[发明专利]一种制备超高性能混凝土管道的模具及方法

说明书

技术领域

本发明属于给排水建材设计和制造领域，具体是一种制备超高性能混凝土管道的模具及方法。

背景技术

现有的市政给排水系统工程中使用的主要是钢管，混凝土管道和塑料管道。钢管有较好的强度，能承受较高的外压和内压，适应性强，但极易腐蚀，不宜用作埋地管道和有腐蚀性介质的输送。混凝土管的抗渗透、抗腐蚀能力差、管壁摩擦系数低。塑料管管壁光滑，质轻，无渗透无污染，但是刚度较差，在巨大的动水压力下容易变形，而且材质较轻，在某些地区容易发生漂浮现象，使管道的日常维护和紧急维修难度增加。市政给排水管道各具优缺点，市政给排水管道管材的选择应考虑技术、经济、施工、环保等多种因素。国内市政工程尚处于初级阶段，随着新材料的诞生以及施工技术的不断提高，传统管材已经难以满足当今市政给排水工程的需要。

超高性能混凝土是一种新型水泥基复合材料，是以水泥为胶结剂，综合各种集料、外加剂等形成的水硬性胶凝材料，正是当今国内外工程材料领域研究的热点。超高性能混凝土制品具有超高的抗压强度，能满足市政给排水工程中对于动水压力以及埋土压力的需要。与普通混凝土材料相比，超高性能混凝土的高性能能大大减少其用量，起到节约材料的作用。同时，超高性能混凝土所具有的优良的耐酸耐腐蚀能力也能较好地解决排水管道的腐蚀问题。

现有普通混凝土管道成型技术主要包括离心法和悬辊法两种。离心法采用离心成型技术，将混凝土拌合物高速离心成管，其优点是生产效率高。悬辊法是通过钢辊绕一定半径的轴心旋转，直接将混凝土拌合物挤压成型，具有生产效率高、生产管道的内壁较为光滑的优点。

这两种混凝土管道成型方法各有优缺点， 但都没有办法适应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钢纤维而且不含有粗骨料，采用离心法成型容易造成超高性能混凝土分层，采用悬辊法成型则容易出现难以形成管体的问题。因此，本发明采用泵送顶升的方法进行管道成型。

泵送顶升工艺在形体较为复杂混凝土现浇结构中应用较为广泛，泵送顶升工艺能使成型结构完整，不易出现气孔、蜂窝状缺陷。在管道成型过程中，由于要成型多种不同管道接口，而接口形式多为复杂，因此在超高耐久性混凝土管道的成型中借鉴了泵送顶升的工艺。钢+橡胶内模的刚度小，相比于基于钢制内模的超高性能混凝土管道成型方法，基于钢+橡胶内模的超高性能混凝土管道成型方式能适应超高性能混凝土收缩大的特性，克服超高性能混凝土收缩引起的开裂问题，便于工业化大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备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强性能。与普通混凝土管道相比，超高性能混凝土管道能大幅减少壁厚，从而实现节约材料的目的，并且具备一般混凝土管道所不具备的光滑内壁，超高的抗压能力与抗腐蚀能力。

本发明是采用如下技术方案来实现的：

一种制备超高性能混凝土管道的模具，所述模具包括设置有注浆口的钢制外模、钢制内模，所述钢制内模的一个连接处配合设置有钢制楔块，所述的钢制楔块通过楔块支撑支托于钢制内模内壁上，所述钢制内模依次由两块钢制组件及两块钢制组件之间的橡胶部拼接而成，所述钢制内模两端夹持设置有用于紧固钢制内模的固定装置。

进一步地，所述固定装置包括由液压缸驱动的卡箍和机械紧固件。

进一步地，所述卡箍与钢制内模外周壁之间设置有橡胶垫层，所述钢制内模两端的外周壁设置有放置所述橡胶垫层和机械紧固件的卡槽。

本发明还提供一种采用上述模具制备超高性能混凝土管道的方法，包括步骤：

1）拼装模具，用卡箍进行固定，将泵送机与模具相连，确保模具的密封性；

2）配制超高性能混凝土拌合物；

3）将超高性能混凝土拌合物加入泵送机内，采用泵送顶升工艺成型管道；

4）泵送完毕后，及时封闭模具的注浆口；

5）管道连模具整体养护，直至超高性能混凝土具备拆模强度即可进行模具拆卸；

6）模具拆卸时先把楔块支撑拆除，将钢制楔块取出，再分别把钢制内模与钢制外模拆分，直至模具完全拆卸；

7）管道制品拆模后继续进行湿热养护或自然养护，至混凝土强度满足要求。

进一步地，所述超高性能混凝土中砂子与胶凝材料的质量比为0.8~1.5：1，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.20：1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.6~3.0%，纤维质量为胶凝材料质量的3%~17%，所述胶凝材料中水泥质量百分比为80%~40%，余量为矿物掺合料。

进一步地，所述纤维为微细钢纤维。