一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材的制作方法

本实用新型涉及一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，属于管道技术领域。

背景技术：

随着工业化生产和城市建设的不断发展，地下管道的应用日益显著，如长距离输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、工业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。

目前，预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简写PCCP)因其坚固、价廉等优点被大量使用，但其缺陷也日益显露：

1、连接密封性差，接口处容易跑漏，且极难修复。

2、防渗性差,易造成二次污染。

3、寿命短，预应力钢丝长时间使用易锈蚀，造成管材整体强度下降，甚至爆裂。仅钢丝腐蚀问题，国外现已逐步淘汰PCCP管材的生产与应用。

4、管材内壁糙率高，为0.015，输送阻力大，能耗大。

中国专利文件CN105065796A(申请号201510446690.8)，公开了一种预应力混凝土PE钢套筒管，包括钢筒，钢筒内壁设置有一层聚乙烯树脂涂层，钢筒外侧浇筑有一层混凝土衬，混凝土衬外部缠绕有预应力钢丝，预应力钢丝外部覆盖一层喷混保护层。该专利钢筒内壁设置有一层聚乙烯树脂涂层，加工工艺采用喷涂方法，表面光滑度不高，输送阻力大，能耗大，聚乙烯树脂涂层厚度仅为1mm，安装或使用过程中易脱落，使用寿命短。

综上所述，现有的管道并不能很好的解决PCCP管带来的诸多问题，亦或解决了部分问题又带来了自身的问题，因此，研发一种制作方便、密封性好、使用寿命长的管道具有十分重要的意义和推广价值。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材。

本实用新型的技术方案如下：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，由内向外包括高分子聚乙烯管内衬、钢套筒、预应力高强度钢丝和水泥砂浆保护层，高分子聚乙烯管内衬与钢套筒之间浇筑有混凝土。

高分子聚乙烯管内衬是管道的主要结构部分，管材内壁光滑，环保卫生、不结垢，且糙率仅为0.0065，输送阻力小，可节约大量能源；同时，吸水率极低(<0.01)，起到防渗、泄露作用，解决了管壁的渗水问题。

根据本实用新型优选的，高分子聚乙烯管内衬与钢套筒之间的间隙距离为50～80mm。

根据本实用新型优选的，高分子聚乙烯管内衬相对钢套筒一侧设有锥体凸起。

进一步优选的，锥体凸起的数量至少一个，相邻锥体凸起的间距为60mm。可有效防止固定完毕后聚乙烯板与混凝土钢套筒之间热胀冷缩比例不同产生的形变。

进一步优选的，锥体凸起包括圆柱端、锥体端，圆柱端、锥体端与高分子聚乙烯管内衬为一体成型设置。使锥体凸起既可以抗击灌装混凝土时的冲击力，同时锥体的结构可以牢固的嵌入混凝土内，防止板材脱落。

根据本实用新型优选的，预应力高强度钢丝为外侧经裹塑处理的预应力高强度钢丝。采用裹塑防腐处理，解决了锈蚀问题，确保了管线的强度，延长了使用寿命。

根据本实用新型优选的，高分子聚乙烯管内衬的管长大于钢套筒的管长，使本实用新型所述复合管材制作完成后一端有预留的一段高分子聚乙烯管内衬，方便施工时多个复合管材之间连接。

进一步优选的，高分子聚乙烯管内衬的管长与钢套筒的管长之差为200mm。

进一步优选的，所述相邻两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材之间通过热熔焊接连接。采用可靠地热熔焊接工艺连接整条管线，彻底解决管材接头的漏损问题。相邻两个预留的一段高分子聚乙烯管内衬采用热熔焊枪焊接成一个整体，由于连接处较窄，热熔焊接完成后可直接浇筑混凝土层加强保护。

制备上述预应力钢筒混凝土与塑料复合管材时包括以下步骤：

(1)、制作高分子聚乙烯管内衬：准备高分子聚乙烯板材，按照管道要求的直径弯制焊接成圆管状；高分子聚乙烯板材为表面带有锥体凸起的高分子聚乙烯板材，弯制焊接成圆管状，使带有锥体凸起的一侧为外表面。如此进行步骤(3)时，高分子聚乙烯管内衬的锥体凸起完全嵌入混凝土本体，使高分子聚乙烯管内衬贴合在钢套筒混凝土内壁上。

(2)、在高分子聚乙烯管内衬外布置钢套筒，两者之间均匀留出混凝土填充间隙，混凝土填充间隙为50～80mm；高分子聚乙烯管内衬外的管长大于钢套筒的管长，使预应力钢筒混凝土与塑料复合管材一端预留有一段高分子聚乙烯管内衬。

(3)、在混凝土填充间隙内均匀密实灌装混凝土；

(3)、钢套筒外壁以一定的拉应力螺旋式缠绕经裹塑防腐处理的预应力高强度钢丝，在钢套筒上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。

(4)、预应力高强度钢丝外侧，做密实的水泥砂浆保护层，保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

(5)，重复步骤(1)～(4)至少一次，得到至少两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，相邻两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材之间，通过热熔焊接将相邻两个预留的一段高分子聚乙烯管内衬连接，在连接处浇筑混凝土层。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的技术方案利用高分子聚乙烯材料作为内衬，解决了管壁的渗水问题。

2、本实用新型的技术方案采用的高分子聚乙烯材料为聚乙烯板，聚乙烯板是采用高温高压模压成型，表面糙率低，内壁光滑，环保卫生不结垢，糙率仅为0.0065，输送阻力小，能耗小，可节约大量能源。

3、本实用新型采用的高分子聚乙烯板制成的管内衬，聚乙烯板厚度即管内衬的壁厚大于5mm，强度高，耐磨损、耐腐蚀、抗脱落，使用寿命长。

4、本实用新型在钢筒内壁与板之间还浇筑了混凝土，这样高分子聚乙烯板上的锥体凸起完全嵌入混凝土本体，使高分子聚乙烯内衬牢固地贴合在钢套筒混凝土内壁上，不易脱落。

5、本实用新型直接在钢筒外缠绕钢丝后浇筑混凝土，可以更好地保护高强度钢丝和钢筒，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

6、采用本实用新型技术方案的相邻预应力钢筒混凝土与塑料复合管材之间，采用可靠地热熔焊接工艺连接整条管线，彻底解决管材接头的漏损问题，密封性高于机械部件连接。

7、本实用新型高强度钢丝采用裹塑防腐处理，解决了锈蚀问题，确保了管线的强度，延长了使用寿命。

附图说明

图1为带锥体凸起的高分子聚乙烯板示意图；

图2为由高分子聚乙烯板热熔焊接成的高分子聚乙烯管内衬示意图；

图3为高分子聚乙烯管内衬外布置钢套筒结构示意图；

图4为高分子聚乙烯管内衬与钢套筒的间隙内均匀灌装混凝土后的结构示意图；

图5为缠绕预应力高强度钢丝后的结构示意图；

图6为预应力高强度钢丝外侧做密实的水泥砂浆保护层示意图；

其中：1、高分子聚乙烯板材，2、高分子聚乙烯管内衬，3、锥体凸起，4、钢套筒，5、预应力高强度钢丝，6、水泥砂浆保护层。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

如图1-6所示。

实施例1：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，由内向外包括高分子聚乙烯管内衬、钢套筒、预应力高强度钢丝和水泥砂浆保护层，高分子聚乙烯管内衬与钢套筒之间浇筑有混凝土。

高分子聚乙烯管内衬是管道的主要结构部分，管材内壁光滑，环保卫生、不结垢，且糙率仅为0.0065，输送阻力小，可节约大量能源；同时，吸水率极低(<0.01)，起到防渗、泄露作用，解决了管壁的渗水问题。

制备本实施例所述预应力钢筒混凝土与塑料复合管材时包括步骤如下：

(1)、制作高分子聚乙烯管内衬：准备高分子聚乙烯板材，按照管道要求的直径弯制焊接成圆管状；

(2)、在高分子聚乙烯管内衬外布置钢套筒，两者之间均匀留出混凝土填充间隙，混凝土填充间隙为50mm；

(3)、在混凝土填充间隙内均匀密实灌装混凝土；

(3)、钢套筒外壁以一定的拉应力螺旋式缠绕预应力高强度钢丝，在钢套筒上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。

(4)、高强度钢丝外侧，做密实的水泥砂浆保护层，保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

实施例2：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，其结构如实施例1所述，区别在于，高分子聚乙烯管内衬相对钢套筒一侧设有锥体凸起，根据高分子聚乙烯管内衬的侧面面积设置锥体凸起的数量，相邻锥体凸起的间距为60mm。可有效防止固定完毕后聚乙烯板与混凝土钢套筒之间热胀冷缩比例不同产生的形变。

制备本实施例所述预应力钢筒混凝土与塑料复合管材时包括步骤如下：

(1)、制作高分子聚乙烯管内衬：准备高分子聚乙烯板材，高分子聚乙烯板材为表面带有锥体凸起的高分子聚乙烯板材，按照管道要求的直径弯制焊接成圆管状，使带有锥体凸起的一侧为外表面；

(2)、在高分子聚乙烯管内衬外布置钢套筒，两者之间均匀留出混凝土填充间隙，混凝土填充间隙为80mm；

(3)、在混凝土填充间隙内均匀密实灌装混凝土，高分子聚乙烯管内衬的锥体凸起完全嵌入混凝土本体，使高分子聚乙烯管内衬贴合在钢套筒混凝土内壁上；

(3)、钢套筒外壁以一定的拉应力螺旋式缠绕预应力高强度钢丝，在钢套筒上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。

(4)、高强度钢丝外侧，做密实的水泥砂浆保护层，保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

实施例3：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，其结构如实施例2所述，区别在于，锥体凸起包括圆柱端、锥体端，圆柱端、锥体端与高分子聚乙烯管内衬为一体成型设置。使锥体凸起既可以抗击灌装混凝土时的冲击力，同时锥体的结构可以牢固的嵌入混凝土内，防止板材脱落。

实施例4：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，其结构如实施例1所述，区别在于，预应力高强度钢丝为外侧经裹塑处理的预应力高强度钢丝。采用裹塑防腐处理，解决了锈蚀问题，确保了管线的强度，延长了使用寿命。

实施例5：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，其结构如实施例1所述，区别在于，高分子聚乙烯管内衬的管长大于钢套筒的管长，高分子聚乙烯管内衬的管长与钢套筒的管长之差为200mm。使本实施例所述复合管材制作完成后一端有预留的一段高分子聚乙烯管内衬，方便施工时多个复合管材之间连接。

实施例6：

一种预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，其结构如实施例5所述，区别在于，相邻两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材之间通过热熔焊接连接。采用可靠地热熔焊接工艺连接整条管线，彻底解决管材接头的漏损问题。相邻两个预留的一段高分子聚乙烯管内衬采用热熔焊枪焊接成一个整体，由于连接处较窄，热熔焊接完成后可直接浇筑混凝土层加强保护。

制备本实施例所述预应力钢筒混凝土与塑料复合管材时包括步骤如下：

(1)、制作高分子聚乙烯管内衬：准备高分子聚乙烯板材，按照管道要求的直径弯制焊接成圆管状；如图1、图2所示；

(2)、在高分子聚乙烯管内衬外布置钢套筒，高分子聚乙烯管内衬外的管长大于钢套筒的管长，使预应力钢筒混凝土与塑料复合管材一端预留有一段高分子聚乙烯管内衬，高分子聚乙烯管内衬与钢套筒之间均匀留出混凝土填充间隙，混凝土填充间隙为60mm；如图3所示；

(3)、在混凝土填充间隙内均匀密实灌装混凝土；如图4所示；

(3)、钢套筒外壁以一定的拉应力螺旋式缠绕预应力高强度钢丝，如图5所示，在钢套筒上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力；

(4)、高强度钢丝外侧，做密实的水泥砂浆保护层，如图6所示，保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

(5)、重复步骤(1)～(4)一次，总共得到两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材，相邻两个预应力钢筒混凝土与塑料复合管材之间，通过热熔焊接将相邻两个预留的一段高分子聚乙烯管内衬连接，在连接处浇筑混凝土层。