長(zhǎng)壽命全防腐的內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，尤其是一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)帶有熱噴涂鋅鋁稀土涂層，管道內(nèi)壁內(nèi)襯聚氯乙烯防腐層，同時(shí)混凝土管外表面帶有環(huán)氧煤瀝青防腐層的內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(簡(jiǎn)稱PCCP)，是一種新型的剛性壓力管材。它是帶有鋼筒的高強(qiáng)度混凝土管芯纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，噴以水泥砂漿保護(hù)層，采用鋼制承插口鋼環(huán)并與鋼筒焊成一體，承插口帶有凹槽密封膠圈形成了滑動(dòng)式膠圈的柔性接頭，是鋼板、混凝土、高強(qiáng)鋼絲和水泥砂漿幾種材料組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有鋼材和混凝土各自的特性。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管具有承受內(nèi)外壓高、接頭密封性好、抗震能力強(qiáng)、施上方便快捷、防腐性能好、維護(hù)方便等特性，被工程界所關(guān)注，主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離輸水干線、壓力倒虹吸、城市供水工程、有壓輸水管線、電廠循環(huán)水工程管道、壓力排污干管等。與以往管材相比，具有適用范圍廣，經(jīng)濟(jì)壽命長(zhǎng)、抗震性能好、安裝方便、運(yùn)行用度低，基本不漏水等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管從結(jié)構(gòu)型式上可分為兩種:一種為內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCPL)，即在鋼筒內(nèi)壁成型混凝土，在鋼筒外面直接纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲，然后噴涂水泥砂漿保護(hù)層而制成的管道；一種是埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCPE)，是將鋼筒埋置在管芯混凝土里面，然后在管芯混凝土外壁上纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲后噴涂水泥砂漿保護(hù)層。
[0003]但是作為埋設(shè)在土壤環(huán)境中的混凝土構(gòu)件產(chǎn)品，在土壤環(huán)境中，如果預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管不采取有效的保護(hù)措施，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管外壁的土壤環(huán)境中以及管內(nèi)水介質(zhì)中的侵蝕性介質(zhì)侵入預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管中的砂漿保護(hù)層和混凝土層，到達(dá)鋼絲與鋼筒表面，那么鋼絲與鋼筒將會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致鋼絲和鋼筒的腐蝕失效，發(fā)生穿孔泄露甚至爆管現(xiàn)象，會(huì)給管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成隱患，直接威脅管道系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，其中預(yù)應(yīng)力鋼絲與鋼筒的腐蝕問(wèn)題是影響結(jié)構(gòu)物耐久性的主要因素，如果鋼絲與鋼筒因腐蝕而發(fā)生破損，將會(huì)直接導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的腐蝕破壞，從而影響整個(gè)管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。由此可見(jiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管采用防腐措施十分必要，同時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土管的承插口鋼環(huán)直接裸露在外面，沒(méi)有混凝土層的保護(hù)，作為兩個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土管的連接處，預(yù)應(yīng)力混凝土管的承口鋼環(huán)與預(yù)應(yīng)力混凝土管的插口鋼環(huán)的表面保護(hù)尤為重要，這直接威脅管道系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，從而影響整個(gè)管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的外表面和兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面處理技術(shù)十分有必要。
[0004]同時(shí)作為埋設(shè)在土壤環(huán)境中的混凝土輸水構(gòu)件產(chǎn)品，混凝土管內(nèi)層采用的是混凝土層結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管作為輸水管線，由于水在管道中的長(zhǎng)時(shí)間停留和沖刷，會(huì)使混凝土層里面的一些物質(zhì)進(jìn)入水中，影響到水質(zhì)安全，由此可見(jiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的內(nèi)層采用防腐措施也十分必要。
[0005]因此預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的內(nèi)壁和外表面，以及兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面處理技術(shù)十分有必要。
[0006]目前的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管技術(shù)存在以下缺點(diǎn):
[0007]1.目前國(guó)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面僅僅是在表面涂裝簡(jiǎn)單的鐵紅涂料，防腐效果不理想，當(dāng)侵蝕性介質(zhì)侵蝕到預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面時(shí)普通的鐵紅涂料不能有效保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致侵蝕性介質(zhì)侵蝕到預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)表面。
[0008]2.同時(shí)目前國(guó)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管表面沒(méi)有進(jìn)行表面涂層處理，當(dāng)侵蝕性介質(zhì)侵蝕到混凝土表面時(shí)不能有效保護(hù)鋼筒和混凝土外表面，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致侵蝕性介質(zhì)侵蝕到鋼筒和鋼絲并造成腐蝕穿孔，給管道的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。
[0009]3.目前國(guó)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管內(nèi)層混凝土層沒(méi)有保護(hù)層，水在管道中的長(zhǎng)時(shí)間停留和沖刷，會(huì)使混凝土層里面的一些物質(zhì)進(jìn)入水中，影響到水質(zhì)安全，給輸水管線輸水的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管兩端的承口鋼環(huán)、插口鋼環(huán)表面、混凝土管內(nèi)壁、混凝土管外表面沒(méi)有進(jìn)行表面涂層處理的技術(shù)不足，提供一種長(zhǎng)壽命全防腐的內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，該混凝土管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐腐蝕，能夠有效延長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的使用壽命。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0012]—種長(zhǎng)壽命全防腐的內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，包括筒體部分，以及設(shè)置于筒體部分兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)，筒體部分由內(nèi)到外依次為聚氯乙烯防腐層、鋼筒內(nèi)壁混凝土層、鋼筒和鋼筒外壁水泥砂漿保護(hù)層，鋼筒和承口鋼環(huán)的外表面上均纏繞有預(yù)應(yīng)力鋼絲，所述插口鋼環(huán)的內(nèi)表面和承口鋼環(huán)的外表面上分別設(shè)有鋅鋁稀土涂層；所述鋼筒外壁水泥砂漿保護(hù)層外表面上設(shè)有環(huán)氧煤瀝青防腐層；所述鋼筒內(nèi)壁混凝土層和鋼筒外壁水泥砂漿保護(hù)層分別為鋼筒內(nèi)壁改性聚丙烯纖維混凝土層和鋼筒外壁改性聚丙烯纖維水泥砂漿保護(hù)層；
[0013]所述聚氯乙烯防腐層提前根據(jù)混凝土管道內(nèi)徑預(yù)制成外徑大于混凝土管內(nèi)徑2厘米的聚氯乙烯薄壁管，聚氯乙烯薄壁管厚度1厘米，通過(guò)混凝土管預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)的蒸汽加熱，聚氯乙烯管加熱變軟，套入制作混凝土管的內(nèi)模之外，然后進(jìn)行正常的立式混凝土管澆筑成型，聚氯乙烯防腐層由此緊貼混凝土管內(nèi)壁，成為最內(nèi)層的防腐層。
[0014]所述改性聚丙烯纖維添加量為0.8?lKg/m3。
[0015]鋅鋁稀土為現(xiàn)有的產(chǎn)品，市場(chǎng)中均可購(gòu)買到，在此不再贅述其組分。鋅鋁稀土涂層采用電弧噴涂在成品混凝土管裸露在外的承口鋼環(huán)內(nèi)壁和插口鋼環(huán)外壁上制得。鋅鋁涂層中，鋅元素的作用為防腐作用，鋁元素在涂層中起到骨架支撐作用，更好的形成防腐層，另外的少量La和Ce等稀土元素的加入，可以讓電弧噴涂的噴涂過(guò)程中更加霧化了顆粒尺寸，從而提高了涂層的均勻致密性，同樣起到了更好的防腐效果。
[0016]電弧噴涂的溫度很高，兩種合金絲呈熔融而且分散的狀態(tài)快速噴向管道表面，高溫熔融Zn合金和A1RE合金急冷凝固形成Zn相和A1RE合金相，只有Zn相和A1RE合金相兩種合金凝固組織界面附近才能通過(guò)擴(kuò)散形成一些Zn-Al-RE固溶體合金，或一些夾雜著Zn合金和AIRE合金的固溶體合金。
[0017]Zn-Al-RE合金層的這種組織特征在一定程度上對(duì)其耐蝕性能產(chǎn)生了有利的影響，因?yàn)閆n相和A1RE合金相交替存在，協(xié)同發(fā)揮了 Zn合金相的犧牲保護(hù)作用和A1RE合金相的鈍化保護(hù)作用，合金層中的A1RE合金相間構(gòu)成網(wǎng)狀硬構(gòu)架，不但起到阻止Zn腐蝕的作用，而且A1RE合金在腐蝕過(guò)程中生成了致密的腐蝕產(chǎn)物，這種腐蝕產(chǎn)物對(duì)溶液中氯離子向內(nèi)部擴(kuò)散滲透起到了阻擋作用，從而表現(xiàn)出明顯的“自封閉”作用。因此，可以減少腐蝕介質(zhì)的滲入。
[0018]Zn-Al-RE合金的耐蝕性優(yōu)于ZnAl合金及ZnAl合金，這是由于RE元素可細(xì)化涂層顆粒，使顆粒粒度均勻，降低涂層孔隙率，使涂層組織致密，進(jìn)而減少了腐蝕通道。因此腐蝕反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后，由于鈍化膜及腐蝕產(chǎn)物的堵塞，腐蝕介質(zhì)很難通過(guò)涂層表面的缺陷進(jìn)入涂層到達(dá)涂層/基體的界面，涂層的自封閉效果更加明顯，大幅度提高了涂層腐蝕產(chǎn)物層的穩(wěn)定性，從而使ZnAIRE合金層表現(xiàn)出更好的耐蝕性。RE元素的加入對(duì)涂層耐蝕性影響的主要原因是降低了涂層的孔隙率，起到了凈化和細(xì)化組織的作用，從而使涂層腐蝕過(guò)程中的表面活性點(diǎn)減少，從而表現(xiàn)出明顯且穩(wěn)定的自封閉效果。因此，Zn-Al-RE合金層具有優(yōu)良的耐蝕性能。
[0019]改性聚丙烯纖維是現(xiàn)有產(chǎn)品，市場(chǎng)中可以購(gòu)買到，在此不再贅述其具體產(chǎn)品組成。改性聚丙烯纖維是由聚丙烯樹脂經(jīng)特殊加工和處理制成的一束束互相交織成網(wǎng)狀的纖維。它和水泥混凝土的基料有極強(qiáng)的結(jié)合力。加入混凝土基料中，經(jīng)攪拌后，因受到水泥、砂石等骨料的沖擊，自動(dòng)張開(kāi)。成為一根根的單絲或互相牽扯多向分布纖維，在混凝土內(nèi)部形成一種亂向支撐體系。能極有效的控制混凝土及水泥砂漿的早期的塑性收縮和沉降裂紋。大大提高混凝土的抗?jié)B、抗破碎、抗沖擊性能，增強(qiáng)混凝土韌性和耐磨性，從而使建筑物的壽命大大延長(zhǎng)，極大地減少工程維護(hù)費(fèi)用。
[0020]改性聚丙烯纖維是聚丙烯纖維由聚丙烯及多種有機(jī)、無(wú)機(jī)材料，經(jīng)特殊的復(fù)合技術(shù)精制而成，產(chǎn)品在混凝土中可形成三維亂向分布的網(wǎng)狀承托作用，使混凝土在硬化初期形成的微裂紋在發(fā)展過(guò)程中受到阻擋，難以進(jìn)一步發(fā)展。從而可提高混凝土的斷裂韌性，改善混凝土的抗裂防滲性能，是砂漿、混凝土工程抗裂，防滲，耐磨，保溫的新型理想材料。
[0021]在混凝土和水泥砂漿保護(hù)層中分別摻入改性聚丙烯纖維是現(xiàn)有技術(shù)，市場(chǎng)中有有較多相關(guān)產(chǎn)品。
[0022]本實(shí)用新型中摻有改性聚丙烯纖維的鋼筒內(nèi)壁混凝土層和鋼筒外壁水泥砂漿保護(hù)層分別為鋼筒內(nèi)壁改性聚丙烯纖維混凝土層和鋼筒外壁改性聚丙烯纖維水泥砂漿保護(hù)