[实用新型]高层间抗剪切强度的中空结构壁热固性复合材料管道

说明书

本实用新型公开了一种高层间抗剪切强度的中空结构壁热固性复合材料管道，包括内实壁和外实壁，内实壁和外实壁之间以径向的直立筋连接，还包括层间长纤维，层间长纤维为连续纤维；在轴向剖面上，层间长纤维呈S形依次复合在内实壁、直立筋、外实壁和直立筋上；层间长纤维的材质为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。本实用新型的有益效果是：在传统的层合结构上增加了层间纤维，以显著改善层间剪切性能。

技术领域

本实用新型涉及制管领域，具体是一种高层间抗剪切强度的中空结构壁热固性复合材料管道。

背景技术

中国专利文献CN111022781A于2020年4月7日公开了“中空壁结构玻璃钢管道及其制作工艺”，中空壁结构玻璃钢管道至少包括内外两层实壁层，相邻的两实壁层之间设有中空层，所述中空层包括环内侧实壁层周向缠绕的硬质的中空管。在此基础上，本发明还公开了该种中空壁结构玻璃钢管道的制作工艺：制作最内侧的实壁层、缠绕中空管、填充缠绕树脂纤维材料、制作外实壁层、固化、切割。本发明的有益效果是：具有重量轻、强度高、方便制造的优势，有利于先进技术的推广。对于此类玻璃钢中空结构壁管而言，管壁结构决定了其内部应力分布的不均匀，而连续缠绕的管材由于层间界面清晰，层间剪切性能较弱。当径向受压发生变形时，直立筋承受的层间剪切应力远大于内实壁层和外实壁层，易发生层间剪切破坏。根据《GB/T30969-2014聚合物基复合材料短梁剪切强度试验方法》中的介绍，典型的层间剪切破坏导致的失效模式包括层间分离、因压缩导致的不可恢复的隆起、因拉伸导致的不可恢复的凹陷或断裂、非弹性变形导致的变形等。当出现这些现象时，证明玻璃钢中空结构壁管的密封功能很可能已经丧失，传输流体的功能也将随之快速丧失，管的寿命即将终结。对于埋设在土中的市政用管道而言，上方的负重和下方的水土流失是造成管道承受径向剪切力的长期潜在因素。申请人认为，有必要针对现有中空结构壁热固性复合材料管道进行优化设计，以提高层间抗剪切强度，延长管道的使用寿命。

发明内容

基于以上问题，本实用新型提供一种高层间抗剪切强度的中空结构壁热固性复合材料管道，在传统的层合结构上增加了层间纤维，以显著改善层间剪切性能。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种高层间抗剪切强度的中空结构壁热固性复合材料管道，包括内实壁和外实壁，内实壁和外实壁之间以径向的直立筋连接，还包括层间长纤维，层间长纤维为连续纤维；在轴向剖面上，层间长纤维呈S形依次复合在内实壁、直立筋、外实壁和直立筋上；层间长纤维的材质为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。

作为优选，所述所述层间长纤维在管壁的周向上均匀密布。

作为优选，所述层间长纤维的使用量与管壁周长的比值范围为50~400根/米。

作为优选，还包括层间短纤维；层间短纤维随机的复合在内实壁、外实壁和直立筋上；层间短纤维的材质为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。

作为优选，层间短纤维的长度范围为10~100mm。

作为优选，层间短纤维的使用量按质量比计不少于直立筋总质量的5%。