一種新型鋼筋混凝土排水管材及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鋼筋混凝土排水管材及其制造方法。本發(fā)明針對(duì)鋼筋混凝土排水管道目前存在的問(wèn)題，從三方面提出新型混凝土管材的制造的關(guān)鍵技術(shù)，不僅以新型防腐措施及接口型式以對(duì)抗環(huán)境因素，提高管道的耐久性、接口的嚴(yán)密性，還從管道本身入手，采用適合排水管材的活性粉末混凝土(RPC)的配方為原材料，使其強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、結(jié)構(gòu)更為致密，阻斷可能形成的滲透通路，同時(shí)還使管材本身用料更省、重量更輕，從根本上改善鋼筋混凝土管道基本性能的方法。由于重量減輕，接口更嚴(yán)密，可將排水管道標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(2.5m)延長(zhǎng)至4～6m。
【專利說(shuō)明】
一種新型鋼筋混凝土排水管材及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于給排水工程及水利工程領(lǐng)域，具體涉及一種新型鋼筋混凝土排水管材及其制造方法。

【背景技術(shù)】
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[0002]長(zhǎng)期鋪設(shè)于地下的混凝土排水管道，在一般情況下使用良好，管材本身造價(jià)很低，但由于管道重量大，難以運(yùn)輸和安裝，對(duì)基礎(chǔ)要求較高(常采用混凝土基礎(chǔ))，因此總體造價(jià)并不低，且內(nèi)部或外部存在侵蝕介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生腐蝕破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，無(wú)法達(dá)到使用期限的要求，造成能源、資源的浪費(fèi)。近年來(lái)，由于排水管路接口不嚴(yán)密，雨污水漏失后影響基礎(chǔ)所造成的地面塌陷事故逐漸增多，已造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此管材的耐久性、接口密封性能日益受到工程界和科學(xué)界的普遍重視。
[0003]相比混凝土管材，化學(xué)建材管材(如玻璃鋼夾砂管、HDPE管等)因具有較好的耐腐蝕性、較輕的管材重量以及可靠的接口型式，得到國(guó)家的大力推廣，但混凝土管材抗外壓性能是化學(xué)建材管材無(wú)可比擬的，且維修費(fèi)用少、使用壽命長(zhǎng)，在大中口徑排水管材中仍占據(jù)較大市場(chǎng)，主要用于雨、污水管道、引水管、農(nóng)用排灌及頂管工程。在國(guó)外，混凝土管材的市場(chǎng)占有率更高，歐洲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大于DN400的排水管中，混凝土管道占90?95%，大口徑管則100%采用混凝土管道。
[0004]目前混凝土排水管材存在的突出問(wèn)題是其結(jié)構(gòu)形式，由于壁厚大、重量大，造成安裝不方便；接口嚴(yán)密性較差、易破損、常需混凝土基礎(chǔ)；防腐處理困難，造成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性較差等。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476-2008要求，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限不低于50年，因此更要求我們從混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，管道接口嚴(yán)密性、可靠性及管道防腐等性能等方面著手，解決目前混凝土排水管存在的問(wèn)題，從而研究出可靠的、穩(wěn)定的、滿足設(shè)計(jì)使用年限要求的新型混凝土排水管。
[0005]要改善混凝土管的脆性，減輕其重量，需改變混凝土自身的特性，改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于原材料，制作工藝等方面的限制，混凝土內(nèi)部存在大量的微裂縫及不均勻性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯得極端的復(fù)雜性，而改善混凝土的脆性也變得相對(duì)困難。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)混凝土的脆性進(jìn)行了大量的研究，從本質(zhì)上講，改善混凝土的脆性應(yīng)尋找有效的方法，改善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善孔結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，改善水泥石與骨料過(guò)渡層的界面結(jié)構(gòu)和性能，減少內(nèi)部微裂縫，控制破壞時(shí)的微裂縫的開裂和擴(kuò)展等。
[0006]要提高混凝土管道的耐久性和密封性，管道接口型式十分重要。對(duì)于混凝土管材，目前各地區(qū)特別是沿海和發(fā)達(dá)城市，已越來(lái)越多地采用承插口管和鋼承口管，平口管日漸淘汰，埋管采用承插口管，頂管使用鋼承口管逐漸成為主流。管接口常采用單、雙膠圈型式，雙膠圈接口主要用于壓力管道。
[0007]要提高管道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，需提高其抗腐蝕性能。引起混凝土材料排水管腐蝕的原因是多種多樣的，鋪設(shè)環(huán)境中的含鹽土壤(如SO42' Cl' Mg2+含量高的土壤環(huán)境)、降雨滲濾、地下水滲入、沿海地區(qū)海水入侵、管內(nèi)污水外滲、管道接頭處存在的較強(qiáng)腐蝕環(huán)境、污水在管內(nèi)滯留產(chǎn)生的腐蝕性氣體(如H2S等)以及排水系統(tǒng)內(nèi)部可能適宜硫酸鹽菌生長(zhǎng)的環(huán)境等。常規(guī)的混凝土管道防腐做法一般采用內(nèi)襯PVC或橡膠材料，由于PVC、橡膠材料存在與混凝土連接不緊密及易老化等問(wèn)題，運(yùn)行一段時(shí)間后，內(nèi)襯材料會(huì)脫落，從而使管道失去防腐性能；也有混凝土管道采用刷環(huán)氧防腐涂料(如環(huán)氧浙青等)，由于環(huán)氧涂層無(wú)透氣性，所以施工時(shí)構(gòu)件混凝土表面一定要干燥，否則涂層易鼓泡、剝落，一旦產(chǎn)生局部脫膜現(xiàn)象即造成防腐失敗。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0008]本發(fā)明的目的是提供一種成本較低、操作簡(jiǎn)便、強(qiáng)度和耐久性好、抗?jié)B能力強(qiáng)、防腐性能好、重量輕的新型鋼筋混凝土排水管材及其制造方法。
[0009]本發(fā)明的新型鋼筋混凝土排水管材是通過(guò)以下方法制備的，該方法包括以下步驟:
[0010]a、鋼筋混凝土排水管材的制作:采用活性粉末混凝土(Reactive PowderConcrete，簡(jiǎn)稱RPC)為原材料，用該原材料按照常規(guī)方法制成排水管材；
[0011 ] b、鋼筋混凝土排水管材的接口:鋼筋混凝土排水管材一端設(shè)置呈“L”型的插口鋼環(huán)，另外一端設(shè)置呈“L”型的承口鋼環(huán)，一根鋼筋混凝土排水管材的插口鋼環(huán)能相配合的插入另外一根鋼筋混凝土排水管材的承口鋼環(huán)，插口鋼環(huán)和承口鋼環(huán)與鋼筋混凝土排水管材內(nèi)的管道鋼筋相連，在插口鋼環(huán)的前端周側(cè)面和端面上具有能裝橡膠圈的凹槽環(huán)，在插口鋼環(huán)能相配合的插入承口鋼環(huán)時(shí)，凹槽環(huán)中裝填橡膠圈，從而使插口鋼環(huán)和承口鋼環(huán)緊密連接；
[0012]C、對(duì)上述鋼筋混凝土排水管材的混凝土表面進(jìn)行清洗，對(duì)寬度大于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧膠泥或高強(qiáng)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，噴涂硅烷前混凝土表面應(yīng)為表干狀態(tài)，混凝土表面無(wú)游離水，浸潰硅烷的施工采取浸泡、涂刷、低壓噴涂或滾刷進(jìn)行施工。
[0013]本發(fā)明充分考慮了影響混凝土管道耐久性等結(jié)構(gòu)性能的內(nèi)外因素，首先從改善混凝土脆性等方面入手，選用活性粉末混凝土(RPC)作為制作管材的原材料，主要成分有水泥，細(xì)砂，石英粉，硅灰，高效減水劑，鋼纖維等。這種混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷裂韌性等力學(xué)指標(biāo)較之普通混凝土大大提升，是目前用于橋梁、橋墩的新型建材。用在橋梁、橋墩等的RPC混凝土所摻入的鋼纖維長(zhǎng)度約為3?13mm,直徑約0.15?0.20mm,體積摻量為1.5%?3%。摻入微鋼纖維后，RPC的抗壓強(qiáng)度、彎折強(qiáng)度和韌性有較大幅度的提高。而排水管道，其不僅需要考慮提高抗壓強(qiáng)度，還要使其結(jié)構(gòu)更輕薄，大幅度減輕自重，使管材更易于運(yùn)輸和鋪設(shè)。由于去除石子等粗骨料，以細(xì)砂為骨料，摻入大量硅灰等礦物摻合料、高效減水劑和微細(xì)鋼纖維，薄弱的界面得到大幅度加強(qiáng)，將其用于制作檢查井可以減少壁厚，使其結(jié)構(gòu)更輕薄，大幅度減輕自重，使管道更易于運(yùn)輸和裝配。另外，還需考慮界面過(guò)渡區(qū)的厚度與范圍，結(jié)構(gòu)十分密實(shí)，孔隙率低，不僅能夠阻止管材內(nèi)運(yùn)送的介質(zhì)向外泄露，而且能夠抵御外部侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，從而提高了體系均勻性、強(qiáng)度和耐久性，因此，本發(fā)明經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的預(yù)實(shí)驗(yàn)，得到能夠滿足上述要求的排水管道用的活性粉末混凝土。該活性粉末混凝土具體配料為水泥:砂:石英粉:硅灰按照質(zhì)量比2:0.5:0.32:0.15，減水劑的用量為水泥、砂、石英粉和硅灰總質(zhì)量的2%，鋼纖維的長(zhǎng)度為3?13_，直徑0.15?
0.20mm，體積摻量為1%，水膠比為0.18。采用該最佳質(zhì)量配合比的RPC混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)150Mpa,同時(shí)管壁厚度可減小至常規(guī)的一半左右，重量可減至常規(guī)管道的60%左右，安裝及運(yùn)輸更為方便。
[0014]優(yōu)選，所述的浸潰硅烷的施工，施工時(shí)混凝土表面溫度在5-45 °C之間，浸潰硅烷施工順序應(yīng)自下向上連續(xù)噴涂實(shí)施，使被涂表面飽和溢流，被涂面至少有5s看上去是濕的，每遍噴涂量為300ml/m2，噴涂?jī)杀椋g隔時(shí)間至少為6h。
[0015]本發(fā)明提出了一種“L”型雙橡膠圈鋼承插式接口型式。本發(fā)明將鋼制接口與管道的鋼筋連接，結(jié)構(gòu)上一體性更強(qiáng)；在插口鋼環(huán)的周側(cè)面和端面設(shè)有兩個(gè)能裝橡膠圈的凹槽環(huán)，在插口鋼環(huán)能相配合的插入承口鋼環(huán)時(shí)，凹槽環(huán)中裝填橡膠圈，使得管道發(fā)生橫向和縱向偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，由于橡膠圈的作用，管道均能得到“自鎖”作用，防止管道接口漏水；管道與管道直接接口完全是鋼板對(duì)接，接縫更小、接口更緊密且對(duì)接更容易，克服了以往混凝土與混凝土接口或混凝土與鋼板接口縫隙過(guò)大、對(duì)接難以緊密而容易漏水的問(wèn)題。“L”型雙橡膠圈鋼承插式接口使得管道的抗不均勻沉降和密封性能大大提高。“L”型雙橡膠圈鋼承插口，并用于重力流排水管道，具有柔性承插口管的特點(diǎn)，同時(shí)接口 “自鎖”作用更強(qiáng)，接口更緊密，抗基礎(chǔ)變形、抗?jié)B漏更佳，適合長(zhǎng)距離施工，工程(管材)壽命期長(zhǎng)，取消了混凝土基礎(chǔ)，從根本上解決排水管接口不嚴(yán)、易受侵蝕從而影響管道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性問(wèn)題，也解決了管道接口不嚴(yán)而漏水引起的地面沉降和塌陷問(wèn)題。
[0016]本發(fā)明提出了一種硅烷浸潰混凝土管材的新型防腐處理的方法，采用硅烷浸潰防腐材料，該材料屬于化學(xué)建材，通過(guò)滲透進(jìn)入混凝土表面與水化的水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在基材表面上生成了不溶性防水樹脂薄膜。這層防水薄膜使混凝土毛細(xì)孔壁憎水化，使水分和水分所攜帶的鹽類難以滲入混凝土，起到保護(hù)作用。硅烷具有良好的耐酸、耐堿、耐磨、耐紫外線、耐風(fēng)化、耐凍融、耐氯離子、透氣性佳等性能。解決外部環(huán)境因素如復(fù)雜成分污水及腐蝕性土壤、地質(zhì)條件對(duì)混凝土管道的侵蝕，且克服了常規(guī)防腐涂料常見的脫皮、起泡問(wèn)題，使得管道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐腐蝕性及耐久性大大提高。
[0017]本發(fā)明針對(duì)鋼筋混凝土排水管道目前存在的問(wèn)題，從三方面提出新型混凝土管材的制造的關(guān)鍵技術(shù)，不僅以新型防腐措施及接口型式以對(duì)抗環(huán)境因素，提高管道的耐久性、接口的嚴(yán)密性，還從管道本身入手，采用適合排水管材的活性粉末混凝土(RPC)的配方為原材料，使其強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、結(jié)構(gòu)更為致密，阻斷可能形成的滲透通路，同時(shí)還使管材本身用料更省、重量更輕，從根本上改善鋼筋混凝土管道基本性能的方法。由于重量減輕，接口更嚴(yán)密，可將排水管道標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(2.5m)延長(zhǎng)至4?6m。
[0018]因此，本發(fā)明的新型鋼筋混凝土排水管材具有壁厚小、重量小、成本較低、操作簡(jiǎn)便，耐久性、密封性、穩(wěn)定性好，抗腐蝕性能強(qiáng)，抗?jié)B能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
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[0019]圖1是本發(fā)明的新型鋼筋混凝土排水管材的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中1、第一排水管材；2、第二排水管材；3、插口鋼環(huán)；4、承口鋼環(huán)；5、凹槽環(huán)；6、橡皮圈；7、管道的鋼筋。

【具體實(shí)施方式】
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[0021]以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]本實(shí)施例的新型鋼筋混凝土排水管材是通過(guò)以下方法制備的，該方法包括以下步驟:
[0024]a、鋼筋混凝土排水管材的制作:采用活性粉末混凝土(Reactive PowderConcrete，簡(jiǎn)稱RPC)為原材料，該活性粉末混凝土具體配料為水泥:砂:石英粉:硅灰按照質(zhì)量比2:0.5:0.32:0.15，減水劑的用量為水泥、砂、石英粉和硅灰總質(zhì)量的2%，鋼纖維的長(zhǎng)度為3?13mm，直徑0.15?0.20mm，體積摻量為1%，水膠比為0.18。用該原材料按照常規(guī)方法制成排水管材，采用該最佳質(zhì)量配合比的RPC混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)150Mpa，同時(shí)管壁厚度可減小至常規(guī)的一半左右，重量可減至常規(guī)管道的60%左右，安裝及運(yùn)輸更為方便。
[0025]b、鋼筋混凝土排水管材的接口:如圖1所示，鋼筋混凝土排水管材一端設(shè)置呈“L”型的插口鋼環(huán)3，另外一端設(shè)置呈“L”型的承口鋼環(huán)4，第一排水管材I的插口鋼環(huán)3能相配合的插入第二排水管材2的承口鋼環(huán)4，插口鋼環(huán)3和承口鋼環(huán)4與鋼筋混凝土排水管材內(nèi)的管道鋼筋7相連，在插口鋼環(huán)的前端周側(cè)面和端面上設(shè)有能裝橡膠圈的凹槽環(huán)5，在插口鋼環(huán)能相配合的插入承口鋼環(huán)時(shí)，凹槽環(huán)中裝填橡膠圈6，橡膠圈6使得管道發(fā)生橫向和縱向偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，由于橡膠圈的作用，均能得到“自鎖”作用，防止管道接口漏水；管道與管道直接接口完全是鋼板對(duì)接，接縫更小、接口更緊密且對(duì)接更容易，克服了以往混凝土與混凝土接口或混凝土與鋼板接口縫隙過(guò)大、對(duì)接難以緊密而容易漏水的問(wèn)題。“L”型雙橡膠圈鋼承插式接口使得管道的抗不均勻沉降和密封性能大大提高。
[0026]C、應(yīng)用硅烷浸潰防腐:
[0027](I):基層清理:在硅烷浸潰施工前，對(duì)上述鋼筋混凝土排水管材的混凝土表面進(jìn)行清洗，去除灰塵、油污和附著物，對(duì)寬度大于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧膠泥或高強(qiáng)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，噴涂硅烷前混凝土表面應(yīng)為表干狀態(tài)，混凝土表面無(wú)游離水即可施工。需要提醒的是在加工中切忌使用烘干設(shè)備，因?yàn)楣柰樾枰c水化的水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)才能發(fā)揮防水性能，但表面過(guò)濕會(huì)影響滲透深度，因此基面表干時(shí)噴涂效果最好。
[0028](2)浸潰或涂裝:浸潰硅烷的施工可采取浸泡、涂刷、低壓噴涂或滾刷均可。加工時(shí)混凝土表面溫度應(yīng)在5-45°C之間，浸潰硅烷施工順序應(yīng)自下向上連續(xù)噴涂實(shí)施，使被涂表面飽和溢流,被涂面至少有5s看上去是濕的，每遍噴涂量為300ml/m2，噴涂?jī)杀?，間隔時(shí)間至少為6h。
[0029]由此得到本實(shí)施例的新型鋼筋混凝土排水管材。本實(shí)施例的新型鋼筋混凝土排水管材采用活性粉末混凝土(RPC)為原材料，改善混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度更高，采用該最佳質(zhì)量配合比的RPC混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)150Mpa，穩(wěn)定性更優(yōu)、結(jié)構(gòu)更為致密，阻斷可能形成的滲透通路，相比于普通混凝土管材，其本身用料更省、重量更輕，從根本上改善鋼筋混凝土管道基本性能。再通過(guò)硅烷浸潰防腐以及接口型式以對(duì)抗環(huán)境因素，提高管道的耐久性、接口的嚴(yán)密性。
【權(quán)利要求】
1.一種新型鋼筋混凝土排水管材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: a、鋼筋混凝土排水管材的制作:采用活性粉末混凝土為原材料，用該原材料按照常規(guī)方法制成排水管材； b、鋼筋混凝土排水管材的接口:鋼筋混凝土排水管材一端設(shè)置呈“L”型的插口鋼環(huán)，另外一端設(shè)置呈“L”型的承口鋼環(huán)，一根鋼筋混凝土排水管材的插口鋼環(huán)能相配合的插入另外一根鋼筋混凝土排水管材的承口鋼環(huán)，插口鋼環(huán)和承口鋼環(huán)與鋼筋混凝土排水管材內(nèi)的管道鋼筋相連，在插口鋼環(huán)的前端周側(cè)面和端面上具有能裝橡膠圈的凹槽環(huán)，在插口鋼環(huán)能相配合的插入承口鋼環(huán)時(shí)，凹槽環(huán)中裝填橡膠圈，從而使插口鋼環(huán)和承口鋼環(huán)緊密連接; C、對(duì)上述鋼筋混凝土排水管材的混凝土表面進(jìn)行清洗，對(duì)寬度大于0.2mm的裂縫采用環(huán)氧膠泥或高強(qiáng)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，噴涂硅烷前混凝土表面應(yīng)為表干狀態(tài)，混凝土表面無(wú)游離水，浸潰硅烷的施工采取浸泡、涂刷、低壓噴涂或滾刷進(jìn)行施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的活性粉末混凝土具體配料為水泥:砂:石英粉:硅灰按照質(zhì)量比2:0.5:0.32:0.15配合，減水劑的用量為水泥、砂、石英粉和硅灰總質(zhì)量的2%，鋼纖維的長(zhǎng)度為3?13mm，直徑0.15?0.20mm，體積摻量為1%，水膠比為0.18。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的浸潰硅烷的施工，施工時(shí)混凝土表面溫度在5-45°C之間，浸潰硅烷施工順序應(yīng)自下向上連續(xù)噴涂實(shí)施，使被涂表面飽和溢流，被涂面至少有5s看上去是濕的，每遍噴涂量為300ml/m2，噴涂?jī)杀?，間隔時(shí)間至少為6h。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新型鋼筋混凝土排水管材的制造方法制造得到的新型鋼筋混凝土排水管材。
【文檔編號(hào)】C04B28/00GK104197129SQ201410359551
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】黃鵠 申請(qǐng)人:深圳市清源管道科技發(fā)展有限公司