CN110094596A - 一种原位热塑成型内衬管及施工工艺 - Google Patents

Abstract

一种原位热塑成型内衬管及施工工艺，包括外管，外管包括阻隔层、支撑层；阻隔层位于支撑层的外侧，用于防水防腐；支撑层包括纤维增强层，纤维增强层内包含纤维网和热固性树脂，纤维网位于热固性树脂内，在支撑层的内侧面上固定二次固化层，二次固化层包括光固化树脂层和热固化树脂层，光固化树脂层的厚度在0.2‑1mm范围内，热固化树脂层的厚度在0.5‑2mm范围内；光固化树脂层在紫外光照射硬化后能够支撑外管的圆管形态；还包括内管，内管由热固化PVC或树脂材料制成，其外径比内外管的内径大，差值是外管直径的1/8‑1/10，该内衬管能够有效支撑管道，承受应力，并能够避免应力集中。

Description

一种原位热塑成型内衬管及施工工艺

技术领域

本发明涉及一种原位地下管道的修复使用的内衬管，具体涉及一种用于地下管道的非开挖的修复用衬管，以及施工工艺。

背景技术

原位热塑成型是工程现场中应用热塑成型工艺将工厂生产的衬管安装于待修管道的内壁。衬管的强度高，可达到单独承受地下管道所有的外部荷载，包括静水压力，土压力，和交通荷载。有些产品可以应用于低压压力管道的全结构修复。由于管道的密闭性能卓越，在高压管道的母管强度没有严重破坏的情况下，可以用于高压压力管道的修复。原位热塑成型非开挖修复工艺在待修管道的内部，以原管道为模子，通过热塑成型的工艺新建一条管道，从而达到修复的目的。目前在美国、加拿大有广泛使用，在北京排水集团也有10KM修复的成功案例。

现有的内衬管，实际上是在原管道使用高压气体撑起内衬后进行固化。其衬管一方面不能承受较大的应力，因为其核心功能是修复管道的内壁，避免泄露和提高管道内壁的顺滑程度，提高流量和流速。但是原管道的情况大多非常糟糕，破损是比较常见的问题。液体在管道内压力较大，会在原管道处给内衬管形成应力集中，在应力集中的位置，容易导致内衬管的破损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够具有更强的抵抗外加应力，且能够尽可能降低应力集中影响的原位热塑成型内衬管及施工工艺。

为了实现上述目的本发明包括外管，外管包括阻隔层、支撑层；

阻隔层位于支撑层的外侧，用于防水防腐，阻隔层的厚度在0.2-0.8mm范围内；

支撑层包括纤维增强层，纤维增强层内包含纤维网和热固性树脂，纤维网位于热固性树脂内，纤维增强层的厚度在3-15mm范围内，

在支撑层的内侧面上固定二次固化层，二次固化层包括光固化树脂层和热固化树脂层，光固化树脂层的厚度在0.2-1mm范围内，热固化树脂层的厚度在0.5-2mm范围内；光固化树脂层在紫外光照射硬化后能够支撑外管的圆管形态；

还包括内管，内管由热固化PVC或树脂材料制成，其厚度在0.5-1.2mm范围内，其外径比内外管的内径大，差值是外管直径的1/8-1/10。

优选的，纤维网的的网格为菱形，其顶角中的锐角在60-80范围内，其锐角顶角之间的连线与内衬管长度方向之间的夹角在0-20度范围内。

优选的，二次固化层为整体覆盖在外管内侧的柱面型。

优选的，二次固化层为均匀间隔的环带型，其宽度是外管直径的1/20-1/10，间隔是外管直径的1/15-1/8。

优选的，二次固化层为网格型，其网格为方形，对角线与外管长度方向成45度角或有一个对角线与长度方向平行。

进一步的，二次固化层在光固化层的内侧可以覆盖一层透光的热固型的PVC膜，所述热固化树脂层为环氧树脂，其在常温下是液态，其粘度在0.6-0.8Pa.s，PVC膜的覆盖二次固化层，使环氧树脂不能泄露。

进一步的，环氧树脂内分散纤维，其体积量是环氧树脂的10-20％，纤维的长度在5-10mm，直径在0.020-0.1mm范围内。

一种原位热塑成型内衬管的施工工艺，包括以下步骤：

1)在原管内铺设垫膜，防止避免管道磨损；

2)将外管从原管一端拉入，从另一端伸入，使外管长度大于原管长度；

3)将紫外光灯放入外管中，并向外管内充入高压气体，使外管变为圆管形态；

4)使用紫外光灯对外管内壁进行照射，使二次固化层21内侧的光固化树脂层211固化，将外管支撑住，保持其圆管形态；

5)将内管拖入外管中，内管两端与外管两端平齐，或稍长，向内管内充气，使内管完全膨胀，使外管膨胀至大于其成型直径；

6)向内管内注入高温蒸汽或热水，使内管和外管中的热固型材料定型。

本发明的有益效果在于，内衬管道能够获得就均匀分布的预应力，使管道能够承受高压，且能有效的避免应力集中情况的发生。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是支撑层结构示意图。

图3是支撑层截面放大示意图。

图4是支撑层胀管后结构放大示意图。

图5是外管截面放大示意图。

图6是工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做详细描述。

如图1至6所示，一种原位热塑成型内衬管，包括外管，其特征在于，外管包括阻隔层10、支撑层20；

阻隔层10位于支撑层20的外侧，用于防水防腐，可选用热固性的PVC或热固性树脂(不饱和聚酯(UP))，阻隔层10的厚度相对较薄，0.2-0.8mm范围内即可；

支撑层20包括纤维增强层，纤维增强层内包含纤维网22和热固性树脂，纤维网22位于热固性树脂内，纤维增强层的厚度在3-15mm范围内，纤维网的的网格为菱形，其顶角中的锐角在60-80范围内，其锐角顶角之间的连线与内衬管长度方向之间的夹角在0-20度范围内；

在支撑层20的内侧面上固定二次固化层21，二次固化层21包括光固化树脂层211和热固化树脂层212，光固化树脂层221的厚度在0.2-1mm范围内，热固化树脂层212的厚度在0.5-2mm范围内；当然其厚度根据材料的选择可以进行调整，其标准在于，光固化树脂层211在紫外光照射硬化后能够支撑外管的形状；

二次固化层21的形态可以有多种，整体覆盖在外管内侧的柱面型、均匀间隔的环带型、或是网格型均可，当为环带型时，其宽度是外管直径的1/20-1/10，间隔是外管直径的1/15-1/8；当为网格型时，其网格为方形，对角线与外管长度方向成45度角或有一个对角线与长度方向平行。

二次固化层21在光固化层层211的内侧可以覆盖一层透光或透明的热固型的PVC膜，所述热固化树脂层212为环氧树脂，其在常温下是液态，其粘度在0.6-0.8Pa.sPVC膜的覆盖二次固化层21，使环氧树脂不能泄露，当然环氧树脂内还可以分散纤维，其体积量是环氧树脂的10-20％，纤维的长度在5-10mm，直径在0.020-0.1mm范围内，可以选用聚丙烯纤维等化学纤维。

还包括内管30，内管30由热固性PVC或热固性树脂(不饱和聚酯(UP))制成，其厚度也比较薄，在0.5-1.2mm范围内，其外径比内外管的内径大，差值是外管直径的1/8-1/10；

如图6所示，一种利用前述原位热塑成型内衬管的施工工艺，包括以下步骤：

1)向将在原管内铺设垫膜，防止避免管道磨损；

2)将外管从原管一端拉入，从另一端伸入，使外管长度大于原管长度；

3)将紫外光灯放入外管中，并向外管内充入高压气体，使外管变为圆管形态；

4)使用紫外光灯对外管内壁进行照射，使二次固化层21内侧的光固化树脂层211固化，将外管支撑住，保持其圆管形态；

5)将内管拖入外管中，内管两端与外管两端平齐，或稍长，向内管内充气，使内管完全膨胀，使外管膨胀至大于其成型直径；

6)向内管内注入高温蒸汽或热水，使内管和外管中的热固型材料定型。

当内管膨胀后，会将步骤3中支撑层内已经固化的光固化树脂层211撑破，并将外管直径扩大，迫使外管中的纤维被拉紧，形成预应力，从而对管道有很强的约束力，非常有效的避免管道在高压环境下在原管破损处形成应力集中。

因为二次固化层的作用主要就是在外管充气膨胀后，支撑其圆管的形态，因此，其可以是一个完整的柱面层，也可以是间隔的环形或是网格形。

当热固化树脂层是环氧树脂的时候，二次固化层最好是环形或是网格形。因为其仍然具有一定的流动性，当光固化树脂层裂开后，其会填补裂缝，且在收到内管的加压时会从PVC膜中挤出，形成粘结剂，加强内管与外管之间的粘结。

当然由于内管的外径大于外管的内径，且差值是外管直径的1/8-1/10，因此，即使没有环氧树脂的粘结，内管和外管之间也能够紧密配合，且在端口处，内管外翻，将外管包覆起来即可。

不少管道内也有纤维网，纤维网通过缠绕或是编制固定在管道内，其中缠绕法固定纤维时，通常是配合树脂浸渍，即粘附树脂的纤维网缠绕在基础管体上，通过施加一定的压力来形成预应力。这种方式，预应力很容易因为树脂还具有流动性而变得不均匀，因为纤维网在受力下，会发生移动和变形，尤其是四边形的网格，变形后实际上纤维本身并没有受力，只是四个内角的角度发生变化，使得预应力实际上达不到预期目标。此外，而由于缠绕会有部分纤维网搭接，就会导致在缠绕初期树脂厚度不均的情况下，会发生局部纤维网向应力方向移动或变形，从而抵消预应力，造成预应力不均均情况，反而容易发生应力集中。使管道不能在高压环境下稳定工作。

使用内管和外管，利用内管将外管涨开，在管道内的树脂流动性消失后，在通过胀管的形式获得预应力，各部位的预应力是均匀的，能够非常有效的提高管道的抗压能力，减少应力集中的发生。

纤维网最好使用韧性高的材料，当然可以使用符合材料，材料提高支撑能力并满足韧性要求，例如使用芳纶和玻璃纤维的复合纤维来编制纤维网。复合的形式也有两种，一种是芳纶和玻璃纤维分别编制成网，两种网再编制在一起，另一种是芳纶和玻璃想纤维形成复合纤维，利用复合纤维编制纤维网。芳纶和玻璃纤维的体积比根据使用环境的不用来选择，其比例范围在3:7-6:4。芳纶多则韧性强，玻璃纤维多则支撑能力强，根据使用环境的不同，可以进行配比选择。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种原位热塑成型内衬管，包括外管，其特征在于，外管包括阻隔层、支撑层；

阻隔层位于支撑层的外侧，用于防水防腐，阻隔层的厚度在.-.mm范围内；

支撑层包括纤维增强层，纤维增强层内包含纤维网和热固性树脂，纤维网位于热固性树脂内，纤维增强层的厚度在3-15mm范围内，

在支撑层的内侧面上固定二次固化层，二次固化层包括光固化树脂层和热固化树脂层，光固化树脂层的厚度在0.2-1mm范围内，热固化树脂层的厚度在0.5-2mm范围内；光固化树脂层在紫外光照射硬化后能够支撑外管的圆管形态；

还包括内管，内管由热固化PVC或树脂材料制成，其厚度在0.5-1.2mm范围内，其外径比内外管的内径大，差值是外管直径的1/8-1/10。

2.根据权利要求1所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，纤维网的的网格为菱形，其顶角中的锐角在60-80范围内，其锐角顶角之间的连线与内衬管长度方向之间的夹角在0-20度范围内。

3.根据权利要求1所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，二次固化层为整体覆盖在外管内侧的柱面型。

4.根据权利要求1所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，二次固化层为均匀间隔的环带型，其宽度是外管直径的1/20-1/10，间隔是外管直径的1/15-1/8。

5.根据权利要求1所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，二次固化层为网格型，其网格为方形，对角线与外管长度方向成45度角或有一个对角线与长度方向平行。

6.根据权利要求3-4任一项所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，二次固化层在光固化层的内侧可以覆盖一层透光的热固型的PVC膜，所述热固化树脂层为环氧树脂，其在常温下是液态，其粘度在0.6-0.8Pa.s，PVC膜的覆盖二次固化层，使环氧树脂不能泄露。

7.根据权利要求6所述的原位热塑成型内衬管，其特征在于，环氧树脂内分散纤维，其体积量是环氧树脂的10-20％，纤维的长度在5-10mm，直径在0.02-0.1mm范围内。

8.一种利用权利要求1-7所述的原位热塑成型内衬管的施工工艺，包括以下步骤：

1)在原管内铺设垫膜，防止避免管道磨损；

2)将外管从原管一端拉入，从另一端伸入，使外管长度大于原管长度；

3)将紫外光灯放入外管中，并向外管内充入高压气体，使外管变为圆管形态；

4)使用紫外光灯对外管内壁进行照射，使二次固化层21内侧的光固化树脂层211固化，将外管支撑住，保持其圆管形态；

5)将内管拖入外管中，内管两端与外管两端平齐，或稍长，向内管内充气，使内管完全膨胀，使外管膨胀至大于其成型直径；

6)向内管内注入高温蒸汽或热水，使内管和外管中的热固型材料定型。