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塑料混凝土復(fù)合管道的研究

文檔作者：徐兆輝王文奎文檔來(lái)源：山東省建筑科學(xué)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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釬 魄 中國(guó)科技核心期刊
塑料混凝土復(fù)合管厘的研究
徐兆輝，王文奎
(山東省建筑科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250031)
摘要：以塑料管道為基管，在塑料雙壁波紋管的雙層管壁空腔中間灌注砂漿，來(lái)提高塑料管道的環(huán)剛度，使塑料管道成為一種
新型的塑料，混凝土復(fù)合管道。通過(guò)測(cè)試管道的環(huán)剛度，并對(duì)復(fù)合管道的性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明，新型塑料／混凝土復(fù)合管道是一種
較理想的復(fù)合管道，具有環(huán)剛度高、抗?jié)B性好、造價(jià)低、耐沖擊、管道整體性能好等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：塑料；混凝土；復(fù)合管道；環(huán)剛度
中圖分類(lèi)號(hào)：TU532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—702X(2014)11-0061—03
Experimental study on plastic—concrete composites pipe
U aohui，WANG Wen
(Shandong Provincial Academy of Boilding Research，Jinan 25003 1，Shandong，China)
近年來(lái)，在城市雨水及污水處理等建設(shè)中各種塑料管道
的使用越來(lái)越多，特別是大口徑、環(huán)剛度強(qiáng)度高、造價(jià)低的管
道急需要得到發(fā)展，但由于塑料本身的強(qiáng)度限制了單純塑料
管道在大口徑管道中的應(yīng)用，制約了塑料管道的進(jìn)一步發(fā)展。
塑料管道的環(huán)剛度強(qiáng)度是塑料管道的一個(gè)重要指標(biāo)，為了提
高塑料管道的環(huán)剛度強(qiáng)度，產(chǎn)生了各種管壁結(jié)構(gòu)的塑料管道
和鋼帶增強(qiáng)塑料管道，如塑料雙壁波紋管[】1、塑料纏繞管和鋼
帶增強(qiáng)塑料螺旋管囡等，但在較大El徑的現(xiàn)有管道中，管道直
徑大于I m、環(huán)剛度為SN8的塑料管道還比較少見(jiàn)，即使生產(chǎn)
廠家達(dá)到了技術(shù)要求，管材的生產(chǎn)成本也很高。在鋼帶增強(qiáng)聚
乙烯螺旋管中，直徑1．5 m及以上的管子，環(huán)剛度要想達(dá)到
SN12．5也很困難。
本文研究的新型塑料混凝土復(fù)合管道正是在這種新的形
勢(shì)下產(chǎn)生的，研究的方法是在塑料管道的雙層管壁空腔中灌
注砂漿形成新的塑料混凝土復(fù)合管道，該塑料／混凝土復(fù)合管
道已于2013年3月取得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利證書(shū)，專(zhuān)利號(hào)為
ZL201220460296．1。本文在聚乙烯(PE)雙壁波紋管的空腔中
灌注砂漿進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)新型管道的環(huán)剛度強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，并
對(duì)新型管道的特性進(jìn)行了分析。
1 試驗(yàn)
1．1 原材料
收稿日期：2014—03—20；修訂日期：2014—05—04
作者簡(jiǎn)介：徐兆輝，男，1962年生，山東濟(jì)寧人，高級(jí)工程師，主要從
事各種管材等建材的檢測(cè)。地址：山東省濟(jì)南市無(wú)影山路29號(hào)，E—
mail：xuzhaohui2009@126．corn。
聚乙烯(PE)雙壁波紋管：DN／ID800，管材環(huán)剛度為SN4；
水泥：42．5R普通硅酸鹽水泥；河沙：中砂；外加劑：聚羧酸高
效減水劑。
1．2 試件的制備
1．2．1 塑料管道試件的制備
按GB／T 9647-2003《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測(cè)定》要
求制備試樣，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)48 h，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境
條件為：溫度(23±2)oC、濕度(50~10)％。
1．2．2 塑料／混凝土復(fù)合管道試件的制備
(1)塑料基管的準(zhǔn)備：按照塑料管道試件的制備方法，同
樣截長(zhǎng)度(300~10)mm的管子取3段，用切割機(jī)在管子外壁
的每個(gè)波峰部位切取40 mmx40 mm的切口，該切口用于灌注
砂漿，管材切口切割掉的部分留用，在試件灌注完砂漿后用來(lái)
封堵管材切口。
(2)砂漿的配制：根據(jù)灌注方法，配制稠度適宜的灌注砂
漿，為了提高灌注砂漿的灌注密實(shí)度，防止砂漿在管壁內(nèi)產(chǎn)生
空隙，在砂漿中加入高效減水劑以提高砂漿的強(qiáng)度、縮短試驗(yàn)
周期、控制砂漿的和易性。砂漿的配比為：m(水泥) (砂)：m(外
加劑)：m(水)=1．0：2．5：O．015：0．35，砂漿的稠度為70 inm。
(3)灌注砂漿：將配制好的砂漿從管材切口處灌入塑料管
道基管的雙層管壁空腔中，灌注砂漿時(shí)要注意砂漿灌注速度，
防止堵塞管壁，同時(shí)在管道外壁輕輕敲擊震動(dòng)，試件灌注完
畢，將試件放入混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。同時(shí)成型砂漿
的抗壓強(qiáng)度試塊，用以測(cè)試砂漿的抗壓強(qiáng)度，以便掌握砂漿強(qiáng)
度與塑料混凝土復(fù)合管道環(huán)剛度強(qiáng)度的關(guān)系。
所制備的復(fù)合管如圖1所示。
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徐兆輝，等：塑料混凝土復(fù)合管道的研究
(a)管材斜視圖
B管壁剖面
砂漿或混凝土
(b)A—A管材剖面圖 (c)B管壁剖面放大圖
圖1 塑料混凝土復(fù)合管示意
1-3 環(huán)剛度的測(cè)試
1．3．1 塑料管材環(huán)剛度測(cè)試
按照GB／T 9647-2003《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測(cè)定》
試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量試件的長(zhǎng)度和試件的內(nèi)徑，壓縮徑向
變形按試樣內(nèi)徑的3％計(jì)算，以(20±2)mm／min的壓縮速度進(jìn)
行試驗(yàn)，記錄試件變形時(shí)的最大負(fù)荷，根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)試
件的環(huán)剛度大小，試驗(yàn)結(jié)果取3個(gè)試驗(yàn)值的平均值，最終試驗(yàn)
結(jié)果保留3位有效數(shù)字，結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 雙壁波紋管DN／ID800的環(huán)剮度測(cè)試結(jié)果
注：s·=(o·0186+o．025Y／d~)盤(pán)，Xk ，下同。
1．3．2 塑料／混凝土復(fù)合管材環(huán)剛度測(cè)試
塑料／混凝土復(fù)合管材環(huán)剛度的測(cè)試方法與塑料管材環(huán)
剛度的測(cè)試方法相同，為了縮短試驗(yàn)周期，本試驗(yàn)按灌注砂漿
后的7 d強(qiáng)度對(duì)塑料混凝土復(fù)合管材的環(huán)剛度強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)
試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2；同時(shí)測(cè)試灌注砂漿的7 d抗壓強(qiáng)度，灌注
砂漿的配合比按照J(rèn)GJ／rI1 98—2010《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)
程》和JGJ，]r 7o_-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的
要求進(jìn)行配制和試驗(yàn)，灌注砂漿的7 d抗壓強(qiáng)度為25．2 MPa。
表2 塑料／混凝土復(fù)合管材的環(huán)剛度
·62· 新型建筑材料 2014．11
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2．1 管材環(huán)剛度的比較
通過(guò)對(duì)2種管材的環(huán)剛度試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，塑料管
材經(jīng)灌漿后環(huán)剛度大幅度提高，而且受力性質(zhì)也發(fā)生了明顯
的改變。圖2為管道徑向變形負(fù)荷曲線(xiàn)，其中1 曲線(xiàn)是塑料
管材環(huán)剛度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)徑徑向變形3％時(shí)的變形負(fù)荷曲
線(xiàn)，其曲線(xiàn)性質(zhì)為塑性變形； 曲線(xiàn)是塑料，混凝土管材按照
環(huán)剛度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)徑徑向變形3％時(shí)的變形負(fù)荷曲線(xiàn)；3
曲線(xiàn)為塑料／混凝土復(fù)合管材從受壓變形到管道受壓破壞時(shí)
的變形負(fù)荷曲線(xiàn)。2 曲線(xiàn)和3 曲線(xiàn)均具有鋼筋受力變形的特
性，都有彈性變形、屈服變形和強(qiáng)化變形3個(gè)階段過(guò)程。由1
曲線(xiàn)、2#曲線(xiàn)和3 曲線(xiàn)的特性對(duì)比可知，塑料管道經(jīng)灌漿后，
環(huán)剛度強(qiáng)度大幅度提高，塑料，混凝土復(fù)合管道環(huán)剛度強(qiáng)度的
提高是由塑料管材和灌注砂漿共同作用的結(jié)果。因此，對(duì)同一
種塑料管材要達(dá)到不同的塑糊混凝土復(fù)合管道的環(huán)剛度強(qiáng)
度，可以通過(guò)調(diào)整所灌注砂漿的強(qiáng)度來(lái)完成。本次試驗(yàn)經(jīng)測(cè)
試，灌注砂漿的強(qiáng)度為25．2 MPa，塑料管材的環(huán)剛度為4．93
kN／m2，塑 混凝土復(fù)合管材的環(huán)剛度為18．23 kN／m ，塑料，
混凝土復(fù)合管材的環(huán)剛度約為塑料管道的3．7倍。通過(guò)2 和
3 曲線(xiàn)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，塑料，混凝土復(fù)合管材的徑向變形在達(dá)到
標(biāo)準(zhǔn)要求的3％后，管材還可以產(chǎn)生較大的徑向變形，環(huán)剛度
強(qiáng)度仍有較大提高，這說(shuō)明塑料／混凝土復(fù)合管材的環(huán)剛度在
達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試要求后仍有較大的安全儲(chǔ)備。
圖2 管材徑向變形負(fù)荷曲線(xiàn)
菌

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