一种纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道

本发明涉及管道，具体为一种纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道。

背景技术：

1、输水或排水管道关系着城市生活用水和污水排放的重大问题，对于城市防洪排涝、消防用水、工业用水以及大规模的输水工程具有重大意义。早期手工制作的管道主要用于输送水源和液体，因其管道的材料限制了其用途范围。而随着工业革命的推进，对管道性能要求越来越高，出现了铸铁管(cip)、钢管(sp)、聚乙烯管(如聚氯乙烯(pvc)、高密度聚乙烯(hdpe))、预应力钢筒混凝土管(pccp)和钢筋缠绕钢筒混凝土管(bccp)，以及发展到现如今由玻璃纤维增强塑料(grp)和碳纤维增强塑料(crp)等先进复合材料组合而成的新型管道。

2、上述这些管道应用广泛，在各自应用领域具有其独特优点，适用于各种不同的应用场景，但也有着各自的不足。例如铸铁管和钢管抗腐蚀性差，常常需要进行防腐蚀处理，同时重量相对较重，材料成本大；而预应力钢筒混凝土管时常会因为砂浆保护层开裂而发生介质渗漏、预应力钢筋腐蚀和预应力损失；钢筋缠绕钢筒混凝土管道在环境影响下钢筋会锈蚀而致使其管道性能大大降低；聚乙烯管虽然重量较轻，但因抗压能力较低，需要额外高强度的材料支持，而这类材料在高温下容易发生变形，在紫外线长期作用下会导致管道表面老化和脆化，降低其耐用性。

3、总的来说，现有的各类管道性能比较单一，难以同时兼顾重量轻、耐腐蚀、防泄漏以及高承载能力等性能，耐用性不佳，应用具有一定的局限性，难以适应各类复杂使用环境。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用范围广、同时兼顾有自重轻、耐腐蚀、防泄漏以及具备高承载能力的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，以解决上述背景技术中提出的各类管道性能比较单一、耐用性不佳而难以适应各类复杂使用环境的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，包括相互连接的两管道本体以及在两管道本体连接处形成的接头密封结构，所述管道本体包括管外层、管内层、网格层以及混凝土层，管外层套设在管内层外周，并相应在管外层与管内层之间形成空腔，网格层沿管道本体长度方向布置在所述空腔内，混凝土层填充在所述空腔内。

4、优选的，所述管内层与网格层之间设置有为混凝土层所包覆的夹心层。

5、优选的，所述夹心层沿管道本体的长度方向以及管周方向均匀开设有孔洞，以使夹心层两面的混凝土层连接成一体。

6、优选的，所述网格层为纤维网格或钢筋笼。

7、优选的，所述管外层为纤维缠绕管、纤维网格、钢筋笼或速格垫。

8、优选的，所述管内层背向管腔的内周面上设置有若干嵌设在混凝土层内的锚固键。

9、优选的，所述接头密封结构采用搭接式结构，包括插口部和搭接部，插口部为其中一管道本体与另一管道本体的连接处延伸形成的环状台阶结构，搭接部为另一管道本体端部延伸形成且与插口部搭接的环状凹槽结构，所述插口部邻近管腔的端面向搭接部一端的管内层内侧延伸形成连接段。

10、优选的，所述搭接部的内径大于插口部的外径，使得搭接部与插口部的搭接面之间形成缝隙，缝隙内填充有水泥砂浆层。

11、优选的，所述插口部或搭接部的搭接面上开设有多个环形的密封槽，多个所述密封槽内均嵌设有密封圈，密封圈的外周面与之相应另一搭接面抵接。

12、优选的，其中一所述管道本体的端部对接面固定设置有水松板，水松板与另一所述管道本体的端部对接面之间具有间隙。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、通过具有不同性能的管层构成管道本体，并合理配置管道本体各部分结构，通过优化管道本体的结构，使得其应用范围广，同时兼顾有自重轻、耐腐蚀、防泄漏以及具备高承载能力的优点，可应用于各种复杂的施工环境和使用场景；

15、2、混凝土层为超高性能混凝土或普通混凝土，超高性能混凝土具有较高的抗压强度、耐久性和韧性，布置在管外层和管内层之间的超高性能混凝土作为管道本体的主要承受压力组分，相比于普通混凝土具有更高的承压能力，不易发生开裂或断裂；夹心层沿管道本体的长度方向以及管周方向均匀开设有孔洞，以使夹心层两面的混凝土层连接成一体，夹心层与混凝土层共同承受管道本体的压力，具备高承载力的同时重量更轻；

16、3、管外层作为管道本体的支撑外摸板，省去了浇筑混凝土层的模板支撑，管外层内为纤维缠绕管、纤维网格、钢筋笼或速格垫，可根据不用的施工环境和应用场景采用对应的管外层，应用范围广，为工程设计提供了更多选择；管内层作为管道本体的内衬层和内模板，省去了浇筑混凝土层的模板支撑，管内层通过锚固健与混凝土层紧密连接，使得管内层与混凝土层连成一个整体，所述管内层为速格垫，速格垫耐腐蚀好，具有良好的隔绝作用，能够隔绝管内层输送的介质，避免介质与混凝土层接触而引起混凝土层开裂，防止管道本体渗漏；

17、4、接头密封结构采用搭接式结构，包括插口部和搭接部，插口部为其中一管道本体与另一管道本体的连接处延伸形成的环状台阶结构，搭接部为另一管道本体端部延伸形成且与插口部搭接的环状凹槽结构；搭接部与插口部的搭接面之间形成缝隙，缝隙内填充有水泥砂浆层或使用法兰件连接，使得两管道本体连成一个整体，连接更牢固；或者通过密封圈对缝隙进行密封，以减少渗漏。

技术特征：

1.一种纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：包括相互连接的两管道本体(10)以及在两管道本体(10)连接处形成的接头密封结构，所述管道本体(10)包括管外层(1)、管内层(5)、网格层(3)以及混凝土层(2)，所述管外层(1)套设在管内层(5)外周，并相应在管外层(1)与管内层(5)之间形成空腔，网格层(3)沿管道本体(10)长度方向布置在所述空腔内，混凝土层(2)填充在所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述管内层(5)与网格层(3)之间设置有为混凝土层(2)所包覆的夹心层(4)。

3.根据权利要求2所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述夹心层(4)沿管道本体(10)的长度方向以及管周方向均匀开设有孔洞，以使夹心层(4)两面的混凝土层(2)连接成一体。

4.根据权利要求1所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述网格层(3)为纤维网格或钢筋笼。

5.根据权利要求1所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述管外层(1)为纤维缠绕管、纤维网格、钢筋笼或速格垫。

6.根据权利要求4所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述管内层(5)背向管腔的内周面上设置有若干嵌设在混凝土层(2)内的锚固键(6)。

7.根据权利要求1所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述接头密封结构采用搭接式结构，包括插口部(11)和搭接部(12)，插口部(11)为其中一管道本体(10)与另一管道本体(10)的连接处延伸形成的环状台阶结构，搭接部(12)为另一管道本体(10)端部延伸形成且与插口部(11)搭接的环状凹槽结构，所述插口部(11)邻近管腔的端面向搭接部(12)一端的管内层(5)内侧延伸形成连接段。

8.根据权利要求7所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述搭接部(12)的内径大于插口部(11)的外径，使得搭接部(12)与插口部(11)的搭接面之间形成缝隙，缝隙内填充有水泥砂浆层(8)。

9.根据权利要求7所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：所述插口部(11)或搭接部(12)的搭接面上开设有多个环形的密封槽，多个所述密封槽内均嵌设有密封圈(7)，密封圈(7)的外周面与之相应另一搭接面抵接。

10.根据权利要求9所述的纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，其特征在于：其中一所述管道本体(10)的端部对接面固定设置有水松板(13)，水松板(13)与另一所述管道本体(10)的端部对接面之间具有间隙。

技术总结本发明公开了一种纤维增强超高性能混凝土复合夹层输水管道，包括相互连接的两管道本体以及在两管道本体连接处形成的接头密封结构，所述管道本体包括管外层、管内层、网格层以及混凝土层，管外层套设在管内层外周，并相应在管外层与管内层之间形成空腔，网格层沿管道本体长度方向布置在所述空腔内，混凝土层填充在所述空腔内。本发明通过具有不同性能的管层构成管道本体，并合理配置管道本体各部分结构，通过优化管道本体的结构，使得其应用范围广，同时兼顾有自重轻、耐腐蚀、防泄漏以及具备高承载能力的优点，可应用于各种复杂的施工环境和使用场景。技术研发人员：付兵,刘嘉森,魏子宏受保护的技术使用者：暨南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27