活性粉末混凝土排水管產品生產與性能指標設定探討

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，相對于其它材質管材，混凝土管道壁厚，自重大，對基礎有要求，由于鋼筋混混凝土管制作工藝較簡單，與其他管道相比具有明顯的價格優勢，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，混凝土的內部孔隙多，同時也存在接口易損、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要求。如何在從材料本身進行提升，促進混凝土類排水管產品的性能提升，也是排水管行業進行產品升級換代需要考慮一個問題。

活性粉末混凝土（ReactivePowder Concrete，簡稱RPC），其最早是法國Bouygues 實驗室研制出的一種具有高抗壓強度、高耐久性及高韌性的新型水泥基復合材料。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，優化了混凝土材料的顆粒級配，來減少混凝土內的微裂縫及孔隙的存在，使得混凝土具有優異的力學性能、超高耐久性等優點。資料顯示，活性粉末混凝土抗壓強度在140MPa 左右，抗折強度在18MPa 左右，彈性模量≥40GPa，電通量≤100C，抗凍等級≥F500，抗硫酸鹽等級≥KS120[1]。如采用活性粉末混凝土生產排水管產品，其混凝土強度和耐久性較排水管常用的C40 普通混凝土有很大提升。材料力學性能的提升，在進行結構設計過程中，滿足結構承載力要求時可采用較小的結構截面，管材壁厚可相應減少（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，在模擬工業廢水、無機酸、有機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于普通混凝土[2]。

圖1 活性粉末混凝土排水管產品

1 活性粉末混凝土排水管生產

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》的要求進行。

1.3 生產工藝

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

圖2 采用立式鋼模進行生產

采用強制式混凝土攪拌機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。混凝土流動度控制在200±20mm，攪拌后及時進行混凝土成型，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行排水管混凝土成型。

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

2 產品性能指標設定

活性粉末混凝土排水管作為一種新型管材，目前尚無國家及行業標準，在標準制定上建議在現有相關產品標準GB/T 11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》和試驗方法標準GB/T 16752《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗方法》的基礎上進行產品性能指標和試驗方法的設定，并融入產品自身的特點，使其易于受設計及相關單位接受、認同與采納。

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 的技術要求及相關試驗方法。根據使用要求情況設計確定活性粉末混凝土等級。對具有耐腐蝕要求的管材，相關耐久性指標作為必檢項目。

2.2 產品外觀質量和尺寸偏差

產品外觀質量和尺寸偏差參照GB/T 11836 的技術要求及引用的GB/T 16752 試驗方法進行。其中，管材壁厚較普通混凝土排水管相對減少，這也是該產品的一個較大不同之處。

2.3 內水壓力

內水壓力參照GB/T 11836 的技術要求及引用的GB/T 16752 試驗方法進行。有低壓排水要求的，按低壓排水管的設計要求。

2.4 外壓荷載

外壓荷載參照GB/T 11836 的技術要求及引用的GB/T 16752 試驗方法進行。采用三點試驗法（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

2.5 保護層厚度

環筋的內、外保護層厚度參照GB/T 11836 的技術要求及引用的GB/T 16752 試驗方法進行。對有特殊防腐要求管子的保護層厚度應符合防腐設計要求。

3 結語

活性粉末混凝土是一種能顯著提高管材力學性能和耐腐蝕能力的材料。實踐證明，應用活性粉末混凝土，采用立式成型工藝能生產出性能良好的排水管，產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、維修次數大將幅減少?？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，具有廣闊的應用前景。

新型的管材的推廣，需標準化先行。在現有鋼筋混凝土排水管相關標準的基礎上進行設定技術指標，易于被市場接受。但如何通過在優化活性粉末混凝土配合比、鋼筋配置來設定各種管徑管材壁厚，降低生產成本，達到最佳經濟性，使之更有市場競爭力，是需要繼續深入研究和探討的問題。