本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种预制混凝土通水管及其制备方法。
背景技术：
近年来，为满足工程工期要求，大体积混凝土浇筑施工普遍采用溜槽的施工工艺，该工艺施工速度大约是普通泵车泵送施工工艺的三倍，然而随之却带来了混凝土内部温升速度急剧上涨的弊端，容易产生混凝土裂缝，造成混凝土结构开裂。
现阶段工程应用中主要采用钢管通冷却水的方法降低混凝土内部温度，然而实践表明，钢材因其材质与混凝土不同，导致热膨胀系数及弹性模量存在差异，传热导热性能一般，容易产生冷桥效应，形成裂缝；同时圆形钢管难与混凝土握裹紧密，容易造成缺陷，形成裂缝；而且为保证浇筑过程中钢管不变形，厚度应满足一定要求，但厚度增加会对材料成本及工程造价造成不利影响。
为此，有必要研究一种用于大体积混凝土裂缝控制的新型预制混凝土通水管及其制备方法，从而满足大体积混凝土浇筑施工需要，降低混凝土内部温度及内外温差，控制混凝土开裂。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明提供了一种预制混凝土通水管及其制备方法，一是有效提升通水管导热传热性能，从而大幅提升管路中冷却水冷却降温效果，降低混凝土内部温度及内外温差，控制混凝土开裂；二是深入强化通水管与大体积混凝土之间的握裹性能，避免产生接触界面缺陷，控制界面开裂风险。
为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：
一种预制混凝土通水管，用于控制大体积混凝土内部温度，包括：
水平管道部件和竖直管道部件，所述竖直管道部件等间距布置于所述水平管道部件上，且形成三通连接，所述水平管道部件和竖直管道部件均包括由内至外依次设置的内套管和外套管，所述内套管为中空塑料波纹管或钢管，所述外套管为钢筋、钢筋网片以及混凝土浇筑而成的螺纹型钢筋混凝土管，所述水平管道部件和竖直管道部件接口处的钢筋及钢筋网片采用点焊连接，并浇筑预制混凝土连接为一体结构，所述外套管的外表面凿毛处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明提供了一种预制混凝土通水管，该通水管包括水平管道部件和竖直管道部件，竖直管道部件等间距布置于水平管道部件上，且形成三通连接，水平管道部件和竖直管道部件的管体构造一致，均包括内部的中空塑料波纹管或钢管，以及包覆于外部的螺纹型钢筋混凝土管，水平管道部件和竖直管道部件接口处的钢筋及钢筋网片采用点焊连接，并通过现浇的预制混凝土连接为一体结构。其中，通水管中水平管道部件可实现大体积混凝土水平梯度方向的温度控制，竖直管道部件可实现大体积混凝土竖直梯度方向的温度控制，三通连接的水平管道部件和竖直管道部件形成的“t”型结构可有效替代传统分层布设水平通水管的复杂构造；竖直管道部件可作为通水管填充通道，与传统的仅仅采用水平通水管相比，可大幅度提升通水管的填充效率及效果，减少内部缺陷及裂缝。
（2）水平及竖直管道部件外套管采用经凿毛处理的螺纹型钢筋混凝土管，一方面可有效提升通水管导热传热性能，从而大幅提升管路中冷却水冷却降温效果，降低大体积混凝土内部温度及内外温差，控制大体积混凝土开裂，另一方面可强化通水管与大体积混凝土之间的握裹性能，避免产生接触界面缺陷与应力集中，控制界面开裂风险。
（3）内套管可以采用薄壁中空塑料波纹管或者薄壁螺纹钢管。当内套管采用薄壁螺纹钢管时，一方面可直接作为预制混凝土外管免拆内模，与其紧密握裹，减少内外管之间界面缺陷，另一方面可有效降低所述预制混凝土外管对冷却水的吸附及吸附后对其本身强度的影响，同时可作为抗拉材料，起到增韧作用，而且因其壁厚较薄，可在一定程度上节约材料成本与工程造价。当内套管采用薄壁中空塑料波纹管时，取材成本低且传导热性能优异，可大幅度节约材料成本与工程造价，同时还可直接作为预制混凝土外管免拆内模，与其紧密握裹，减少内外管之间界面缺陷，而且能有效降低所述预制混凝土外管对冷却水的吸附及吸附后对其本身强度的影响，并可作为抗拉材料，起到增韧作用。
（4）本发明提供了一种预制混凝土通水管的制备方法，操作简便，效果好，能够代替一部分大体积混凝土内部的钢筋，待大体积混凝土降温完成后无需拆除，刚度上能够满足设计要求，在大体积混凝土浇筑过程中以及浇筑完成后的养护过程中起到降温冷却效果，防止产生温度裂缝，在大体积混凝土养护完成后可以作为钢筋使用，无需拆除，不仅节省工期，而且节约成本，具有较好地推广价值。
进一步地，所述内套管和外套管同心，所述内套管的直径为外套管直径的一半。从而在满足整个通水管刚度的基础上，通入冷却水后保证大体积混凝土的冷却降温效果，降低大体积混凝土内外温差。
进一步地，所述外套管表面设置有弧形槽。通过设置弧形槽，结合凿毛施工，能进一步保证通水管与大体积混凝土之间的握裹性能，避免产生接触界面缺陷与应力集中，控制界面开裂风险。
进一步地，根据实际工程需求，所述内套管的壁厚为1.5mm、2.0mm、或者2.5mm。
进一步地，所述内套管的管径为200mm、300mm或者400mm。中空塑料波纹管一方面可作为预制混凝土内套管制备免拆内模且其螺纹结构可保证与预制混凝土外套管紧密握裹，减少内外管之间界面缺陷，另一方面该中空塑料波纹管作为内套管可保证内部通水顺畅，与传统钢管相比，传导热性能优异且可大幅度节约材料成本与工程造价。进一步地，所述外套管的壁厚为80mm、100mm或者120mm。外套管与大体积混凝土材质相同，传热导热性能好，同时还可与浇筑的大体积混凝土更紧密地握裹成一整体，减少接触界面缺陷与应力集中，控制裂缝发展。
进一步地，间距为水平管道部件长度的1/8、1/6或1/5，间距可根据实际工程情况选择，用于大体积混凝土水平梯度方向的温度控制。
本发明还提供了前述预制混凝土通水管的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤一、采用定位钢筋井水平管道部件的中空塑料波纹管固定就位，其两端及接口部位均设置竖向方木支撑；
步骤二、水平环向绑扎所述水平管道部件的螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤三、在接口位置竖直环向绑扎竖直管道部件螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤四、所述水平管道部件及竖直管道部件接口处钢筋及钢筋网片均施以点焊连接牢固；
步骤五、在接口位置安装并固定所述竖直管道部件塑料波纹管，并用粘结剂将水平管道部件中的中空塑料波纹管及竖直管道部件中的塑料波纹管粘结并密封牢固；步骤六、安装并固定所述水平及竖直管道部件的螺纹型预制混凝土管专用外模板，所述外模板的内侧为螺纹构造并涂刷脱模剂；
步骤七、配制水灰比及浆骨比与所述大体积混凝土相同的预制混凝土;
步骤八、浇筑所述步骤七制备的预制混凝土，振捣密实并养护成型、拆模；
步骤九、采用小电钻对外套管的外表面进行凿毛处理，最终制备得到预制混凝土通水管。
进一步地，所述步骤七中预制混凝土采用水泥、水、粗集料、细集料、功能组分、专用外加剂配制而成，其中专用外加剂为水化硅酸钙凝胶溶液型早强减水剂，功能组分为钢纤维，水灰比及浆骨比与待浇筑大体积混凝土保持一致，外加剂掺量为水泥掺量的2%-5%，钢纤维选择长钢纤维和短钢纤维两种，总掺量为0.5-1.2kg/m3，长、短钢纤维占比为0.6-0.8:1且在所述专用外加剂加入之前添加，混凝土搅拌时间比待浇筑大体积混凝土搅拌时间长一定时间。考虑到通水管的螺纹型钢筋混凝土管作为永久结构与大体积混凝土浇筑成为一体结构，二者接触界面采用相同的混凝土材料，从而减少接触面的接触缺陷，防止应力集中。
进一步地，考虑到通水管的螺纹型钢筋混凝土管作为永久结构与大体积混凝土浇筑成为一体结构，所述一定时间为20-80s。
附图说明
图1为本发明一实施例中预制混凝土通水管的结构示意图。
图中，10-外套管，11-弧形槽；20-内套管；30-水平管道部件；40-竖直管道部件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的预制混凝土通水管及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1，详细说明本发明的预制混凝土通水管的结构组成。
请参考图1，一种预制混凝土通水管，用于控制大体积混凝土内部温度，该通水管包括水平管道部件30和竖直管道部件40，竖直管道部件40等间距布置于水平管道部件30上，且竖直管道部件40和水平管道部件30形成三通连接，水平管道部件30和竖直管道部件40均包括由内至外依次设置的内套管20和外套管10，内套管20为中空塑料波纹管，外套管10为钢筋、钢筋网片以及混凝土浇筑而成的螺纹型钢筋混凝土管，水平管道部件30和竖直管道部件40接口处的钢筋及钢筋网片采用点焊连接，并浇筑预制混凝土连接为一体结构，外套管10的外表面凿毛处理。
具体来说，本实施例提供了一种预制混凝土通水管，该通水管包括内部的中空塑料波纹管和包覆于外部的螺纹型钢筋混凝土管，水平管道部件30和竖直管道部件40接口处的钢筋及钢筋网片采用点焊连接，并通过现浇的预制混凝土连接为一体结构。其中，通水管中水平管道部件30可实现大体积混凝土水平梯度方向的温度控制，竖直管道部件40可实现大体积混凝土竖直梯度方向的温度控制，三通连接的水平管道部件30和竖直管道部件40形成的“t”型结构可有效替代传统分层布设水平通水管的复杂构造；竖直管道部件40可作为通水管填充通道，与传统的仅仅采用水平通水管相比，可大幅度提升通水管的填充效率及效果，减少内部缺陷及裂缝。而且，外套管10采用经凿毛处理的螺纹型预制钢筋混凝土同心管，一方面可有效提升通水管导热传热性能，从而大幅提升管路中冷却水冷却降温效果，降低大体积混凝土内部温度及内外温差，控制大体积混凝土开裂，另一方面可强化通水管与大体积混凝土之间的握裹性能，避免产生接触界面缺陷与应力集中，控制界面开裂风险。而且，内套管20采用中空塑料波纹管或者螺纹型钢管，一方面可直接作为预制混凝土内管免拆内模，与其紧密握裹，减少内外管之间界面缺陷，另一方面可有效降低预制混凝土外套管对冷却水的吸附及吸附后对其本身强度的影响，同时可作为抗拉材料，起到增韧作用。而且，该通水管能够代替一部分大体积混凝土内部的钢筋，待大体积混凝土降温完成后无需拆除，不仅节省工期，而且节约成本，具有较好地推广价值。
在本实施例中，更优选地，内套管20和外套管10同心，内套管20的直径为外套管10直径的一半。从而在满足整个通水管刚度的基础上，通入冷却水后保证大体积混凝土的冷却降温效果，降低大体积混凝土内外温差。
在本实施例中，更优选地，外套管10表面设置有弧形槽11。通过设置弧形槽11，结合凿毛施工，能进一步保证通水管与大体积混凝土之间的握裹性能，避免产生接触界面缺陷与应力集中，控制界面开裂风险。弧形槽11可以在浇筑外套管10的同时浇筑成型。
在本实施例中，更优选地，根据实际工程需求，内套管20的壁厚为1.5mm、2.0mm、或者2.5mm。
在本实施例中，更优选地，内套管20的管径为200mm、300mm或者400mm。中空塑料波纹管一方面可作为预制混凝土内套管制备免拆内模，且其螺纹结构可保证与预制混凝土外套管紧密握裹，减少内外管之间界面缺陷，另一方面该中空塑料波纹管作为内套管可保证内部通水顺畅，并有效降低预制混凝土外套管对冷却水的吸附及吸附后对其本身强度的影响，同时该内管还可作为抗拉材料，起到增韧作用，而且因其取材为塑料波纹管与螺纹钢管相比，成本低，可在一定程度上节约材料成本与工程造价。
在本实施例中，更优选地，外套管10的壁厚为80mm、100mm或者120mm。外套管10与大体积混凝土材质相同，传热导热性能好，同时还可与浇筑的大体积混凝土更紧密地握裹成一整体，减少接触界面缺陷与应力集中，控制裂缝发展。
请继续参考图1，本发明还提供了前述预制混凝土通水管的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤一、采用定位钢筋将水平管道部件30的中空塑料波纹管固定就位，其两端及接口部位均设置竖向方木支撑；
步骤二、水平环向绑扎水平管道部件30的螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤三、在接口位置竖直环向绑扎竖直管道部件40螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤四、水平管道部件30及竖直管道部件40接口处钢筋及钢筋网片均施以点焊连接牢固；
步骤五、在接口位置安装并固定竖直管道部件40塑料波纹管，并用粘结剂将水平管道部件30中的中空塑料波纹管及竖直管道部件40中的塑料波纹管粘结并密封牢固；
步骤六、安装并固定水平管道部件30及竖直管道部件40的螺纹型预制混凝土管专用外模板，外模板的内侧为螺纹构造并涂刷脱模剂；
步骤七、配制水灰比及浆骨比与大体积混凝土相同的预制混凝土;
步骤八、浇筑步骤七制备的预制混凝土，振捣密实并养护成型、拆模；
步骤九、采用小电钻对外套管10的外表面进行凿毛处理，最终制备得到预制混凝土通水管。
在本实施例中，更优选地，步骤七中预制混凝土采用水泥、水、粗集料、细集料、功能组分、专用外加剂配制而成，其中专用外加剂为水化硅酸钙凝胶溶液型早强减水剂，功能组分为钢纤维，水灰比及浆骨比与待浇筑大体积混凝土保持一致，外加剂掺量为水泥掺量的2%-5%，钢纤维选择长钢纤维和短钢纤维两种，总掺量为0.5-1.2kg/m3，长、短钢纤维占比为0.6-0.8:1且在所述专用外加剂加入之前添加，混凝土搅拌时间比待浇筑大体积混凝土搅拌时间长一定时间。通过步骤七的方法制备预制混凝土，一方面能够增强预制混凝土通水管的韧性，增强其抗裂性能；另一方面由于在制备预制混凝土时添加了早强剂，提升了用于浇筑通水管的模板的周转速率。考虑到通水管的螺纹型钢筋混凝土管作为永久结构与大体积混凝土浇筑成为一体结构，二者接触界面采用相同的混凝土材料，从而减少接触面的接触缺陷，防止应力集中。
在本实施例中，更优选地，考虑到通水管的螺纹型钢筋混凝土管作为永久结构与大体积混凝土浇筑成为一体结构，一定时间为20-80s。
上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受以上实例的限制。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种预制混凝土通水管，用于控制大体积混凝土内部温度，其特征在于，包括水平管道部件和竖直管道部件，所述竖直管道部件等间距布置于所述水平管道部件上，且形成三通连接，所述水平管道部件和竖直管道部件均包括由内至外依次设置的内套管和外套管，所述内套管为中空塑料波纹管或钢管，所述外套管为钢筋、钢筋网片以及混凝土浇筑而成的螺纹型钢筋混凝土管，所述水平管道部件和竖直管道部件接口处的钢筋及钢筋网片采用点焊连接，并浇筑预制混凝土连接为一体结构，所述外套管的外表面凿毛处理。
2.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述内套管和外套管同心，所述内套管的直径为外套管直径的一半。
3.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述外套管表面设置有弧形槽。
4.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述内套管的壁厚为1.5mm、2.0mm、或者2.5mm。
5.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述内套管的管径为200mm、300mm或者400mm。
6.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述外套管的壁厚为80mm、100mm或者120mm。
7.如权利要求1所述的预制混凝土通水管，其特征在于，所述间距为水平管道部件长度的1/8、1/6或1/5。
8.根据权利要求1至7任一项所述的预制混凝土通水管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、采用定位钢筋井水平管道部件的中空塑料波纹管固定就位，其两端及接口部位均设置竖向方木支撑；
步骤二、水平环向绑扎所述水平管道部件的螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤三、在接口位置竖直环向绑扎竖直管道部件螺纹型钢筋混凝土管的钢筋及钢筋网片；
步骤四、所述水平管道部件及竖直管道部件接口处钢筋及钢筋网片均施以点焊连接牢固；
步骤五、在接口位置安装并固定所述竖直管道部件塑料波纹管，并用粘结剂将水平管道部件中的中空塑料波纹管及竖直管道部件中的塑料波纹管粘结并密封牢固；步骤六、安装并固定所述水平及竖直管道部件的螺纹型预制混凝土管专用外模板，所述外模板的内侧为螺纹构造并涂刷脱模剂；
步骤七、配制水灰比及浆骨比与所述大体积混凝土相同的预制混凝土;
步骤八、浇筑所述步骤七制备的预制混凝土，振捣密实并养护成型、拆模；
步骤九、采用小电钻对外套管的外表面进行凿毛处理，最终制备得到预制混凝土通水管。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤七中预制混凝土采用水泥、水、粗集料、细集料、功能组分、专用外加剂配制而成，其中专用外加剂为水化硅酸钙凝胶溶液型早强减水剂，功能组分为钢纤维，水灰比及浆骨比与待浇筑大体积混凝土保持一致，外加剂掺量为水泥掺量的2%-5%，钢纤维选择长钢纤维和短钢纤维两种，总掺量为0.5-1.2kg/m3，长、短钢纤维占比为0.6-0.8:1且在所述专用外加剂加入之前添加，混凝土搅拌时间比待浇筑大体积混凝土搅拌时间长一定时间。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述一定时间为20-80s。
技术总结