本发明涉及混凝土管涵技术领域，具体涉及一种高强度防水地下管涵及其制备方法。
背景技术：
涵指的是洞身以钢筋混凝土箱形管节修建的涵洞。地下管涵指一种埋设于地表以下的管道，用钢筋混凝土浇铸而成，俗称水泥管，一般用作围堰堤坝下的引水管道。普通的管涵是由水泥混凝土制成，水泥混凝土是一种典型的脆性材料，抗弯拉强度与变形能力低，抗疲劳和外接侵蚀能力较弱，利用水泥混凝土制得的管涵，其内部会有较多的空隙结构，管涵长期处于潮湿的环境中后其内部的空隙结构会增大，甚至出现裂缝，在实际使用过程中，由于管涵通常埋在地下，会受到各种酸性或碱性的液体腐蚀，长时间处于这种环境下，会导致管涵的力学强度直线下降，进而导致地下管涵出现渗水。因此，对地下管涵的强度、防水性能有很大的要求，而现有技术中，地下管涵的防水性能较差。
目前，生产混凝土管涵是采用按一定比例的普通硅酸盐水泥为胶凝材料，和砂、石等粗细骨料，添加适量的减水剂，再加水在搅拌机中搅拌成普通混凝土，生产的混凝土管、钢筒混凝土管，由于普通混凝土存在一定的脆性，其致密性和柔韧性以及受外力作用下的抗冲击能力较差，极易产生内壁缝，影响混凝土管、钢筒混凝土管的耐久性、抗渗性和抗裂性能。
技术实现要素：
针对现有技术中技术问题，本发明提供一种高强度防水地下管涵及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种高强度防水地下管涵，由以下重量份的原料制成：改性碳纤维10-20份、硅灰石30-60份、矿物纤维8-16份、硫酸钡15-35份、滑石粉30-50份、磺基水杨酸3-10份、二甲基甲酰胺3-7份、增韧剂2-5份、水80-180份。
优选的，所述一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维13-18份、硅灰石40-56份、矿物纤维10-14份、硫酸钡20-30份、滑石粉36-45份、磺基水杨酸5-8份、二甲基甲酰胺4-6份、增韧剂3-4份、水100-160份。
优选的，所述一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维15份、硅灰石45份、矿物纤维12份、硫酸钡25份、滑石粉40份、磺基水杨酸6份、二甲基甲酰胺5份、增韧剂3.5份、水130份。
优选的，所述滑石粉、硫酸钡的粒径为2000-3000目。
优选的，所述矿物纤维为直径为10-16um的硫酸镁晶须、氧化硅晶须、硼酸铝晶须、玻璃纤维中的至少一种。
优选的，所述改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维。
优选的，所述聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为0.4-0.5μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为9-10。
优选的，所述聚四氟乙烯相对分子量为100-120万，结晶度为85-90％；所述聚偏氟乙烯相对分子量为80-100万，含水率≤0.05％。
优选的，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物弹性体、顺丁橡胶中的至少一种。
一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为100-200r/min的搅拌机中搅拌10-15min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停2-4h后，以20-23℃/小时升温到65-75℃，恒温3-5h，然后在1-2h内降温至室温，拆模，即可。
本发明提供一种高耐久性混凝土构件及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明高强度防水地下管涵力学性能好，抗拉、抗折强度高，能抑制管涵收缩引起的内壁可见裂缝，该管涵的抗渗和抗裂性能好，耐久性好，使用寿命长；改性碳纤维是利用聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液对碳纤维进行浸渍处理得到，碳纤维在浸渍过程中纤维浸渍效率高，浸渍完全，纤维不会出现断纤情况，能够获得性能较好的改性碳纤维，极大的改善了碳纤维在基体中的分散性，并使制得的管涵在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能。
本发明高强度防水地下管涵的制备方法简单，原料中加入改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂，协同作用，纤维的加入使得管涵具有较好的强度、高耐久性，制得的管涵无论是在温和的环境中，还是在严寒的环境中均具有优异的力学性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维10份、硅灰石30份、矿物纤维8份、硫酸钡15份、滑石粉30份、磺基水杨酸3份、二甲基甲酰胺3份、增韧剂2份、水80份；
其中，滑石粉、硫酸钡的粒径为2000目；矿物纤维为直径为10um的硫酸镁晶须；改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维，聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为0.4μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为9；聚四氟乙烯相对分子量为100万，结晶度为85％；聚偏氟乙烯相对分子量为80万，含水率≤0.05％；增韧剂为三元乙丙橡胶；
本实施例一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为100r/min的搅拌机中搅拌10min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停2h后，以20℃/小时升温到65℃，恒温3h，然后在1h内降温至室温，拆模，即可。
实施例2：
本实施例一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维20份、硅灰石60份、矿物纤维16份、硫酸钡35份、滑石粉50份、磺基水杨酸10份、二甲基甲酰胺7份、增韧剂5份、水180份；
其中，滑石粉、硫酸钡的粒径为3000目；矿物纤维为直径为16um的硼酸铝晶须；改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维，聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为0.5μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为10；聚四氟乙烯相对分子量为120万，结晶度为85-90％；聚偏氟乙烯相对分子量为100万，含水率≤0.05％；增韧剂为乙烯辛烯共聚物弹性体；
本实施例一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为200r/min的搅拌机中搅拌15min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停4h后，以23℃/小时升温到75℃，恒温5h，然后在2h内降温至室温，拆模，即可。
实施例3：
本实施例一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维15份、硅灰石45份、矿物纤维12份、硫酸钡25份、滑石粉40份、磺基水杨酸6份、二甲基甲酰胺5份、增韧剂3.5份、水130份；
其中，滑石粉、硫酸钡的粒径为2500目；矿物纤维为直径为13um的硫酸镁晶须、氧化硅晶须、硼酸铝晶须、玻璃纤维混合而成；改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维，聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为
0.4-0.5μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为10；聚四氟乙烯相对分子量为110万，结晶度为88％；聚偏氟乙烯相对分子量为90万，含水率≤0.05％；增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物弹性体、顺丁橡胶混合而成；
本实施例一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为150r/min的搅拌机中搅拌13min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停3h后，以22℃/小时升温到70℃，恒温4h，然后在1.5h内降温至室温，拆模，即可。
实施例4：
本实施例一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维13份、硅灰石40份、矿物纤维10份、硫酸钡20份、滑石粉36份、磺基水杨酸5份、二甲基甲酰胺4份、增韧剂3份、水100份；
其中，滑石粉、硫酸钡的粒径为2200目；矿物纤维为直径为12um的硫酸镁晶须、氧化硅晶须、玻璃纤维混合而成；改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维，聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为0.4μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为9；聚四氟乙烯相对分子量为100万，结晶度为86％；聚偏氟乙烯相对分子量为85万，含水率≤0.05％；增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物弹性体、顺丁橡胶混合而成；
本实施例一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为120r/min的搅拌机中搅拌11min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停2.5h后，以21℃/小时升温到68℃，恒温3.5h，然后在1.2h内降温至室温，拆模，即可。
实施例5：
本实施例一种高强度防水地下管涵由以下重量份的原料制成：改性碳纤维18份、硅灰石56份、矿物纤维14份、硫酸钡30份、滑石粉45份、磺基水杨酸8份、二甲基甲酰胺6份、增韧剂4份、水160份；
其中，滑石粉、硫酸钡的粒径为2800目；矿物纤维为直径为14um的硫酸镁晶须、氧化硅晶须、硼酸铝晶须、玻璃纤维混合而成；改性碳纤维为碳纤维经聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液浸渍处理后得到的改性碳纤维，聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯分散液为平均粒径均为0.5μm的聚四氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂，按照质量比1：1混合悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.04pas、浓度为55wt％、ph值为10；聚四氟乙烯相对分子量为120万，结晶度为88％；聚偏氟乙烯相对分子量为100万，含水率≤0.05％；增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物弹性体、顺丁橡胶混合而成；
本实施例一种高强度防水地下管涵的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将改性碳纤维、硅灰石、矿物纤维、硫酸钡、滑石粉、磺基水杨酸、二甲基甲酰胺、增韧剂、水加入搅拌速度为180r/min的搅拌机中搅拌14min后，加入，搅拌均匀，得到混合物；将混合物放入模具中，进行布料张拉，施加预应力，在常压下，置于蒸养池中，静停3.5h后，以22℃/小时升温到72℃，恒温4h，然后在1.8h内降温至室温，拆模，即可。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。