玻璃鋼管生產(chǎn)工藝介紹和產(chǎn)品應(yīng)用

一、 目的和意義

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

目前我國傳統(tǒng)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(xiàng)目中該缺點(diǎn)尤為突出，內(nèi)部涂抹防腐材料也無法滿足管材抗腐蝕性的要求，而具小口徑管道防腐措施復(fù)雜、費(fèi)用昂貴。在此情況下，急需研制一種新型的頂管材料既滿足優(yōu)良抗壓性能，又滿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(qiáng)塑料頂管（以下簡稱玻璃鋼頂管）作為一種新型管材已經(jīng)經(jīng)過了十幾年的發(fā)展歷程，尤其的近兩年來，隨著相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施，玻璃鋼頂管以其獨(dú)特的優(yōu)勢迅速得到了市場的認(rèn)可，取得了廣泛的應(yīng)用。

目前玻璃鋼頂管生產(chǎn)工藝主要有定長纏繞。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(yīng)用較早及國家標(biāo)準(zhǔn)參編單位之一。

歷年來，我公司投入市場的玻璃鋼管道主要為定長纏繞工藝為主。同時(shí)在此基礎(chǔ)上，我公司自行研制成功了纏繞/振動成型玻璃鋼夾砂頂管（以下簡稱纏繞/振動成型頂管）

纏繞/成型頂管的研制受到樹脂混凝土管及連續(xù)纏繞生產(chǎn)工藝兩項(xiàng)技術(shù)的啟發(fā)，樹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)是樹脂砂漿層振動成型，分為有鋼筋增強(qiáng)及無鋼筋增強(qiáng)兩類形式。2002年，我公司承接了臺灣苗粟污水工程，共計(jì)約4km樹脂混凝土管。受銷售到臺灣頂管的自測數(shù)據(jù)啟發(fā)，我們開始研制能夠具有耀華特色的玻璃纖維增強(qiáng)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(xù)纏繞生產(chǎn)設(shè)備。正事基于連續(xù)纏繞及振動成型兩項(xiàng)關(guān)鍵工藝技術(shù)的成功結(jié)合運(yùn)用，我公司生產(chǎn)的纏繞/振動成型頂管在推向市場后迅速得到了客戶的認(rèn)可，同時(shí)各項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)完全能夠符合GB/T21492—2008之要求。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

二、 工藝簡述

1、工藝流程

纏繞/振動成型玻璃鋼夾砂頂管是以無堿玻璃纖維及其制品作為增強(qiáng)材料，以熱固性樹脂為基本材料，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(nèi)襯層與結(jié)構(gòu)層按連續(xù)纏繞工藝制作

內(nèi)襯層和結(jié)構(gòu)層分開制造，可以直觀內(nèi)襯及外結(jié)構(gòu)層缺陷，連續(xù)纏繞工藝流程如下：

扁鋼帶感應(yīng)加熱與多點(diǎn)溫度控制的實(shí)現(xiàn)、玻璃纖維表面氈與樹脂的良好浸透使得內(nèi)襯層具備高度防腐與抗?jié)B漏。

內(nèi)襯層

充分固化的內(nèi)襯由環(huán)向纏繞紗及無須的短切玻璃纖維增強(qiáng)；

內(nèi)外增強(qiáng)層

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

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

需要重點(diǎn)指出的是通過連續(xù)纏繞工藝生產(chǎn)的內(nèi)外增強(qiáng)層徹底克服了定長纏繞工藝生產(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(jī)（PC）的控制下，原材料可實(shí)現(xiàn)精確定量投入，纏繞速度均衡穩(wěn)定，使管道的內(nèi)外增強(qiáng)層厚度均勻一致、得到有效控制，輔之以在線檢測不間斷反饋跟蹤，力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到可靠的保證。

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

2.2 樹脂砂漿層（夾砂層）通過預(yù)混振動成型

較之于傳統(tǒng)的夾砂工藝，振動成型工藝的特點(diǎn)是：

a、  粒料級配合趨合理。

b、  夾砂層更為致密。

c、  操作簡便高效，一次成型。

d、  夾砂層與內(nèi)外增強(qiáng)層結(jié)合更為緊密。

e、  夾砂層樹脂含量可大幅度降低。

f、   模具無錐度，壁厚均勻一致。

2.3后固化工藝

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

2.4抗壓強(qiáng)度高

傳統(tǒng)的定長纏繞工藝生產(chǎn)玻璃鋼頂管在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到頂力的要求，一般需要兩端設(shè)計(jì)成純玻璃鋼結(jié)構(gòu)。這是由于傳統(tǒng)的夾砂方法夾砂層不致密，抗壓強(qiáng)度較低（一般在65—75Mpa）之間，這就需要在需要開槽的兩端設(shè)計(jì)成純玻璃鋼形式來增強(qiáng)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(jié)合部出現(xiàn)問題，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(jié)構(gòu)也是玻璃鋼管道成本居高不下的原因之一。

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

2.5 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

纏繞/振動成型頂管的可設(shè)計(jì)性主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

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

可以通過內(nèi)外結(jié)構(gòu)層鋪層方案的調(diào)整，滿足管道撓曲水平的要求。

可以通過改變短切纖維量及軸向增加布的層數(shù)來調(diào)整管道強(qiáng)度分配，從而得到不同的軸向、環(huán)向性能分配的管道，以滿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(qiáng)度要求。

3、接口形式

接口可根據(jù)不同要求采用玻璃鋼、鋼制或不銹鋼套筒。

同時(shí)可設(shè)計(jì)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(nèi)水壓要求的橡膠止水圈還可根據(jù)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(guī)格

   直徑：DN500-3000

   長度：2—3m  

   剛度等級：SN15000~SN200000

   壓力等級：0.1~1.0Mpa