CN101270834A - 玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法,玻璃钢混凝土复合管道包括一混凝土层,所述混凝土层的内壁设置有内玻璃钢层,所述混凝土层的外壁上设置有通过缠绕工艺制成的外玻璃钢层。所述外玻璃钢层由数个环向纤维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成。玻璃钢混凝土复合管道制备方法包括:制成内玻璃钢层;在所述内玻璃钢层外壁上制成与所述内玻璃钢层紧密结合的混凝土层;在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。本发明使玻璃钢混凝土复合管道具有良好的力学性能、高抗腐蚀性、低流阻和低制造成本。

Description

玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法技术领域本发明涉及一种给、排水系统用的混凝土管道及其制备方法,特别是一 种玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法。背景技术现在城市给、排水系统使用的管道主要是混凝土管,具有造价低、生产 筒便等优点,但也存在抗渗透能力不强、耐腐蚀性差、管体强度低、管内壁 摩擦系数大等缺点,使用寿命受到很大影响。玻璃钢管虽能很好的解决上述 技术问题,但由于玻璃钢管生产成本高,很难推广应用。为了才是高混凝土管耐腐蚀性差等问题,现有技术提出了一种在混凝土管内壁涂覆玻璃钢层的技术方案。其生产工艺是:先成型混凝土管,再在混凝 土管内壁上涂覆一定厚度的玻璃钢层为内衬,将混凝土管的混凝土层和玻璃 钢层复合成一个整体,提高混凝土管的耐腐蚀性能。上述传统生产工艺中, 玻璃钢层均采用手工或半机械化糊制,纤维和树脂分片、分层糊制,因此玻 璃钢层仅能起到防腐层作用,管道强度仍需要由混凝土层内的钢筋等加强结 构保证,需要较厚的混凝土层。此外,该生产工艺加工困难、生产周期长, 玻璃钢层涂覆的质量难以保证,且内壁粗糙,摩擦系数大。发明内容本发明的目的是提供一种玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法,具有良 好的力学性能、高抗腐蚀性、低流阻和低制造成本,有效解决现有技术上述 技术问题。为了实现上述目的,本发明提供了一种玻璃钢混凝土复合管道,包括一混凝土层,所述混凝土层的内壁设置有内玻璃钢层,所述混凝土层的外壁上 设置有通过缠绕工艺制成的外玻璃钢层。所述外玻璃钢层由数个环向纤维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层构成,或由^:个环向纤维缠绕层和轴向纤維缠绕层构成。所述内玻璃钢层通过缠绕工艺制成。在上述技术方案基础上,所述外玻璃钢层的最小纤维用量为每平方米500克。为了实现上述目的,本发明还提供了一种玻璃钢混凝土复合管道制备方 法,包括:制成内3皮璃钢层;在所述内玻璃钢层外壁上制成与所述内玻璃钢层紧密结合的混凝土层; 在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。其中,所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或 环向缠绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述外玻璃钢层的层数、 厚度以及先后顺序达到所需的力学性能。其中,制成内玻璃钢层步骤中还包括在所述内玻璃钢层外壁涂覆石英 砂的步骤。为了实现上述目的,本发明还提供了另外一种玻璃钢混凝土复合管道制 备方法,包括:分别制成内玻璃钢层和混凝土层;将所述内玻璃钢层固接在所述混凝土层内;在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。其中,所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或 环向缠绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述外玻璃钢层的层数、 厚度以及先后顺序达到所需的力学性能。将所述内玻璃钢层固接在所述混 凝土层内具体为:通过在所述内玻璃钢层和混凝土层之间灌充粘接剂将所述内玻璃钢层粘接在所述混凝土层内。本发明提出了一种玻璃钢混凝土复合管道及其制备方法,通过在混凝土 层内、外分別设置内玻璃钢层和外玻璃钢层,使玻璃钢混凝土复合管道具有 良好的力学性能、高抗腐蚀性、低流阻和低制造成本。其中外玻璃钢层由数 个环向纤维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层构成, 或由数个环向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成,数个环向纤维缠绕层可以 保证管道整体具有良好的抗破坏载荷性,数个夹设在环向纤维缠绕层之间的 交叉纤维缠绕层或轴向纤維缠绕层可以使管道整体具有良好的抗弯能力。混 凝土层被紧紧地夹设在内玻璃钢层和外玻璃钢层之间,使混凝土层最大限度 地发挥其自身的强度和刚性,即使在受力时混凝土层出现裂紋,由于内、外 玻璃钢层的存在,也不会导致管道整体失效。内玻璃钢层可以起到抗腐蚀作 用,提高管道的使用寿命。另外,机械缠绕的内玻璃钢层具有光滑的内壁, 使本发明玻璃钢混凝土复合管道的流阻很低,进一步提高了使用寿命。正是由于内^L璃钢层和外玻璃钢层紧紧夹设混凝土层的结构,本发明的混凝土层 中即使不^f吏用加强筋也可以保证管道整体的力学性能,从而降低了生产成本。 本发明玻璃钢混凝土复合管道既可以作为埋管,也可以作为顶管广泛使用在 城市给、排水系统中。下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本发明结构示意图; 图2为本发明实施例的结构示意图; 图3为本发明玻璃钢混凝土复合管道制备方法的流程图; 图4为本发明另一玻璃钢混凝土复合管道制备方法的流程图。 附图标记"i兌明:IO—内玻璃钢层; 20—混凝土层; 30—外玻璃钢层。具体实施方式图1为本发明结构示意图。如图1所示,本发明玻璃钢混凝土复合管道由内玻璃钢层IO、混凝土层20和外玻璃钢层30复合而成,其中外玻璃钢 层30通过缠绕工艺制成。本发明所说的缠绕工艺是指,通过玻璃纤维或 3皮璃纤维织物的环向缠绕、环向缠绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕 使外玻璃钢层30的层数、厚度以及先后顺序达到所需力学性能的玻璃纤 维或玻璃纤维织物缠绕工艺。具体地,外玻璃钢层30可以由数个环向纤 维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层构成,或由数 个环向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成,以保证本发明玻璃钢混凝土复 合管道具有优秀的抗破坏载荷性和纵向抗弯的力学性能。进一步地,外玻 璃钢层的最小纤维用量为每平方米500克,以达到其力学性能。交叉纤维的层数是环向纤维缠绕层的层数的1/5 ~ 1/2,环向纤维缠绕层与交叉纤维 缠绕层的缠绕顺序可以为间隔缠绕,环向纤维缠绕层与轴向纤维缠绕层的 缠绕顺序可以为间隔缠绕。本发明上述技术方案通过在混凝土层内、外分别设置内玻璃钢层和外 玻璃钢层,使玻璃钢混凝土复合管道具有良好的力学性能、高抗腐蚀性、 低流阻和低制造成本。具体地,本发明外玻璃钢层30由数个环向纤维缠 绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层构成,或由数个环 向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成,数个环向纤维缠绕层可以保证管道 整体具有良好的抗破坏载荷性,数个夹设在环向纤维缠绕层之间的交叉纤 维缠绕层或轴向纤维缠绕层可以使管道整体具有良好的抗弯能力。混凝土 层被紧紧地夹设在内玻璃钢层10和外玻璃钢层30之间,使混凝土层最大 限度地发挥其自身的强度和刚性,即使在受力时混凝土层出现裂紋,由于 内、外玻璃钢层的存在,也不会导致管道整体失效。内玻璃钢层10可以 起到抗腐蚀作用,提高管道的使用寿命。进一步地,内玻璃钢层10也可以是通过缠绕工艺制成,使管道整体的力学性能进一步得到增强。另外, 机械缠绕的内玻璃钢层IO具有光滑的内壁,使本发明玻璃钢混凝土复合 管道的流阻很低,进一步提高了使用寿命。正是由于内玻璃钢层和外玻璃 钢层紧紧夹设混凝土层的结构,本发明的混凝土层中即使不使用加强筋也 可以保证管道整体的力学性能,从而降低了生产成本。图2为本发明实施例的结构示意图。如图2所示,在图1所示技术方案 基础上,本实施例管体内、外径分别为800隨和948mm,其中内玻璃钢层厚度 为1.4隱,混凝土层厚度为71mm,外玻璃钢层厚度为1. 6mm,外玻璃钢层 30为2层,由2层环向纤维缠绕层构成。本实施例结构的力学性能为:破坏 载荷88kN/m,超过厚度为80mm的钢筋混凝土管II级管81kN/m破坏载荷水平。图3为本发明玻璃钢混凝土复合管道制备方法的流程图,具体为: 步骤A1、制成内玻璃钢层;步骤A2、在所述内玻璃钢层外壁上制成与所述内玻璃钢层紧密结合的混 凝土层;步骤A3、在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或环向缠 绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述玻璃钢层的层数、厚度以及 先后顺序达到所需的力学性能。本发明上述技术方案通过内玻璃钢层、混凝土层和外玻璃钢层的依次 成型,使玻璃钢混凝土复合管道具有良好的力学性能、高抗腐蚀性、低流 阻和低制造成本。具体地,本发明首先制成内玻璃钢层,并以内玻璃钢层 为内衬,在内玻璃钢层外壁上成型混凝土层,利用混凝土层制备过程的特 点,使内玻璃钢层和混凝土层牢固地结合成一个整体,最后在混凝土层外 壁上通过纤维的环向缠绕、或环向缠绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠 绕制成由数个环向纤维缠绕层、或环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层、或 环向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成的外玻璃钢层,保证管道整体具有良好的力学性能。数个环向纤维缠绕层可以保证管道整体具有良好的抗破坏载荷性,数 个夹设在环向纤维缠绕层之间的交叉纤维缠绕层或轴向纤维缠绕可以提 高的抗弯能力。混凝土层被紧紧地夹设在内玻璃钢层和外玻璃钢层之间, 使混凝土层最大限度地发挥其自身的强度和抗破坏载荷性特性,即使在受 力时混凝土层出现裂紋,由于内、外玻璃钢层的存在,也不会导致管道整 体失效。内玻璃钢层可以起到抗腐蚀作用,提高管道的使用寿命。进一步 地,由于内玻璃钢层也可以是通过缠绕工艺制成,使管道整体的力学性能 进一步得到增强。另外,机械缠绕的内玻璃钢层具有光滑的内壁,使本发 明玻璃钢混凝土复合管道的流阻很低,进一 步提高了使用寿命。在本发明上述技术方案基础上,步骤Al中还可以包括在所述内玻璃 钢层外壁涂覆石英砂的步骤。具体地,内玻璃钢层绕制完成后,在其固化 过程中在其外表面涂覆石英砂或其他固体颗粒,使内玻璃钢层外壁形成较 粗糙的表面,以增强内玻璃钢层与混凝土层的结合力。在本发明上述技术方案基础上,步骤A2中还可以包括在所述内玻璃 钢层内设置刚性筒体的步骤。具体地,在内玻璃钢层外浇注混凝土层前, 在内玻璃钢层内套接一刚性筒体,使混凝土浇注和固化过程承载混凝土的 应力,不会导致内玻璃钢层变形,同时提高了内玻璃钢层和混凝土层的结 合强度。图4为本发明另一玻璃钢混凝土复合管道制备方法的流程图,具体为: 步骤B1、分别制成内玻璃钢层和混凝土层; 步骤B2、将所述内玻璃钢层固接在所述混凝土层内; 步骤B3、在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或环向缠 绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述玻璃钢层的层数、厚度以及 先后顺序达到所需的力学性能。本发明上述技术方案通过将分别成型的内玻璃钢层和混凝土层固接在 一起,再在混凝土层外成型外玻璃钢层的技术方案,使玻璃钢混凝土复合 管道具有良好的力学性能、高抗腐蚀性、低流阻和低制造成本。内玻璃钢 层和混^^土层固接可以有多种实现方式,本发明优选采用粘接方式,即通 过在所述内玻璃钢层和混凝土层之间灌充粘接剂将所述内玻璃钢层粘接 在所述混凝土层内。具体地,本发明首先分别制造内玻璃钢层和混凝土层, 二者成型后,将内玻璃钢层设置在混凝土层内,并在内玻璃钢层的外壁和 混凝土层的内壁之间灌充粘接剂,通过粘接剂形成的粘接层将内玻璃钢层 和混凝土层紧密结合成一个整体。之后,在混凝土层外壁上通过纤维的环 向缠绕、或环向缠绕和交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕制成由数个环向 纤维缠绕层、或环向纤维缠绕层和交叉纤维缠绕层、或环向纤维缠绕层和 轴向纤维缠绕层构成的外玻璃钢层,保证管道整体具有良好的力学性能。数个环向纤维缠绕层可以保证管道整体具有良好的抗破坏载荷性,数高的抗弯能力。混凝土层被紧紧地夹设在内玻璃钢层和外玻璃钢层之间, 使混凝土层最大限度地发挥其自身的强度和抗破坏载荷性特性,即使在受 力时混凝土层出现裂紋,由于内、外玻璃钢层的存在,也不会导致管道整 体失效。内玻璃钢层可以起到抗腐蚀作用,提高管道的使用寿命。进一步 地,内玻璃钢层也可以是通过缠绕工艺制成,使管道整体的力学性能进一 步得到增强。另外,机械缠绕的内玻璃钢层具有光滑的内壁,使本发明玻 璃钢混凝土复合管道的流阻很低,进一 步提高了使用寿命。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理 解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术 方案的精神和范围。

Claims (10)

1. 一种玻璃钢混凝土复合管道,包括一混凝土层,其特征在于,所述混凝土层的内壁设置有内玻璃钢层,所述混凝土层的外壁上设置有通过缠绕工艺制成的外玻璃钢层。
2. 如权利要求1所述的玻璃钢混凝土复合管道,其特征在于,所述外玻璃钢层由数个环向纤维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和交叉纤 维缠绕层构成,或由数个环向纤维缠绕层和轴向纤维缠绕层构成。
3. 如权利要求1所述的玻璃钢混凝土复合管道,其特征在于,所述内 玻璃钢层通过缠绕工艺制成。
4. 如权利要求1 ~ 3任一所述的玻璃钢混凝土复合管道,其特征在于, 所述外玻璃钢层的最小纤维用量为每平方米500克。
5. —种制备权利要求1~4任一所述玻璃钢混凝土复合管道的玻璃钢 混凝土复合管道制备方法,其特征在于,包括:制成内^皮璃钢层;在所述内玻璃钢层外壁上制成与所述内玻璃钢层紧密结合的混凝土层; 在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。
6. 如权利要求5所述的玻璃钢混凝土复合管道制备方法,其特征在于, 所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或环向缠绕和 交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述外玻璃钢层的层数、厚度以及先 后顺序达到所需的力学性能。
7. 如权利要求5所述的玻璃钢混凝土复合管道制备方法,其特征在于, 制成内玻璃钢层步骤中还包括在所述内玻璃钢层外壁涂覆石英砂的步骤。
8. —种制备权利要求1~4任一所述玻璃钢混凝土复合管道的玻璃钢 混凝土复合管道制备方法,其特征在于,包括:分别制成内玻璃钢层和混凝土层;将所述内玻璃钢层固接在所述混凝土层内;在所述混凝土层外壁上通过缠绕工艺制成外玻璃钢层。
9. 如权利要求8所述的玻璃钢混凝土复合管道制备方法,其特征在于, 所述缠绕工艺是通过玻璃纤维或玻璃纤维织物的环向缠绕、或环向缠绕和 交叉缠绕、或环向缠绕和轴向缠绕使所述外玻璃钢层的层数、厚度以及先 后顺序达到所需的力学性能。
10. 如权利要求8所述的玻璃钢混凝土复合管道制备方法,其特征在 于,将所述内玻璃钢层固接在所述混凝土层内具体为:通过在所述内玻璃 钢层和混凝土层之间灌充粘接剂将所述内玻璃钢层粘接在所述混凝土层 内。
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