本實用新型涉及管材設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。

背景技術(shù)：

帶鋼筒的預(yù)應(yīng)力混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡稱PCCP管)是目前國際上使用廣泛的大口徑、耐高壓管材，由嵌埋薄鋼筒的管芯、纏在管芯外的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絲外的水泥砂漿保護(hù)層組成。管子的兩端分別焊有鋼制的承口圈和插口圈，管子的柔性接頭采用滑動膠圈密封。在工作狀態(tài)下，嵌埋在管壁中的薄鋼筒具有抗?jié)B功能，纏繞在管芯外的預(yù)應(yīng)力鋼絲及管芯的混凝土壁承受管材的內(nèi)水壓力及外荷載，因此預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管是一種將鋼管與普通預(yù)應(yīng)力混凝土管的優(yōu)點相結(jié)合的管種。

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管作為一種輸水管材，其使用環(huán)境通常為埋地使用。但在一些泵站輸水工程上，由于施工地形、工程需要等因素，工程設(shè)計采用明管敷設(shè)，管材露天使用。一般情況下，泵站管線具有短距離內(nèi)高度差變化大的特點，極易產(chǎn)生水錘壓力；而且明管敷設(shè)，易造成管材穩(wěn)定性差以及運行時高速紊流產(chǎn)生的震動等影響因素，加速保護(hù)層空鼓、開裂。在工程運行過程中，由于長期暴露在大氣中，經(jīng)過陽光暴曬、雨水侵蝕、溫度變化以及運行過程中高速水流產(chǎn)生的震動，導(dǎo)致管材在短短幾年內(nèi)出現(xiàn)砂漿保護(hù)層老化、龜裂，甚至空鼓、開裂。而常規(guī)的防腐措施根據(jù)土壤腐蝕性條件通常采用工程上常用的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料。但在明管敷設(shè)，管材露天使用的情況下，就不能繼續(xù)采用傳統(tǒng)防腐技術(shù)。環(huán)氧煤瀝青防腐涂料其防腐性能優(yōu)良，但僅適用于埋地管道，不適合露天明敷，因其耐候性差，在陽光紫外線照射下，僅2～3個月即出現(xiàn)褪色、粉化、失去光澤，外觀灰暗老舊，不到一年防腐功能失效。為避免管材長期暴漏在大氣和光照下，因干濕、凍融循環(huán)造成管材保護(hù)層開裂、空鼓，降低管材使用壽命，需要一種可以明敷的改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在用于某些泵站輸水管道且采用露天明敷鋪設(shè)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，容易出現(xiàn)砂漿保護(hù)層老化、龜裂，甚至空鼓、開裂以及常規(guī)的防腐措施不適宜陽光暴曬，很快防腐失效的技術(shù)問題。

本實用新型是一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，包括：管芯、纖維混凝土保護(hù)層、漆膜；

所述管芯為帶有鋼筒的高強混凝土制成的空心圓柱體；

所述預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞在所述管芯外表面上；

所述纖維混凝土保護(hù)層粘接在預(yù)應(yīng)力鋼絲組成的圓筒形外表面上；

所述漆膜由里至外分為底漆層、中間漆層和面漆層，所述底漆層粘接在纖維混凝土保護(hù)層的外表面上。

進(jìn)一步的，所述纖維混凝土保護(hù)層的厚度為40-50㎜。

進(jìn)一步的，所述底漆層的材料選用環(huán)氧封閉底漆。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧封閉底漆的施工厚度為100μm。

進(jìn)一步的，所述中間漆層的材料選用環(huán)氧云鐵中間漆。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧云鐵中間漆的施工厚度為120μm。

進(jìn)一步的，所述面漆層的材料選用丙烯酸聚氨酯面漆。

進(jìn)一步的，所述丙烯酸聚氨酯面漆的施工厚度為100μm。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧封閉底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆的施工道數(shù)為兩道。

進(jìn)一步的，所述預(yù)應(yīng)力鋼絲下方的管芯位置預(yù)埋有陰極保護(hù)裝置。

有益效果：本改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管通過使用纖維混凝土制作保護(hù)層不但提高了保護(hù)層的強度，也使之與預(yù)應(yīng)力鋼絲更容易粘連，提高了管材整體性；再對纖維混凝土保護(hù)層外依次涂刷底漆層、中間漆層、面漆層三種漆膜，其中面漆層可以增加漆膜與混凝土基面的粘接性；中間漆層增加漆膜的厚度，在混凝基面初步形成完整的漆膜，修復(fù)混凝土基面微細(xì)氣孔；面漆層具有優(yōu)良的耐化學(xué)品和耐鹽霧性能，且耐海水、耐碰撞和耐磨蝕，易于清潔使漆膜堅硬，附著力好，光亮豐滿；總之該漆膜可以使改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在露天使用時防止外界環(huán)境對管材內(nèi)部造成影響，起到更好的防腐作用，進(jìn)而提高了改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管明敷時的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、管芯； 2、預(yù)應(yīng)力鋼絲；3、纖維混凝土保護(hù)層；

4、漆膜；

11、高強混凝土； 12、鋼筒。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖1為本實用新型實施例提供的一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實用新型提供一種改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，包括：管芯1、預(yù)應(yīng)力鋼絲2、纖維混凝土保護(hù)層3、漆膜4；管芯1為帶有鋼筒12的高強混凝土11制成的空心圓柱體，預(yù)應(yīng)力鋼絲2纏繞在管芯1外表面上，纖維混凝土保護(hù)層3粘接在預(yù)應(yīng)力鋼絲2組成的圓筒形外表面上，漆膜4由里至外分為底漆層、中間漆層和面漆層，底漆層粘接在纖維混凝土保護(hù)層3的外表面上。

本改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管通過使用纖維混凝土制作保護(hù)層不但提高了保護(hù)層的強度，也使之與預(yù)應(yīng)力鋼絲2更容易粘連，提高了管材整體性；再對纖維混凝土保護(hù)層3外依次涂有底漆層、中間漆層、面漆層三種漆膜4，其中面漆層可以增加漆膜4與混凝土基面的粘接性；中間漆層增加漆膜4的厚度，在混凝基面初步形成完整的漆膜4，修復(fù)混凝土基面微細(xì)氣孔；面漆層具有優(yōu)良的耐化學(xué)品和耐鹽霧性能，且耐海水、耐碰撞和耐磨蝕，易于清潔使漆膜4堅硬，附著力好，光亮豐滿；總之該漆膜4可以使改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在露天使用時防止外界環(huán)境對管材內(nèi)部造成影響，起到更好的防腐作用，進(jìn)而提高了改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管明敷時的使用壽命。

其中，纖維混凝土中的纖維是一種專用于混凝土/砂漿的高性能纖維，能有效地控制混凝土/砂漿塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂紋，防止及抑制混凝土原生裂縫的形成和發(fā)展，大大改善混凝土/砂漿的防裂抗?jié)B性能、抗沖磨性能，增加混凝土的韌性，從而提高混凝土的使用壽命。通過將保護(hù)層改為使用纖維混凝土并增加一定的厚度，提高了管材耐久性以及管材整體性；同時使用三種不同的漆料，避免了管材長期暴漏在大氣和光照下，因干濕、凍融循環(huán)而造成管材保護(hù)層開裂、空鼓的情況，提高了管材的使用壽命。

一般預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的設(shè)計都是依據(jù)于ANSI/AWWA C304標(biāo)準(zhǔn)或CECS140:2011標(biāo)準(zhǔn)，而在依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計過程中都考慮到了外部載荷中的覆土載荷，也因此需要考慮保護(hù)層的強度貢獻(xiàn)，隨之降低了配筋量，但是對用于明敷的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，沒有覆土載荷，相應(yīng)的還需要考慮泵站管線短距離內(nèi)高差變化大的特點，極易產(chǎn)生水錘壓力；且明管敷設(shè)，管材穩(wěn)定性差及運行時高速紊流產(chǎn)生的震動等影響因素，設(shè)計時不考慮保護(hù)層混凝土的強度貢獻(xiàn)，增大預(yù)應(yīng)力鋼絲配筋量，同時提高管材預(yù)壓應(yīng)力，保證在正常工作壓力下保護(hù)層不受工作壓力破壞影響，提高設(shè)計保證富裕量。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一般的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的保護(hù)層是由水泥砂漿噴制而成，水泥砂漿保護(hù)層可以起到防水以及防止外界對內(nèi)部的鋼絲等造成腐蝕等，但是當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管用于明敷時，除了內(nèi)部高速水流運動產(chǎn)生的震動造成水泥砂漿保護(hù)層龜裂，由于長期暴露在大氣中，還要經(jīng)過陽光暴曬、雨水侵蝕、溫度變化等多種因素，很容易導(dǎo)致水泥砂漿保護(hù)層老化、龜裂；另外，砂漿與鋼絲粘接性較低，在上述因素的干擾下更容易造成空鼓甚至開裂的情況，大大影響了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的使用壽命。

因此，本實施例將水泥砂漿保護(hù)層替換為纖維混凝土保護(hù)層3，纖維混凝土保護(hù)層3的防裂抗?jié)B性能、抗沖磨性能更好，且與管芯1同樣為混凝土制成，性能更相似，大大提高了管材的整體性。此外考慮預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管用于泵站輸水管且需要明敷鋪設(shè)，需要承受的壓力更大，受到外界的影響因素更多，因此保護(hù)層的厚度由原來的25-30mm提高到40-50mm。

現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管常規(guī)的防腐措施根據(jù)土壤腐蝕性條件通常采用工程上常用的環(huán)氧煤瀝青防腐涂料。環(huán)氧煤瀝青防腐涂料是厚漿型，以環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青、顏料、助劑和溶劑等組成的涂料涂膜具有優(yōu)良附著力、耐沖擊性、耐水性，干燥性能超群；高防銹性能和良好的抗化學(xué)品性及耐油性，良好的耐磨性能；很適合用于保護(hù)處于潮濕環(huán)境下的設(shè)備的防腐工作，主要用于埋地和水下的鋼管、鑄鐵管、混凝土管內(nèi)外防腐，也適用于化工廠廠房及各類鋼結(jié)構(gòu)、碼頭、船舶、水閘、煉油化工設(shè)備、混凝土構(gòu)筑物的防腐和防水防滲。但是對于明敷鋪設(shè)特別是用于泵站輸水等用途的管道，其外界因素除了高壓，潮濕等還有太陽的照射，晝夜溫差的變化以及雨雪對漆膜4的侵蝕，單有環(huán)氧煤瀝青防腐涂料不能很好的起到明敷管道的防腐作用，作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，漆膜4由里至外分為底漆層、中間漆層和面漆層三種不同的漆料，三種不同的漆料同時對預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管進(jìn)行防腐處理，增加預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在復(fù)雜環(huán)境下的使用壽命。

底漆是油漆系統(tǒng)的第一層，用于提高面漆的附著力、增加面漆的豐滿度、提供抗堿性、提供防腐功能等，同時可以保證面漆的均勻吸收，使油漆系統(tǒng)發(fā)揮最佳效果。面漆質(zhì)量好就可以不用底漆，這種說法不對，因為面漆與底漆的功能不同，面漆更加側(cè)重于最終的裝飾與表觀效果，而底漆則側(cè)重于提高附著力、防腐功能、抗堿性等。本實施例中選用的是環(huán)氧封閉底漆。

首先，是在纖維混凝土保護(hù)層3上涂刷環(huán)氧封閉底漆，環(huán)氧封閉底漆由環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、顏料、助劑和溶劑等組成，常溫固化、干燥快，涂膜物理機械性能優(yōu)良，耐堿性好，在鋁合金和適當(dāng)表面處理的鍍鋅層上具有良好的附著力，但同時對水泥表面也有很好滲透性和封閉性。因此可以很好的滲透進(jìn)纖維混凝土保護(hù)層3并起到封閉的作用，增加漆膜4與混凝土基面的粘接性；由于環(huán)氧封閉底漆的高滲透性，以及纖維混凝土保護(hù)層3表面的凹凸不平，所以要噴涂到能完全覆蓋纖維混凝土保護(hù)層3的表面，本實施例要求其厚度為100μm為準(zhǔn)，這樣的厚度既能起到封閉的作用也可以為下一道工序做準(zhǔn)備，在實際噴涂作業(yè)中可以發(fā)現(xiàn)對環(huán)氧封閉底漆噴涂一到兩次作業(yè)即可達(dá)到該效果。值得注意的，在噴涂作業(yè)前，需要對纖維混凝土保護(hù)層3表面采用輕掃噴砂或用砂紙打毛，除盡油污雜物，以免影響環(huán)氧封閉底漆的效果。

另外，環(huán)氧封閉底漆與后道漆膜4具有良好的層間附著力，能與多種防腐面漆配套，因此中間漆能很好的與環(huán)氧封閉底漆附著。在本實施例中，中間漆采用環(huán)氧云鐵中間漆，環(huán)氧云鐵中間漆是以灰色云母氧化鐵為顏料，以環(huán)氧樹脂為基料，聚酰胺樹脂為固化劑等組成二罐裝冷固化環(huán)氧涂料。由于云母氧化鐵及環(huán)氧樹脂的優(yōu)越性能，漆膜4堅韌，具有良好的附著力、柔韌性、耐磨性和封閉性能等。環(huán)氧云鐵中間漆有以下作用：

1)加強防銹防腐效果

屏蔽性能好，增加涂層的物理防銹效果，水汽、電解質(zhì)等不宜滲透進(jìn)纖維混凝土保護(hù)層3與其發(fā)生反應(yīng)，這得益于鱗片狀的云母氧化鐵涂層。

2)降低涂裝成本

油漆涂層的厚度，對于防腐防銹的效果具有明顯的影響。由于泵站露天明敷預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，其環(huán)境比較復(fù)雜，所以本實施例中漆膜4厚度定為0.3mm左右，而采用中間漆的涂層，同樣的防腐效果，成本比僅采用底漆面漆的要低。

3)延長防腐期限

同樣厚度的涂層，在符合設(shè)計規(guī)范的情況下，采用中間漆的防腐涂層，使用期限高于僅采用底漆面漆配套的涂層。

綜合2)、3)所述，環(huán)氧云鐵中間漆的干膜厚度為30-60μm，另外標(biāo)準(zhǔn)情況下，環(huán)氧云鐵中間漆的涂層厚度，占到整體涂層厚度的三分之一到二分之一。為了降低成本也在保證符合設(shè)計規(guī)范的前提下，在本實施例中，對環(huán)氧云鐵中間漆的施工厚度為120μm，即對環(huán)氧云鐵中間漆的一次噴涂的干膜厚度最大為60μm，總共進(jìn)行兩次施工道數(shù)。

面漆是涂裝的最終涂層，裝修后所呈現(xiàn)出的整體效果都是通過這一層體現(xiàn)出來。因此對所用材料有較高的要求，不僅要有很好的色度和亮度，更要求具有很好的耐污染，耐老化，防潮，防霉性好，還要有不污染環(huán)境、安全無毒、無火災(zāi)危險、施工方便、涂膜干燥快、保光保色好、透氣性好等特點。具有裝飾和保護(hù)功能，如顏色、光澤、質(zhì)感等，還需有面對惡劣環(huán)境的抵抗性。

對用于泵站輸水管明敷的改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管來說，由于經(jīng)常面臨陽光暴曬、雨水侵蝕、溫度變化以及運行過程中高速水流產(chǎn)生的震動等惡劣環(huán)境，所以選用的面漆除了安全無毒這一必要因素外，面對惡劣環(huán)境還應(yīng)有較強的抵抗性。

本改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管選用的面漆為丙烯酸聚氨酯面漆，丙烯酸聚氨酯面漆是一種雙組分丙烯酸聚氨酯涂料，裝飾性好，耐候性優(yōu)，優(yōu)于普通芳香族聚氨酯、橡膠類、乙烯類涂料?？捎糜阡摻Y(jié)構(gòu)的涂覆和原有基材的維修保養(yǎng),適合多種環(huán)境,包括海上設(shè)施、化工和石化廠、橋梁、紙漿廠與造紙廠、發(fā)電廠等。

丙烯酸聚氨酯面漆以脂肪族異氰酸酯和含羥基的丙烯酸樹脂為基料，并配以耐候性顏料、助劑等組成雙組分高性能防腐蝕面漆。主要有優(yōu)異的耐候性、保光、保色性；優(yōu)良的耐化學(xué)品性和耐鹽霧性能；漆膜4堅韌，良好的耐沖擊性和耐磨性以及優(yōu)異的裝飾性能。

結(jié)合以上幾點性能，丙烯酸聚氨酯面漆可以很好的保護(hù)改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的管壁不被腐蝕。另外，對丙烯酸聚氨酯面漆的施工道數(shù)達(dá)到兩次并控制其最終的干膜厚度為100μm，使底漆、中間漆和面漆的噴涂厚度合理化，保證漆膜4的厚度既能完成復(fù)雜環(huán)境下的防腐功能，又不會因為過厚造成漆膜4與纖維混凝土保護(hù)層3的外表面粘連性減小甚至造成漆膜4脫落的現(xiàn)象。

值得注意的，除了通過漆膜4來進(jìn)行防腐處理，為了更好的保護(hù)管道內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力鋼絲以及其他金屬不被腐蝕，還可以加設(shè)陰極保護(hù)裝置。陰極保護(hù)技術(shù)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。通過漆膜4與陰極保護(hù)結(jié)合共同作用來防止改進(jìn)型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管受到腐蝕。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。