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水泥制管机生产抗腐蚀排水管的配合比设计
时间：2015-04-02|阅读：次
根据我们的调查，工业废水和生活污水对排水管有侵蚀作用，应予以重视，而盐渍土壤对排水管的侵蚀，则是目前我国较为严重和急需解决的问题。这种土壤主要含有硫酸盐和氯盐等化合物。它在我国分布较广，西北省份和沿海地区，特别是渤海湾海滨较为严重。
铺设在这种土壤中的排水管，长者数年，短者不到一年即受侵蚀，管体酥松，一击即溃。这种事故已发生多起。
我国《环境介质对建筑结构材料腐蚀性的评价标准》将这种侵蚀环境分成三类和四个腐蚀等阶。
根据评价标准，上述地区应该属于强腐蚀等阶，需要采取三级防腐措施。
抗腐蚀排水管的生产应符合以下条件：
（1）抗腐蚀排水管必须经受Ⅲ类环境强腐蚀的条件；
（2）抗腐蚀排水管应在制品厂原有的工艺和设备的基础上就能生产；
（3）制品的成本应尽可能低，以适应市场竞争；
（4）给管道铺设和使用不带来任何麻烦；
（5）抗腐蚀排水管的使用年限应在20年以上。
目前国外生产抗腐蚀排水管的方法很多，大体上有以下几种：（1）采用聚合物混凝土；（2）采用抗硫酸盐水泥；（3）施加涂层；（4）放置塑料衬里；（5）表面浸渍。（1）和（2）属于整体抗腐蚀；（3）、（4）、和（5）属于表面抗腐蚀处理。
整体抗腐蚀管具有内外抗腐蚀功能、制造工艺简单、铺设和使用过程中不会因损伤表面而失去抗腐蚀功能。但是采用聚合物混凝土，价格昂贵，而采用纯水泥基的混凝土管，对于某些特强的侵蚀尤其是酸的侵蚀就无能为力了。
排水管的防腐涂层或衬里材料种类繁多。涂层指0.1～0.5mm厚度的抗腐蚀层；衬里是指1.0mm以上的抗腐层，它能使混凝土与侵蚀介质隔离开来，是目前最有效的抗腐蚀措施。但是它的工艺复杂，混凝土需要进行表面处理才具有可靠的粘结力，价格昂贵，使用过程易损坏而失去抗腐蚀能力。
考虑了以上各种因素，我们决定采取以复合抗腐蚀掺料改性混凝土的技术途径，提高排水管的抗腐蚀性能。采用此途径的优点是可以在原有设备和工艺上操作，管体具有整体抗腐蚀性能、投资少、成本低。
一、抗腐蚀钢筋混凝土排水管的试制
在取得试验室管体抗腐性能试验数据的基础上，选用了目前广泛采用的悬辊工艺，试制了一批抗腐蚀管，规格为Φ800mm、长2m、平口。
1. 原材料
（1）水泥：采用325#矿渣硅酸盐水泥；
（2）砂石集料：砂为中砂，细度模数＝3.2～2.3；石子为碎石，粒径为5～15mm，空隙率为38%;
（3）复合抗腐蚀掺合料：自制；
（4）水：食用自来水；
（5）钢筋骨架；采用低碳钢热轧盘条经冷拔加工制得的钢丝，其抗拉强度>550MPa。钢筋骨架采用滚焊制作而成。
2. 混凝土配合比
混凝土配合比是参照JGJ55-81《普通混凝土配合比设计技术规定》，并考虑混凝土的抗腐蚀性能确定的，试配过程中，综合考虑了混凝土强度、抗腐蚀性和成型性三个方面，配合比多次试拌调整，并经标养和蒸养对比，抗腐蚀性能测定，通过筛选而定。混凝土强度比国标规定的普通排水管混凝土强度提高一级，即相当于C38级。
3. 成型和养护
采用悬辊水泥制管机成型。蒸汽养护温度为85℃。搅拌混凝土拌合料时，各组分的投料顺序作了必要的调整，并延长了搅拌时间。混凝土拌合料的工作度控制在70～90S之间。悬辊制度根据拌合料的特点作了修正。
二、抗腐管的性能
我们根据GB11836～11837对试制管材进行了各项技术指标的测试，与此同时，还对管体混凝土进行了耐蚀系数和抗冻性的专项测试。
1. 混凝土强度
表1为取自制管现场的混凝土拌合料，经振动成型的试件的抗压强度。
图1为21至25号管子出窑时用回弹仪测定的强度分布情况。
2. 内外压
内外压侧定结果列于表2。结果均符合标准要求。
3. 吸水率
第75､78和104号管子混凝土管壁的吸水率分别为2.63%、2.52%和2.28%。测定结果均符合要求。
4. 耐蚀系数
耐蚀系数k可以反映混凝土对侵蚀介质的抵抗能力。k值的测定方法是根据《环境介质对建筑结构材料腐蚀性评价标准》中的受侵蚀条件，并参照国内外加速试验方法制定的。试件在侵蚀介质中采取干湿交替的方法，以加快其受侵蚀速度。
5. 抗冻和钢筋锈蚀
抗冻试验是按JBJ82进行的。结果表明，150次冻融强度损失率为2.5%，试件重量损失为零。
钢筋锈蚀试验按《海工混凝土中钢筋的加速腐蚀试验方法》进行。试验结果表明，钢筋无锈蚀现象。
三、抗腐蚀混凝土管的铺设使用
抗腐蚀混凝土管的铺设与普通混凝土管一样，不需要作特殊处理。我们这批管子铺设在某高速公路通过的盐池地区。管子用作涵管，连通公路两边的盐池。使用条件较为恶劣，它经受干湿交替和冬夏季温度变化。该地区以前使用的普通混凝土管，铺设一年左右即破坏。抗腐蚀管已铺设数年，使用情况良好。
铺设在这种土壤中的排水管，长者数年，短者不到一年即受侵蚀，管体酥松，一击即溃。这种事故已发生多起。
我国《环境介质对建筑结构材料腐蚀性的评价标准》将这种侵蚀环境分成三类和四个腐蚀等阶。
根据评价标准，上述地区应该属于强腐蚀等阶，需要采取三级防腐措施。
抗腐蚀排水管的生产应符合以下条件：
（1）抗腐蚀排水管必须经受Ⅲ类环境强腐蚀的条件；
（2）抗腐蚀排水管应在制品厂原有的工艺和设备的基础上就能生产；
（3）制品的成本应尽可能低，以适应市场竞争；
（4）给管道铺设和使用不带来任何麻烦；
（5）抗腐蚀排水管的使用年限应在20年以上。
目前国外生产抗腐蚀排水管的方法很多，大体上有以下几种：（1）采用聚合物混凝土；（2）采用抗硫酸盐水泥；（3）施加涂层；（4）放置塑料衬里；（5）表面浸渍。（1）和（2）属于整体抗腐蚀；（3）、（4）、和（5）属于表面抗腐蚀处理。
整体抗腐蚀管具有内外抗腐蚀功能、制造工艺简单、铺设和使用过程中不会因损伤表面而失去抗腐蚀功能。但是采用聚合物混凝土，价格昂贵，而采用纯水泥基的混凝土管，对于某些特强的侵蚀尤其是酸的侵蚀就无能为力了。
排水管的防腐涂层或衬里材料种类繁多。涂层指0.1～0.5mm厚度的抗腐蚀层；衬里是指1.0mm以上的抗腐层，它能使混凝土与侵蚀介质隔离开来，是目前最有效的抗腐蚀措施。但是它的工艺复杂，混凝土需要进行表面处理才具有可靠的粘结力，价格昂贵，使用过程易损坏而失去抗腐蚀能力。
考虑了以上各种因素，我们决定采取以复合抗腐蚀掺料改性混凝土的技术途径，提高排水管的抗腐蚀性能。采用此途径的优点是可以在原有设备和工艺上操作，管体具有整体抗腐蚀性能、投资少、成本低。
一、抗腐蚀钢筋混凝土排水管的试制
在取得试验室管体抗腐性能试验数据的基础上，选用了目前广泛采用的悬辊工艺，试制了一批抗腐蚀管，规格为Φ800mm、长2m、平口。
1. 原材料
（1）水泥：采用325#矿渣硅酸盐水泥；
（2）砂石集料：砂为中砂，细度模数＝3.2～2.3；石子为碎石，粒径为5～15mm，空隙率为38%;
（3）复合抗腐蚀掺合料：自制；
（4）水：食用自来水；
（5）钢筋骨架；采用低碳钢热轧盘条经冷拔加工制得的钢丝，其抗拉强度>550MPa。钢筋骨架采用滚焊制作而成。
2. 混凝土配合比
混凝土配合比是参照JGJ55-81《普通混凝土配合比设计技术规定》，并考虑混凝土的抗腐蚀性能确定的，试配过程中，综合考虑了混凝土强度、抗腐蚀性和成型性三个方面，配合比多次试拌调整，并经标养和蒸养对比，抗腐蚀性能测定，通过筛选而定。混凝土强度比国标规定的普通排水管混凝土强度提高一级，即相当于C38级。
3. 成型和养护
采用悬辊水泥制管机成型。蒸汽养护温度为85℃。搅拌混凝土拌合料时，各组分的投料顺序作了必要的调整，并延长了搅拌时间。混凝土拌合料的工作度控制在70～90S之间。悬辊制度根据拌合料的特点作了修正。
二、抗腐管的性能
我们根据GB11836～11837对试制管材进行了各项技术指标的测试，与此同时，还对管体混凝土进行了耐蚀系数和抗冻性的专项测试。
1. 混凝土强度
表1为取自制管现场的混凝土拌合料，经振动成型的试件的抗压强度。
试件抗压强度（MPa） 表1
| 试件编号 | 标准养护 | 蒸汽养护 | ||||
| 7天 | 14天 | 28天 | 出窑 | 3天 | 28天 | |
| 1 | 39.5 | 42.5 | 56.9 | 40.2 | 42.8 | 50.0 |
| 2 | 36.5 | 43.3 | 52.4 | 41.5 | 44.2 | 51.6 |
| 3 | 35.0 | 47.1 | 47.1 | 41.3 | 41.3 | 48.9 |
图1为21至25号管子出窑时用回弹仪测定的强度分布情况。
2. 内外压
内外压侧定结果列于表2。结果均符合标准要求。
3. 吸水率
第75､78和104号管子混凝土管壁的吸水率分别为2.63%、2.52%和2.28%。测定结果均符合要求。
4. 耐蚀系数
耐蚀系数k可以反映混凝土对侵蚀介质的抵抗能力。k值的测定方法是根据《环境介质对建筑结构材料腐蚀性评价标准》中的受侵蚀条件，并参照国内外加速试验方法制定的。试件在侵蚀介质中采取干湿交替的方法，以加快其受侵蚀速度。
内外压测定结果 表2
| 试件编号 | 内压试验（MPa） | |
| 内水压 | 备注 | |
| 22 | 0.12 | 无潮片 |
| 23 | 0.12 | 无潮片 |
| 24 | 0.12 | 无潮片 |
| 试件编号 | 外压试验（KN/M） | |
| 开裂荷载 | 破坏荷载 | |
| 75 | 54 | 66 |
| 78 | 57 | 64 |
| 104 | 51 | 61 |
5. 抗冻和钢筋锈蚀
抗冻试验是按JBJ82进行的。结果表明，150次冻融强度损失率为2.5%，试件重量损失为零。
钢筋锈蚀试验按《海工混凝土中钢筋的加速腐蚀试验方法》进行。试验结果表明，钢筋无锈蚀现象。
三、抗腐蚀混凝土管的铺设使用
抗腐蚀混凝土管的铺设与普通混凝土管一样，不需要作特殊处理。我们这批管子铺设在某高速公路通过的盐池地区。管子用作涵管，连通公路两边的盐池。使用条件较为恶劣，它经受干湿交替和冬夏季温度变化。该地区以前使用的普通混凝土管，铺设一年左右即破坏。抗腐蚀管已铺设数年，使用情况良好。
