CN217842994U - 一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，包括由内至外依次连接的内衬层、内缠绕层一、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二；树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层和位于两层界面增强层之间的树脂夹砂层组成。本实用新型增设了界面增强层，添加在原有的内、外缠绕层与树脂夹砂层之间，使各层连接更加充分，各层能协同承载，实现整体受力，具有更强的承载能力、更优更连续的力学性能、更好的适应性和耐久性，改善异质界面间的粘接效果，并有益于颗粒增强型树脂砂的抗裂韧性和抗拉性能提升。

Description

一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管

技术领域

本实用新型涉及玻璃钢夹砂管，具体是一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管。

背景技术

玻璃纤维增强塑料夹砂管(简称为玻璃钢夹砂管)是一种可用作公路工程排水涵洞的复合材料柔性管道，是以玻璃纤维及其制品为增强材料、不饱和聚酯树脂等为基体材料、石英砂等无机非金属材料作为填料缠绕生产而成，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，不易发生腐蚀、裂缝、漏水等病害。玻璃钢夹砂管定长缠绕生产工艺环节包括制衬、夹砂、缠绕、修整、脱模。

玻璃钢夹砂管直径通常为1000～3000mm，管壁厚度在30～70mm间，内径为1500mm的三层夹砂层玻璃钢夹砂管的管壁厚度为50mm，管壁结构由内到外分别为1.6mm厚的内衬层、2mm厚的内缠绕层、14mm厚的树脂夹砂层、1.2mm厚的外缠绕层。缠绕层主要材料为玻璃纤维无捻粗纱、缠绕纤维、邻苯型树脂等，树脂含量为15～25％；树脂夹砂层主要材料是石英砂、树脂、兜纱布等，树脂含量≥25％；内衬层主要材料包括胶衣、玻璃表面毡、无碱针织毡、化纤网格布、聚磷酸铵阻燃剂和间苯型树脂等，树脂含量≥90％。树脂夹砂层和缠绕层称为结构层，树脂夹砂层传递剪应力并增加管截面惯性矩以提高管涵刚度；缠绕层中依靠环向缠绕提高管涵环向拉伸强度，依靠交叉缠绕提高轴向拉伸强度。

由于在纯纤维缠绕玻璃钢管中引入多层树脂夹砂层，存在多个树脂夹砂层-纤维缠绕层的层间界面，各层材料多相异性且厚度不同，逐层缠绕固化成型的生产过程中难免存在弱粘结面和空隙，极易引发层与层之间不连续的应力突变和不协调的变形，尤其是在层间粘合不均匀区域更容易产生应力集中。服役期内，埋地玻璃钢夹砂管涵承受压缩和弯曲的耦合作用，结构层层间界面脱粘分离破坏是玻璃钢夹砂管在交通荷载作用下最常见的失效破坏形式。层间分离导致结构整体性严重降低，管壁结构应力重新分布，急速加快管材屈服破坏进程，最终以沿45°方向的树脂夹砂层跨层剪切破坏为典型破坏模式。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，该夹砂管包括由内至外依次连接的内衬层、内缠绕层一、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二；

所述树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层和位于两层界面增强层之间的树脂夹砂层组成；最内层的树脂夹砂增强层的位于内侧的界面增强层与内缠绕层一连接，最外层的树脂夹砂增强层的位于外侧的界面增强层与内缠绕层二连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

(1)本实用新型增设了界面增强层，添加在原有的内、外缠绕层与树脂夹砂层之间，形成了新的玻璃钢夹砂管管壁结构，使各层连接更加充分，各层能协同承载，实现整体受力，具有更强的承载能力、更优更连续的力学性能、更好的适应性和耐久性，能有效解决现有玻璃钢夹砂管薄弱界面层间分离的缺陷，改善异质界面间的粘接效果，并有益于颗粒增强型树脂砂的抗裂韧性和抗拉性能提升，可以促进管道结构轻量化和管壁减薄设计，适合大规模工厂机械化生产和推广应用。

(2)本实用新型的界面增强层具有纤维布层和刺状长纤维；刺状长纤维呈放射状嵌入树脂夹砂层中，可起到增强增韧树脂夹砂层的效果；纤维布层与内、外缠绕层经树脂相接，使各层连接更加充分。

(3)当内含界面增强层的玻璃钢夹砂管受载时，界面增强层与结构层之间交织成有机的整体，增强了层间的粘结强度，削弱了层间薄弱界面对管涵受力的不利影响，避免了因层间脱粘分离、各层独自承载导致的多树脂夹砂层跨层剪切破坏的失效形式，缓解了层与层之间不连续应力突变，尤其是在层间粘合不均匀区域产生的应力集中带来的复杂受力响应，增强了结构强度、刚度，延长了玻璃钢夹砂管涵洞的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的三层树脂夹砂层的玻璃钢夹砂管的结构示意图；

图2为现有技术的三层树脂夹砂层的玻璃钢夹砂管界面分离的示意图；

图3为本实用新型的玻璃钢夹砂管的整体结构示意图；

图4为本实用新型的图4的A处的局部放大示意图；

图5为本实用新型的界面增强层的结构示意图。

图中，内衬层1、内缠绕层一2、树脂夹砂层3、外缠绕层4、界面增强层5、纤维布层51、刺状长纤维52、内缠绕层二6。

具体实施方式

下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。

本实用新型提供了一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管(简称夹砂管)，其特征在于，该夹砂管包括由内至外依次连接的内衬层1、内缠绕层一2、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二6；

所述树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层4粘结连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层5和位于两层界面增强层5之间的树脂夹砂层3组成；最内层的树脂夹砂增强层的位于内侧的界面增强层5与处于内侧的内缠绕层一2粘结连接，最外层的树脂夹砂增强层的位于外侧的界面增强层5与处于外侧的内缠绕层二6粘结连接。

优选地，内缠绕层一2和内缠绕层二6除了位置和尺寸不相同外，其余完全相同。

优选地，所述界面增强层5由纤维布层51和均布在纤维布层51的单面上的密集的凸起的刺状长纤维52组成；界面增强层5卷曲后，刺状长纤维52呈放射状排列；

每个树脂夹砂增强层中的两层界面增强层5的刺状长纤维52均与两层界面增强层5之间的树脂夹砂层3连接，刺状长纤维52插入树脂夹砂层3中；纤维布层51分别与内缠绕层一2、内缠绕层二6或外缠绕层4粘结连接。

优选地，界面增强层5的原料采用玻璃纤维，优选无碱玻璃纤维纱。

优选地，根据需求，刺状长纤维52的高度为5～10mm。

本实用新型的加工工艺流程如下：

(1)在芯模上缠胶衣、淋树脂、缠表面毡、缠短切毡、上网格布、固化形成内衬层1；

(2)将浸有树脂胶液的纱片通过导丝头缠绕至内衬层1上，形成内缠绕层一2；

(3)在内缠绕层一2的外侧添加第一层界面增强层5，纤维布层51与内缠绕层一2经树脂粘结，使刺状长纤维52呈放射状朝向外侧；

(4)将石英砂用第二层界面增强层5的具有刺状长纤维52的一面兜住，同时在石英砂表面喷淋树脂，第二层界面增强层5的刺状长纤维52朝向内侧地将石英砂缠绕在第一层界面增强层5的刺状长纤维52上，再用振捣锤压实，使得第一层界面增强层5的刺状长纤维52刺入石英砂中；

(5)在第二层界面增强层5的纤维布层51的外侧缠绕外缠绕层4；

(6)在外缠绕层4的外侧添加第三层界面增强层5，纤维布层51与外缠绕层4经树脂粘结，使刺状长纤维52呈放射状朝向外侧；

(7)重复步骤(4)～(6)，直至所需的层数，使最外层的界面增强层5的刺状长纤维52呈放射状朝向内侧；

(8)将浸有树脂胶液的纱片通过导丝头缠绕在最外层的界面增强层5的纤维布层51的外侧，形成内缠绕层二6；

(9)利用远红外加热板固化，再用切割机修整，最后进行油压脱模，得到所述夹砂管。

本实用新型采用的上述加工工艺流程均为本领域常规技术手段，简单，快捷，无技术壁垒。

实施例1

该夹砂管采用三层树脂夹砂层3，包括从内到外的内衬层1、内缠绕层一2、第一层界面增强层5、树脂夹砂层3、第二层界面增强层5、外缠绕层4、第三层界面增强层5、树脂夹砂层3、第四层界面增强层5、外缠绕层4、第五层界面增强层5、树脂夹砂层3、第六层界面增强层5和内缠绕层二6。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (5)

1.一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，该夹砂管包括由内至外依次连接的内衬层、内缠绕层一、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二；

所述树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层和位于两层界面增强层之间的树脂夹砂层组成；最内层的树脂夹砂增强层的位于内侧的界面增强层与内缠绕层一连接，最外层的树脂夹砂增强层的位于外侧的界面增强层与内缠绕层二连接。

2.根据权利要求1所述的增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，所述界面增强层由纤维布层和均布在纤维布层的单面上的刺状长纤维组成；

每个树脂夹砂增强层中的两层界面增强层的刺状长纤维均与两层界面增强层之间的树脂夹砂层连接，刺状长纤维插入树脂夹砂层中；纤维布层分别与内缠绕层一、内缠绕层二或外缠绕层连接。

3.根据权利要求2所述的增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，界面增强层卷曲后，刺状长纤维呈放射状排列。

4.根据权利要求1所述的增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，界面增强层的原料采用玻璃纤维。

5.根据权利要求2所述的增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，刺状长纤维的高度为5～10mm。

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