长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管制造技术

本发明专利技术公开了一种长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管，包括筒体部分，以及设置于筒体部分两端的承口钢环和插口钢环，筒体部分由内到外依次为聚氯乙烯防腐层、钢筒内壁混凝土层、钢筒和钢筒外壁水泥砂浆保护层，钢筒和承口钢环的外表面上均缠绕有预应力钢丝，所述插口钢环的内表面和承口钢环的外表面上分别设有锌铝稀土涂层；所述钢筒外壁水泥砂浆保护层外表面上设有环氧煤沥青防腐层；所述钢筒内壁混凝土层和钢筒外壁水泥砂浆保护层中均掺有改性聚丙烯纤维。该混凝土管结构简单，耐腐蚀，能够有效延长预应力钢筒混凝土管的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管
本专利技术涉及一种预应力混凝土构件，尤其是一种预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环和插口钢环带有热喷涂锌铝稀土涂层，管道内壁内衬聚氯乙烯防腐层，同时混凝土管外表面带有环氧煤沥青防腐层的内衬式预应力钢筒混凝土管。
技术介绍
目前，预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)，是一种新型的刚性压力管材。它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口钢环并与钢筒焊成一体，承插口带有凹槽密封胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。预应力钢筒混凝土管具有承受内外压高、接头密封性好、抗震能力强、施上方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被工程界所关注，主要应用于长距离输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、有压输水管线、电厂循环水工程管道、压力排污干管等。与以往管材相比，具有适用范围广，经济寿命长、抗震性能好、安装方便、运行用度低，基本不漏水等优点。预应力钢筒混凝土管从结构型式上可分为两种：一种为内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL），即在钢筒内壁成型混凝土，在钢筒外面直接缠绕环向预应力钢丝，然后喷涂水泥砂浆保护层而制成的管道；一种是埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE），是将钢筒埋置在管芯混凝土里面，然后在管芯混凝土外壁上缠绕环向预应力钢丝后喷涂水泥砂浆保护层。但是作为埋设在土壤环境中的混凝土构件产品，在土壤环境中，如果预应力钢筒混凝土管不采取有效的保护措施，随着使用时间的延长，预应力钢筒混凝土管外壁的土壤环境中以及管内水介质中的侵蚀性介质侵入预应力钢筒混凝土管中的砂浆保护层和混凝土层，到达钢丝与钢筒表面，那么钢丝与钢筒将会发生电化学腐蚀，进而会导致钢丝和钢筒的腐蚀失效，发生穿孔泄露甚至爆管现象，会给管道系统的安全运行造成隐患，直接威胁管道系统的运行可靠性，其中预应力钢丝与钢筒的腐蚀问题是影响结构物耐久性的主要因素，如果钢丝与钢筒因腐蚀而发生破损，将会直接导致预应力钢筒混凝土管的腐蚀破坏，从而影响整个管道系统的安全运行。由此可见对预应力钢筒混凝土管采用防腐措施十分必要，同时预应力混凝土管的承插口钢环直接裸露在外面，没有混凝土层的保护，作为两个预应力混凝土管的连接处，预应力混凝土管的承口钢环与预应力混凝土管的插口钢环的表面保护尤为重要，这直接威胁管道系统的运行可靠性，从而影响整个管道系统的安全运行，因此预应力钢筒混凝土管的外表面和两端的承口钢环和插口钢环表面处理技术十分有必要。同时作为埋设在土壤环境中的混凝土输水构件产品，混凝土管内层采用的是混凝土层结构，预应力钢筒混凝土管作为输水管线，由于水在管道中的长时间停留和冲刷，会使混凝土层里面的一些物质进入水中，影响到水质安全，由此可见对预应力钢筒混凝土管的内层采用防腐措施也十分必要。因此预应力钢筒混凝土管的内壁和外表面，以及两端的承口钢环和插口钢环表面处理技术十分有必要。目前的预应力钢筒混凝土管技术存在以下缺点：1．目前国内的预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环和插口钢环表面仅仅是在表面涂装简单的铁红涂料，防腐效果不理想，当侵蚀性介质侵蚀到预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环和插口钢环表面时普通的铁红涂料不能有效保护预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环和插口钢环表面，进而会导致侵蚀性介质侵蚀到预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环和插口钢环表面。2.同时目前国内的预应力钢筒混凝土管表面没有进行表面涂层处理，当侵蚀性介质侵蚀到混凝土表面时不能有效保护钢筒和混凝土外表面，进而会导致侵蚀性介质侵蚀到钢筒和钢丝并造成腐蚀穿孔，给管道的安全运行带来隐患。3.目前国内的预应力钢筒混凝土管内层混凝土层没有保护层，水在管道中的长时间停留和冲刷，会使混凝土层里面的一些物质进入水中，影响到水质安全，给输水管线输水的安全运行带来隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有内衬式预应力钢筒混凝土管两端的承口钢环、插口钢环表面、混凝土管内壁、混凝土管外表面没有进行表面涂层处理的技术不足，提供一种长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管，该混凝土管结构简单，耐腐蚀，能够有效延长预应力钢筒混凝土管的使用寿命。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管，包括筒体部分，以及设置于筒体部分两端的承口钢环和插口钢环，筒体部分由内到外依次为聚氯乙烯防腐层、钢筒内壁混凝土层、钢筒和钢筒外壁水泥砂浆保护层，钢筒和承口钢环的外表面上均缠绕有预应力钢丝，所述插口钢环的内表面和承口钢环的外表面上分别设有锌铝稀土涂层；所述钢筒外壁水泥砂浆保护层外表面上设有环氧煤沥青防腐层；所述钢筒内壁混凝土层和钢筒外壁水泥砂浆保护层中均掺有改性聚丙烯纤维；所述聚氯乙烯防腐层提前根据混凝土管道内径预制成外径大于混凝土管内径2厘米的聚氯乙烯薄壁管，聚氯乙烯薄壁管厚度1厘米，通过混凝土管预制现场的蒸汽加热，聚氯乙烯管加热变软，套入制作混凝土管的内模之外，然后进行正常的立式混凝土管浇筑成型，聚氯乙烯防腐层由此紧贴混凝土管内壁，成为最内层的防腐层。所述改性聚丙烯纤维添加量为0.8～1Kg/m3。所述锌铝稀土涂层中的组分按质量百分比为：铝：10～50％，稀土：0.01～5％，其余为锌，稀土中，各组分按质量百分比为：La25~35%，Ce60~72%，Pr3~8%，Nd0~3%。所述锌铝稀土涂层采用电弧喷涂在成品混凝土管裸露在外的承口钢环内壁和插口钢环外壁上制得。锌铝涂层中，锌元素的作用为防腐作用，铝元素在涂层中起到骨架支撑作用，更好的形成防腐层，另外的少量La和Ce等稀土元素的加入，可以让电弧喷涂的喷涂过程中更加雾化了颗粒尺寸，从而提高了涂层的均匀致密性，同样起到了更好的防腐效果。电弧喷涂的温度很高，两种合金丝呈熔融而且分散的状态快速喷向管道表面，高温熔融Zn合金和AlRE合金急冷凝固形成Zn相和AlRE合金相，只有Zn相和AlRE合金相两种合金凝固组织界面附近才能通过扩散形成一些Zn-Al-RE固溶体合金，或一些夹杂着Zn合金和AlRE合金的固溶体合金。Zn-Al-RE合金层的这种组织特征在一定程度上对其耐蚀性能产生了有利的影响，因为Zn相和AlRE合金相交替存在，协同发挥了Zn合金相的牺牲保护作用和AlRE合金相的钝化保护作用，合金层中的AlRE合金相间构成网状硬构架，不但起到阻止Zn腐蚀的作用，而且AlRE合金在腐蚀过程中生成了致密的腐蚀产物，这种腐蚀产物对溶液中氯离子向内部扩散渗透起到了阻挡作用，从而表现出明显的“自封闭”作用。因此，可以减少腐蚀介质的渗入。Zn-Al-RE合金的耐蚀性优于ZnAl合金及ZnAl合金，这是由于RE元素可细化涂层颗粒，使颗粒粒度均匀，降低涂层孔隙率，使涂层组织致密，进而减少了腐蚀通道。因此腐蚀反应进行一定时间后，由于钝化膜及腐蚀产物的堵塞，腐蚀介质很难通过涂层表面的缺陷进入涂层到达涂层/基体的界面，涂层的自封闭效果更加明显，大幅度提高了涂层腐蚀产物层的稳定性，从而使ZnAlRE合金层表现出更好的耐蚀性。RE元素的加入对涂层耐蚀性影响的主要原因是降低了涂层的孔隙率，起到了净化和细化组织的作用，从而使涂层腐蚀过程中的表面活性点减少，从而表现出明显且稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管，包括筒体部分，以及设置于筒体部分两端的承口钢环和插口钢环，其特征是，筒体部分由内到外依次为聚氯乙烯防腐层、钢筒内壁混凝土层、钢筒和钢筒外壁水泥砂浆保护层，钢筒和承口钢环的外表面上均缠绕有预应力钢丝，所述插口钢环的内表面和承口钢环的外表面上分别设有锌铝稀土涂层；所述钢筒外壁水泥砂浆保护层外表面上设有环氧煤沥青防腐层；所述钢筒内壁混凝土层和钢筒外壁水泥砂浆保护层中均掺有改性聚丙烯纤维；所述聚氯乙烯防腐层提前根据混凝土管道内径预制成外径大于混凝土管内径2厘米的聚氯乙烯薄壁管，聚氯乙烯薄壁管厚度1厘米，通过混凝土管预制现场的蒸汽加热，聚氯乙烯管加热变软，套入制作混凝土管的内模之外，然后进行正常的立式混凝土管浇筑成型，聚氯乙烯防腐层由此紧贴混凝土管内壁，成为最内层的防腐层。

【技术特征摘要】
1.一种长寿命全防腐的内衬式预应力钢筒混凝土管，包括筒体部分，以及设置于筒体部分两端的承口钢环和插口钢环，其特征是，筒体部分由内到外依次为聚氯乙烯防腐层、钢筒内壁混凝土层、钢筒和钢筒外壁水泥砂浆保护层，钢筒和承口钢环的外表面上均缠绕有预应力钢丝，所述插口钢环的内表面和承口钢环的外表面上分别设有锌铝稀土涂层；所述钢筒外壁水泥砂浆保护层外表面上设有环氧煤沥青防腐层；所述钢筒内壁混凝土层和钢筒外壁水泥砂浆保护层中均掺有改性聚丙烯纤维；所述聚氯乙烯防腐层提前根据混凝土管道内径预制成外径大于混凝土管内径2厘米的聚氯乙烯薄壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢士波，王晓军，王相民，李同华，崔锡斌，焦国庆，孙丰勇，程聪鹏，相晨，邹翔，汪浩，崔宏波，李存文，
申请(专利权)人：山东龙泉管道工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37