动水压力以及埋土压力的需要。与普通混凝土材料相比,超高性能混凝土的高性能能大大减少其用量,起到节约材料的作用。同时,超高性能混凝土所具有的优良的耐酸耐腐蚀能力也能较好地解决排水管道的腐蚀问题。
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。钢+橡胶内模的刚度小,相比于基于钢制内模的超高性能混凝土管道成型方法,基于钢+橡胶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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种制备超高性能混凝土管道的模具,能充分利用超高性能混凝土的高强性能。与普通混凝土管道相比,超高性能混凝土管道能大幅减少壁厚,从而实现节约材料的目的,并且具备一般混凝土管道所不具备的光滑内壁,超高的抗压能力与抗腐蚀能力。
本实用新型是采用如下技术方案来实现的:
一种制备超高性能混凝土管道的模具,所述模具包括设置有注浆口的钢制外模、钢制内模,所述钢制内模的一个连接处配合设置有钢制楔块,所述的钢制楔块通过楔块支撑支托于钢制内模内壁上,所述钢制内模依次由两块钢制组件及两块钢制组件之间的橡胶部拼接而成,所述钢制内模两端夹持设置有用于紧固钢制内模的固定装置。
进一步地,所述固定装置包括由液压缸驱动的卡箍和机械紧固件。
进一步地,所述卡箍与钢制内模外周壁之间设置有橡胶垫层。
进一步地,所述钢制内模两端的外周壁设置有放置所述橡胶垫层和机械紧固件的卡槽。
本实用新型还提供一种采用上述模具制备超高性能混凝土管道的方法,包括步骤:
1)拼装模具,用卡箍进行固定,将泵送机与模具相连,确保模具的密封性;
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)管道连模具整体养护,直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸;
6)模具拆卸时先把楔块支撑拆除,将钢制楔块取出,再分别把钢制内模与钢制外模拆分,直至模具完全拆卸;
7)管道制品拆模后继续进行湿热养护或自然养护,至混凝土强度满足要求。
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,减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。
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%。
本实用新型能减少超高性能混凝土在管道成型养护的过程中的开裂问题,以达到控制管道制品开裂的目的,使高强度的超高性能混凝土能良好应用于管道中。
本实用新型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、采用钢+橡胶内模,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。
附图说明
图1为本实用新型所述的模具剖面示意图;
图2为本实用新型所述的钢制内模端部固定装置示意图。
图中所示为:1-注浆口,2-钢制外模,3-钢制楔块,4-楔块支撑,5-钢制内模,6-橡胶部,7-外模连接处,8-液压缸,9-卡箍,10-橡胶垫层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的目的作进一步的详细描述,实施例不能在此一一赘述,但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例1
如图1和图2所示,一种制备超高性能混凝土管道的模具,所述模具包括设置有注浆口1的钢制外模2和钢制内模5,所述钢制内模5的一个连接处配合设置有钢制楔块3,钢制外模2的外模连接处7指向其对称中心,所述的钢制楔块3通过楔块支撑4支托于钢制内模5内壁上,所述钢制内模5由两块钢制组件及两块钢制组件之间的橡胶部6拼接而成,所述钢制内模5两端夹持设置有固定装置,所述固定装置包括由液压缸8驱动的卡箍9和机械紧固件,所述卡箍9与钢制内模5外周壁之间设置有橡胶垫层10,钢制内模5的外壁还设置有放置所述橡胶垫层10和机械紧固件的卡槽。
实施例2
一种采用所述模具制备超高性能混凝土管道的方法,包括步骤:
1)拼装模具,用卡箍9进行固定,将泵送机与模具相连,确保模具的密封性;
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)管道连模具整体养护,直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸;
6)模具拆卸时先把楔块支撑4拆除,将钢制楔块3取出,再分别把钢制内模5与钢制外模2拆分,直至模具完全拆卸;
7)管道制品拆模后继续进行湿热养护或自然养护,至混凝土强度满足要求。
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%。
本实施例制备的管道内径400mm,壁厚30mm,依据GBT 16752-2006《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》进行外压荷载试验,试验得初裂荷载为42.10kN/m,破坏荷载为47.15kN/m。该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27kN/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,并且能降低25%的壁厚。
实施例3
一种采用所述模具制备超高性能混凝土管道的方法,包括步骤:
1)拼装模具,用卡箍9进行固定,将泵送机与模具相连,确保模具的密封性;
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)管道连模具整体养护,直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸;
6)模具拆卸时先把楔块支撑4拆除,将钢制楔块3取出,再分别把钢制内模5与钢制外模2拆分,直至模具完全拆卸;
具体来说,本实施例中具体来说, 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72h,养护温度为75摄氏度,湿度大于90%。
具体来说,本实施例中所述超高性能混凝土管道配6条预应力纵筋,环向筋间距150mm。
本实施例制备的管道内径600mm,壁厚35mm,试验得初裂荷载为62.28kN/m,破坏荷载为82.51 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80kN/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,并且能降低41.7%的壁厚,性能比传统混凝土制作的给排水管道要优良。
实施例4
一种采用所述模具制备超高性能混凝土管道的方法,包括步骤:
1)拼装模具,用卡箍9进行固定,将泵送机与模具相连,确保模具的密封性;
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)管道连模具整体养护,直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸;
6)模具拆卸时先把楔块支撑4拆除,将钢制楔块3取出,再分别把钢制内模5与钢制外模2拆分,直至模具完全拆卸;
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。
具体来说,本实施例的所述的有机纤维为PVA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%。
本实施例制备的管道内径400mm,壁厚30mm,试验得初裂荷载为42.17kN/m,破坏荷载为48.51 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40mm的Ⅱ级钢筋混凝土管裂缝荷载27kN/m,破坏荷载41kN/m的标准,并且能降低25%的壁厚。
实施例5
一种采用所述模具制备超高性能混凝土管道的方法,包括步骤:
1)拼装模具,用卡箍9进行固定,将泵送机与模具相连,确保模具的密封性;
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)管道连模具整体养护,直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸;
6)模具拆卸时先把楔块支撑4拆除,将钢制楔块3取出,再分别把钢制内模5与钢制外模2拆分,直至模具完全拆卸;
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。
具体来说,本实施例中所述的有机纤维为超高分子量聚乙烯纤维,减水剂为40%固含量的聚羧酸减水剂。
具体来说,本实施例中所述超高性能混凝土管道采用钢丝网作为配筋。
本实施例制备的管道内径400mm,壁厚30mm,试验得初裂荷载为38.74kN/m,破坏荷载为43.28kN/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,仅为本实用新型专利较佳的实施例,但本实用新型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实用新型专利所公开的范围内,根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种制备超高性能混凝土管道的模具,其特征是:所述模具包括设置有注浆口(1)的钢制外模(2)、钢制内模(5),所述钢制内模(5)的一个连接处配合设置有钢制楔块(3),所述的钢制楔块(3)通过楔块支撑(4)支托于钢制内模(5)内壁上,所述钢制内模(5)依次由两块钢制组件及两块钢制组件之间的橡胶部(6)拼接而成,所述钢制内模(5)两端夹持设置有用于紧固钢制内模(5)的固定装置。
2.根据权利要求1所述的制备超高性能混凝土管道的模具,其特征在于:所述固定装置包括由液压缸(8)驱动的卡箍(9)和机械紧固件。
3.根据权利要求2所述的制备超高性能混凝土管道的模具,其特征在于:所述卡箍(9)与钢制内模(5)外周壁之间设置有橡胶垫层(10)。
4.根据权利要求3所述的制备超高性能混凝土管道的模具,其特征在于:所述钢制内模(5)两端的外周壁设置有放置所述橡胶垫层(10)和机械紧固件的卡槽。
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