CN101725183A - 一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于解决恶劣环境中混凝土墩柱耐久性的新型防腐蚀结构材料：防腐管，防腐管由大口径塑管以及管内壁两端的双面胶带构成，塑管直径厚度可以定制，使用时将防腐管预置于钢模之内，然后浇注混凝土一体化成型制得，新拌混凝土可以与防腐管内壁双面胶带的预粘结层进行粘结，以阻断有害物质从界面进行渗透。防腐管对混凝土进行包裹，保护混凝土并防止混凝土内钢筋锈蚀的发生，大大提高了混凝土墩柱的耐久性，同时还可以解决混凝土柱延性差的缺点；防腐管可以应用于处于海洋环境的潮汐浪溅区以及盐湖区的土壤-空气过渡区的新建的桥墩结构或其他混凝土柱结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管。
背景技术
我国海水环境、盐碱地和盐渍地等混凝土结构大量的现场暴露试验和实际工程调研结果表明，80％以上使用10年左右的码头和桥梁都发生严重或较严重的破坏，如钢筋锈蚀破坏、冻害和化学侵蚀等。这些现场破坏有一个共同点，就是处在潮汐/浪溅区或土壤-空气区的混凝土墩柱的腐蚀和钢筋锈蚀破坏比处在水下区、土壤区或大气区的严重得多，见图1(大气区以及水下区腐蚀轻微)和图2(大气区以及土壤区受雨水中氯盐或硫酸盐侵蚀，侵蚀较轻微)，其主要原因是潮汐/浪溅区的混凝土因在干湿循环、冻融循环、温度循环、波砂磨损的作用下，或者土壤-空气区受盐结晶循环作用下，环境中的侵蚀离子和氧气等更容易进入混凝土中，混凝土中的水化产物也更容易与环境离子交换或溶出，因此这个部位的混凝土墩柱在使用寿命期间便发生严重的钢筋锈蚀以及混凝土腐蚀破坏，严重危害整个建筑物的安全使用。
目前国内外对于这些过渡区主要是在原有混凝土防腐蚀设计的基础上，在墩柱表面采用保护层(涂料、缠绕带、防护套等)，这些方法都有不同的缺点。就目前实践情况来看，涂料层使用寿命很短，不到5年就会发生脱落，并且重新涂刷成本高，难度大。缠绕带主要为纤维布，缺点是弹性较小，容易脱落；目前使用效果较好的是美国CCI公司的单片式防腐套，但仍有潜在渗水通道，并且厚度不能太厚，否则不利于人工施工。另外缠绕带和单片式防腐套的施工费用较高，均需要潜水员进行水下部分的操作，费时费劳力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，可应用于处于海洋环境的潮汐浪溅区以及盐湖区的土壤-空气过渡区的新建的桥墩结构或其他混凝土柱结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，包括大口径塑管，该大口径塑管的上下两端的内壁上各设有一圈防水双面胶带。
所述的防水双面胶带的一面为用于粘结大口径塑管内壁的普通粘性层，另一面为预粘结层，用于与后浇注新拌混凝土在硬化过程中进行粘结。
所述的大口径塑管采用高密度聚乙烯缠绕管、高密度聚乙烯波纹管、聚氯乙烯缠绕管、聚氯乙烯加筋管或聚氯乙烯波纹管。
所述的大口径塑管的厚度为6mm～200mm。
所述的防腐管在使用时预置于钢模内，然后浇注混凝土一体化成型，浇注的混凝土在硬化过程中与防腐管防水双面胶带的预粘结层进行粘结。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)防腐管安装时直接预置于钢模内，混凝土浇注后与防腐管内两端的双面胶带的预粘结层进行粘结，结构一体化成型和防腐蚀措施同步进行，节约后期结构防腐蚀措施的施工费用和时间，无需潜水员进行施工。
(2)防腐管为预制无缝管，厚度在6mm到200mm之间，相对于其他方式的包扎层更厚更均匀(单片式防腐套的最大厚度仅为6.25mm)，除了防腐蚀的功能，对核心混凝土还可以形成紧箍约束的作用，改善核心混凝土脆性大的问题，提高组合结构的延性和韧性；在核心混凝土破坏断裂并且轴向应变达到10％的情况下，残余强度率还能维持在40％以上，提高结构安全性；而单片式防腐套或缠绕带由人工进行包扎，厚度太大不利于施工，并且对混凝土无约束增强作用。
(3)防腐管的材质如高密度聚乙烯(HDPE)具有非常优异的耐物理和化学腐蚀特性，目前广泛应用于陆上或海上的管道防腐层，海洋养殖业的围栏结构以及市政工程的污水排水道，可以适应强化学腐蚀环境、水下环境、土壤环境以及室外暴露环境；防腐管作为一层“厚保护膜”，通过双面胶带与混凝土形成一个整体，防止氯盐、硫酸盐和氧气等有害物质从界面侵入混凝土中，并代替混凝土承受恶劣环境的温度循环和干湿循环所带来的物理性腐蚀，以提高结构的耐久性。
(4)防腐管的材质如聚氯乙烯(PVC)和高密度聚乙烯(HDPE)的热传导率分别只有0.33kcal/m.hr.℃、0.29kcal/m.hr.℃，均不到钢管的1％，在成型脱去钢模之后，防腐管仍可以作为混凝土的一个封闭保温层，为混凝土创造了充分的养护条件，其他防护措施均是混凝土结构成型之后进行，无此效果。
(5)防腐管的材质如聚氯乙烯(PVC)和高密度聚乙烯(HDPE)的断裂延伸率分别为100％和700％，脆化温度均低于-50℃，具有良好的延性和低温性能，目前两种管材埋地后的使用年限均大于50年，由于核心混凝土的支撑，防腐管不会发生应力破坏，这些物理性能可以保证防腐管对混凝土结构起到全程防护的作用，与建筑物同寿命。
附图说明
图1为海洋区的混凝土墩柱示意图；
图2为盐湖区的混凝土墩柱示意图；
图3为本发明应用于混凝土墩柱的结构示意图；
图4为图3的剖视图；
图5为本发明的立体剖视图；
图6为本发明的防腐管在海洋区的使用示意图；
图7为本发明的防腐管在盐湖区的使用示意图；
图8为本发明的实施例1的防腐管约束混凝土与相同尺寸素混凝土的应力应变曲线的对比图；
图9为本发明的实施例2的防腐管约束混凝土与相同尺寸素混凝土的应力应变曲线的对比图；
其中，图8、图9中的黑线表示本发明的防腐管，灰线表示素混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
如图3～图9所示，一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，本发明防腐管1包括大口径塑管2，该大口径塑管2的上下两端的内壁上各设有一圈防水双面胶带3。
所述的防水双面胶带3的一面为用于粘结大口径塑管内壁的普通粘性层，另一面为预粘结层，用于与后浇注新拌混凝土4在硬化过程中进行粘结；所述的大口径塑管2采用高密度聚乙烯缠绕管、高密度聚乙烯波纹管、聚氯乙烯缠绕管、聚氯乙烯加筋管或聚氯乙烯波纹管；所述的大口径塑管2的厚度为6mm～200mm；所述的防腐管1在使用时预置于钢模5内，然后浇注混凝土4一体化成型，浇注的混凝土4在硬化过程中与防腐管1防水双面胶带2的预粘结层进行粘结。
防腐管用于包裹混凝土墩柱，管内壁与混凝土之间采用防水的双面胶带进行密封。防腐管的厚度、外径可根据工程尺寸以及成本控制进行预制。
本发明防腐管1使用时是将其预置于钢模5之内，然后浇注混凝土一体化成型，脱模后防腐管与混凝土结构形成一个整体，如图6、7所示。
本发明防腐管内侧两端的双面胶带目的是为了隔断渗透通道，防止外界有害物质渗透到防腐管与混凝土的间隙当中。该双面胶带是一种防水产品，一面是普通粘性层，粘结于防腐管内壁(预先粘结于塑管内壁上下端部)，可根据防水等级要求确定胶带宽度，另一面是预粘结层，本身没有粘性，但混凝土浇注后硬化过程中的水化产物可以与其表面的微观结构进行机械咬合，从而实现胶带对后浇混凝土的预粘结。该双面胶带预先粘结于防腐管上下端部，可根据防水等级要求确定胶带宽度。
实施例1：
本实施例的防腐管材质为高密度聚乙烯(HDPE)管，公称压力1.6MPa，核心混凝土强度等级为C30。HDPE管具有强耐腐蚀性以及良好的延展性和低温性能，可以代替混凝土墩柱承受恶劣环境下的物理腐蚀和化学腐蚀。用于连接HDPE管和混凝土的双面胶带阻断了氧气、氯离子等有害物质侵入的通道，防止了钢筋锈蚀的发生。HDPE管的热传导率仅为钢管的0.6％，为核心混凝土提供了恒温的养护环境，避免大体积混凝土由于内外侧温差而导致开裂。
图8为本发明防腐管(采用1.6MPa HDPE管)约束混凝土与相同尺寸素混凝土的应力应变曲线的对比图。相对于素混凝土，该组合结构的抗压强度提高了48.8％，应变能提高了2500％，HDPE管的环向约束应力提高了混凝土墩柱的延性和抗震性能。
实施例2：
本实施例的防腐管材质为聚氯乙烯(PVC)管，公称压力1.6MPa，核心混凝土强度等级为C30。PVC管同样具有强耐腐蚀性以及良好的延展性和低温性能，可以代替混凝土墩柱承受恶劣环境下的腐蚀。用于连接PVC管和混凝土的双面胶带阻断了氧气、氯离子等有害物质侵入的通道，防止了钢筋锈蚀的发生。PVC管的热传导率仅为钢管的1％，为核心混凝土提供了恒温的养护环境，避免大体积混凝土由于内外侧温差而导致开裂。
图9本发明防腐管(采用1.6MPa PVC管)约束混凝土与相同尺寸素混凝土的应力应变曲线的对比图。相对于素混凝土，该组合结构的抗压强度提高了157％，应变能提高了3780％。PVC管的环向约束应力提高了混凝土墩柱的延性和抗震性能，并极大提高了结构的承载能力。
Claims (5)
1.一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，包括大口径塑管，该大口径塑管的上下两端的内壁上各设有一圈防水双面胶带。
2.根据权利要求1所述的一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，所述的防水双面胶带的一面为用于粘结大口径塑管内壁的普通粘性层，另一面为预粘结层，用于与后浇注新拌混凝土在硬化过程中进行粘结。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，所述的大口径塑管采用高密度聚乙烯缠绕管、高密度聚乙烯波纹管、聚氯乙烯缠绕管、聚氯乙烯加筋管或聚氯乙烯波纹管。
4.根据权利要求3所述的一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，所述的大口径塑管的厚度为6mm～200mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于恶劣环境下的混凝土墩柱的防腐管，其特征在于，所述的防腐管在使用时预置于钢模内，然后浇注混凝土一体化成型，浇注的混凝土在硬化过程中与防腐管防水双面胶带的预粘结层进行粘结。
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