一種大口徑給、排水管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大口徑給、排水管，所述大口徑給、排水管包括鋼筒、內(nèi)層混凝土層、外層混凝土層、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、混凝土填充結(jié)構(gòu)；所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)于內(nèi)層混凝土層和鋼筒之間，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具體為纏繞內(nèi)層混凝土層外且外沿與鋼筒焊接固定的鋼帶，所述外層混凝土層設(shè)于鋼筒外部，所述混凝土填充結(jié)構(gòu)設(shè)于內(nèi)層混凝土層、鋼筒和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)之間的空隙中。本實(shí)用新型所述的大口徑給、排水管，抗腐蝕效果好，經(jīng)久耐用，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，在滿足剛度和強(qiáng)度的同時(shí)降低重量和生產(chǎn)成本，具有較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大口徑給、排水管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于市政、工業(yè)、礦業(yè)等用管道領(lǐng)域，特別提供一種大口徑給、排水管。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，城市規(guī)模迅速擴(kuò)大，越來(lái)越多的城市出現(xiàn)供水、排水困難。建設(shè)大規(guī)模輸水工程已經(jīng)刻不容緩，采用管道鋪設(shè)輸水管線是必須的選擇方案。目前，可供選擇的管線有鋼管、混凝土管、鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力混凝土管。其中，管壁內(nèi)不配置鋼構(gòu)的混凝土管的最大公稱(chēng)內(nèi)徑只有600_，只適合小供排量場(chǎng)合應(yīng)用，大規(guī)模輸水工程必須選擇其他幾種管道。選擇管道時(shí)考慮的主要因素有:安全可靠程度、建設(shè)及維護(hù)成本兩個(gè)方面。
[0003]鋼管自重輕、剛度大，但成本高、易受環(huán)境腐蝕，后期維護(hù)費(fèi)用高。為降低工程造價(jià)，建設(shè)者當(dāng)前更多的是選用鋼和混凝土復(fù)合的管道。除了造價(jià)低外，兩種材料相互彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，從而使鋼/混凝土復(fù)合管具有很高的承載能力，一般都高于組成管道的鋼和混凝土單獨(dú)承載力之和。另外，由于混凝土自身的堿性可以使得鋼表面發(fā)生鈍化，大大提高了混凝土中鋼的耐腐蝕性。
[0004]但是，目前已有制作和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的鋼構(gòu)混凝土管又存在著不足，制約著應(yīng)用。目前鋼構(gòu)混凝土管中的鋼材大都采用高強(qiáng)度鋼，目的是提高承載能力以及降低自重。如《頂管用鋼筋混凝土管標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的螺紋鋼筋應(yīng)滿足《JC/T540》，規(guī)定所用螺紋鋼最低屈服強(qiáng)度為550MPa。而預(yù)應(yīng)力混凝土管(PCCP)中的冷拔鋼絲的屈服強(qiáng)度一般在1550MPa以上，按照國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)用材料力學(xué)性能——強(qiáng)度來(lái)分類(lèi)，這類(lèi)鋼構(gòu)屬于高強(qiáng)鋼(270——700MPa)和超高強(qiáng)鋼(>700MPa)。實(shí)踐表明，這類(lèi)鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是材料在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用下引起的開(kāi)裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。如果只有一個(gè)方面，應(yīng)力或者介質(zhì)作用，開(kāi)裂破壞不會(huì)發(fā)生，但當(dāng)二者聯(lián)合作用時(shí)，卻能很快發(fā)生開(kāi)裂。因此，發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂時(shí)，應(yīng)力可能是很低的，介質(zhì)的腐蝕性可能也是很弱的，也正由于如此，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂經(jīng)常受到忽視，導(dǎo)致意外事故不斷發(fā)生。普通碳鋼通常在特定的工業(yè)環(huán)境中發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，而高強(qiáng)鋼則在自然環(huán)境中、如雨水、海水中即可發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。另外，由于近代工業(yè)的發(fā)展，材料工作環(huán)境越來(lái)越苛刻，應(yīng)力腐蝕問(wèn)題也日益突出。
[0005]以目前標(biāo)準(zhǔn)制作的、采用高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的混凝土管在其混凝土逐步失效的情況下，風(fēng)險(xiǎn)會(huì)不斷增加。而現(xiàn)階段對(duì)大規(guī)模輸運(yùn)工程、如輸水管線的耐久性要求也較以往有很大提高，從20-30年提高至50-100年，因此，亟需發(fā)展耐久性更好的管材以滿足要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型放棄高強(qiáng)度鋼、而采用普通碳鋼材料以增加其耐腐蝕性，為保證其強(qiáng)度，從鋼構(gòu)混凝土復(fù)合管的鋼結(jié)構(gòu)方式上進(jìn)行改革，提供一種高強(qiáng)度、耐腐蝕、低成本、低重量的大口徑給、排水管。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種大口徑給、排水管，所述大口徑給、排水管包括鋼筒1、內(nèi)層混凝土層2、外層混凝土層3、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4、混凝土填充結(jié)構(gòu)5 ;所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4設(shè)于內(nèi)層混凝土層2和鋼筒I之間，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4具體為纏繞內(nèi)層混凝土層2外且外沿與鋼筒I焊接固定的鋼帶，所述外層混凝土層3設(shè)于鋼筒I外部，所述混凝土填充結(jié)構(gòu)5設(shè)于內(nèi)層混凝土層2、鋼筒I和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4之間的空隙中。
[0008]優(yōu)選的，所述鋼筒I上設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔la。所述開(kāi)孔Ia使得混凝土填充結(jié)構(gòu)5的混凝土與外層混凝土層3的混凝土連接，連接點(diǎn)對(duì)外層混凝土層3起到錨固作用，增加外層混凝土層3與鋼筒I的結(jié)合強(qiáng)度。參見(jiàn)圖2。
[0009]優(yōu)選的，所述鋼筒I外表面為不光滑表面?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)鋼筒I進(jìn)行噴砂打毛或制成沿軸向方向的凹凸面等方式制成不光滑表面，增加鋼筒I的粗糙度，有效增加鋼筒I外的外層混凝土層3的結(jié)合力。參見(jiàn)圖3。
[0010]優(yōu)選的，所述鋼帶的數(shù)量為大于等于I條。當(dāng)鋼帶的數(shù)量為I條時(shí)，所述鋼帶至少完成一個(gè)圓周纏繞；當(dāng)鋼帶的數(shù)量為多條時(shí)，所述鋼帶沿著內(nèi)層混凝土層2均勻布置。鋼帶的數(shù)量、沿大口徑給、排水管徑向的高度取決于設(shè)計(jì)強(qiáng)度、制作成本。增加鋼帶高度可以有效增加受力強(qiáng)度，同時(shí)需要增加成本。
[0011]優(yōu)選的，所述鋼帶與內(nèi)層混凝土層2的螺旋角度為5°?90°。所述螺旋角度為鋼帶在內(nèi)層混凝土層2上的纏繞線與該點(diǎn)在內(nèi)層混凝土層2徑向平面內(nèi)切線的夾角。當(dāng)螺旋角度為90°時(shí)，鋼帶沿內(nèi)層混凝土層2軸向方向布置。
[0012]優(yōu)選的，所述鋼帶的截面具體為長(zhǎng)方形、梯形、波浪形、U形或V形。使管材具有優(yōu)異的環(huán)向剛性和強(qiáng)度。
[0013]優(yōu)選的，所述鋼帶沿大口徑給、排水管徑向的高度為20mm?150mm。在滿足剛性和硬度的同時(shí)節(jié)省原材料，同時(shí)降低重量。
[0014]所述混凝土填充結(jié)構(gòu)5為C40以上的免振搗自密實(shí)混凝土。免振搗自密實(shí)混凝土是高性能混凝土的一種，其最主要的性質(zhì)是能夠在自重下不用振搗，自行填充模板內(nèi)的空間，形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。此外它還具有良好的力學(xué)性能與耐久性能，這是一種從混凝土拌合物開(kāi)始直至硬化后的使用期都被全面考慮的高性能混凝土，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:提高混凝土的密實(shí)性和耐久性，避免漏振、過(guò)振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜等不利條件對(duì)施工質(zhì)量的影響；降低作業(yè)強(qiáng)度，節(jié)省勞力、振搗機(jī)具和電能消耗；可消除振搗噪聲，改善環(huán)境，緩解施工擾民的矛盾；簡(jiǎn)化工序，縮短工期，提高效率。
[0015]免振搗自密實(shí)混凝土，按照相關(guān)免振搗自密實(shí)混凝土配制及施工的規(guī)范要求，采用坍落度250mm,擴(kuò)展度600mm,中邊差25mm,流下時(shí)間6-16S,四項(xiàng)指標(biāo)是可行的,有良好的粘聚性、流動(dòng)性和保水性，使混凝土自密實(shí)。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益的效果:
[0017]本實(shí)用新型所述的大口徑給、排水管，抗腐蝕效果好，經(jīng)久耐用，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，在滿足剛度和強(qiáng)度的同時(shí)降低重量和生產(chǎn)成本，具有較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例鋼筒上帶有開(kāi)孔的示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例鋼筒不光滑表面示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例管接頭處理方式的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1-4所示，一種大口徑給、排水管，所述大口徑給、排水管包括鋼筒1、內(nèi)層混凝土層2、外層混凝土層3、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4、混凝土填充結(jié)構(gòu)5 ;所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4設(shè)于內(nèi)層混凝土層2和鋼筒I之間，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4具體為纏繞內(nèi)層混凝土層2外且外沿與鋼筒I焊接固定的鋼帶，所述外層混凝土層3設(shè)于鋼筒I外部，所述混凝土填充結(jié)構(gòu)5設(shè)于內(nèi)層混凝土層
2、鋼筒I和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)4之間的空隙中。
[0025]所述鋼筒I上設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔la。所述開(kāi)孔Ia使得混凝土填充結(jié)構(gòu)5的混凝土與外層混凝土層3的混凝土連接，連接點(diǎn)對(duì)外層混凝土層3起到錨固作用，增加外層混凝土層3與鋼筒I的結(jié)合強(qiáng)度。參見(jiàn)圖2。
[0026]所述鋼筒I外表面為不光滑表面。可以通過(guò)對(duì)鋼筒I進(jìn)行噴砂打毛或制成沿軸向方向的凹凸面等方式制成不光滑表面，增加鋼筒I的粗糙度，有效增加鋼筒I外的外層混凝土層3的結(jié)合力。參見(jiàn)圖3。
[0027]所述鋼帶的數(shù)量為大于等于I條。當(dāng)鋼帶的數(shù)量為I條時(shí)，所述鋼帶至少完成一個(gè)圓周纏繞；當(dāng)鋼帶的數(shù)量為多條時(shí)，所述鋼帶沿著內(nèi)層混凝土層2均勻布置。鋼帶的數(shù)量、沿大口徑給、排水管徑向的高度取決于設(shè)計(jì)強(qiáng)度、制作成本。增加鋼帶高度可以有效增加受力強(qiáng)度，同時(shí)需要增加成本。
[0028]所述鋼帶與內(nèi)層混凝土層2的螺旋角度為5°?90°。所述螺旋角度為鋼帶在內(nèi)層混凝土層2上的纏繞線與該點(diǎn)在內(nèi)層混凝土層2徑向平面內(nèi)切線的夾角。當(dāng)螺旋角度為90°時(shí)，鋼帶沿內(nèi)層混凝土層2軸向方向布置。
[0029]所述鋼帶的截面具體為長(zhǎng)方形、梯形、波浪形、U形或V形。使管材具有優(yōu)異的環(huán)向剛性和強(qiáng)度。
[0030]所述鋼帶沿大口徑給、排水管徑向的高度為20mm?150mm。在滿足剛性和硬度的同時(shí)節(jié)省原材料，同時(shí)降低重量。
[0031]所述混凝土填充結(jié)構(gòu)5為C40以上的免振搗自密實(shí)混凝土。免振搗自密實(shí)混凝土是高性能混凝土的一種，其最主要的性質(zhì)是能夠在自重下不用振搗，自行填充模板內(nèi)的空間，形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)。此外它還具有良好的力學(xué)性能與耐久性能，這是一種從混凝土拌合物開(kāi)始直至硬化后的使用期都被全面考慮的高性能混凝土，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:提高混凝土的密實(shí)性和耐久性，避免漏振、過(guò)振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜等不利條件對(duì)施工質(zhì)量的影響；降低作業(yè)強(qiáng)度，節(jié)省勞力、振搗機(jī)具和電能消耗；可消除振搗噪聲，改善環(huán)境，緩解施工擾民的矛盾；簡(jiǎn)化工序，縮短工期，提高效率。
[0032]免振搗自密實(shí)混凝土，按照相關(guān)免振搗自密實(shí)混凝土配制及施工的規(guī)范要求，采用坍落度250mm,擴(kuò)展度600mm,中邊差25mm,流下時(shí)間6-16S,四項(xiàng)指標(biāo)是可行的,有良好的粘聚性、流動(dòng)性和保水性，使混凝土自密實(shí)。
[0033]實(shí)施例2
[0034]制作過(guò)程:
[0035](I)鋼筒I與鋼帶的焊接
[0036]制作過(guò)程可按兩種方式進(jìn)行，對(duì)于連續(xù)焊接能力強(qiáng)的制作者，選擇先按照設(shè)計(jì)生產(chǎn)出經(jīng)沖壓成型的、用于增強(qiáng)作用的鋼帶，用焊接方式將鋼帶固定在鋼板上，采用螺旋鋼筒卷焊機(jī)沿鋼板纏繞焊接鋼筒I。也可以先采用螺旋鋼筒卷焊機(jī)焊制鋼筒1，再于鋼筒I內(nèi)壁沿規(guī)劃好的線路焊接預(yù)制的鋼帶，由于制作的是大口徑管道，有足夠的空間完成焊接。
[0037](2)混凝土灌注
[0038]為了保證混凝土的順利灌注及充分密實(shí)，采用C40以上的免振搗自密實(shí)混凝土，從上至下一次性灌注成型外層混凝土層5、內(nèi)層混凝土層6、混凝土填充結(jié)構(gòu)4。
[0039]實(shí)施例3
[0040]頂管接頭的處理方式:
[0041]本實(shí)用新型對(duì)管接頭也進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖4。本實(shí)用新型管接口采用剛性接口 11 (鋼環(huán))，將鋼環(huán)焊接在鋼筒I上，采用雙焊縫。接口 11自由部分Ila高于接口 11焊接部分11b，這樣保證空間承插到位。在未焊接的承插口 12的一側(cè)，預(yù)先留有用于密封的注膠孔13。在承插口 12安裝到位后，從管內(nèi)采用高壓注膠設(shè)備，將密封膠14注入承插口 12內(nèi)。密封膠14可以選擇聚硫橡膠等固類(lèi)型，在施工要求的時(shí)間內(nèi)固化成型，經(jīng)打壓試驗(yàn)后確認(rèn)滿足密封要求。對(duì)于承插口 12，防腐十分關(guān)鍵，這里可能是腐蝕的重點(diǎn)區(qū)域。因此，在焊接完承插口 12后，用重腐蝕涂料，如無(wú)溶劑環(huán)氧等對(duì)承插口 12進(jìn)行防腐保護(hù)，尤其是對(duì)焊縫處，應(yīng)加強(qiáng)防腐處理。在承插口 12安裝到位后，檢查承插口 12的防腐情況，如果滿足要求，則在承插口 12外進(jìn)行混凝土包覆，包覆混凝土?xí)r需要采用外包帶。
[0042]上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述大口徑給、排水管包括鋼筒(I)、內(nèi)層混凝土層(2)、外層混凝土層(3)、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(4)、混凝土填充結(jié)構(gòu)(5);所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(4)設(shè)于內(nèi)層混凝土層(2)和鋼筒(I)之間，所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(4)具體為纏繞內(nèi)層混凝土層(2)外且外沿與鋼筒(I)焊接固定的鋼帶，所述外層混凝土層(3)設(shè)于鋼筒(I)外部，所述混凝土填充結(jié)構(gòu)(5)設(shè)于內(nèi)層混凝土層(2)、鋼筒(I)和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(4)之間的空隙中。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述鋼筒(I)上設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔(Ia)和/或鋼筒(I)外表面為不光滑表面。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述鋼帶的數(shù)量為大于等于I條。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述鋼帶與內(nèi)層混凝土層⑵的螺旋角度為5°?90°。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述鋼帶的截面具體為長(zhǎng)方形、梯形、波浪形、U形或V形。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種大口徑給、排水管，其特征在于:所述鋼帶沿大口徑給、排水管徑向的高度為20mm?150mm。
【文檔編號(hào)】F16L9/153GK203979683SQ201420313850
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】魏英華, 李京, 鮑文博, 黃志強(qiáng), 于賀, 呂晨曦, 劉陽(yáng), 趙國(guó)強(qiáng), 史杰智, 李曉東, 陸衛(wèi)中, 高英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所