CN103557379B - 一种立式振动成型高刚度复合管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输送各种介质采用立式振动成型的高刚度复合管。由内向外依次为玻璃钢内筒、混凝土中间层和玻璃钢外筒；玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和树脂制作而成的树脂基复合材料；混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料；立式振动成型是采用立式浇铸的工艺将混凝土浇铸到玻璃钢内、外筒之间并进行振动成型，且立式振动成型前在玻璃钢内筒的外部与玻璃钢外筒的内部涂覆一层界面适配层。本发明的立式振动成型高刚度复合管，具有玻璃钢管道所具有的高强度、优良的耐腐蚀性能与水力性能，成本介于玻璃钢管与混凝土管之间，具有良好的经济性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种输送各种介质采用立式振动成型的高刚度复合管及其制作方法。
背景技术
玻璃钢管是一种树脂基复合管，具有轻质高强、耐腐蚀、优良的水力性能，在给排水管道工程等行业得到广泛的应用。但其刚度较低，属于柔性管，变形较大，对施工要求较高。如果想进一步提高其高度而不改变现有玻璃钢管的结构，那么成本将会增加很多，主要在于基体材料树脂成本太高。
而水泥基材料混凝土则相对比较便宜，水泥基管道的管壁厚度都很厚，刚度很高，但单一的水泥基管道如PCCP等不耐腐蚀、水力性能差，太笨重，施工运输不便。
发明内容
本发明的目的在于结合树脂基材料和水泥基材料两种基体材料的优势，提供一种采用立式振动成型工艺制作的高刚度复合管及其制作方法。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种立式振动成型高刚度复合管，其特征在于由内向外依次为玻璃钢内筒、混凝土中间层和玻璃钢外筒；玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和玻璃钢树脂制作而成的树脂基复合材料；混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料；立式振动成型是采用立式浇铸的工艺将膨胀混凝土水泥基复合材料浇铸到玻璃钢内、外筒之间并进行振动成型，且立式振动成型前在玻璃钢内筒的外部与玻璃钢外筒的内部各涂覆一层界面适配层。
按上述方案，所述的玻璃钢内筒和玻璃钢外筒厚度为1.5～40mm；混凝土中间层厚度为40～150mm；界面适配层厚度为0.1～2mm。
按上述方案，所述的膨胀混凝土水泥基复合材料的膨胀率为0.005%～0.05%。
按上述方案，所述的界面适配层是一种能在潮湿环境下固化粘接的树脂和石英砂颗粒的混合物，按质量比为树脂：石英砂=1:1～1:5。
按上述方案，所述的能在潮湿环境下固化粘接的树脂选用双组份聚氨酯基底胶系统。
一种立式振动成型高刚度复合管的制作方法，包括采用立式浇铸的工艺将膨胀混凝土水泥基复合材料浇铸到玻璃钢内、外筒之间并进行振动成型为混凝土中间层，且立式振动成型前在玻璃钢内筒的外部与玻璃钢外筒的内部各涂覆一层界面适配层。
按上述方案，所述的玻璃钢内筒和玻璃钢外筒厚度为1.5～40mm；混凝土中间层厚度为40～150mm；界面适配层厚度为0.1～2mm。
按上述方案，所述的膨胀混凝土水泥基复合材料的膨胀率为0.005%～0.05%。
按上述方案，所述的界面适配层是一种能在潮湿环境下固化粘接的树脂和石英砂颗粒的混合物，按质量比为树脂：石英砂=1:1～1:5。
按上述方案，所述的能在潮湿环境下固化粘接的树脂选用雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统。
普通树脂基材料在潮湿条件下无法固化，而水泥基材料含有大量的水分，如果直接将这两种材料结合在一起制作管道，必然会造成树脂基材料无法固化，两者的界面分离，无法形成一个完整的结构。因此采用了可以和树脂材料直接粘接也能在潮湿环境固化与水泥基材料粘接的这样一种亲水性粘接材料，为了更好的形成界面，还在粘接材料中混入了石英砂颗粒，使得树脂基材料和水泥基材料结合成一个整体。
将膨胀混凝土应用到立式振动成型的管道中，这是本发明的关键技术和创新之处。因为如果浇筑普通混凝土后会发生干缩变形，导致与玻璃钢外筒分离成两部分，根本无法形成一个完成的结构体，通过采用膨胀混凝土之后，通过混凝土的微膨胀来弥补干缩变形并可对玻璃钢内筒和玻璃钢外筒施加压力，三者可以更好的结合在一起，形成完整的结构。
本发明的有益效果是：本发明的立式振动成型高刚度复合管，具有玻璃钢管道所具有的高强度、优良的耐腐蚀性能与水力性能，同时其刚度是当前玻璃钢管道常用刚度的20倍以上，重量仅为普通混凝土管道的1/2左右，解决了玻璃钢管道刚度低和混凝土管笨重等缺点，成本介于玻璃钢管与混凝土管之间，具有良好的经济性能。
附图说明
图1：立式振动成型复合管纵截面图。
图2：立式振动成型复合管横截面图。
图3：立式振动成型工艺示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
参照附图1、2、3所示，一种立式振动成型高刚度复合管1，它由管状的玻璃钢内筒2、混凝土中间结构3、玻璃钢外筒4组成的一体结构；所述管道的玻璃钢内筒2、玻璃钢外筒4均为树脂基材料，混凝土中间结构3为水泥基材料，是一种高刚度的复合结构。
立式振动成型高刚度复合管的制作工艺，如下步骤进行：
1）采用传统的玻璃钢成型工艺缠绕制作得到玻璃钢内筒2和玻璃钢外筒4，内筒的外径小于外筒的内径；两者均采用玻璃纤维及其织物和玻璃钢树脂制作而成的树脂基复合材料，厚度为1.5～40mm。
2）在玻璃钢内筒2的外部和玻璃钢外筒4的内部覆盖上雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统与石英砂的混合物形成界面适配层，按质量比为聚氨酯：石英砂=1:1～1:5,厚度为0.1～2mm；
3）将玻璃钢内筒和玻璃钢外筒竖立起来套在一起，如图3所示，在其中间空隙5中灌注膨胀混凝土水泥基复合材料进行振动成型为混凝土中间层3，膨胀混凝土水泥基复合材料的膨胀率为0.005%～0.05%，厚度为40～150mm，形成一体的复合管道结构。
实施例1
按照上述立式振动成型高刚度复合管的制作步骤，工艺参数如下：
玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和树脂制作而成的树脂基复合材料，厚度分别为1.5mm；
雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统与石英砂颗粒的混合物，配比为树脂：石英砂=1:1；厚度为0.1mm；
混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料，膨胀混凝土的膨胀率为0.005%，厚度为40mm。
制作得到立式振动成型高刚度复合管，当直径为1200mm时按照国家标准GB/T5352-2005和GB/T21238-2007测试，管道的刚度等级不低于100000N/m2。
实施例2
按照上述立式振动成型高刚度复合管的制作步骤，工艺参数如下：
玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和树脂制作而成的树脂基复合材料，厚度分别为40mm；
雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统与石英砂颗粒的混合物，配比为树脂：石英砂=1:5；厚度为2mm；
混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料，膨胀混凝土的膨胀率为0.05%，厚度为150mm。
制作得到立式振动成型高刚度复合管，当直径为4000mm时按照国家标准GB/T5352-2005和GB/T21238-2007测试，管道的刚度等级不低于500000N/m2。
实施例3
按照上述立式振动成型高刚度复合管的制作步骤，工艺参数如下：
玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和树脂制作而成的树脂基复合材料，厚度分别为20mm；
雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统与石英砂颗粒的混合物，配比为树脂：石英砂=1:3；厚度为1mm；
混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料，膨胀混凝土的膨胀率为0.025%，厚度为80mm。
制作得到立式振动成型高刚度复合管，当直径为2400mm时按照国家标准GB/T5352-2005和GB/T21238-2007测试，管道的刚度等级不低于300000N/m2。
Claims (2)
1.一种立式振动成型高刚度复合管，其特征在于由内向外依次为玻璃钢内筒、混凝土中间层和玻璃钢外筒；玻璃钢内筒和玻璃钢外筒是采用玻璃纤维及其织物和玻璃钢树脂制作而成的树脂基复合材料；混凝土中间层是膨胀混凝土水泥基复合材料；立式振动成型是采用立式浇铸的工艺将膨胀混凝土水泥基复合材料浇铸到玻璃钢内、外筒之间并进行振动成型，且立式振动成型前在玻璃钢内筒的外部与玻璃钢外筒的内部各涂覆一层界面适配层；
所述的玻璃钢内筒和玻璃钢外筒厚度为1.5～40mm；混凝土中间层厚度为40～150mm；界面适配层厚度为0.1～2mm；
所述的膨胀混凝土水泥基复合材料的膨胀率为0.005％～0.05％；
所述的界面适配层是一种能在潮湿环境下固化粘接的树脂和石英砂颗粒的混合物，质量比为树脂：石英砂＝1:1～1:5；能在潮湿环境下固化粘接的树脂选用双组份聚氨酯基底胶系统。
2.一种立式振动成型高刚度复合管的制作方法，其特征在于：
包括采用立式浇铸的工艺将膨胀混凝土水泥基复合材料浇铸到玻璃钢内、外筒之间并进行振动成型为混凝土中间层，且立式振动成型前在玻璃钢内筒的外部与玻璃钢外筒的内部各涂覆一层界面适配层；
所述的玻璃钢内筒和玻璃钢外筒厚度为1.5～40mm；混凝土中间层厚度为40～150mm；界面适配层厚度为0.1～2mm；
所述的膨胀混凝土水泥基复合材料的膨胀率为0.005％～0.05％；
所述的界面适配层是一种能在潮湿环境下固化粘接的树脂和石英砂颗粒的混合物，按质量比为树脂：石英砂＝1:1～1:5；所述的能在潮湿环境下固化粘接的树脂选用雷可德的2双组份聚氨酯基底胶系统。
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