一种高耐久预应力混凝土管及其制备方法与流程

本发明涉及预应力钢筒混凝土管，具体涉及一种高耐久预应力混凝土管及其制备方法。

背景技术：

1、管道耐久性定义为在环境作用和正常维护使用条件下、在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。埋地管道的服役环境面临着各种腐蚀类型和等级的作用，设计、制造时，不仅仅是进行结构设计，还要进行耐久性设计，并且，当耐久性设计的指标高于结构设计时，应以耐久性设计为控制指标。

2、中、大型混凝土埋地压力管道多是重要输、调水管线，管道是工程的主体结构物，安全等级和设计使用年限应与整个工程设计等级保持一致。整个工程安全等级是一级的，管道安全等级也为一级，设计使用年限按100年设计。对于安全等级是二级及以下的管道工程，考虑到输水管道大多关系到国计民生，具有重要性，同时考虑到工程等级低，施工管理要求和水平相对较低，加之腐蚀环境的复杂性，工程往往做不好。因此一般中、大型混凝土压力管道的设计使用寿命不应低于50年，耐久性按50年设计。

3、高性能混凝土(high performance concrete,简称hpc)是指一种能符合特定性能要求的混凝土，具有结构所要求的各项力学性能，具有高耐久、高工作性的混凝土。采用高性能混凝土制作管道保护层和管芯，是改善管道结构和提高耐久性的有效途径。但在混凝土压力管道中却未有应用，因此，如何在管道上采用高性能混凝土，以解决混凝土耐久性不足的问题使本领域研究的重点。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种高耐久预应力混凝土管。所述高耐久预应力混凝土管的设计使用年限为100年，且氯离子扩散系数drcm≤7(10-12m2/s)，抗硫酸盐ks≥150，抗冻df≥70(％)，具有较高的耐腐蚀能力和抗冻能力，更加适用于寒冷地区埋地使用。

2、本发明的目的之二在于提供一种所述的高耐久预应力混凝土管的制备方法。所述制备方法浇筑后按照一定蒸养处理方式严格控制温度和时间，极大程度避免了混凝土层出现纵向裂缝，从而进一步保证了预应力混凝土管的耐久性的提升。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、第一方面，本发明提供一种高耐久预应力混凝土管，所述高耐久预应力混凝土管包括管芯；

5、其中，所述管芯包括钢筒本体，且所述钢筒本体的内表面和外表面均具有第一混凝土层；所述第一混凝土层由c60高性能混凝土浇筑形成；

6、其中，所述管芯的外侧缠绕有预应力钢丝；所述预应力钢丝为螺旋肋高强钢丝；

7、其中，所述预应力钢丝的外侧具有第二混凝土层；所述第二混凝土层由c70高性能混凝土浇筑形成。

8、进一步，所述高耐久预应力混凝土管的一端为插口端，另一端为承口端；

9、其中，所述插口端的外壁上设置有两个凹槽，所述凹槽的内部均设置有橡胶圈，且两个凹槽之间设置有打压孔；所述承口端的与插口端通过橡胶圈相接触配合。

10、进一步，所述钢筒本体的内表面的第一混凝土层的厚度为50～90mm(需要注意的是，该混凝土层的厚度可随管径变化而进行调整)；所述钢筒本体的外表面第一混凝土层的厚度为47～167mm(需要注意的是，工压高、覆土深的加厚管除外)；管径变化为1600～4000mm。进一步，所述第二混凝土层的厚度为40～50mm，优选为45mm。

11、进一步，所述c60高性能混凝土按重量份数计包括：硅酸盐水泥380～400份、矿物掺和料95～110份、活性骨料1800～1850份、外加剂9～10份、水120～130份。

12、进一步，所述c70高性能混凝土按重量份数计包括：硅酸盐水泥400～430份、矿物掺和料110～135份、活性骨料1760～1790份、外加剂10～12份、水115～125份。

13、进一步，所述硅酸盐水泥包括p.42.5普通硅酸盐水泥。

14、进一步，所述矿物掺和料包括粉煤灰和/或硅灰。

15、进一步，所述活性骨料包括石子和/或砂子。

16、进一步，所述外加剂包括减水剂。

17、进一步，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

18、进一步，所述螺旋肋高强钢丝的强度为1570～1670mpa。

19、进一步，所述螺旋肋高强钢丝的直径为6～8mm，优选为7mm。

20、进一步，所述第二混凝土层的外表面还具有防腐层。

21、进一步，所述防腐层为环氧煤沥青层。

22、进一步，所述环氧煤沥青层的厚度为400～600μm。

23、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的高耐久预应力混凝土管的制备方法，所述制备制备方法包括以下步骤：

24、采用c60高性能混凝土对所述钢筒本体的内表面和外表面进行一次浇筑，进行蒸养处理，得到所述管芯；

25、在所述管芯的外侧缠绕螺旋肋高强钢丝；

26、采用c70高性能混凝土对外侧缠绕螺旋肋高强钢丝的管芯的外表面进行二次浇筑，进行蒸养处理，得到所述高耐久预应力混凝土管。

27、进一步，所述蒸养处理依次包括静停处理、升温处理和降温处理：

28、其中，所述静停处理为：在10～30℃的常温下维持1～1.5h；

29、其中，所述升温处理为：以1～22℃/h的升温速度升温至50～60℃后，于50～60℃下维持6～10h；

30、其中，所述降温处理为：以1～22℃/h的降温速度降温至10～25℃后，于10～25℃下维持2h以上。

31、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

32、(1)本发明所述高耐久预应力混凝土管的管芯混凝土中埋置钢筒的结构形式是一种非常适合管道预应力结构的形式，管芯混凝土和钢筒处在预压应力下，发挥了混凝土的抗压性能，钢筒的抗渗作用，解决了管芯缠丝后产生工艺环裂的渗漏问题，钢筒两端焊接承插口，可实现承插式双胶圈柔性连接，方便安装。

33、(2)本发明使用一定强度的螺旋肋钢丝可以大幅提升与最外侧的保护层混凝土与的粘结强度，解决管芯与保护层的空鼓问题，使得管道结构整体性能得到加强，对提升管道耐久性极为有利。

34、(3)本发明所述钢筒本体的内表面和外表面选用c60高性能混凝土，而预应力钢丝的外侧所设置的第二混凝土层选用c70高性能混凝土，从而实现进一步提高混凝土管的耐久性和抗冻能力。

35、(4)本发明管道工程安全等级是一级的，设计使用年限为100年，其余设计使用年限为50年。

技术特征：

1.一种高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述高耐久预应力混凝土管包括管芯；

2.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述高耐久预应力混凝土管的一端为插口端，另一端为承口端；

3.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，在所述管芯中，所述钢筒本体的内表面的第一混凝土层的厚度为50～90mm；所述钢筒本体的外表面第一混凝土层的厚度为47～167mm；管径变化为1600～4000mm；

4.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，在所述管芯中，所述c60高性能混凝土按重量份数计包括：硅酸盐水泥380～400份、矿物掺和料95～110份、活性骨料1800～1850份、外加剂9～10份、水120～130份。

5.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述c70高性能混凝土按重量份数计包括：硅酸盐水泥400～430份、矿物掺和料110～135份、活性骨料1760～1790份、外加剂10～12份、水115～125份。

6.根据权利要求4或5所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述硅酸盐水泥包括p.42.5普通硅酸盐水泥；

7.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述螺旋肋高强钢丝的强度为1570～1670mpa；

8.根据权利要求1所述的高耐久预应力混凝土管，其特征在于，所述第二混凝土层的外表面还具有防腐层；

9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的高耐久预应力混凝土管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的高耐久预应力混凝土管的制备方法，其特征在于，所述蒸养处理依次包括静停处理、升温处理和降温处理：

技术总结本发明提供了一种高耐久预应力混凝土管及其制备方法，涉及预应力钢筒混凝土管技术领域。所述高耐久预应力混凝土管包括管芯；所述管芯包括钢筒本体，且所述钢筒本体的内表面和外表面均具有第一混凝土层；所述第一混凝土层由C60高性能混凝土浇筑形成；所述管芯的外侧缠绕有预应力钢丝；所述预应力钢丝为螺旋肋高强钢丝；其中，所述预应力钢丝的外侧具有第二混凝土层；所述第二混凝土层由C70高性能混凝土浇筑形成。本发明通过螺旋肋钢丝可以大幅提升与最外侧的保护层混凝土的粘结强度，解决管芯与保护层的空鼓问题；通过在预应力钢丝的外侧所设置的第二混凝土层选用C70高性能混凝土，从而实现进一步提高混凝土管的耐久性和抗冻能力。技术研发人员：雍富强,李佳平,胡登兴,朱东,赵灵山,姚丽琴,付震,安江波,赵珉庆,刘莉受保护的技术使用者：宁夏青龙管业集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1