纏繞/振動成型玻璃鋼夾砂頂管 工藝介紹和產品應用

一、目的和意義

 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缺點，在有腐蝕性土土壤、輸送腐蝕性污水的頂管項目中該缺點尤為突出，內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足優良抗壓性能，又滿足耐腐蝕要求從而逐步取代鋼筋混凝土頂管。

 玻璃纖維增強塑料頂管（以下簡稱頂管）做為一種新型管材已經經過了十幾年的發展歷程，尤其是近兩年來，隨著相關國家標準的發布實施，玻璃鋼頂管以其獨特的優勢迅速得到了市場的承認，取得了廣泛的應用。

 目前玻璃鋼頂管生產工藝主要有定長纏繞、連續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，我公司投入市場的玻璃鋼管道主要為定長纏繞工藝為主。同時在此基礎上，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/振動成型頂管的研制受到樹脂混凝土管及連續纏繞生產工藝兩項技術的啟發，樹脂混凝土管在國外已有近六十年的發展歷史。其主要工藝特點是樹脂砂漿層振動成型，分為有鋼筋增強及無鋼筋增強兩類形式。2002年，我公司承接了臺灣苗粟污水工程，共計約4Km樹脂混凝土管。受銷售到臺灣頂管的自測數據啟發，我們開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公司引進了成套的連續纏繞生產設備。正是基于連續纏繞及振動成型兩項關鍵工藝技術的成功結合運用，我公司生產的纏繞/振動成型頂管在推向市場后迅速得到了客戶的好評，同時各項性能指標已經能夠符合GB/T21492-2008之要求。取得了良好的經濟效益及社會效益。

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材料，以熱固性樹脂為基體材料，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法施工的管道。

2、該生產工藝特點

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制造，可以直觀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溫度控制的實現、玻璃纖維表面氈與樹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向纏繞紗及無序的短切玻璃纖維增強；

內外增強層

表面連續的、致密的環向無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，提升彎曲極限拉應變和壓應變，增加管道柔性；

同時可根據需要增加一定的軸向增強布進一步提高管道的軸向強度。

需要重點指出的是通過連續纏繞工藝生產的內外增強層克服了定長纏繞工藝生產錐度影響、生產效率低、脫模不便等制約因素。在編程控制器（PLC）和微機（PC）的控制下，原材料可實現定量投入，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，輔之以在線檢測不間斷反饋跟蹤，力學性能的穩定性得到的確保。

生產過程中隨意在線取樣測試，是過程監控有力的手段之一，擯棄了傳統生產工藝的差異性及滯后性。

2.2 樹脂砂漿層（夾砂層）通過預混振動成型

較之于傳統的夾砂工藝，振動成型工藝的特點是：

 a、粒料級配各趨合理。

 b、夾砂層更為致密。

 c、操作簡便高效，成型。

 d、夾砂層與內外增強層結合更為緊密。

 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

抗壓強度具有時效性 ，試樣的抗壓強度隨放置時間增加而增大，經過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

傳統的定長纏繞工藝生產玻璃鋼頂管在設計時考慮到頂力的要求，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，這就需要在需要開槽的兩端設計成純玻璃鋼形式來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題，同時兩端純玻璃鋼由于很厚也易引起分層等質量缺陷。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。

采用振動成型纏繞/振動成型頂管為均質材料，管身抗壓強度一般在90MPa以上，在設計時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/振動成型頂管的可設計性主要體現在如下幾點：

可以通過選用不同的基體材料，以滿足不同的輸送介質要求?？梢酝ㄟ^調整管道的厚度滿足不同頂力要求。

可以通過內外結構層鋪層方案的調整，滿足管道撓曲水平的要求。

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。

壓力等級：0.1~1.0 MPa