活性粉末混凝土排水管產(chǎn)品生產(chǎn)與性能指標(biāo)設(shè)定探討

張志軍

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 前言

鋼筋混凝土排水管是市政污水管道中較為廣泛使用的一種管材，相對(duì)于其它材質(zhì)管材，混凝土管道壁厚，自重大，對(duì)基礎(chǔ)有要求，由于鋼筋混混凝土管制作工藝較簡(jiǎn)單，與其他管道相比具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，所以在市政工程中仍然占有一定的用量。鋼筋混凝土排水管由于材料本身及成型工藝等原因，混凝土的內(nèi)部孔隙多，同時(shí)也存在接口易損、耐腐蝕性較差的局限性，在一定程度上難滿足于市政污水管道建設(shè)要求。如何在從材料本身進(jìn)行提升，促進(jìn)混凝土類排水管產(chǎn)品的性能提升，也是排水管行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)換代需要考慮一個(gè)問題。

活性粉末混凝土（ReactivePowder Concrete，簡(jiǎn)稱RPC），其最早是法國(guó)Bouygues 實(shí)驗(yàn)室研制出的一種具有高抗壓強(qiáng)度、高耐久性及高韌性的新型水泥基復(fù)合材料。RPC 在配制過程中，通過剔除砂石粗集料，采用硅灰、粉煤灰等粉末材料，優(yōu)化了混凝土材料的顆粒級(jí)配，來減少混凝土內(nèi)的微裂縫及孔隙的存在，使得混凝土具有優(yōu)異的力學(xué)性能、超高耐久性等優(yōu)點(diǎn)。資料顯示，活性粉末混凝土抗壓強(qiáng)度在140MPa 左右，抗折強(qiáng)度在18MPa 左右，彈性模量≥40GPa，電通量≤100C，抗凍等級(jí)≥F500，抗硫酸鹽等級(jí)≥KS120[1]。如采用活性粉末混凝土生產(chǎn)排水管產(chǎn)品，其混凝土強(qiáng)度和耐久性較排水管常用的C40 普通混凝土有很大提升。材料力學(xué)性能的提升，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，滿足結(jié)構(gòu)承載力要求時(shí)可采用較小的結(jié)構(gòu)截面，管材壁厚可相應(yīng)減少（見圖1），降低材料成本。材料耐久性的提升，提高了管材耐腐蝕能力，有研究表明，在模擬工業(yè)廢水、無機(jī)酸、有機(jī)酸等三種污水溶液中，活性粉末混凝土其抗污水腐蝕性能要明顯優(yōu)于普通混凝土[2]。

圖1 活性粉末混凝土排水管產(chǎn)品

1 活性粉末混凝土排水管生產(chǎn)

1.1 混凝土原材料及配比

混凝土原材料要求及配比按照GB/T 31387《活性粉末混凝土》的要求進(jìn)行。

1.2 鋼筋原材及鋼筋骨架

鋼筋原材及鋼筋骨架參照GB/T 11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》的要求進(jìn)行。

1.3 生產(chǎn)工藝

考慮到活性粉末混凝土材料的特點(diǎn)，現(xiàn)有的離心、懸棍和徑向擠壓等傳統(tǒng)混凝土排水管工藝并不能適應(yīng)高流動(dòng)度的情況，宜采用立式鋼模具進(jìn)行生產(chǎn)（見圖2），內(nèi)膜可采用塑料管內(nèi)膜，模具拼接處設(shè)置橡膠圈或密封帶等防漏漿措施。

圖2 采用立式鋼模進(jìn)行生產(chǎn)

采用強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)攪拌活性粉末混凝土，先加入石英砂和鋼纖維干攪拌3min，再加入膠凝材料攪拌3min，最后加入水和減水劑攪拌8min。混凝土流動(dòng)度控制在200±20mm，攪拌后及時(shí)進(jìn)行混凝土成型，盡量減少低水灰比混凝土坍落度損失的影響。宜采用泵送頂升壓注的方式進(jìn)行排水管混凝土成型。

混凝土成型后，宜室內(nèi)帶模自然養(yǎng)護(hù)24h 后拆模，然后將管道放入蒸汽養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)，以12℃/h 的升溫速度從室溫升至85℃，養(yǎng)護(hù)48h。養(yǎng)護(hù)后自然將至室溫后淋水養(yǎng)護(hù)至28d。

2 產(chǎn)品性能指標(biāo)設(shè)定

活性粉末混凝土排水管作為一種新型管材，目前尚無國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)制定上建議在現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》和試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16752《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗(yàn)方法》的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法的設(shè)定，并融入產(chǎn)品自身的特點(diǎn)，使其易于受設(shè)計(jì)及相關(guān)單位接受、認(rèn)同與采納。

2.1 活性粉末混凝土性能

活性粉末混凝土性能滿足GB/T 31387 的技術(shù)要求及相關(guān)試驗(yàn)方法。根據(jù)使用要求情況設(shè)計(jì)確定活性粉末混凝土等級(jí)。對(duì)具有耐腐蝕要求的管材，相關(guān)耐久性指標(biāo)作為必檢項(xiàng)目。

2.2 產(chǎn)品外觀質(zhì)量和尺寸偏差

產(chǎn)品外觀質(zhì)量和尺寸偏差參照GB/T 11836 的技術(shù)要求及引用的GB/T 16752 試驗(yàn)方法進(jìn)行。其中，管材壁厚較普通混凝土排水管相對(duì)減少，這也是該產(chǎn)品的一個(gè)較大不同之處。

2.3 內(nèi)水壓力

內(nèi)水壓力參照GB/T 11836 的技術(shù)要求及引用的GB/T 16752 試驗(yàn)方法進(jìn)行。有低壓排水要求的，按低壓排水管的設(shè)計(jì)要求。

2.4 外壓荷載

外壓荷載參照GB/T 11836 的技術(shù)要求及引用的GB/T 16752 試驗(yàn)方法進(jìn)行。采用三點(diǎn)試驗(yàn)法（見圖3），下支承梁之間的凈距離為管子外徑的1/12，但不得小于25mm[3]。

圖3 外壓荷載試驗(yàn)

2.5 保護(hù)層厚度

環(huán)筋的內(nèi)、外保護(hù)層厚度參照GB/T 11836 的技術(shù)要求及引用的GB/T 16752 試驗(yàn)方法進(jìn)行。對(duì)有特殊防腐要求管子的保護(hù)層厚度應(yīng)符合防腐設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

活性粉末混凝土是一種能顯著提高管材力學(xué)性能和耐腐蝕能力的材料。實(shí)踐證明，應(yīng)用活性粉末混凝土，采用立式成型工藝能生產(chǎn)出性能良好的排水管，產(chǎn)品性能較普通混凝土排水管有大幅提高。耐久性提升帶來管道壽命大幅延長(zhǎng)、維修次數(shù)大將幅減少?？偟膩碚f，活性粉末混凝土排水管其全壽命周期的綜合成本將低于普通混凝土排管，具有廣闊的應(yīng)用前景。

新型的管材的推廣，需標(biāo)準(zhǔn)化先行。在現(xiàn)有鋼筋混凝土排水管相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定技術(shù)指標(biāo)，易于被市場(chǎng)接受。但如何通過在優(yōu)化活性粉末混凝土配合比、鋼筋配置來設(shè)定各種管徑管材壁厚，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)性，使之更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是需要繼續(xù)深入研究和探討的問題。