一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在現今給水排水管道市場上，通用的有兩種管道，一種為塑料管道，另一種為鋼筋混凝土管道。另外還有鑄鐵管道以及混凝土管道等由于缺陷明顯，性能不如塑料管和鋼筋混凝土管已經沒有被廣泛應用。塑料管道擁有內壁摩擦系數小，施工便捷，抗腐蝕能力強等優點。但是塑料管道也有變形大，抗壓能力不足，單位造價高等明顯的局限。鋼筋混凝土管道具有強度高，單位造價低的特點，但是相對于塑料管道，又有內壁粗糙，自重大，施工困難以及抗腐蝕性不強等劣勢。不僅如此，傳統鋼筋混凝土管道配筋形式不夠合理，造成管道局部容易開裂，抗裂性能不強，對承壓管道的抗滲性能極其不利。綜上所述，發明一種新型優質管道解決這些問題刻不容緩。
[0003]在管道材料方面，傳統管道應用的都是傳統混凝土。超高性能混凝土目前已經得到了長足的研宄和發展，其性能上具有高強度，高韌性，高抗裂性以及很好的施工性能，在電力蓋板，鐵路蓋板等應用上已經形成了成熟的技術，并且根據實踐由塑料內模成型的蓋板表面非常光滑，適用于管道內壁的成型，解決了傳統混凝土管道內壁粗糙的問題。由以上可知，超高性能混凝土與管道領域可以無縫對接。在配筋方面，傳統管道的鋼筋骨架由縱筋和圓形環筋搭接而成，在破壞時會在管道的上下左右四個地方產生應力集中，管道內側上下位置受拉，外側左右受拉，圓形環筋配筋均勻，不能適應管道的不均勻受力條件，因此一種新型的配筋形式能夠解決這一問題。
[0004]現有普通混凝土管道成型技術主要包括離心法和懸輥法兩種。離心法采用離心成型技術，將混凝土拌合物高速離心成管，其優點是生產效率高。懸輥法是通過鋼輥繞一定半徑的軸心旋轉，直接將混凝土拌合物擠壓成型，具有生產效率高、生產管道的內壁較為光滑的優點。
[0005]這兩種混凝土管道成型方法各有優缺點，但都沒有辦法適應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鋼纖維而且不含有粗骨料，采用離心法成型容易造成超高性能混凝土分層，采用懸輥法成型則容易出現難以形成管體的問題。因此，本發明采用泵送頂升的方法進行管道成型。
【發明內容】
[0006]本發明的目的:一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道及其制備方法。這種管道采用泵送頂升法成型，管道材料采用新型配筋形式的骨架和超高性能混凝土。相比于市面存在的管道，具有高強度，高耐久性，高抗裂性，高鋼筋利用率，配筋合理，內壁光滑，自重適中，施工方便等優點。
[0007]本發明的目的是這樣實現的: 一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道，包括管道主體及設置在所述管道主體內的鋼筋骨架，所述鋼筋骨架包括沿管道主體長度方向均勻設置的環筋及連接各環筋的縱筋，所述環筋的形狀為橢圓形。
[0008]進一步地，所述鋼筋骨架保護層厚度不低于10mm，管壁厚度不低于60mm。
[0009]本發明另一方面提供了一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道制備方法，采用的管道成型模具包括鋼制外模和內模，包括步驟:
I)焊接鋼筋骨架，骨架的縱筋不變，環筋加工成橢圓形。
[0010]2)組裝模具并固定好鋼筋骨架，將泵送機與模具相連，并檢查其密封性能；
3)配制超高性能混凝土拌合物；
4)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內，采用泵送頂升工藝制備管道；
5)泵送完畢后，及時封模具的閉注漿口；
6)管道帶模具整體養護，待超高性能混凝土具備拆模強度即可進行拆模；
7)拆除模具；
8 )管道拆模后進行濕熱養護或自然養護，至強度滿足要求。
[0011]進一步地，所述超高性能混凝土中砂子與膠凝材料的質量比為0.8-1.5:1，水與膠凝材料的質量比為0.14-0.20:1，減水劑用量為膠凝材料質量的1.6-3.0%，纖維質量為膠凝材料質量的3%~17%，所述膠凝材料中水泥質量百分比為80%~40%，余量為礦物摻合料。
[0012]進一步地，所述纖維為微細鋼纖維。
[0013]進一步地，所述纖維為微細鋼纖維和有機纖維混合物，其中有機纖維的摻加量為膠凝材料質量的0.1%~0.5%，余量為微細鋼纖維。
[0014]進一步地，所述的有機纖維為PVA纖維或超高分子量聚乙烯纖維。
[0015]進一步地，所述的濕熱養護的時間為24h-72h，養護溫度為75-90攝氏度，濕度大于 90%。
[0016]進一步地，所述鋼筋骨架保護層厚度不低于10_，管壁厚度不低于60_。
[0017]進一步地，所述的內模為硬質塑料內模或鋼-橡膠組合內模，所述鋼-橡膠組合內模是一種由鋼制組件及位于鋼制組件之間的橡膠部拼接而成的內膜。
[0018]進一步地，所述硬質塑料內模的材料為丙烯酸共聚聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硬聚氯乙烯，硬質塑料內模厚度大于等于5mm。
[0019]進一步地，當內模為鋼-橡膠組合內模時，所述步驟7中拆除模具時，拆除鋼制外模和鋼-橡膠組合內模，當內模為硬質塑料內模時，所述步驟7中拆除模具時，拆除鋼制外模和硬質塑料內模，或僅拆除鋼制外模，保留硬質塑料內模作為管道的一部分。
[0020]本發明的有益效果:
1、與配圓形環筋的超高性能混凝土管相比，鋼筋永遠處于受拉側，使鋼筋的強度得到了有效的利用，破壞荷載提尚10%以上。
[0021]2、與塑料管相比，本發明強度高不易產生變形，質量大不易發生漂浮；
3、與傳統的鋼筋混凝土管道相比，本發明管道內壁光滑，粗糙系數小，有利于水流通過，且外層采用超高性能混凝土可在承壓能力不變的前提下大幅降低管道壁厚，減小管道體積，便于施工，縮短工期。
[0022]4、采用泵送頂升工藝，有效解決超高性能混凝土管道成型難題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明所述的一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道橫向剖面圖。
[0024]圖2為本發明所述的一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道B-B剖面圖。
[0025]圖3為本發明所述的一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道C-C剖面圖。
[0026]圖中所示為:1-環筋；2_管道主體。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本發明的目的作進一步的詳細描述，實施例不能在此一一贅述，但本發明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0028]實施例1
如圖1至圖3所示，一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道，包括管道主體2及設置在所述管道主體2內的鋼筋骨架，所述鋼筋骨架包括沿管道主體2長度方向均勻設置的環筋I及連接各環筋I的縱筋，所述環筋I的形狀為橢圓形，所述鋼筋骨架保護層厚度不低于1mm,管壁厚度不低于60mm。
[0029]實施例2
一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道制備方法，采用的管道成型模具包括鋼制外模和硬質塑料內模，硬質塑料內模材料為丙烯酸共聚聚氯乙烯，厚度為8mm，管道內徑1000mm，壁厚60mm (見圖1至圖3)，包括步驟:
1)焊接鋼筋骨架，骨架的縱筋不變，環筋I加工成橢圓形，配16條縱筋，橢圓形環筋間距 240mm ；
2)組裝模具并固定好鋼筋骨架，將泵送機與模具相連，并檢查其密封性能；
3)配制超高性能混凝土拌合物；
4)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內，采用泵送頂升工藝成型管道；
5)泵送完畢后，及時封模具的閉注漿口；
6)管道帶模具整體養護，待超高性能混凝土具備拆模強度即可進行拆模；
7)拆除模具，拆除鋼制外模和硬質塑料內模；
8)管道拆模后進行濕熱養護，至強度滿足要求。
[0030]具體來說，本實施例中所述超高性能混凝土中砂子與膠凝材料的質量比為0.8:1，水與膠凝材料的質量比為0.14:1，減水劑用量為膠凝材料質量的3.0%，纖維摻合物質量為膠凝材料質量的17%，所述膠凝材料中水泥質量百分比為80%，余量為礦物摻合料。
[0031]具體來說，本實施例的所述纖維為微細鋼纖維，減水劑為40%固含量的聚羧酸減水劑。
[0032]具體來說，本實施例的所述的濕熱養護的時間為24h，養護溫度為90攝氏度，濕度大于90%。
[0033]具體來說，本實施例的所述鋼筋骨架位于管道主體2內，保護層厚度不低于10mm。
[0034]本實施例制備的管道外壓荷載試驗方法依據GBT 16752-2006《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗方法》。試驗得裂縫荷載100.36kN/m，破壞荷載155.32 kN/m。該管道外壓荷載已達到內徑1000、壁厚10mm的III級鋼筋混凝土管裂縫荷載89 KN/m，破壞荷載134KN/m的標準，并且壁厚降低了 40%，安裝時，如圖1所示，需將圖中A面朝上。
[0035]實施例2
一種新型配筋形式的超高性能混凝土管道制備方法，采用的管道成型模具包括鋼制外模和鋼-橡膠組合內模，管道內徑1200_，壁厚90_，包括步驟:
1)焊接鋼筋骨架，骨架的縱筋不變，環筋I加工成橢圓形，配20條縱筋，環向筋間距150mm ；
2)組裝模具并固定好鋼筋骨架，將泵送機與模具相連，并檢查其密封性能；
3)配制超高性能混凝土拌合物；
4)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內，采用泵送頂升工藝成型管道；
5)泵送完畢后，及時封模具的閉注漿口；
6)管道帶模具整體養護，待超高性能混凝土具備拆模強度即可