一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法，具体涉及玻璃纤维管制备技术领域，本发明专利技术通过采用外管和内管的设置，且内管中加入聚氯乙烯材质，可明显增加内管内管自身的绝缘性能，外管与内管之间复合设置，外管与内管之间相互起到支撑作用，增加顶管整体的承压能力，且外管或内管其中一个存在破损情况时，不会导致整体破损影响使用，使顶管自身的稳定流畅性能更佳，绝缘性能的增加提高整体的绝缘安全性能，降低更换维护成本的同时，顶管自身的使用性能得到明显提升，增加安全防护性能，适合大范围推广使用。适合大范围推广使用。适合大范围推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法


[0001]本专利技术涉及玻璃纤维管制备
，更具体地说，本专利技术涉及一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法。

技术介绍

[0002]离心浇铸玻璃纤维增强塑料顶管是由不饱和聚酯树脂、无碱玻璃纤维及石英砂等主要材料通过离心浇铸工艺浇铸成型，通过定长分段切割、端口磨制加工、接头安装、注浆孔安装等工序加工而成的复合材料管道。离心浇铸玻璃纤维增强塑料顶管由于其轴向强度高，外径一致性好，尤其适用于顶管施工。
[0003]目前市政管道施工技术主要分为明开挖施工和非开挖施工，随着城市化迅速建设导致地下管网错乱复杂，地上重要道路、构筑物节点繁多，造成很多地方都不具备明开挖施工条件，因此非开挖技术在城市施工中的应用已经更为广泛。顶管施工是指在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进的施工方法。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起，管道紧随工具管后，埋设在两工作坑之间，以期实现非开挖敷设地下管道。
[0004]采用离心浇铸的顶管多是简单的单层设置，当单层管道存在破损或受压严重时，其承压能力不够理想，可能由于管道出现破裂造成巨大经济损失，且管道容易因简单小范围破损影响正常使用，导致现有顶管的使用性能不够理想的同时存在一定的安全隐患，因此研究一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管及制备方法，解决上述技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管，所述顶管包括外管和内管，所述外管粘接在内管外侧。
[0007]一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、在金属模具内壁均匀涂上脱模蜡，形成脱模蜡层；
[0009]S2、在金属模具内的凹槽中将树脂、玻璃纤维、石英砂等物质按照预设步骤加入，控制金属模具匀速转动；
[0010]S3、对金属模具进行加热，加热将树脂、玻璃纤维、石英砂融化后，固化形成外管；
[0011]S4、金属模具停止转动，将成型后的外管顶出金属模具，取出外管；
[0012]S5、采用另一管径的金属模具，在期内比涂上模蜡，形成脱模蜡层；
[0013]S6、在金属模具内的凹槽中将树脂、玻璃纤维、石英砂等物质按照预设步骤加入，控制金属模具匀速转动；
[0014]S7、对金属模具进行加热，加热将树脂、玻璃纤维、石英砂和聚氯乙烯融化后，固化
形成内管；
[0015]S8、在金属模具停止转动后，将成型后的内管顶出金属模具，取出内管；
[0016]S9、采用防水胶将内管粘接在外管内，完成固化，形成顶管；
[0017]S10、将顶管表面进行磨削处理，并将其按照使用需求进行分段切割，嘴周对切割端面进行抛光，得到处理后的顶管。
[0018]作为本专利技术的进一步方案：所述S2和S7中树脂、玻璃纤维、石英砂的添加过程采用喂料机。
[0019]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中模具中添加原料时的温度控制在35℃，S2中金属模具的转动速度为190r/min，S3中固化过程时间控制在35min，固化过程中金属模具的转速控制为310r/min。
[0020]作为本专利技术的进一步方案：所述S2中树脂、玻璃纤维、石英砂的比例为55：20：25。
[0021]作为本专利技术的进一步方案：所述S4中金属模具停止转动后，控制金属模具的降温速度在3℃/min。
[0022]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中脱蜡膜的厚度控制在3mm。
[0023]对顶管进行管道结构安全性测试，管道结构安全性应该从管道的内压强度、弯曲强度、组合强度三方面进行验算；
[0024]管道内压强度验算，根据CECS246：2008《给水排水工程顶管技术规程》设计要求，设计内水压力作用分项系数取值：γ
Q
＝1.4；管道强度计算可变作用组合系数为：Φ
c
＝0.9；管道的重要性系数为γ0＝1.0。通过以上数据计算管道内设计压力产生的管壁环向等效折算拉应力：σ
th
＝3.04MPa；γ0Ψ
c
σ
th
＝2.73MPa；已知f
th
＝5.81MPa，故γ0Ψ
c
σ
th
≤f
th
，满足要求。
[0025]管道弯曲强度验算。已知：环向等效折算弯曲强度设计值f
tm
＝50.54MPa；管道形状系数D
f
＝3.4，变形滞后效应系数D
L
＝3.4，通过以上数据计算管道最大长期竖向变形：W
d,max
＝16.72mm。管壁环向等效折算弯曲拉应力：σ
tm
＝15.44MPa，则推出γ0σ
tm
＝15.44MPa，已知：f
tm
＝50.54MPa，故γ0σ
tm
≤f
tm
，满足验算要求。
[0026]管道组合强度验算。已知：应力调整系数η＝0.8；管材环向等效折算拉伸强度设计值与弯曲等效折算强度设计值之比α
f
＝0.1115；可变荷载组合系数ψ
c
＝0.9；管道压力影响系数γ
c
＝1。通过以上数据计算：ηγ0(Ψ
c
σ
th
+σ
f
σ
tm
)＝3.61，已知f
th
＝50.81MPa，故ηγ0(Ψ
c
σ
th
+σ
f
σ
tm
)＝f
th
，满足验算要求。
[0027]对顶管进行管道稳定性测试，稳定性测试包括管道抗浮验算和管道环向稳定性验算；
[0028]管道抗浮验算。根据地勘资料可知：管道重力密度ρ＝18kN/m3；地下水水位(从地表算起)H
W
＝0.5m；地下水重力密度γ
W
＝10kN/m3；通过以上数据计算：沿管线单位长度抗浮作用标准值∑F
GK
＝50.39kN/m3；沿管线单位长度托浮力F
f
＝12.81kN/m3。由此可知∑F
GK
/F
f
＝4.62，故∑F
GK
/F
f
≥1.1，满足验算要求。
[0029]管道环向稳定性验算。管道环向稳定在管材今后长期使用中起到关键作用，已知：管材的泊桑比v
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管，其特征在于：所述顶管包括外管和内管，所述外管粘接在内管外侧。2.一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑料顶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在金属模具内壁均匀涂上脱模蜡，形成脱模蜡层；S2、在金属模具内的凹槽中将树脂、玻璃纤维、石英砂等物质按照预设步骤加入，控制金属模具匀速转动；S3、对金属模具进行加热，加热将树脂、玻璃纤维、石英砂融化后，固化形成外管；S4、金属模具停止转动，将成型后的外管顶出金属模具，取出外管；S5、采用另一管径的金属模具，在期内比涂上模蜡，形成脱模蜡层；S6、在金属模具内的凹槽中将树脂、玻璃纤维、石英砂等物质按照预设步骤加入，控制金属模具匀速转动；S7、对金属模具进行加热，加热将树脂、玻璃纤维、石英砂和聚氯乙烯融化后，固化形成内管；S8、在金属模具停止转动后，将成型后的内管顶出金属模具，取出内管；S9、采用防水胶将内管粘接在外管内，完成固化，形成顶管；S10、将顶管表面进行磨削处理，并将其按照使用需求进行分段切割，嘴周对切割端面进行抛光，得到处理后的顶管。3.根据权利要求2所述的一种轻量化内部复合的玻璃纤维增强塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李民民，谷庆超，
申请(专利权)人：湖北中恒环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：