一种树脂复合混凝土管及其制备方法与流程

1.本发明涉及管道技术领域，主要涉及一种树脂复合混凝土管及其制备方法。


背景技术：

2.由于混凝土管具有强度高、抗渗性好、抗外压能力强等特点，被广泛用于埋地排污管道。然而，工业污水或生活污水中常常含有大量的碱性或酸性物质，容易腐蚀一般的混凝土管内表面，从而降低混凝土管的使用寿命。为此，目前有一些复合混凝土管，在耐腐蚀树脂管（如聚乙烯树脂管）的外表面浇注混凝土层，形成复合混凝土管，由于内侧的耐腐蚀树脂管具有较高的耐腐蚀性，从而既具有强度高、抗渗性好、抗外压能力强等特点，也可避免污水腐蚀混凝土层，提高使用寿命。
3.但是，混凝土所用的沙子、碎石需要从自然生态环境中开采得到，过度地开采可能会对生态环境造成不可逆的破坏。因此，需要寻找一种新的埋地排污管道，可以减少对自然生态环境的开采，有助于维护自然环境。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种树脂复合混凝土管及其制备方法，旨在解决现有埋地排污管道所用的原料需要从自然生态环境中开采得到的问题。
5.本发明的技术方案如下：一种树脂复合混凝土管的制备方法，其中，包括以下步骤：在污泥中加入第一次聚羧酸系减水剂，搅拌均匀；加入建筑废料颗粒，搅拌均匀，静置10~24小时；先加入第二次聚羧酸系减水剂，再加入硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水、搅拌均匀，得混凝土混合料；将树脂管放入模具中，在模具和树脂管之间注入混凝土混合料，静置5
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8小时至混凝土终凝；在湿度不低于95%的环境中养护20
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30小时后，脱去模具。
6.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，污泥、建筑废料颗粒、硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水之间的质量比为380~400：450~480：300~350：15~17.5：20~30：50~90，第二次聚羧酸系减水剂的添加量占混凝土混合料重量的1.0~1.6%。
7.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，第一次聚羧酸系减水剂的添加量为占污泥重量的0.8~1.4%。
8.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，建筑废料颗粒的粒径为5
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25mm之间，所述建筑废料颗粒包括砖、混凝土、陶瓷、瓦中的一种或两种以上。
9.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，在添加硅酸盐水泥熟料时，还添加聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的添加量为硅酸盐水泥熟料重量的2~2.5%，所述聚丙烯纤维的长度为6
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18mm聚丙烯纤维。
10.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，所述聚丙烯纤维为采用废弃口罩的熔喷布和无纺布用破碎机打碎成而成。
11.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，在树脂管表面包覆一层缓冲层后再放入模具中。
12.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，所述缓冲层为泡棉层，厚度为1
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20mm。
13.所述的树脂复合混凝土管的制备方法，其中，在添加硅酸盐水泥熟料时，还添加聚丙烯纤维，三乙醇胺和氯化钠，三乙醇胺占硅酸盐水泥熟料重量的2.8~3.5%，氯化钠占硅酸盐水泥熟料重量的12~14%。
14.一种树脂复合混凝土管，其特征在于，采用如上所述的树脂复合混凝土管的制备方法制备得到。
15.有益效果：本发明所提供的树脂复合混凝土管的制备方法，用于制备埋地排污管，采用污泥、建筑废料等来制备树脂复合混凝土管，减少对自然资源的开采利用；并且，制备得到的树脂复合混凝土管性能优异，满足埋地排污管的需求；另外，采用废弃物作为原料，也大大降低了埋地排污管的制作成本，同时也解决了污泥等废弃物难以处理的问题。
具体实施方式
16.本发明提供一种树脂复合混凝土管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
17.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
18.本发明提供一种树脂复合混凝土管的制备方法，包括以下步骤：（1）在污泥中加入第一次聚羧酸系减水剂，搅拌均匀。
19.污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，污泥成分复杂，包含有多种微生物、泥砂、动物植物残体、重金属等等。由于污泥的成分复杂，虽然目前有浓缩脱水、焚烧等等处理方式，但目前仍以填埋处理为主要方式，并未得到很好地利用，而且还存在隐患。
20.在本发明方案中，利用污泥本身具有高粘度的特性，将其用于树脂复合混凝土管制备，不仅解决建筑废料在树脂复合混凝土管中的团聚性差的问题，还解决了污泥的处理问题。
21.在本发明方案中，污泥无需经过复杂的预处理，如脱水、干化、粉化等，只需在污泥中加入聚羧酸系减水剂，提高污泥的净浆流动性即可。在本发明实施例方案中，第一次聚羧酸系减水剂的添加量为占污泥重量的0.8~1.4%。
22.（2）加入建筑废料颗粒，搅拌均匀，静置10~24小时。
23.所述建筑废料颗粒为砖、混凝土、陶瓷、瓦等中的一种或多种。建筑废料颗粒的粒径为5
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25mm之间，作为混凝土的骨料。
24.污泥添加减水剂后，大大增加了其流动性，可以使污泥很好地包裹建筑废料颗粒，通过静置，可以使污泥胶质粘附在建筑废料颗粒表面，增加建筑废料颗粒后续与其他原料的粘连性，使建筑废料颗粒能在后续更好地融入混凝土中，使采用建筑废料颗粒的混凝土也能达到采用普通骨料的混凝土的性能，保证其抗强度和抗折强度。
25.（3）先加入第二次聚羧酸系减水剂，再加入硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水、搅拌均匀，得混凝土混合料。
26.在本发明实施例方案中，污泥：建筑废料颗粒、硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水之间的质量比为380~400：450~480：300~350：15~17.5：20~30：50~90，第二次聚羧酸系减水剂的添加量占混凝土混合料重量的1.0~1.6%。由于污泥含水量高，因此，在本发明方案中，可以减少水的用量。在此步骤中，先加入第二次聚羧酸系减水剂，先提交污泥的流动性，再加入剩余的原料，可以使所有原料更好地混合均匀。
27.在本发明中，通过适当增加石膏的用量，使混凝土在硬化的时候减少硬化时产生的收缩，防止对树脂管产生过大的压力。
28.（4）将树脂管放入模具中，在模具和树脂管之间注入混凝土混合料，静置5
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8小时至混凝土终凝。
29.在本发明中，树脂管与混凝土之间无需额外的粘合剂，可以利用混凝土本身在硬化过程中的收缩性以及混凝土的粘合性，将树脂管牢牢地固定在混凝土中。由于混凝土具有一定的收缩率，除了压迫树脂管以外，还会使其自身出现裂缝，因此进一步地，在添加硅酸盐水泥熟料时，还可以添加聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的添加量为硅酸盐水泥熟料重量的2~2.5%，所述聚丙烯纤维为采用废弃口罩熔喷布和无纺布用破碎机打碎成长度为6
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18mm聚丙烯纤维，通过添加聚丙烯纤维形成网状纤维混凝土可以很好地抑制早期塑性收缩裂缝，同时提升树脂复合混凝土管的抗拉强度和承重能力，延长其服役寿命。而且，废弃口罩在自然环境中降解需要400
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500年时间，若通过焚烧处理废弃口罩还会产生大量的废弃和消耗大量的能源。而在本发明中将废弃口罩、污泥作为混凝土原料得到利用，还能将聚丙烯纤维和污泥中的有毒物质（重金属等）固封在混凝土中，避免污染环境。
30.虽然，通过添加聚丙烯纤维，可以减少混凝土的收缩裂缝，但是可能在原料中使用大量的污泥，污泥含水量较大且含有的颗粒比较细，因此，混凝土混合料在硬化过程中收缩相对于普通混凝土更多，所述树脂复合混凝土管在存放一段时间后，树脂管内壁会出现裂纹甚至出现细小碎块剥落，这些裂缝会使得管道内的污水渗透，使得树脂管失去保护混凝土的作用，不能很好地延长树脂复合混凝土管的使用寿命。为了解决此隐患，在树脂管表面包覆一层缓冲层后再放入模具中，所述缓冲层可以为泡棉层，厚度可以为1
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20mm。由于泡棉层中间具有很多孔洞，具有一定的可压缩性，因此，选用泡棉层放置在树脂与混凝土之间，为混凝土预留一定的收缩空间，可以有效地减少混凝土因收缩对树脂管产生的压力，大大延长树脂管的使用寿命，从而延长树脂复合混凝土管的使用寿命。当然，所述缓冲层还可以采用其他的具有类似性能一些可压缩、成本低的材料。泡棉的厚度根据混凝土的收缩程度进行选择，由于污泥成分复杂，不同污泥制成的混凝土的收缩性不同，因此需要经过试验考察混凝土的收缩性后再确定最终的泡棉厚度，使树脂管能固定在混凝土中但又不会受到过大的压力。
31.进一步地，在添加硅酸盐水泥熟料时，可以添加一些助剂，增强树脂复合混凝土管
中混凝土的性能。优选地，所述助剂为三乙醇胺和氯化钠，三乙醇胺占硅酸盐水泥熟料重量的2.8~3.5%，氯化钠占硅酸盐水泥熟料重量的12~14%，加快混凝土水化速度，缩短凝固时间，这样可以减少液态混凝土对泡棉的压迫，为初凝后的收缩预留更多的收缩空间，更好地控制混凝土对树脂管的压力。
32.所述树脂管采用pvc、pe、hdpe等等。在本发明实施例方案中，采用pe树脂管。树脂管的内径、厚度，模具的内径，可以根据需求进行选择，在此不赘述。
33.（5）在湿度不低于95%的环境中养护20
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30小时后，脱去模具。
34.经过对混凝土的养护可以提高混凝土养护后的强度和抗渗性能，还可以降低收缩，减少混凝土的开裂。更为优选地，养护28天再投入使用，可进一步减少混凝土的开裂。
35.本发明中还提供一种树脂复合混凝土管，所述树脂复合混凝土管采用如上所述的制备方法制备得到。
36.以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。
37.实施例1（1）在污泥中加入第一次聚羧酸系减水剂，搅拌均匀。第一次聚羧酸系减水剂的添加量为占污泥重量的1.1%。
38.（2）建筑废料从拆迁工地中拉回，其中包括砖、混凝土、陶瓷等等，将建筑废料进行破碎处理，使建筑废料颗粒的粒径为5
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25mm之间。加入建筑废料颗粒，搅拌均匀，静置24小时。
39.（3）先加入第二次聚羧酸系减水剂，再加入硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水、搅拌均匀，得混凝土混合料。
40.其中，污泥：建筑废料颗粒、硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水之间的质量比为390：465：325：16：25：70，第二次聚羧酸系减水剂的添加量占混凝土混合料重量的1.3%。
41.（4）将内径300mm、壁厚3mm的pe树脂管放入模具中，在内径372mm模具和树脂管之间注入混凝土混合料，静置至混凝土终凝。
42.（5）在湿度不低于95%的环境中养护30小时后，脱去模具，得到树脂复合混凝土管。
43.实施例2（1）在污泥中加入第一次聚羧酸系减水剂，搅拌均匀。第一次聚羧酸系减水剂的添加量为占污泥重量的1.1%。
44.（2）建筑废料从拆迁工地中拉回，其中包括砖、混凝土、陶瓷等等，将建筑废料进行破碎处理，使建筑废料颗粒的粒径为5
‑
25mm之间。加入建筑废料颗粒，搅拌均匀，静置24小时。
45.（3）先加入第二次聚羧酸系减水剂，再加入硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、三乙醇胺、氯化钠、聚丙烯纤维、水、搅拌均匀，得混凝土混合料。
46.其中，污泥：建筑废料颗粒、硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水之间的质量比为390：465：325：16：25：70，第二次聚羧酸系减水剂的添加量占混凝土混合料重量的1.3%。三乙醇胺和氯化钠，三乙醇胺占硅酸盐水泥熟料重量的3.1%，氯化钠占硅酸盐水泥熟料重量的13%。聚丙烯纤维的添加量为硅酸盐水泥熟料重量的2.2%，聚丙烯纤维为采用废弃口罩熔喷布和无纺布用破碎机打碎成长度为6
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18mm聚丙烯纤维。
47.（4）将内径300mm、壁厚3mm的pe树脂管放入模具中，在内径372mm模具和树脂管之
间注入混凝土混合料，静置至混凝土终凝。
48.（5）在湿度不低于95%的环境中养护30小时后，脱去模具，得到树脂复合混凝土管。
49.实施例3（1）在污泥中加入第一次聚羧酸系减水剂，搅拌均匀。第一次聚羧酸系减水剂的添加量为占污泥重量的1.1%。
50.（2）建筑废料从拆迁工地中拉回，其中包括砖、混凝土、陶瓷等等，将建筑废料进行破碎处理，使建筑废料颗粒的粒径为5
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25mm之间。加入建筑废料颗粒，搅拌均匀，静置24小时。
51.（3）先加入第二次聚羧酸系减水剂，再加入硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、三乙醇胺、氯化钠、聚丙烯纤维、水、搅拌均匀，得混凝土混合料。
52.其中，污泥：建筑废料颗粒、硅酸盐水泥熟料、石灰粉、石膏、水之间的质量比为390：465：325：16：25：70，第二次聚羧酸系减水剂的添加量占混凝土混合料重量的1.3%。三乙醇胺和氯化钠，三乙醇胺占硅酸盐水泥熟料重量的3.1%，氯化钠占硅酸盐水泥熟料重量的13%。聚丙烯纤维的添加量为硅酸盐水泥熟料重量的2.2%，聚丙烯纤维为采用废弃口罩熔喷布和无纺布用破碎机打碎成长度为6
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18mm聚丙烯纤维。
53.（4）将内径300mm、壁厚3mm的pe树脂管表面包覆一层3 mm厚的泡棉层，放入内径372mm模具中，在模具和树脂管之间注入混凝土混合料，静置至混凝土终凝。
54.（5）在湿度不低于95%的环境中养护30小时后，脱去模具，得到树脂复合混凝土管。
55.对实施例1
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3的树脂复合混凝土管进行性能测试。
56.抗压强度按照gb/t50081
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2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准，浇筑混凝土测试样块，测试样块的抗压强度和抗折强度，结果如表1所示。
57.表1 抗压强度/mpa抗折强度/mpa实施例149.84.76实施例251.34.85实施例352.74.97通过以上数据可知，混凝土测试样块具备较高的抗压强度和抗折强度，力学性能好，满足埋地排污管的需求。
58.对实施例1
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3的树脂复合混凝土管进行肉眼观察，观察其外表面裂缝和内表面裂纹，结果如表2所示。
59.表2
通过以上数据可知，实施例1树脂复合混凝土管表面产生的裂纹数量多于普通混凝土，通过添加助剂和设置泡棉层，可以有效防止降低混凝土收缩对树脂管产生的压力，防止树脂管产生裂纹，可避免污水腐蚀混凝土层，提高使用寿命，满足埋地排污管的需求。
60.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。