[发明专利]一种定长缠绕成型高刚度复合管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定长缠绕型高刚度复合管及其制作方法。

背景技术

玻璃钢管是一种树脂基复合管，具有轻质高强、耐腐蚀、优良的水力性能，在给排水管道工程等行业得到广泛的应用。但其刚度较低，属于柔性管，变形较大，对施工要求较高。如果想进一步提高其高度而不改变现有玻璃钢管的结构，那么成本将会增加很多，主要在于基体材料树脂成本太高。

而水泥基材料混凝土则相对比较便宜，水泥基管道的管壁厚度都很厚，刚度很高，但单一的水泥基管道如PCCP等不耐腐蚀、水力性能差，太笨重，施工运输不便。

发明内容

本发明目的在于结合树脂基材料和水泥基材料两种基体材料的优势，提供一种采用定长缠绕成型工艺制作的高刚度复合管及其制作方法。

为实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种定长缠绕成型高刚度复合管，其管壁结构由内向外依次为内衬层、内结构层、第一界面适配层、中间结构层、第二界面适配层、外结构层、外保护层；所述内衬层、内结构层、外结构层和外保护层采用玻璃纤维及其织物和玻璃钢树脂制作而成的树脂基复合材料；中间结构层为纤维混凝土水泥基复合材料，采用定长缠绕的制作方式；界面适配层为有机粘接材料与石英砂的混合物。

按上述方案，所述的内衬层中玻璃钢树脂含量在65-90wt%并采用玻璃纤维表面毡和针织毡增强，其厚度为1.2mm～5mm；内、外结构层中树脂含量在25～35wt%并采用玻璃纤维连续纱增强，厚度为0.3～30mm；外保护层中树脂含量在90-99wt%并采用玻璃纤维表面毡增强，其厚度为0.15～2mm；中间结构层为纤维混凝土水泥基复合材料，纤维加入量为1-5wt%，厚度为20～100mm；界面适配层为有机粘接材料与石英砂的混合物，按质量比为有机粘接材料:石英砂=1:1～1:5，厚度为0.1～2mm。

按上述方案，所述的定长缠绕的制作方式为：

将预制好的纤维混凝土水泥基复合材料通过漏斗注入到螺杆挤出装置中，通过螺杆旋转带动将纤维混凝土挤压密实并通过一个扁平的锥形挤出口挤出，挤出口的下面有同步转动的网格布兜住已挤压密实的扁平形状的纤维混凝土并牵引到圆柱形管材上进行缠绕，再采用压辊滚压，使得纤维混凝土密实形成一个整体。

按上述方案，所述的有机粘接材料是一种可在潮湿环境下固化的树脂。

按上述方案，所述的可在潮湿环境下固化的树脂为双组份聚氨酯树脂。

按上述方案，所述的外结构层在缠绕成型过程中对玻璃纤维连续纱施加张力，大小为玻璃纤维连续纱强度的1%～50%。

一种定长缠绕成型高刚度复合管的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在圆柱形模具上制作玻璃钢内衬层；

2）内衬层初步凝胶固化后，在内衬层外表面制作内结构层；

3）有机粘接材料与石英砂的混合物喷涂在内结构层表面形成第一界面适配层；

4）第一界面适配层初步凝胶固化后，开始制作中间结构层，所述的中间结构层为将纤维混凝土水泥基复合材料缠绕制作在界面适配层外表面形成；

5）纤维混凝土水泥基复合材料经过初步养护后在其外表均匀喷涂有机粘接材料与石英砂的混合物，形成第二界面适配层；

6）在第二界面适配层外，采用浸润过玻璃钢树脂的玻璃纤维连续纱通过树脂胶槽逐层缠绕，在缠绕的同时对玻璃纤维施加玻璃纤维连续纱强度1%～50%的张力，形成玻璃钢外结构层；

7）最后在玻璃钢外结构层外缠绕形成玻璃钢外保护层。

按上述方案，所述的内衬层玻璃钢树脂含量在65-90wt%并采用玻璃纤维表面毡和针织毡增强，其厚度为1.2mm～5mm；内、外结构层树脂含量在25～35wt%并采用玻璃纤维连续纱增强，厚度为0.3～30mm；外保护层树脂含量在90-99wt%并采用玻璃纤维表面毡增强，其厚度为0.15～2mm；中间结构层为纤维混凝土水泥基复合材料，纤维加入量为1-5wt%，厚度为20～100mm；界面适配层为有机粘接材料与石英砂的混合物，按质量比为有机粘接材料:石英砂=1:1～1:5，厚度为0.1～2mm。

一种用水泥基材料定长缠绕制作管材的方法，其特征在于：

将预制好的水泥基材料通过漏斗注入到螺杆挤出装置中，通过螺杆旋转带动将水泥基材料挤压密实并通过一个扁平的锥形挤出口挤出，挤出口的下面有同步转动的网格布兜住已挤压密实的扁平形状的水泥基材料并牵引到圆柱形管材上进行缠绕，再采用压辊滚压，使得水泥基材料密实形成一个整体。