输配水用承压管道及制备方法技术

本发明专利技术提供了输配水用承压管道及制备方法，属于管道领域，包括钢筒混凝土管体，所述钢筒混凝土管体的外圈螺旋缠绕有玄武岩纤维复合筋，所述玄武岩纤维复合筋的外圈以及钢筒混凝土管体的端部设有防护层，所述钢筒混凝土管体的两端为承插口结构，玄武岩纤维复合筋通过锚固系统固定在管芯的一端，让符合拉力要求的玄武岩纤维复合筋通过管芯转动及提升装置均匀螺旋缠绕在管芯外侧。本发明专利技术大幅度提高管材的使用安全性能，解决预应力钢筋具有易腐蚀、氢脆腐蚀等质量风险。氢脆腐蚀等质量风险。氢脆腐蚀等质量风险。

【技术实现步骤摘要】
输配水用承压管道及制备方法


[0001]本专利技术属于管道领域，涉及输配水用压力管道，尤其涉及输配水用承压管道及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，我国水利、市政、电力等行业输配水管道采用的混凝土压力管为预应力钢筒混凝土管(PCCP)、预应力混凝土管(PCP、YYG、SYG)等管道结构型式。预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)，从国外引进30多年，国内不少引调水工程选用PCCP管，产品使用相当成熟，尽管PCCP管已有相应规程规范，在不同地质条件和工况下应用还略有差异，例如存在预应力钢丝氢脆断丝、腐蚀环境下钢筋锈蚀以及自量大等缺陷。
[0003]传统的管道结构型式为预应力钢筋与混凝土复合结构，共同作用以承受各项内外部荷载，但该种管道型式采用的预应力钢筋本身易腐蚀，在使用过程中如果钢丝受外界腐蚀介质影响，在短时间内即可造成钢丝锈蚀，从而造成管道使用性能大幅度降低；预应力钢筋还易发生氢脆防腐，在较高的持续应力存在的条件下发生钢筋脆断，导致管道运行故障，如管道结构失效导致爆管，造成较大社会影响及经济损失。
[0004]由于上述原因，生产传统产品时对预应力钢筋的质量要求甚为严格，对于原材料的生产不仅要控制预应力钢筋原材料质量，而且对其生产过程也要进行严格的拉拔温度控制。预应力钢筋进场验收除钢材常规试验外，还增加了扭转试验、氢脆性试验，抗拉试验的拉伸力的最大值、最小值进行了严格限制，这是其他行业所不涉及的。在管道生产过程中也要做好钢丝的存储，不能生产锈蚀，在缠绕过程中同时进行水泥浆的喷洒保护。另外，对预应力钢丝的砂浆保护层的质量指标也有非常高的要求，比如砂浆的含水率、砂浆强度、厚度及砂浆吸水率，都是相比其他行业最为严格的，因此传统产品具有生产成本高、质量风险大的缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是在于提供输配水用承压管道及制备方法，解决了以上
技术介绍
中存在的问题，大幅度提高管材的使用安全性能，解决预应力钢筋具有易腐蚀、氢脆腐蚀等质量风险。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：输配水用承压管道，钢筒混凝土管体，所述钢筒混凝土管体的外圈螺旋缠绕有玄武岩纤维复合筋，所述玄武岩纤维复合筋的外圈以及钢筒混凝土管体的端部设有防护层，所述钢筒混凝土管体的两端为承插口结构。
[0007]进一步的，所述玄武岩纤维复合筋的抗拉强度标准不低于1200MPa；在缠丝过程中玄武岩纤维复合筋应力控制其抗拉强度标准值的60％
‑
70％。
[0008]进一步的，所述玄武岩纤维复合筋直径为4mm
‑
8mm；连续长度超过10000m，截面圆度均匀，极限抗拉强度10％以内。
[0009]进一步的，防护层包括从内到外依次设置的添加短切玄武岩纤维的水泥砂浆、添加短切玄武岩纤维的混凝土以及柔性防腐涂料；
[0010]添加短切玄武岩纤维的水泥砂浆，采用的水泥与管芯混凝土水泥相同，砂采用细砂，细度模数1.6
‑
2.2之间，拌制的砂浆强度不低于40MPa，防护层的厚度自玄武岩纤维复合筋最外侧至防护层外表面不低于20mm，掺加短切玄武岩纤维数量为胶凝材料的0.2％
‑
0.35％；
[0011]添加短切玄武岩纤维的混凝土，选用细石混凝土，所用的水泥与管芯混凝土水泥相同，石子粒径5
‑
10mm，最大不得超过15mm，掺加短切玄武岩纤维数量为胶凝材料的0.25％
‑
0.40％，混凝土强度不低于50MPa，厚度自玄武岩纤维复合筋最外侧至防护层外表面不低于25mm；
[0012]柔性防腐涂料：采用速凝型橡胶沥青防腐涂料。
[0013]输配水用承压管道的制备方法，包括以下步骤，
[0014]S1、管道结构设计，经过计算后确认设计参数，包括但不限于：管芯壁厚及混凝土强度、钢筒壁厚及外径、玄武岩纤维复合筋规格、控制应力、缠丝面积、缠丝层数及螺距、防护层类型及厚度；
[0015]S2、材料准备，包括承口板、插口型钢、薄钢筒、水泥、砂、石子、减水剂、水、玄武岩纤维复合筋和掺合料，掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰，按照不同设计结果配置相应的材料，材料组成为18
‑
30％水泥、30
‑
45％砂、30
‑
45％石、0.5
‑
2％减水剂、3
‑
10％水、0.3
‑
1.5承口、0.3
‑
1.5插口、1
‑
5％玄武岩纤维复合筋、0.8
‑
10％薄钢板；
[0016]S3、制作钢筒；承插口与钢筒组对焊接成型，形成密闭的筒体；
[0017]S4、钢筒混凝土管体成型，将合格的钢筒置于管道模具内，采用卧式离心成型、立式振动成型或芯模振动成型工艺，形成钢筒混凝土管体；
[0018]S5、缠绕玄武岩纤维复合筋，将玄武岩纤维复合筋通过锚固系统固定在管芯的一端，让符合拉力要求的玄武岩纤维复合筋通过管芯转动及提升装置均匀螺旋缠绕在管芯外侧；
[0019]S6、外防护层制作，预应力玄武岩纤维筋复合管外防护层采用水泥砂浆、混凝土或加短切玄武岩纤维的水泥砂浆和混凝土以及柔性防腐涂料。
[0020]进一步的，材料参数如下，
[0021]玄武岩纤维复合筋：抗拉强度标准不低于1200MPa；在缠丝过程中复合筋应力控制其抗拉强度标准值的60％
‑
70％；弹性模量80GMPa；规格：4mm
‑
8mm；连续长度超过10000m，可定长制作；冷弯试验合格：冷弯弯弧内径400mm，进行180度弯折，复合筋不发生断裂，弯弧的外侧无开裂现象；截面圆度均匀，质量可靠，极限抗拉强度10％以内；
[0022]水泥：采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级，碱含量≤0.6％；
[0023]砂：管芯混凝土采用天然砂或机制砂的中粗砂，细度模数2.3
‑
3.2，级配良好，含泥量≤2％；
[0024]石：坚硬、清洁、级配良好的人工碎石、卵石，连续级配，最大粒径不超过30mm，且不得大于管芯内外混凝土层厚度的2/5；
[0025]减水剂：采用聚羧酸类减水剂，减水率不低于20％；也可用萘系减水剂；
[0026]掺合料：粉煤灰不低于F类Ⅱ级要求；磨细矿粉不低于S95级要求；硅灰二氧化硅含量不低于90％，活性指数不低于105％，复合阻锈剂防腐面积减水率不低于95％；
[0027]水：地下水或自来水，PH≥6。
[0028]短切玄武岩纤维：S、T类；拉伸强度≥1500MPa；公称长度S类：用于砂浆时3
‑
15mm，用于混凝土时12
‑
30mm；T类：6
‑
60mm。
[0029]进一步的，步骤S1中包括以下步骤，
[0030](1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.输配水用承压管道，其特征在于：包括钢筒混凝土管体，所述钢筒混凝土管体的外圈螺旋缠绕有玄武岩纤维复合筋，所述玄武岩纤维复合筋的外圈以及钢筒混凝土管体的端部设有防护层，所述钢筒混凝土管体的两端为承插口结构。2.根据权利要求1所述的输配水用承压管道，其特征在于：所述玄武岩纤维复合筋的抗拉强度标准不低于1200MPa；在缠丝过程中玄武岩纤维复合筋应力控制其抗拉强度标准值的60％
‑
70％。3.根据权利要求1所述的输配水用承压管道，其特征在于：所述玄武岩纤维复合筋直径为4mm
‑
8mm；连续长度超过10000m，截面圆度均匀，极限抗拉强度10％以内。4.根据权利要求1所述的输配水用承压管道，其特征在于：防护层包括从内到外依次设置的添加短切玄武岩纤维的水泥砂浆、添加短切玄武岩纤维的混凝土以及柔性防腐涂料；添加短切玄武岩纤维的水泥砂浆，采用的水泥与管芯混凝土水泥相同，砂采用细砂，细度模数1.6
‑
2.2之间，拌制的砂浆强度不低于40MPa，防护层的厚度自玄武岩纤维复合筋最外侧至防护层外表面不低于20mm，掺加短切玄武岩纤维数量为胶凝材料的0.2％
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0.35％；添加短切玄武岩纤维的混凝土，选用细石混凝土，所用的水泥与管芯混凝土水泥相同，石子粒径5
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10mm，最大不得超过15mm，掺加短切玄武岩纤维数量为胶凝材料的0.25％
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0.40％，混凝土强度不低于50MPa，厚度自玄武岩纤维复合筋最外侧至防护层外表面不低于25mm；柔性防腐涂料：采用速凝型橡胶沥青防腐涂料。5.输配水用承压管道的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、管道结构设计，经过计算后确认设计参数，包括但不限于：管芯壁厚及混凝土强度、钢筒壁厚及外径、玄武岩纤维复合筋规格、控制应力、缠丝面积、缠丝层数及螺距、防护层类型及厚度；S2、材料准备，包括承口板、插口型钢、薄钢筒、水泥、砂、石子、减水剂、水、玄武岩纤维复合筋和掺合料，掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰，按照不同设计结果配置相应的材料，材料组成为18
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30％水泥、30
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45％砂、30
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45％石、0.5
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2％减水剂、3
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10％水、0.3
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1.5承口、0.3
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1.5插口、1
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5％玄武岩纤维复合筋、0.8
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10％薄钢板；S3、制作钢筒；承插口与钢筒组对焊接成型，形成密闭的筒体；S4、钢筒混凝土管体成型，将合格的钢筒置于管道模具内，采用卧式离心成型、立式振动成型或芯模振动成型工艺，形成钢筒混凝土管体；S5、缠绕玄武岩纤维复合筋，将玄武岩纤维复合筋通过锚固系统固定在管芯的一端，让符合拉力要求的玄武岩纤维复合筋通过管芯转动及提升装置均匀螺旋缠绕在管芯外侧；S6、外防护层制作，预应力玄武岩纤维筋复合管外防护层采用水泥砂浆、混凝土或加短切玄武岩纤维的水泥砂浆和混凝土以及柔性防腐涂料。6.根据权利要求5所述的输配水用承压管道的制备方法，其特征在于：材料参数如下，玄武岩纤维复合筋：抗拉强度标准不低于1200MPa；在缠丝过程中复合筋应力控制其抗拉强度标准值的60％
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70％；弹性模量80GMPa；规格：4mm
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8mm；连续长度超过10000m，可定长制作；冷弯试验合格：冷弯弯弧内径400mm，进行180度弯折，复合筋不发生断裂，弯弧的外侧无开裂现象；截面圆度均匀，质量可靠，极限抗拉强度10％以内；水泥：采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，强度
等级不低于42.5级，碱含量≤0.6％；砂：管芯混凝土采用天然砂或机制砂的中粗砂，细度模数2.3
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3.2，级配良好，含泥量≤2％；石：坚硬、清洁、级配良好的人工碎石、卵石，连续级配，最大粒径不超过30mm，且不得大于管芯内外混凝土层厚度的2/5；减水剂：采用聚羧酸类减水剂，减水率不低于20％；也可用萘系减水剂；掺合料：粉煤灰不低于F类Ⅱ级要求；磨细矿粉不低于S95级...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁靖华，乐成军，吴旭东，李荣高，徐笃军，王建，魏冬，李寿奎，高敏，
申请(专利权)人：四川尔润玄武岩纤维科技有限公司四川沃能投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：