[实用新型]一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管

说明书

本实用新型公开了一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，包括由内至外依次连接的内衬层、内缠绕层一、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二；树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层和位于两层界面增强层之间的树脂夹砂层组成。本实用新型增设了界面增强层，添加在原有的内、外缠绕层与树脂夹砂层之间，使各层连接更加充分，各层能协同承载，实现整体受力，具有更强的承载能力、更优更连续的力学性能、更好的适应性和耐久性，改善异质界面间的粘接效果，并有益于颗粒增强型树脂砂的抗裂韧性和抗拉性能提升。

技术领域

本实用新型涉及玻璃钢夹砂管，具体是一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管。

背景技术

玻璃纤维增强塑料夹砂管(简称为玻璃钢夹砂管)是一种可用作公路工程排水涵洞的复合材料柔性管道，是以玻璃纤维及其制品为增强材料、不饱和聚酯树脂等为基体材料、石英砂等无机非金属材料作为填料缠绕生产而成，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，不易发生腐蚀、裂缝、漏水等病害。玻璃钢夹砂管定长缠绕生产工艺环节包括制衬、夹砂、缠绕、修整、脱模。

玻璃钢夹砂管直径通常为1000～3000mm，管壁厚度在30～70mm间，内径为1500mm的三层夹砂层玻璃钢夹砂管的管壁厚度为50mm，管壁结构由内到外分别为1.6mm厚的内衬层、2mm厚的内缠绕层、14mm厚的树脂夹砂层、1.2mm厚的外缠绕层。缠绕层主要材料为玻璃纤维无捻粗纱、缠绕纤维、邻苯型树脂等，树脂含量为15～25％；树脂夹砂层主要材料是石英砂、树脂、兜纱布等，树脂含量≥25％；内衬层主要材料包括胶衣、玻璃表面毡、无碱针织毡、化纤网格布、聚磷酸铵阻燃剂和间苯型树脂等，树脂含量≥90％。树脂夹砂层和缠绕层称为结构层，树脂夹砂层传递剪应力并增加管截面惯性矩以提高管涵刚度；缠绕层中依靠环向缠绕提高管涵环向拉伸强度，依靠交叉缠绕提高轴向拉伸强度。

由于在纯纤维缠绕玻璃钢管中引入多层树脂夹砂层，存在多个树脂夹砂层-纤维缠绕层的层间界面，各层材料多相异性且厚度不同，逐层缠绕固化成型的生产过程中难免存在弱粘结面和空隙，极易引发层与层之间不连续的应力突变和不协调的变形，尤其是在层间粘合不均匀区域更容易产生应力集中。服役期内，埋地玻璃钢夹砂管涵承受压缩和弯曲的耦合作用，结构层层间界面脱粘分离破坏是玻璃钢夹砂管在交通荷载作用下最常见的失效破坏形式。层间分离导致结构整体性严重降低，管壁结构应力重新分布，急速加快管材屈服破坏进程，最终以沿45°方向的树脂夹砂层跨层剪切破坏为典型破坏模式。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种增强层间薄弱界面整体性的多层玻璃钢夹砂管，其特征在于，该夹砂管包括由内至外依次连接的内衬层、内缠绕层一、树脂夹砂增强结构和内缠绕层二；

所述树脂夹砂增强结构包括由内至外的若干个树脂夹砂增强层；相邻两个树脂夹砂增强层通过外缠绕层连接；每个树脂夹砂增强层均由两层界面增强层和位于两层界面增强层之间的树脂夹砂层组成；最内层的树脂夹砂增强层的位于内侧的界面增强层与内缠绕层一连接，最外层的树脂夹砂增强层的位于外侧的界面增强层与内缠绕层二连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

(1)本实用新型增设了界面增强层，添加在原有的内、外缠绕层与树脂夹砂层之间，形成了新的玻璃钢夹砂管管壁结构，使各层连接更加充分，各层能协同承载，实现整体受力，具有更强的承载能力、更优更连续的力学性能、更好的适应性和耐久性，能有效解决现有玻璃钢夹砂管薄弱界面层间分离的缺陷，改善异质界面间的粘接效果，并有益于颗粒增强型树脂砂的抗裂韧性和抗拉性能提升，可以促进管道结构轻量化和管壁减薄设计，适合大规模工厂机械化生产和推广应用。