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摘要：钢筋混凝土管道是目前城镇和工业园区地下污水管网的常用管材，普通钢筋混凝土管在排污工程中因混凝土耐腐蚀性较差等原因影响其正常使用，在钢筋混凝土管内衬不同材质的耐腐蚀材料可以部分解决耐久性问题。针对市场上一些工程对小口径内衬排水管的需求，本文对小口径内衬改性PVC钢筋混凝土排水管的生产及过程质量控制进行了分析研究。
关键词：内衬；改性PVC；钢筋混凝土排水管
钢筋混凝土管材因其具有造价低、便于安装、刚度好等优点，被广泛应用于市政排水工程中。但是，该管材因为耐腐蚀性能较差，制约着其在排污工程中的应用，而内衬耐腐蚀材料类钢筋混凝土复合管材却能弥补这一缺点，同时具有原管材的优点[1]。目前应用较多的有内衬改性PVC（改性聚氯乙烯，以下简称PVC）、内衬HDPE和内衬玻璃钢钢筋混凝土管等复合管材。
1 混凝土管道污水腐蚀机理[2]
1.1微生物作用：微生物作用对管道的腐蚀过程是自然界硫循环的一部分，该过程称为生物硫酸腐蚀。管道内污水中的悬浮物在流动过程中堆积形成污泥，污泥中的SO42-在硫酸盐还原菌的作用下产生H2S气体。由于排污管道很少在满载情况下运行，所以H2S气体在管道上部聚集。然后H2S在硫氧化菌的作用下反应生成H2SO4。在硫酸的长期腐蚀作用下，混凝土管道内部的钢筋钝化作用会被消除，进而被腐蚀破坏。
1.2其他腐蚀作用：污水中的硫酸盐、氯离子、酸性介质以及混凝土的碳化作用，导致混凝土的破坏、腐蚀和钢筋的腐蚀。
2 防腐内衬类钢筋混凝土管道
内衬类防腐设计可以采用内衬HDPE、内衬玻璃钢、内衬改性PVC等材料，内衬材料的防腐性能决定了整个混凝土管道的防腐性能。内衬防腐材料通常具有优良的耐腐蚀性能，与混凝土管道有一定的粘结性，还具有高伸缩性。内衬类防腐层与管材一体预制成型，通过特殊的锚钉机械式地嵌入混凝上管内壁（内衬玻璃钢无嵌入机械键），不易脱落。防腐内衬类的机理是：首先，内衬材料隔绝了污水腐蚀物质与混凝土管道的直接接触，有效地隔阻腐蚀液体渗透到钢筋混凝土管中的钢筋；其次，内衬材料的低粗糙度，降低了管道中淤泥的堆积，也减少了微生物对内壁的腐蚀作用[2]。
目前市场上应用较多的内衬PVC、内衬HDPE、内衬玻璃钢三种内衬钢筋混凝土排水管与普通钢筋混凝土排水管性能和价格对比如表1所示。
表1 内衬类管道性能及价格对比
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注：内衬单价为2020年6月份价格。
从表1中可以看出，这三种内衬管材在抗腐蚀和内部流水阻力性能上都优于普通钢筋混凝土排水管，而对比内衬材料价格，可以看出内衬PVC钢筋混凝土排水管性价比更高，更易被市场所接受。
3内衬PVC钢筋混凝土排水管
内衬PVC钢筋混凝土排水管就是在普通钢筋混凝土排水管内壁衬上一层PVC防蚀片，以达到防止管身混凝土受到污水或有毒气体侵蚀的效果[3]。
在原材料方面，内衬PVC钢筋混凝土排水管与传统钢筋混凝土排水管相比，除增加了内衬PVC材料外，无需增加其他原材料。而在性能方面，内衬PVC钢筋混凝土排水管具有传统钢筋混凝土的优点：经济实用、安装方便、刚度好等优异性能；同时具有内衬类钢筋混凝土排水管的优点：良好的防腐蚀作用、较小的水流阻力等[4]。
内衬PVC片材按键型分类：D型键（菱型键）、T型键（工型键）和八字型(不常用键型)等。D型键PVC片材适用于离心生产工艺，T型键PVC片材适用于立式振动和芯模振动工艺[5]。
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图1 D型键[4]
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图2 T型键[4]
表2 PVC片材物理性能指标
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表3 PVC片材耐化学试剂性能
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4制管工艺选择
目前市场上使用的钢筋混凝土制管工艺主要有以下五种：芯模振动、径向挤压、立式振动、悬辊工艺、离心工艺。而悬辊、离心和立式振动自动化程度较低，劳动强度较大。径向挤压工艺虽然效率很高，但用来生产内衬PVC钢筋混凝土排水管难度很大，目前很难实现。因而，本研究选用芯模振动工艺制备内衬PVC钢筋混凝土管材。
按照芯模振动制管设备的不同主要又可分为：传统芯模振动（即大芯模）、双芯芯模振动（即小芯模）、升芯式芯模振动。
4.1传统芯模振动工艺
传统芯模振动工艺一般用于较大口径（DN≥800mm）的钢筋混凝土排水管的生产，本试验选用DN800mm内径模具和PVC内衬，试验设备和制管试验流程如图3、图4所示。
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图3 传统芯模振动（大芯模）设备生产线
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图4 传统芯模振动工艺制管流程图
（注：该设备生产线图来自于鼎力建机）
采用这种芯模振动工艺进行了内衬PVC钢筋混凝土排水管（DN800mm）试验，通过试验发现，该设备制备内衬PVC钢筋混凝土管材存在以下几点局限性：
（1）PVC内衬安装过程中，下降困难，效率较低；
（2）PVC内衬下落过程中，由于外模的遮挡，其是否下落到位、是否出现褶皱和是否被钢丝划破等难以保证；
（3）底部管口内衬PVC未与混凝土管内壁紧密贴合。
4.2 升芯式芯模振动工艺
升芯式芯模振动工艺主要用于生产小口径管材，由于升芯式芯模振动工艺布料和芯模上升同时进行，无法在芯模上预先安装内衬PVC，因此该工艺暂无法用于生产内衬PVC钢筋混凝土排水管，设备如图5所示。
4.3 双芯芯模振动工艺
双芯芯模振动（即小芯模）工艺主要用于生产小口径（300mm≤DN≤1200mm）的钢筋混凝土排水管，自动化程度相对较高，生产效率较高，非常适合生产小口径内衬PVC钢筋混凝土排水管，图6为已安装好内衬PVC和钢筋笼的芯模。
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图5 升芯式芯模振动设备
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图6 已安装PVC和钢筋笼的双芯芯模振动芯模
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图7 双芯式芯模振动内衬PVC钢筋混凝土排水管制管流程
5 双芯芯模振动工艺生产过程控制要点
5.1 软化PVC
为方便PVC套入芯模中，使用前应将PVC内衬软化（可通过阳光直晒或浸泡在热水中），避免PVC安装困难或出现褶皱。
5.2 涂刷脱模剂
为便于PVC套入内模和顺利脱模，内模表面应涂刷适量脱模剂。
5.3 钢筋笼定位
应在确保钢筋笼焊接质量合格之后，对钢筋笼安装定位圈，这样可以有效保证保护层厚度，同时避免在下料和碾压盘碾压过程中钢筋笼移位。
5.4 PVC安装
在现有生产设备的情况下，可采取下面安装方式：PVC安装过程与设备平台下降过程同步，随着平台开始下降，芯模逐渐高出平台，此时将整个钢筋笼放入平台顶部的外模内（即钢筋笼底部与外模底部基本平齐），然后随平台下降分次向下套入PVC。后期可将内衬PVC管材对芯模振动设备进行针对性改造，实现PVC机械化入模。
5.5 PVC片材尺寸
PVC宜采用锥形设计（即底部直径大于顶部，并做好标记），可以有效避免布料并取出盖板后混凝土或水泥砂浆从顶部进入PVC内部。PVC长度略长于芯模高度，而且PVC两端端头处无T型键，以方便管材接头搭接和安装。
5.6 下料速度
混凝土下料速度不能过快。下料速度快，管道顶端进料口可能堵塞，另外，管道内壁因有PVC阻挡，空气很难排出，可能导致PVC鼓胀现象。
5.7 芯模顶部加盖板
芯模顶部加盖板，防止水泥浆体进入内衬内部（实验过程内模直径为400mm，盖板直径为426mm，外沿深度为50mm）。布料完成后，应及时将盖板取出，以保证PVC顶部T型键附近混凝土密实度。
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图8 DN400mm内衬PVC钢筋混凝土管道
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图9内衬PVC钢筋混凝土管道内部
6 结论
（1）小口径内衬PVC钢筋混凝土排水管充分利用了PVC管和钢筋混凝土管各自的优点，而且价格与HDPE和玻璃钢内衬相比有明显优势。
（2）通过几种生产工艺对比可以看出，小口径内衬PVC钢筋混凝土排水管目前更适合使用双芯芯模振动（小芯模）工艺，其具有生产效率高、PVC安装质量易保证、管材质量易达标、工人劳动强度低等优点。
（3）双芯芯模振动工艺生产内衬PVC钢筋混凝土排水管时，应注意对PVC内衬材料、钢筋笼质量、生产过程控制等方面的要求。
（4）生产内衬PVC管材时，混凝土的配合比和原材料需要根据设备和工艺情况进行适当调整。
参考文献
[1]张龙.内衬改性PVC混凝土管在污水管网中的应用[J].市政技术，2011，（S1）.
[2]阎富杰.市政混凝土污水输送管道内部腐蚀及防腐的研究[J].城市道桥与防洪,2019,（8）.
[3]张淑媛，张昊，王振清，等.工程塑料在地下粮仓防水中的抗拔试验研究[J].河南科技,2017，（5）.
[4]谭维汉.钢筋混凝土排水管内衬改性PVC工艺[J].中国市政工程，2008，（4）.
[5]陈英杰.内衬改性聚氯乙烯钢筋混凝土管工法研究[J].化工管理，2013，（12）.
作者简介：邹翔，男，工程师。E-mail:zouxiang216@126.com