一種制備超高性能混凝土管道的模具及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于給排水建材設計和制造領域，具體是一種制備超高性能混凝土管道的模具及方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的市政給排水系統(tǒng)工程中使用的主要是鋼管，混凝土管道和塑料管道。鋼管有較好的強度，能承受較高的外壓和內(nèi)壓，適應性強，但極易腐蝕，不宜用作埋地管道和有腐蝕性介質(zhì)的輸送?；炷凉艿目?jié)B透、抗腐蝕能力差、管壁摩擦系數(shù)低。塑料管管壁光滑，質(zhì)輕，無滲透無污染，但是剛度較差，在巨大的動水壓力下容易變形，而且材質(zhì)較輕，在某些地區(qū)容易發(fā)生漂浮現(xiàn)象，使管道的日常維護和緊急維修難度增加。市政給排水管道各具優(yōu)缺點，市政給排水管道管材的選擇應考慮技術、經(jīng)濟、施工、環(huán)保等多種因素。國內(nèi)市政工程尚處于初級階段，隨著新材料的誕生以及施工技術的不斷提高，傳統(tǒng)管材已經(jīng)難以滿足當今市政給排水工程的需要。
[0003]超高性能混凝土是一種新型水泥基復合材料，是以水泥為膠結劑，綜合各種集料、外加劑等形成的水硬性膠凝材料，正是當今國內(nèi)外工程材料領域研宄的熱點。超高性能混凝土制品具有超高的抗壓強度，能滿足市政給排水工程中對于動水壓力以及埋土壓力的需要。與普通混凝土材料相比，超高性能混凝土的高性能能大大減少其用量，起到節(jié)約材料的作用。同時，超高性能混凝土所具有的優(yōu)良的耐酸耐腐蝕能力也能較好地解決排水管道的腐蝕問題。
[0004]現(xiàn)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(yōu)點是生產(chǎn)效率高。懸輥法是通過鋼輥繞一定半徑的軸心旋轉(zhuǎn)，直接將混凝土拌合物擠壓成型，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)管道的內(nèi)壁較為光滑的優(yōu)點。
[0005]這兩種混凝土管道成型方法各有優(yōu)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(xiàn)難以形成管體的問題。因此，本發(fā)明采用泵送頂升的方法進行管道成型。
[0006]泵送頂升工藝在形體較為復雜混凝土現(xiàn)澆結構中應用較為廣泛，泵送頂升工藝能使成型結構完整，不易出現(xiàn)氣孔、蜂窩狀缺陷。在管道成型過程中，由于要成型多種不同管道接口，而接口形式多為復雜，因此在超高耐久性混凝土管道的成型中借鑒了泵送頂升的工藝。鋼+橡膠內(nèi)模的剛度小，相比于基于鋼制內(nèi)模的超高性能混凝土管道成型方法，基于鋼+橡膠內(nèi)模的超高性能混凝土管道成型方式能適應超高性能混凝土收縮大的特性，克服超高性能混凝土收縮引起的開裂問題，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種制備超高性能混凝土管道的模具及方法，能充分利用超高性能混凝土的高強性能。與普通混凝土管道相比，超高性能混凝土管道能大幅減少壁厚，從而實現(xiàn)節(jié)約材料的目的，并且具備一般混凝土管道所不具備的光滑內(nèi)壁，超高的抗壓能力與抗腐蝕能力。
[0008]本發(fā)明是采用如下技術方案來實現(xiàn)的:
一種制備超高性能混凝土管道的模具，所述模具包括設置有注漿口的鋼制外模、鋼制內(nèi)模，所述鋼制內(nèi)模的一個連接處配合設置有鋼制楔塊，所述的鋼制楔塊通過楔塊支撐支托于鋼制內(nèi)模內(nèi)壁上，所述鋼制內(nèi)模依次由兩塊鋼制組件及兩塊鋼制組件之間的橡膠部拼接而成，所述鋼制內(nèi)模兩端夾持設置有用于緊固鋼制內(nèi)模的固定裝置。
[0009]進一步地，所述固定裝置包括由液壓缸驅(qū)動的卡箍和機械緊固件。
[0010]進一步地，所述卡箍與鋼制內(nèi)模外周壁之間設置有橡膠墊層，所述鋼制內(nèi)模兩端的外周壁設置有放置所述橡膠墊層和機械緊固件的卡槽。
[0011]本發(fā)明還提供一種采用上述模具制備超高性能混凝土管道的方法，包括步驟:
1)拼裝模具，用卡箍進行固定，將泵送機與模具相連，確保模具的密封性；
2)配制超高性能混凝土拌合物；
3)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內(nèi)，采用泵送頂升工藝成型管道；
4)泵送完畢后，及時封閉模具的注漿口；
5)管道連模具整體養(yǎng)護，直至超高性能混凝土具備拆模強度即可進行模具拆卸；
6)模具拆卸時先把楔塊支撐拆除，將鋼制楔塊取出，再分別把鋼制內(nèi)模與鋼制外模拆分，直至模具完全拆卸；
7)管道制品拆模后繼續(xù)進行濕熱養(yǎng)護或自然養(yǎng)護，至混凝土強度滿足要求。
[0012]進一步地，所述超高性能混凝土中砂子與膠凝材料的質(zhì)量比為0.8-1.5:1，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0.14-0.20:1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的1.6-3.0%，纖維質(zhì)量為膠凝材料質(zhì)量的3%~17%，所述膠凝材料中水泥質(zhì)量百分比為80%~40%，余量為礦物摻合料。
[0013]進一步地，所述纖維為微細鋼纖維。
[0014]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(zhì)量的0.1%~0.5%，余量為微細鋼纖維。
[0015]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。
[0016]進一步地，所述超高性能混凝土管道采用鋼筋、預應力鋼筋、纖維筋、鋼絲網(wǎng)作為配筋。
[0017]進一步地，所述的濕熱養(yǎng)護的時間為24h_72h，養(yǎng)護溫度為75-90攝氏度，濕度大于 90%。
[0018]本發(fā)明能減少超高性能混凝土在管道成型養(yǎng)護的過程中的開裂問題，以達到控制管道制品開裂的目的，使高強度的超高性能混凝土能良好應用于管道中。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點:
1、將超高性能混凝土應用于管道，制作出的管道耐久性好、高強、壁薄、質(zhì)輕。
[0020]2、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。
[0021]3、采用鋼+橡膠內(nèi)模，有效解決鋼制內(nèi)模導致的管道開裂問題，且內(nèi)壁光滑，粗糙系數(shù)小，有利于水流通過。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述的模具剖面示意圖；
圖2為本發(fā)明所述的鋼制內(nèi)模端部固定裝置示意圖。
[0023]圖中所示為:1-注漿口，2-鋼制外模，3-鋼制楔塊，4-楔塊支撐，5-鋼制內(nèi)模，6-橡膠部，7-外模連接處，8-液壓缸，9-卡箍，10-橡膠墊層。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)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(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0025]實施例1
如圖1和圖2所示，一種制備超高性能混凝土管道的模具，所述模具包括設置有注漿口I的鋼制外模2和鋼制內(nèi)模5，所述鋼制內(nèi)模5的一個連接處配合設置有鋼制楔塊3，鋼制外模2的外模連接處7指向其對稱中心，所述的鋼制楔塊3通過楔塊支撐4支托于鋼制內(nèi)模5內(nèi)壁上，所述鋼制內(nèi)模5由兩塊鋼制組件及兩塊鋼制組件之間的橡膠部6拼接而成，所述鋼制內(nèi)模5兩端夾持設置有固定裝置，所述固定裝置包括由液壓缸8驅(qū)動的卡箍9和機械緊固件，所述卡箍9與鋼制內(nèi)模5外周壁之間設置有橡膠墊層10，鋼制內(nèi)模5的外壁還設置有放置所述橡膠墊層10和機械緊固件的卡槽。
[0026]實施例2
一種采用所述模具制備超高性能混凝土管道的方法，包括步驟:
1)拼裝模具，用卡箍9進行固定，將泵送機與模具相連，確保模具的密封性；
2)配制超高性能混凝土拌合物；
3)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內(nèi)，采用泵送頂升工藝成型管道；
4)泵送完畢后，及時封閉模具的注漿口；
5)管道連模具整體養(yǎng)護，直至超高性能混凝土具備拆模強度即可進行模具拆卸；
6)模具拆卸時先把楔塊支撐4拆除，將鋼制楔塊3取出，再分別把鋼制內(nèi)模5與鋼制外模2拆分，直至模具完全拆卸；
7)管道制品拆模后繼續(xù)進行濕熱養(yǎng)護或自然養(yǎng)護，至混凝土強度滿足要求。
[0027]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(zhì)量比為0.8:1，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0.14:1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的3.0%，纖維質(zhì)量為膠凝材料質(zhì)量的17%，所述膠凝材料中水泥質(zhì)量百分比為80%，余量為礦物摻合料。
[0028]具體來說，本實施例中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。
[0029]具體來說，本實施例通過蒸汽進行濕熱養(yǎng)護，所述的濕熱養(yǎng)護的時間為24h，養(yǎng)護溫度為90攝氏度，濕度大于90%。
[0030]本實施例制備的管道內(nèi)徑400mm，壁厚30mm，依據(jù)GBT 16752-2006《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗方法》進行外壓荷載試驗，試驗得初裂荷載為42.10kN/m，破壞荷載為47.15kN/m。該管道外壓荷載已達到壁厚40mm的II級鋼筋混凝土管裂縫荷載27kN/m，破壞荷載41kN/m的標準，其強度可與配鋼筋的混凝土管道相比，并且能降低25%的壁厚。
[0031]實施例3 一種采用所述模具制備超高性能混凝土管道的方法，包括步驟:
1)拼裝模具，用卡箍9進行固定，將泵送機與模具相連，確保模具的密封性；
2)配制超高性能混凝土拌合物；
3)將超高性能混凝土拌合物加入泵送機內(nèi)，采用泵送頂升工藝成型管道；
4)泵送完畢后，及時封閉模具