玻璃鋼管生產(chǎn)工藝介紹和產(chǎn)品應用

一、 目的和意義

隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的高速發(fā)展，非開(kāi)挖技術(shù)已經(jīng)成為城市建設與發(fā)展的重要課題。

目前我國傳統的頂管施工管材采用的是鋼筋混凝土頂管，混凝土頂管抗壓性能比較高，但是具有抗腐蝕性差的特點(diǎn)，在有腐蝕性土土壤、輸送腐蝕性污水的頂管項目中該缺點(diǎn)尤為突出，內部涂抹防腐材料也無(wú)法滿(mǎn)足管材抗腐蝕性的要求，而具小口徑管道防腐措施復雜、費用昂貴。在此情況下，急需研制一種新型的頂管材料既滿(mǎn)足優(yōu)良抗壓性能，又滿(mǎn)足耐腐蝕要求從而逐步取代鋼筋混凝土頂管。

玻璃纖維增強塑料頂管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)玻璃鋼頂管）作為一種新型管材已經(jīng)經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展歷程，尤其的近兩年來(lái)，隨著(zhù)相關(guān)國家標準的發(fā)布實(shí)施，玻璃鋼頂管以其獨特的優(yōu)勢迅速得到了市場(chǎng)的認可，取得了廣泛的應用。

目前玻璃鋼頂管生產(chǎn)工藝主要有定長(cháng)纏繞。連接纏繞及離心澆鑄三種成型工藝。我公司在玻璃鋼頂管研制領(lǐng)域起步較早，亦是工程應用較早及國家標準參編單位之一。

歷年來(lái)，我公司投入市場(chǎng)的玻璃鋼管道主要為定長(cháng)纏繞工藝為主。同時(shí)在此基礎上，我公司自行研制成功了纏繞/振動(dòng)成型玻璃鋼夾砂頂管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)纏繞/振動(dòng)成型頂管）

纏繞/成型頂管的研制受到樹(shù)脂混凝土管及連續纏繞生產(chǎn)工藝兩項技術(shù)的啟發(fā)，樹(shù)脂混凝土管在國外已有近六十年的發(fā)展歷史。其主要工藝特點(diǎn)是樹(shù)脂砂漿層振動(dòng)成型，分為有鋼筋增強及無(wú)鋼筋增強兩類(lèi)形式。2002年，我公司承接了臺灣苗粟污水工程，共計約4km樹(shù)脂混凝土管。受銷(xiāo)售到臺灣頂管的自測數據啟發(fā)，我們開(kāi)始研制能夠具有耀華特色的玻璃纖維增強塑料頂管，2008年，上海耀華玻璃鋼公司從意大利VEM公司引進(jìn)了成套的連續纏繞生產(chǎn)設備。正事基于連續纏繞及振動(dòng)成型兩項關(guān)鍵工藝技術(shù)的成功結合運用，我公司生產(chǎn)的纏繞/振動(dòng)成型頂管在推向市場(chǎng)后迅速得到了客戶(hù)的認可，同時(shí)各項性能指標已經(jīng)完全能夠符合GB/T21492—2008之要求。取得了良好的經(jīng)濟效益及社會(huì )效益。

二、 工藝簡(jiǎn)述

1、工藝流程

纏繞/振動(dòng)成型玻璃鋼夾砂頂管是以無(wú)堿玻璃纖維及其制品作為增強材料，以熱固性樹(shù)脂為基本材料，包含石英砂等顆粒材料夾芯層，按一定工藝方法制成的用于地下頂進(jìn)法施工的管道。

2、該生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

2.1內襯層與結構層按連續纏繞工藝制作

內襯層和結構層分開(kāi)制造，可以直觀(guān)內襯及外結構層缺陷，連續纏繞工藝流程如下：

扁鋼帶感應加熱與多點(diǎn)溫度控制的實(shí)現、玻璃纖維表面氈與樹(shù)脂的良好浸透使得內襯層具備高度防腐與抗滲漏。

內襯層

充分固化的內襯由環(huán)向纏繞紗及無(wú)須的短切玻璃纖維增強；

內外增強層

表面連續的、致密的環(huán)向無(wú)捻粗紗及良好浸潤的短切纖維承擔橫向載荷作用下的彎曲應力，提升彎曲極限應變和壓應變，增加管道柔性；

同時(shí)可根據需要增加一定的軸向增強布進(jìn)一步提高管道的軸向強度。

需要重點(diǎn)指出的是通過(guò)連續纏繞工藝生產(chǎn)的內外增強層徹底克服了定長(cháng)纏繞工藝生產(chǎn)模具錐度影響、生產(chǎn)效率低、脫模不便等制約因素。在變成控制器（PLC）和微機（PC）的控制下，原材料可實(shí)現精確定量投入，纏繞速度均衡穩定，使管道的內外增強層厚度均勻一致、得到有效控制，輔之以在線(xiàn)檢測不間斷反饋跟蹤，力學(xué)性能的穩定性得到可靠的保證。

生產(chǎn)過(guò)程中隨意在線(xiàn)取樣測試，是過(guò)程監控有力的手段之一，徹底摒棄了傳統生產(chǎn)工藝的差異性及滯后性。

2.2 樹(shù)脂砂漿層（夾砂層）通過(guò)預混振動(dòng)成型

較之于傳統的夾砂工藝，振動(dòng)成型工藝的特點(diǎn)是：

a、  粒料級配合趨合理。

b、  夾砂層更為致密。

c、  操作簡(jiǎn)便高效，一次成型。

d、  夾砂層與內外增強層結合更為緊密。

e、  夾砂層樹(shù)脂含量可大幅度降低。

f、   模具無(wú)錐度，壁厚均勻一致。

2.3后固化工藝

抗壓強度具有時(shí)效性，試樣的抗壓強度隨放置時(shí)間增加而增大，經(jīng)過(guò)短期加熱后處理試樣的抗壓強度可提升至90—100Mpa。

2.4抗壓強度高

傳統的定長(cháng)纏繞工藝生產(chǎn)玻璃鋼頂管在設計時(shí)考慮到頂力的要求，一般需要兩端設計成純玻璃鋼結構。這是由于傳統的夾砂方法夾砂層不致密，抗壓強度較低（一般在65—75Mpa）之間，這就需要在需要開(kāi)槽的兩端設計成純玻璃鋼形式來(lái)增強它的有效截面承壓性能。這種工藝方法如果做得不好極易引起純玻璃鋼與管身結合部出現問(wèn)題，同時(shí)兩端純玻璃鋼由于很厚也易引起分層等質(zhì)量缺陷。兩端純玻璃鋼結構也是玻璃鋼管道成本居高不下的原因之一。

采用振動(dòng)成型纏繞/振動(dòng)成型頂管為均質(zhì)材料，管身抗壓強度一般在90Mpa以上，在設計時(shí)可以較為從容地放寬壁厚，從而增加頂管的安全系數。

2.5 可設計性強

纏繞/振動(dòng)成型頂管的可設計性主要體現在如下幾點(diǎn)：

可以通過(guò)選用不同的基本材料，以滿(mǎn)足不同的輸送介質(zhì)要求�？梢酝ㄟ^(guò)調整管道的厚度滿(mǎn)足不同頂力要求。

可以通過(guò)內外結構層鋪層方案的調整，滿(mǎn)足管道撓曲水平的要求。

可以通過(guò)改變短切纖維量及軸向增加布的層數來(lái)調整管道強度分配，從而得到不同的軸向、環(huán)向性能分配的管道，以滿(mǎn)足管道在不用的使用條件下使用要求和在不同土壤條件的強度要求。

3、接口形式

接口可根據不同要求采用玻璃鋼、鋼制或不銹鋼套筒。

同時(shí)可設計成T型接口或F型接口形式。

橡膠止水圈一般采用體積膨脹率大于100%的遇水膨脹橡膠。有內水壓要求的橡膠止水圈還可根據不同要求采用三元乙丙橡膠、氯丁橡膠或天然橡膠。

4、產(chǎn)品規格

   直徑：DN500-3000

   長(cháng)度：2—3m  

   剛度等級：SN15000~SN200000

   壓力等級：0.1~1.0Mpa