碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管材結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃鋼管道是一種樹脂基復(fù)合管，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、管壁光滑、優(yōu)良的水力性能，在給排水管道工程等市政建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用背景。但其剛度低，變形較大，對(duì)施工要求較高，且一旦安放完成后，其服役期間無法監(jiān)控，導(dǎo)致管道破壞無法預(yù)測(cè)，可造成嚴(yán)重的后果。如果在不改變其結(jié)構(gòu)的條件下，要提高玻璃鋼管道的剛度，必須增加樹脂用量，這樣往往導(dǎo)致產(chǎn)品成本過高。
[0003]另外，如果在管壁層間或管壁內(nèi)外嵌入傳感器以獲取管材服役狀態(tài)信息，往往給管材制作工藝帶來困難，并且對(duì)施工要求很高，如施工工藝達(dá)不到，會(huì)較大地影響傳感器正常工作，嚴(yán)重影響傳感器工作壽命。因此工程上渴求一種既能在低成本前提下，彌補(bǔ)玻璃鋼(夾砂)管道目前剛度較低等不足，又具有自我感知特性的新型復(fù)合管材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種具有自我感知和健康監(jiān)測(cè)功能的復(fù)合智能管。
[0005]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0006]—種碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管，由內(nèi)向外依次為玻璃鋼內(nèi)襯層，厚度為I?5mm ;混凝土結(jié)構(gòu)層，厚度為70?200mm ;碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層，厚度為I?20mm ;玻璃鋼外保護(hù)層，厚度為 1-2mm ；
[0007]其中，所述碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層是將離線預(yù)成型、截面規(guī)則的連續(xù)碳芯施加預(yù)應(yīng)力后輸送至混凝土結(jié)構(gòu)層上纏繞制作而成；相鄰碳芯間用樹脂混凝土或玻璃鋼材料進(jìn)行填充。
[0008]按上述方案，將所述混凝土結(jié)構(gòu)層替換為樹脂混凝土結(jié)構(gòu)層；采用纏繞方式將經(jīng)過樹脂浸潤后的石英砂通過兜砂布纏繞到玻璃鋼內(nèi)襯層上制作而成。
[0009]按上述方案，所述碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層所用碳芯截面為圓形。
[0010]本發(fā)明利用碳芯高強(qiáng)度及其力電傳感的特點(diǎn)，與玻璃纖維增強(qiáng)塑料聯(lián)合制作碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管。該管材具有自我感知，健康監(jiān)測(cè)功能，采用纏繞及預(yù)應(yīng)力工藝，使得碳芯在夾層內(nèi)形成預(yù)應(yīng)力層；同時(shí)因?yàn)樘夹揪哂辛﹄娦?yīng)，使得該預(yù)應(yīng)力層兼具有感知管道受力的功能，形成碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層，從而獲得一種碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管及其制作方法。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]管線或管道一旦發(fā)生局部變形甚至破壞，對(duì)應(yīng)位置的連續(xù)碳纖維束也將隨之變形，導(dǎo)致其電阻發(fā)生改變。通過監(jiān)測(cè)連續(xù)碳纖維束的電阻變化曲線，可在管道變形之初就可反映給管線管理部門，達(dá)到管道具有自我感知的智能化特點(diǎn)。
[0013]同時(shí)，本管材充分利用碳芯具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，通過纏繞及預(yù)應(yīng)力工藝，使碳芯在管壁內(nèi)形成預(yù)應(yīng)力層，可大幅度地提高復(fù)合管的抗外荷載剛度，抵御管壁受外力作用導(dǎo)致的破壞。
[0014]該型管材的碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層，同時(shí)具有提前感知預(yù)警功能以及提高管剛度的特征，能在避免重大事故發(fā)生的同時(shí)，有效降低運(yùn)行維護(hù)成本，具有潛在的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
[0015]保持了玻璃鋼(夾砂)管道耐腐蝕性等優(yōu)良特性，解決了玻璃鋼(夾砂)管道目前剛度較低的問題，使得管道在服役期間，具有自我健康監(jiān)測(cè)功能，對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行安全有著極具重要的作用，在城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)建設(shè)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。該新型管材的應(yīng)用，可提高我國管材制造技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的高性能、低成本，為規(guī)?；?、工程化、產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，對(duì)滿足國家重點(diǎn)工程應(yīng)用意義重大。
【附圖說明】
[0016]圖1:碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2:碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層截面圖；
[0018]1-玻璃鋼內(nèi)襯層；2_混凝土結(jié)構(gòu)層；3_碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層；4_玻璃鋼外保護(hù)層；5-碳芯。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0020]參照附圖1、2所示，本發(fā)明碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管，由內(nèi)向外依次為玻璃鋼內(nèi)襯層I，厚度為I?5mm ;混凝土結(jié)構(gòu)層2，厚度為70?200mm ;碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層3，厚度為I?20mm ;玻璃鋼外保護(hù)層4，厚度為l_2mm ;
[0021]其中，碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層3是將離線預(yù)成型、截面規(guī)則的連續(xù)碳芯5施加預(yù)應(yīng)力后輸送至混凝土結(jié)構(gòu)層上纏繞制作而成；相鄰碳芯5間用樹脂混凝土或玻璃鋼材料進(jìn)行填充。碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層所用碳芯5截面為圓形。
[0022]另外，本發(fā)明還可以將混凝土結(jié)構(gòu)層替換為樹脂混凝土結(jié)構(gòu)層；其采用纏繞方式將經(jīng)過樹脂浸潤后的石英砂通過兜砂布纏繞到玻璃鋼內(nèi)襯層上制作而成。
[0023]本發(fā)明碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管的制作工藝如下:
[0024]I)在連續(xù)纏繞設(shè)備的管道模具上，將聚酯氈、玻璃纖維表面氈或短切氈以及針織氈等玻璃纖維織物浸上樹脂后通過纏繞設(shè)備進(jìn)行纏繞制作內(nèi)襯層，使其厚度為I?5_ ;
[0025]2)在內(nèi)襯層上，制作混凝土(或樹脂混凝土)結(jié)構(gòu)層。該結(jié)構(gòu)層根據(jù)管道壓力等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般厚度為70?200mm ；
[0026]若采用混凝土材料作結(jié)構(gòu)層，則用內(nèi)外模工藝將搗實(shí)后的混凝土制作結(jié)構(gòu)層，若采用樹脂混凝土材料作結(jié)構(gòu)層，則用纏繞設(shè)備將經(jīng)過樹脂浸潤后的石英砂通過兜砂布纏繞到玻璃鋼內(nèi)襯層上。
[0027]3)同時(shí)在另一工位上通過高張力施加系統(tǒng)，對(duì)截面規(guī)則(如圓形)的碳芯材料連續(xù)施加設(shè)定的預(yù)應(yīng)力；
[0028]4)通過牽拉裝置將已施加預(yù)應(yīng)力后的碳芯材料，通過纏繞設(shè)備同步連續(xù)纏繞到混凝土(或樹脂混凝土)結(jié)構(gòu)層上，并在相鄰碳芯間用樹脂混凝土或玻璃鋼材料進(jìn)行填充，形成碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層。傳感預(yù)應(yīng)力層一般為一層，設(shè)計(jì)厚度為I?20mm(視碳芯直徑大小具體確定其厚度)；
[0029]5)在碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層上通過纏繞或噴涂設(shè)備將玻璃鋼或樹脂砂漿等材料制作外保護(hù)層，設(shè)計(jì)厚度為l_2mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管，其特征在于由內(nèi)向外依次為玻璃鋼內(nèi)襯層，厚度為I?5mm ;混凝土結(jié)構(gòu)層，厚度為70?200mm ;碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層，厚度為I?20mm ;玻璃鋼外保護(hù)層，厚度為l_2mm ； 其中，所述碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層是將離線預(yù)成型、截面規(guī)則的連續(xù)碳芯施加預(yù)應(yīng)力后輸送至混凝土結(jié)構(gòu)層上纏繞制作而成；相鄰碳芯間用樹脂混凝土或玻璃鋼材料進(jìn)行填充。2.如權(quán)利要求1所述碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管，其特征在于將所述混凝土結(jié)構(gòu)層替換為樹脂混凝土結(jié)構(gòu)層；采用纏繞方式將經(jīng)過樹脂浸潤后的石英砂通過兜砂布纏繞到玻璃鋼內(nèi)襯層上制作而成。3.如權(quán)利要求1所述碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管，其特征在于所述碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層所用碳芯截面為圓形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳芯增強(qiáng)復(fù)合智能管。由內(nèi)向外依次為玻璃鋼內(nèi)襯層，厚度為1～5mm；混凝土結(jié)構(gòu)層，厚度為70～200mm；碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層，厚度為1～20mm；玻璃鋼外保護(hù)層，厚度為1-2mm；其中，所述碳芯傳感預(yù)應(yīng)力層是將離線預(yù)成型、截面規(guī)則的連續(xù)碳芯施加預(yù)應(yīng)力后輸送至混凝土結(jié)構(gòu)層上纏繞制作而成；相鄰碳芯間用樹脂混凝土或玻璃鋼材料進(jìn)行填充。充分利用了碳芯具有高強(qiáng)度、力電感知的特點(diǎn)，通過纏繞及預(yù)應(yīng)力工藝，使碳芯在管壁內(nèi)形成傳感預(yù)應(yīng)力層；在大幅度地提高復(fù)合管的抗外荷載剛度的同時(shí)，可對(duì)管材服役間進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)的功能，使得管道具有自我感知的智能化特點(diǎn)。
【IPC分類】F16L9/14
【公開號(hào)】CN105202278
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510666087
【發(fā)明人】方璽, 李卓球, 宋建國, 宋建華, 張小玉, 陳建中, 宋鵬飛, 韓繼明, 徐東亮, 呂泳
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué), 恒潤集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日