一种大口径给、排水管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大口径给、排水管，所述大口径给、排水管包括钢筒、内层混凝土层、外层混凝土层、增强结构、混凝土填充结构；所述增强结构设于内层混凝土层和钢筒之间，所述增强结构具体为缠绕内层混凝土层外且外沿与钢筒焊接固定的钢带，所述外层混凝土层设于钢筒外部，所述混凝土填充结构设于内层混凝土层、钢筒和增强结构之间的空隙中。本实用新型所述的大口径给、排水管，抗腐蚀效果好，经久耐用，制作过程简单，在满足刚度和强度的同时降低重量和生产成本，具有较大的社会和经济价值。
【专利说明】一种大口径给、排水管
【技术领域】
[0001]本实用新型属于市政、工业、矿业等用管道领域，特别提供一种大口径给、排水管。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的持续快速发展，城市规模迅速扩大，越来越多的城市出现供水、排水困难。建设大规模输水工程已经刻不容缓，采用管道铺设输水管线是必须的选择方案。目前，可供选择的管线有钢管、混凝土管、钢筋混凝土管、预应力混凝土管。其中，管壁内不配置钢构的混凝土管的最大公称内径只有600_，只适合小供排量场合应用，大规模输水工程必须选择其他几种管道。选择管道时考虑的主要因素有:安全可靠程度、建设及维护成本两个方面。
[0003]钢管自重轻、刚度大，但成本高、易受环境腐蚀，后期维护费用高。为降低工程造价，建设者当前更多的是选用钢和混凝土复合的管道。除了造价低外，两种材料相互弥补了彼此的弱点，发挥各自的长处，从而使钢/混凝土复合管具有很高的承载能力，一般都高于组成管道的钢和混凝土单独承载力之和。另外，由于混凝土自身的碱性可以使得钢表面发生钝化，大大提高了混凝土中钢的耐腐蚀性。
[0004]但是，目前已有制作和应用标准的钢构混凝土管又存在着不足，制约着应用。目前钢构混凝土管中的钢材大都采用高强度钢，目的是提高承载能力以及降低自重。如《顶管用钢筋混凝土管标准》中规定的螺纹钢筋应满足《JC/T540》，规定所用螺纹钢最低屈服强度为550MPa。而预应力混凝土管(PCCP)中的冷拔钢丝的屈服强度一般在1550MPa以上，按照国际钢铁协会用材料力学性能——强度来分类，这类钢构属于高强钢(270——700MPa)和超高强钢(>700MPa)。实践表明，这类钢对应力腐蚀开裂敏感。应力腐蚀开裂是材料在应力和腐蚀环境共同作用下引起的开裂，这是应力与腐蚀联合作用的结果。如果只有一个方面，应力或者介质作用，开裂破坏不会发生，但当二者联合作用时，却能很快发生开裂。因此，发生应力腐蚀开裂时，应力可能是很低的，介质的腐蚀性可能也是很弱的，也正由于如此，应力腐蚀开裂经常受到忽视，导致意外事故不断发生。普通碳钢通常在特定的工业环境中发生应力腐蚀开裂，而高强钢则在自然环境中、如雨水、海水中即可发生应力腐蚀开裂。另外，由于近代工业的发展，材料工作环境越来越苛刻，应力腐蚀问题也日益突出。
[0005]以目前标准制作的、采用高强钢结构的混凝土管在其混凝土逐步失效的情况下，风险会不断增加。而现阶段对大规模输运工程、如输水管线的耐久性要求也较以往有很大提高，从20-30年提高至50-100年，因此，亟需发展耐久性更好的管材以满足要求。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于解决现有技术存在的问题，本实用新型放弃高强度钢、而采用普通碳钢材料以增加其耐腐蚀性，为保证其强度，从钢构混凝土复合管的钢结构方式上进行改革，提供一种高强度、耐腐蚀、低成本、低重量的大口径给、排水管。
[0007]本实用新型的技术方案是:一种大口径给、排水管，所述大口径给、排水管包括钢筒1、内层混凝土层2、外层混凝土层3、增强结构4、混凝土填充结构5 ;所述增强结构4设于内层混凝土层2和钢筒I之间，所述增强结构4具体为缠绕内层混凝土层2外且外沿与钢筒I焊接固定的钢带，所述外层混凝土层3设于钢筒I外部，所述混凝土填充结构5设于内层混凝土层2、钢筒I和增强结构4之间的空隙中。
[0008]优选的，所述钢筒I上设有多个开孔la。所述开孔Ia使得混凝土填充结构5的混凝土与外层混凝土层3的混凝土连接，连接点对外层混凝土层3起到锚固作用，增加外层混凝土层3与钢筒I的结合强度。参见图2。
[0009]优选的，所述钢筒I外表面为不光滑表面。可以通过对钢筒I进行喷砂打毛或制成沿轴向方向的凹凸面等方式制成不光滑表面，增加钢筒I的粗糙度，有效增加钢筒I外的外层混凝土层3的结合力。参见图3。
[0010]优选的，所述钢带的数量为大于等于I条。当钢带的数量为I条时，所述钢带至少完成一个圆周缠绕；当钢带的数量为多条时，所述钢带沿着内层混凝土层2均匀布置。钢带的数量、沿大口径给、排水管径向的高度取决于设计强度、制作成本。增加钢带高度可以有效增加受力强度，同时需要增加成本。
[0011]优选的，所述钢带与内层混凝土层2的螺旋角度为5°?90°。所述螺旋角度为钢带在内层混凝土层2上的缠绕线与该点在内层混凝土层2径向平面内切线的夹角。当螺旋角度为90°时，钢带沿内层混凝土层2轴向方向布置。
[0012]优选的，所述钢带的截面具体为长方形、梯形、波浪形、U形或V形。使管材具有优异的环向刚性和强度。
[0013]优选的，所述钢带沿大口径给、排水管径向的高度为20mm?150mm。在满足刚性和硬度的同时节省原材料，同时降低重量。
[0014]所述混凝土填充结构5为C40以上的免振捣自密实混凝土。免振捣自密实混凝土是高性能混凝土的一种，其最主要的性质是能够在自重下不用振捣，自行填充模板内的空间，形成密实的混凝土结构。此外它还具有良好的力学性能与耐久性能，这是一种从混凝土拌合物开始直至硬化后的使用期都被全面考虑的高性能混凝土，其优越性主要表现在:提高混凝土的密实性和耐久性，避免漏振、过振等施工中的人为因素以及配筋密集、结构形成复杂等不利条件对施工质量的影响；降低作业强度，节省劳力、振捣机具和电能消耗；可消除振捣噪声，改善环境，缓解施工扰民的矛盾；简化工序，缩短工期，提高效率。
[0015]免振捣自密实混凝土，按照相关免振捣自密实混凝土配制及施工的规范要求，采用坍落度250mm,扩展度600mm,中边差25mm,流下时间6-16S,四项指标是可行的,有良好的粘聚性、流动性和保水性，使混凝土自密实。
[0016]本实用新型具有以下有益的效果:
[0017]本实用新型所述的大口径给、排水管，抗腐蚀效果好，经久耐用，制作过程简单，在满足刚度和强度的同时降低重量和生产成本，具有较大的社会和经济价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例钢筒上带有开孔的示意图；
[0020]图3为本实用新型实施例钢筒不光滑表面示意图；
[0021]图4为本实用新型实施例管接头处理方式的示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
[0023]实施例1
[0024]如图1-4所示，一种大口径给、排水管，所述大口径给、排水管包括钢筒1、内层混凝土层2、外层混凝土层3、增强结构4、混凝土填充结构5 ;所述增强结构4设于内层混凝土层2和钢筒I之间，所述增强结构4具体为缠绕内层混凝土层2外且外沿与钢筒I焊接固定的钢带，所述外层混凝土层3设于钢筒I外部，所述混凝土填充结构5设于内层混凝土层
2、钢筒I和增强结构4之间的空隙中。
[0025]所述钢筒I上设有多个开孔la。所述开孔Ia使得混凝土填充结构5的混凝土与外层混凝土层3的混凝土连接，连接点对外层混凝土层3起到锚固作用，增加外层混凝土层3与钢筒I的结合强度。参见图2。
[0026]所述钢筒I外表面为不光滑表面。可以通过对钢筒I进行喷砂打毛或制成沿轴向方向的凹凸面等方式制成不光滑表面，增加钢筒I的粗糙度，有效增加钢筒I外的外层混凝土层3的结合力。参见图3。
[0027]所述钢带的数量为大于等于I条。当钢带的数量为I条时，所述钢带至少完成一个圆周缠绕；当钢带的数量为多条时，所述钢带沿着内层混凝土层2均匀布置。钢带的数量、沿大口径给、排水管径向的高度取决于设计强度、制作成本。增加钢带高度可以有效增加受力强度，同时需要增加成本。
[0028]所述钢带与内层混凝土层2的螺旋角度为5°?90°。所述螺旋角度为钢带在内层混凝土层2上的缠绕线与该点在内层混凝土层2径向平面内切线的夹角。当螺旋角度为90°时，钢带沿内层混凝土层2轴向方向布置。
[0029]所述钢带的截面具体为长方形、梯形、波浪形、U形或V形。使管材具有优异的环向刚性和强度。
[0030]所述钢带沿大口径给、排水管径向的高度为20mm?150mm。在满足刚性和硬度的同时节省原材料，同时降低重量。
[0031]所述混凝土填充结构5为C40以上的免振捣自密实混凝土。免振捣自密实混凝土是高性能混凝土的一种，其最主要的性质是能够在自重下不用振捣，自行填充模板内的空间，形成密实的混凝土结构。此外它还具有良好的力学性能与耐久性能，这是一种从混凝土拌合物开始直至硬化后的使用期都被全面考虑的高性能混凝土，其优越性主要表现在:提高混凝土的密实性和耐久性，避免漏振、过振等施工中的人为因素以及配筋密集、结构形成复杂等不利条件对施工质量的影响；降低作业强度，节省劳力、振捣机具和电能消耗；可消除振捣噪声，改善环境，缓解施工扰民的矛盾；简化工序，缩短工期，提高效率。
[0032]免振捣自密实混凝土，按照相关免振捣自密实混凝土配制及施工的规范要求，采用坍落度250mm,扩展度600mm,中边差25mm,流下时间6-16S,四项指标是可行的,有良好的粘聚性、流动性和保水性，使混凝土自密实。
[0033]实施例2
[0034]制作过程:
[0035](I)钢筒I与钢带的焊接
[0036]制作过程可按两种方式进行，对于连续焊接能力强的制作者，选择先按照设计生产出经冲压成型的、用于增强作用的钢带，用焊接方式将钢带固定在钢板上，采用螺旋钢筒卷焊机沿钢板缠绕焊接钢筒I。也可以先采用螺旋钢筒卷焊机焊制钢筒1，再于钢筒I内壁沿规划好的线路焊接预制的钢带，由于制作的是大口径管道，有足够的空间完成焊接。
[0037](2)混凝土灌注
[0038]为了保证混凝土的顺利灌注及充分密实，采用C40以上的免振捣自密实混凝土，从上至下一次性灌注成型外层混凝土层5、内层混凝土层6、混凝土填充结构4。
[0039]实施例3
[0040]顶管接头的处理方式:
[0041]本实用新型对管接头也进行了新的设计，见图4。本实用新型管接口采用刚性接口 11 (钢环)，将钢环焊接在钢筒I上，采用双焊缝。接口 11自由部分Ila高于接口 11焊接部分11b，这样保证空间承插到位。在未焊接的承插口 12的一侧，预先留有用于密封的注胶孔13。在承插口 12安装到位后，从管内采用高压注胶设备，将密封胶14注入承插口 12内。密封胶14可以选择聚硫橡胶等固类型，在施工要求的时间内固化成型，经打压试验后确认满足密封要求。对于承插口 12，防腐十分关键，这里可能是腐蚀的重点区域。因此，在焊接完承插口 12后，用重腐蚀涂料，如无溶剂环氧等对承插口 12进行防腐保护，尤其是对焊缝处，应加强防腐处理。在承插口 12安装到位后，检查承插口 12的防腐情况，如果满足要求，则在承插口 12外进行混凝土包覆，包覆混凝土时需要采用外包带。
[0042]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种大口径给、排水管，其特征在于:所述大口径给、排水管包括钢筒(I)、内层混凝土层(2)、外层混凝土层(3)、增强结构(4)、混凝土填充结构(5);所述增强结构(4)设于内层混凝土层(2)和钢筒(I)之间，所述增强结构(4)具体为缠绕内层混凝土层(2)外且外沿与钢筒(I)焊接固定的钢带，所述外层混凝土层(3)设于钢筒(I)外部，所述混凝土填充结构(5)设于内层混凝土层(2)、钢筒(I)和增强结构(4)之间的空隙中。
2.按照权利要求1所述的一种大口径给、排水管，其特征在于:所述钢筒(I)上设有多个开孔(Ia)和/或钢筒(I)外表面为不光滑表面。
3.按照权利要求1或2所述的一种大口径给、排水管，其特征在于:所述钢带的数量为大于等于I条。
4.按照权利要求3所述的一种大口径给、排水管，其特征在于:所述钢带与内层混凝土层⑵的螺旋角度为5°?90°。
5.按照权利要求4所述的一种大口径给、排水管，其特征在于:所述钢带的截面具体为长方形、梯形、波浪形、U形或V形。
6.按照权利要求5所述的一种大口径给、排水管，其特征在于:所述钢带沿大口径给、排水管径向的高度为20mm?150mm。
【文档编号】F16L9/153GK203979683SQ201420313850
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】魏英华, 李京, 鲍文博, 黄志强, 于贺, 吕晨曦, 刘阳, 赵国强, 史杰智, 李晓东, 陆卫中, 高英 申请人:中国科学院金属研究所