【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于供排水管道领域，具体涉及一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材及其加工方法。
技术介绍
1、现有供排水及长距离输水管道施工工程，主要采用玻璃钢(工艺)管道与玻璃钢夹砂管道两种，玻璃钢(工艺)管道具有环刚度高和使用寿命长的优点，但因采用玻璃纤维与树脂制成，不掺杂其他材质的填充料，产品单价较高。玻璃钢夹砂管道通过增加夹砂层，减少玻璃纤维和树脂的材料使用量，达成降低了管道制造成本，但当内部水压力显著增加时或者受到外力冲击时，夹砂层易破裂，从而导致水泄漏或整体结构崩溃。因此，如何综合玻璃钢管道的高环刚度、长寿命以及玻璃钢夹砂管道的低成本特点于一身的玻璃钢管材成为供排水管道市场的迫切需求。
2、中国专利公开号为cn103791174a的专利技术专利公开了一种复合式缠绕热塑性玻璃钢管材及其制备方法，该管材由内层、中间层及外层组成，其中内层为环向缠绕连续玻璃纤维增强热塑性预浸带层，中间层为螺旋缠绕连续玻璃纤维增强热塑性预浸带层，外层为环向缠绕的连续玻璃纤维增强热塑性树脂预浸带层。与现有玻璃钢管材性能对比，该管材通过多层缠绕式设计提高了管材环向抗拉强度、轴向抗拉强度技术性能，以及降低了制造成本。一定程度上提高了玻璃钢管材的市场竞争力；但该管材主体结构的内层、中间层及外层，虽然三层缠绕方式不同，以通过缠绕的堆叠来增加环刚度，但是三层间各自独立设置、没有进行加固，导致管材径向抗压环刚度和径向抗拉环刚度均不理想，而且外层通过缠绕层的全覆盖堆叠缠绕，材料成本有待降低。针对该多层缠绕玻璃钢管材依旧存在的技术问题和产品制造成本降
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材及其加工方法，通过管材结构设计优化，在现有缠绕管材优良性能基础上，大幅度提高了管材径向抗压和抗拉环刚度，以及降低产品造价成本。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其为复合结构，包含由内至外粘固为一体的内衬层、加强层和纤维条柱层，所述纤维条柱层由第一纤维条柱螺旋径向缠绕在加强层外侧并紧固而成，其中第一纤维条柱螺旋节距为50mm—100mm，第一纤维条柱直径与内衬层直径之比为1:70-1:40，第一纤维条柱与加强层轴线的夹角为55°-57°。第一纤维条柱包含内芯以及缠绕在内芯外的玻璃纤维绑带，所述内芯由玻璃纤维或玄武岩纤维与树脂混合固化而成，所述树脂为环氧树脂或邻苯型不饱和树脂。
4、本技术方案还提供一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的加工方法，该方法包括以下步骤：
5、s1、使用环氧树脂或邻苯型不饱和树脂与短纤维混合后通过高温固化成型后冷却备用，制成复合管道内衬层；
6、s2、利用粘有树脂的玻璃纤维或玄武岩纤维在复合管道内衬层表面上往复缠绕成型加强层；
7、s3、将玻璃纤维或玄武岩纤维混合树脂后聚拢后并利用玻璃纤维绑带缠绕固定制成纤维条柱；
8、s4、将未固化的纤维条柱沿一方向缠绕并固定在加强层外，备用；
9、s5、将s4制好的管件高温固化成型。
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是，该管材通过对纤维条柱层组成材料优化，以及将纤维条柱层按最优螺旋径向缠绕节距和纤维条柱层与内衬层按比例设置，从而达成兼顾管材环刚度和产品生产成本的平衡，全面提升了管材环向抗拉强度、轴向抗拉强度、径向抗压和抗拉环刚度，以及降低了产品造价成本。
11、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
12、进一步地，上述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，在加强层上至少开有两组轴向贯通加强层的槽孔，所述槽孔内轴向穿置有第二纤维条柱，所述第二纤维条柱在第一纤维条柱缠绕加强层前穿置于所述槽孔中，第一纤维条柱螺旋径向缠绕在加强层上同步形成对第二纤维条柱的限位，所述第二纤维条柱的自由端与第一纤维条柱的每个螺距节距反向缠绕，直至第二纤维条柱的两自由端连接。
13、进一步地，上述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，在第一纤维条柱与第二纤维条柱轴向缠绕处设有加强筋。
14、进一步地，上述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，在槽孔内设有限位环，所述限位环的内壁上涂覆有粘胶层，限位环外壁设有凸块以及相锁止的卡槽；限位环内壁黏附于所述槽孔内，第二纤维条柱穿设于限位环上，限位环包覆第二纤维条柱并通过凸块和卡槽相锁止。
15、进一步地，上述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，在槽孔两端还设有棘轮机构，第二纤维条柱自由端连接至棘轮机构的摆轮上。
16、进一步地，上述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的加工方法，骤s1，选择环氧树脂或邻苯型不饱和树脂中的一种作为基材，与短纤维按比例混合；混合物在加热条件下倒入预先准备好的模具内，保持温度150℃-200℃，完成高温固化，然后逐渐降温至室温以避免内应力的产生，形成均匀且无缺陷的内衬层；步骤s2，采用玻璃纤维或玄武岩纤维，玻璃纤维或玄武岩纤维预先浸涂与内衬层相同或相容的树脂，在内衬层表面上利用自动缠绕机进行往复缠绕，加强层通过反复缠绕，增强管道的机械强度和抗压能力；步骤s3，将缠绕好的管材置于高温固化炉中，温度控制在150℃-200℃，根据树脂系统的特性调整固化时间，固化过程中，管件在受控的温度和压力下进行，以确保纤维和树脂的完全固化和良好的粘接，固化成型后，进行冷却处理，保证管材的尺寸稳定性并减少内应力。
17、本技术方案还提供一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的加工方法，该方法包括以下步骤：
18、s1、使用环氧树脂或邻苯型不饱和树脂与短纤维混合后通过高温固化成型后冷却备用，制成复合管道内衬层；
19、s2、利用粘有树脂的玻璃纤维或玄武岩纤维在复合管道内衬层表面上往复缠绕成型加强层，并在加强层上开设轴向贯通的槽孔，在槽孔两端粘贴好限位环，以及设置好棘轮机构；
20、s3、将玻璃纤维或玄武岩纤维混合树脂后聚拢后并利用玻璃纤维绑带缠绕固定制成纤维条柱；
21、s4、将第二纤维条柱穿置于各槽孔中，再取出第一纤维条柱，通过螺旋缠绕机将该纤维条柱缠绕在加强层上，然后将第二纤维条柱的自由端与第一纤维条柱的每个螺旋节距再次缠绕，将第二纤维条柱的自由端连接至棘轮机构的摆轮上，转动棘轮机构收紧第二纤维条柱，然后将限位环的凸块和卡槽包覆第二纤维条柱；
22、s5、将s4制好的管件高温固化成型。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是，通过第二纤维条柱对第一纤维条柱的限位加强设置，进一步紧固了纤维条柱层的螺旋结构，增加复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的抗压性和稳固性。
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1.一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其为复合结构，包含由内至外粘固为一体的内衬层(1)、加强层(2)和纤维条柱层(3)；其特征在于：所述纤维条柱层(3)由第一纤维条柱(31)螺旋径向缠绕在加强层(2)外侧并紧固而成，其中第一纤维条柱(31)螺旋节距为50mm—100mm，第一纤维条柱(31)直径与内衬层(1)直径之比为1:70-1:40，第一纤维条柱(31)包含内芯以及缠绕在内芯外的玻璃纤维绑带，所述内芯由玻璃纤维或玄武岩纤维与树脂混合固化而成，所述树脂为环氧树脂或邻苯型不饱和树脂。
2.根据权利要求1所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述加强层(2)上至少开有两组轴向贯通加强层(2)的槽孔(4)，所述槽孔(4)内轴向穿置有第二纤维条柱(32)，第二纤维条柱(32)在第一纤维条柱(31)缠绕加强层(2)前穿置于所述槽孔(4)中，第一纤维条柱(31)螺旋径向缠绕在加强层(2)上同步形成对第二纤维条柱(32)的限位，所述第二纤维条柱(32)的自由端与第一纤维条柱(31)的每个螺距节距反向缠绕，直至第二纤维条柱(32)的两自由端连接。p>
3.根据权利要求2所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述第一纤维条柱(31)与第二纤维条柱(32)轴向缠绕处设有加强筋(8)。
4.根据权利要求3所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述槽孔(4)内还设有限位环(5)，所述限位环(5)的内壁上涂覆有粘胶层，限位环(5)外壁设有凸块(6)以及相锁止的卡槽(7)；限位环(5)内壁黏附于所述槽孔(4)内，第二纤维条柱(32)穿设于限位环(5)上，限位环(5)包覆第二纤维条柱(32)并通过凸块(6)和卡槽(7)相锁止。
5.根据权利要求4所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述槽孔(4)两端还设有棘轮机构(9)，所述第二纤维条柱(32)自由端连接至棘轮机构(9)的摆轮上。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述第一纤维条柱(31)与加强层(2)轴线的夹角为55°-57°。
7.根据权利要求1所述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材加工方法，其特征在于：步骤S1，选择环氧树脂或邻苯型不饱和树脂中的一种作为基材，与短纤维按比例混合；混合物在加热条件下倒入预先准备好的模具内，保持温度150℃-200℃，完成高温固化，然后逐渐降温至室温以避免内应力的产生，形成均匀且无缺陷的内衬层(1)；步骤S2，采用玻璃纤维或玄武岩纤维，玻璃纤维或玄武岩纤维预先浸涂与内衬层(1)相同或相容的树脂，在内衬层(1)表面上利用自动缠绕机进行往复缠绕，加强层(2)通过反复缠绕，增强管道的机械强度和抗压能力；步骤S3，将缠绕好的管材置于高温固化炉中，温度控制在150℃-200℃，根据树脂系统的特性调整固化时间，固化过程中，管件在受控的温度和压力下进行，以确保纤维和树脂的完全固化和良好的粘接，固化成型后，进行冷却处理，保证管材的尺寸稳定性并减少内应力。
9.根据权利要求5所述的地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其为复合结构，包含由内至外粘固为一体的内衬层(1)、加强层(2)和纤维条柱层(3)；其特征在于：所述纤维条柱层(3)由第一纤维条柱(31)螺旋径向缠绕在加强层(2)外侧并紧固而成，其中第一纤维条柱(31)螺旋节距为50mm—100mm，第一纤维条柱(31)直径与内衬层(1)直径之比为1:70-1:40，第一纤维条柱(31)包含内芯以及缠绕在内芯外的玻璃纤维绑带，所述内芯由玻璃纤维或玄武岩纤维与树脂混合固化而成，所述树脂为环氧树脂或邻苯型不饱和树脂。
2.根据权利要求1所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述加强层(2)上至少开有两组轴向贯通加强层(2)的槽孔(4)，所述槽孔(4)内轴向穿置有第二纤维条柱(32)，第二纤维条柱(32)在第一纤维条柱(31)缠绕加强层(2)前穿置于所述槽孔(4)中，第一纤维条柱(31)螺旋径向缠绕在加强层(2)上同步形成对第二纤维条柱(32)的限位，所述第二纤维条柱(32)的自由端与第一纤维条柱(31)的每个螺距节距反向缠绕，直至第二纤维条柱(32)的两自由端连接。
3.根据权利要求2所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述第一纤维条柱(31)与第二纤维条柱(32)轴向缠绕处设有加强筋(8)。
4.根据权利要求3所述的一种地埋用复合结构壁螺旋增强刚性缠绕管材，其特征在于：所述槽孔(4)内还设有限位环(5)，所述限位环(5)的内壁上涂覆有粘胶层，限位环(5)外壁设有凸块(6)以及相锁止的卡槽(7)；限位环(5)内壁黏附于所述槽孔(4)内，第二纤维条柱(32)穿设于限...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯卓，吕赫，郑洲，杨广，王璐璐，程龙，李根，陈勇，吕士宾，
申请(专利权)人：新疆强州玻璃钢管业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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