活性粉末混凝土排水管产品生产与性能指标设定探讨

张志军

（广东省建筑材料研究院有限公司）

0 前言

钢筋混凝土排水管是市政污水管道中较为广泛使用的一种管材，相对于其它材质管材，混凝土管道壁厚，自重大，对基础有要求，由于钢筋混混凝土管制作工艺较简单，与其他管道相比具有明显的价格优势，所以在市政工程中仍然占有一定的用量。钢筋混凝土排水管由于材料本身及成型工艺等原因，混凝土的内部孔隙多，同时也存在接口易损、耐腐蚀性较差的局限性，在一定程度上难满足于市政污水管道建设要求。如何在从材料本身进行提升，促进混凝土类排水管产品的性能提升，也是排水管行业进行产品升级换代需要考虑一个问题。

活性粉末混凝土（ReactivePowder Concrete，简称RPC），其最早是法国Bouygues 实验室研制出的一种具有高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料。RPC 在配制过程中，通过剔除砂石粗集料，采用硅灰、粉煤灰等粉末材料，优化了混凝土材料的颗粒级配，来减少混凝土内的微裂缝及孔隙的存在，使得混凝土具有优异的力学性能、超高耐久性等优点。资料显示，活性粉末混凝土抗压强度在140MPa 左右，抗折强度在18MPa 左右，弹性模量≥40GPa，电通量≤100C，抗冻等级≥F500，抗硫酸盐等级≥KS120[1]。如采用活性粉末混凝土生产排水管产品，其混凝土强度和耐久性较排水管常用的C40 普通混凝土有很大提升。材料力学性能的提升，在进行结构设计过程中，满足结构承载力要求时可采用较小的结构截面，管材壁厚可相应减少（见图1），降低材料成本。材料耐久性的提升，提高了管材耐腐蚀能力，有研究表明，在模拟工业废水、无机酸、有机酸等三种污水溶液中，活性粉末混凝土其抗污水腐蚀性能要明显优于普通混凝土[2]。

图1 活性粉末混凝土排水管产品

1 活性粉末混凝土排水管生产

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》的要求进行。

1.2 钢筋原材及钢筋骨架

钢筋原材及钢筋骨架参照GB/T 11836《混凝土和钢筋混凝土排水管》的要求进行。

1.3 生产工艺

考虑到活性粉末混凝土材料的特点，现有的离心、悬棍和径向挤压等传统混凝土排水管工艺并不能适应高流动度的情况，宜采用立式钢模具进行生产（见图2），内膜可采用塑料管内膜，模具拼接处设置橡胶圈或密封带等防漏浆措施。

图2 采用立式钢模进行生产

采用强制式混凝土搅拌机搅拌活性粉末混凝土，先加入石英砂和钢纤维干搅拌3min，再加入胶凝材料搅拌3min，最后加入水和减水剂搅拌8min。混凝土流动度控制在200±20mm，搅拌后及时进行混凝土成型，尽量减少低水灰比混凝土坍落度损失的影响。宜采用泵送顶升压注的方式进行排水管混凝土成型。

混凝土成型后，宜室内带模自然养护24h 后拆模，然后将管道放入蒸汽养护窑养护，以12℃/h 的升温速度从室温升至85℃，养护48h。养护后自然将至室温后淋水养护至28d。

2 产品性能指标设定

活性粉末混凝土排水管作为一种新型管材，目前尚无国家及行业标准，在标准制定上建议在现有相关产品标准GB/T 11836《混凝土和钢筋混凝土排水管》和试验方法标准GB/T 16752《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》的基础上进行产品性能指标和试验方法的设定，并融入产品自身的特点，使其易于受设计及相关单位接受、认同与采纳。

2.1 活性粉末混凝土性能

活性粉末混凝土性能满足GB/T 31387 的技术要求及相关试验方法。根据使用要求情况设计确定活性粉末混凝土等级。对具有耐腐蚀要求的管材，相关耐久性指标作为必检项目。

2.2 产品外观质量和尺寸偏差

产品外观质量和尺寸偏差参照GB/T 11836 的技术要求及引用的GB/T 16752 试验方法进行。其中，管材壁厚较普通混凝土排水管相对减少，这也是该产品的一个较大不同之处。

2.3 内水压力

内水压力参照GB/T 11836 的技术要求及引用的GB/T 16752 试验方法进行。有低压排水要求的，按低压排水管的设计要求。

2.4 外压荷载

外压荷载参照GB/T 11836 的技术要求及引用的GB/T 16752 试验方法进行。采用三点试验法（见图3），下支承梁之间的净距离为管子外径的1/12，但不得小于25mm[3]。

图3 外压荷载试验

2.5 保护层厚度

环筋的内、外保护层厚度参照GB/T 11836 的技术要求及引用的GB/T 16752 试验方法进行。对有特殊防腐要求管子的保护层厚度应符合防腐设计要求。

3 结语

活性粉末混凝土是一种能显著提高管材力学性能和耐腐蚀能力的材料。实践证明，应用活性粉末混凝土，采用立式成型工艺能生产出性能良好的排水管，产品性能较普通混凝土排水管有大幅提高。耐久性提升带来管道寿命大幅延长、维修次数大将幅减少。总的来说，活性粉末混凝土排水管其全寿命周期的综合成本将低于普通混凝土排管，具有广阔的应用前景。

新型的管材的推广，需标准化先行。在现有钢筋混凝土排水管相关标准的基础上进行设定技术指标，易于被市场接受。但如何通过在优化活性粉末混凝土配合比、钢筋配置来设定各种管径管材壁厚，降低生产成本，达到最佳经济性，使之更有市场竞争力，是需要继续深入研究和探讨的问题。