排水盲管及其组件的制作方法

本发明属于给排水领域，具体涉及一种具有多层结构的排水盲管及其组件。
背景技术：
：排水盲管是一种多功能土工产品，其具有重量轻，易裁剪，施工安装方便，主要用于集排土中渗水，用以减小地下水压力，排除多余水份，保护土体和建筑物不会因产生渗透变形而破坏。现有的排水盲管的材质主要是塑料和钢材，例如专利CN1556289A提出的复合式集排水盲管，用钢丝制成弹簧式加强衬，其乱丝式管壁是用挤塑机挤出的塑料丝并在成型时打乱而成。现有技术的排水盲管不能够满足铁路建设的实际需要。铁路隧道通常建筑于山体内或地下，地下集排水工程承担更大量的排水负荷；而且铁路隧道排水的成分会含有更多的钙盐和镁盐，腐蚀性更强。钢材是不耐腐蚀的材料，加上重复振动的应力冲击，无法用于铁路隧道的集排水工程。另一方面，因为隧道用于车辆通行，其排水盲管需要有更大的力学强度。技术实现要素：针对现有技术存在的不足之处，本发明提出了一种排水盲管及其组件。本发明的第二个目的是提出所述排水盲管及其组件的应用。实现本发明上述目的的技术方案为：一种排水盲管及其组件，所述排水盲管为由内向外的防结晶涂层、内壁排水层、外壁结构层和过滤层所组成的多层结构，排水盲管之间通过组件连接。所述内壁排水层由以下质量份的原料模压而成：高密度聚乙烯(HDPE)80-86，茂金属聚乙烯2～4，防老化剂0.1-0.2，抗氧化剂0.5-1.0份，阻燃母粒2-3份，色母2-3份。所述外壁结构层由以下质量份的原料模压而成：低密度聚乙烯55-70份，高密度聚乙烯15-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)4-5份，防老化剂0.1-0.2份，抗氧化剂0.5-1.0份，阻燃母粒2-3份，填充剂40-50份，硅钙镁晶须5-7份，增强剂10-15份，色母1-2份；其中，所述抗氧化剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、BHT、抗氧剂1076中的一种或两种。所述填充剂为木粉和/或碳酸钙，所述防老化剂为防老化剂RD或DNP；所述外壁和内壁的色母为不同的颜色。增强剂用以提高管材的力学性能。本发明提供一种增强剂的优选技术方案，所述增强剂由以下质量份的成分组成：高密度聚乙烯10-15份、无碱玻纤20-30份(即无碱玻璃纤维，碱金属氧化物含量低的玻璃纤维。碱金属氧化物的含量不大于0.8％)、超细滑石粉20-30份、ABS高胶粉10-12份、石蜡4-6份、氧化石墨烯10-15份、硅烷偶联剂0.8-1.0份、硬脂酸1-2根、弹性体POE10-15份。通过新型内外壁不同的配方设计，在外壁配方中添加的填充料以及多种添加剂可有效提高管材的环刚度，环柔性等力学性能，同时添加了阻燃剂提高了管材的阻燃性能；通过对内壁配方的改进对管材的内壁光滑度和管材的耐候性也有了大幅提高。优选地，，在内壁排水层内涂敷防结晶涂层，防结晶涂层为疏水材料涂敷形成，由酚醛树脂、无机硅材料、有机硅材料和金属复合高分子材料组成，按照内壁原料中高密度聚乙烯80-86质量份计，疏水材料用量为2-3份。现有的疏水材料成分包括酚醛树脂、纳米二氧化硅、有机硅材料、金属复合高分子材料等。对于铁道隧道排水体系，地下水导致的碳酸钙结晶是减少排水管寿命的主要因素；防止碳酸钙结晶可以采用减少表面附着力方向考虑。碳酸钙结晶是一个缓慢的过程，结晶-溶解之间的化学平衡与管内壁的表面附着力有关。碳酸钙晶核或者微晶形成后，会吸附于表面继续长大，结晶面积越来越大。双壁波纹管的内壁光滑、没有纹路，涂布疏水涂料后，形成的疏水材料层表面附着力小，水流就会将碳酸钙结晶成分带走，从而不会形成结晶沉积的现象，有效地阻止了碳酸钙结晶。更优选地，所述排水盲管的外壁具有双波峰结构，外壁的轴向上布置有3～6条外壁加强筋。外壁加强筋可以为不锈钢材质、或是和外壁同样的聚乙烯材质。对于直径小于200mm的小口径管，管壁上打孔(内外壁都打孔)；所述孔位于双波峰结构的波谷。进一步用地，对于直径小于200mm的小口径管，打孔形式为隔1或2个波峰打2～5个长0.5～2cm、宽0.1～0.5cm的长条形孔。所述的双壁波纹管排水盲管直径可以为50～800mm直径。对于直径为200～600mm(不含200mm)的大口径管，所述排水盲管的壁上不打孔；大孔径管之间通过承插式外加卡箍的形式连接。对于直径小于200mm(含200mm)的小口径管，排水盲管之间使用连接套管对两管进行直线连接、或用三通连接三个管、或对两管用弯管连接成直角。其中，用于连接排水盲管的组件包括弯管、连接套管和三通，组件的管壁上间隔设置有向内凸起的平台，平台的间距和尺寸与外壁结构层上的波峰形状匹配，所述连接套管长度方向上的中间部位内径缩小，形成限位装置。其中，三通的垂直连接的两部分为“圆弧”设计，即，管壁以弧面连接，而不是和常规三通一样管壁夹角为90度。所述连接套管壁上分布有向内凸起的凸起平台，凸起平台接管插入一侧顶和侧壁以弧面连接，接管拔出一侧顶和侧壁的夹角为直角。本发明的优选技术方案之一为：在排水盲管的外壁结构层外包覆有过滤层，所述过滤层包括土工布主体、微滤膜层和土工布加强筋，土工布主体位于微滤膜层外；土工布主体和微滤膜层组合的一侧或两侧设置有土工布加强筋；土工布主体、和微滤膜层和土工布加强筋之间采用焊接连接。其中，所述土工布主体是由编织层和聚酯纤维无纺布采用针刺方式复合而成，其中编织层的经丝和纬丝为聚丙烯阻燃纤维，纤维无纺布则是用聚酯纤维(涤纶)和阻燃纤维复合而成，整体起阻燃作用。中间层为微滤膜层，微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒。所述加强筋层为玻璃纤维材料制成，为了满足工程需求，可以采用内外都加筋的方式增强其强度。本发明所述的排水盲管及其组件在铁路建设中的应用。本发明的有益效果在于：本发明提出的四层结构的排水盲管，内壁和外壁采用不同成分的材料，内壁高密度聚乙烯含量高于外壁含量，故内壁能提供非常大的过流量，且稳定性强，耐酸耐腐蚀性更强；通过新型内外壁配方设计，通过在外壁配方中添加晶须和各种固体填充料以及多种添加剂可有效提高管材的环刚度，环柔性等力学性能，同时添加了阻燃剂提高了管材的阻燃性能，通过对内壁配方的改进对管材的内壁光滑度和管材的耐候性也有了大幅提高。盲管外壁添加的硅钙镁晶须,呈一维单晶体结构，用作塑料的填料具有明显的增强和增刚作用；与自制的增强剂配合，不仅材料的刚性好，而且具有柔性，不易折损。针对外壁结构层的双波峰结构，本发明提出的组件设计相应尺寸的凸起平台，平台具有不对称台面，提高了接管稳定性。附图说明图1为双壁波纹管外壁结构层的外观图；图2为双壁波纹管的剖视图；图3为双壁波纹管的横截面图；图4是小口径排水盲管的连接套管立体图；图5是小口径排水盲管的连接套管的剖视图；图6是排水盲管组件的三通的结构图；图7是连接排水盲管组件的弯管的结构图；图8是大口径排水盲管的连接示意图，图9是过滤层的结构示意图，图10是打孔的双壁波纹管结构示意图；其中，1为外壁结构层，2为内壁排水层，3为外壁加强筋，4为长条形孔，5为土工布加强筋，6为编织层，7为无纺布层，8为微滤膜层，9为防结晶涂层，10为连接套管，101为凸起平台，102为限位装置，11为三通，12为弯管。具体实施方式以下以具体实施例来进一步说明本发明技术方案。本领域技术人员应当知晓，实施例仅用于说明本发明，不用于限制本发明的范围。实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。实施例1一种排水盲管，所述排水盲管为由内向外的防结晶涂层9、内壁排水层2、外壁结构层1和过滤层所组成的多层结构，排水盲管之间通过组件连接。外壁结构层的主要树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、EVA三种，各成分及配比见表1；内壁排水层主要树脂为高密度聚乙烯(HDPE)，各成分及配比见表2(配方中均为质量份)。外壁组分中的增强剂质量份配比为：高密度聚乙烯12、无碱玻纤20、超细滑石粉25、ABS高胶粉10、石蜡5、氧化石墨烯10、硅烷偶联剂0.8、硬脂酸1、弹性体POE10。外壁结构层和内壁排水层由原料模压而成，参见图1～3，双壁波纹管外壁1具有双波峰结构，外壁的轴向上布置有4条外壁加强筋3；所述外壁加强筋为不锈钢材质。内壁排水层2内涂布疏水涂料，形成防结晶涂层9。本排水盲管环刚度大于12kN/m2，环柔性测试达到试样圆滑、无反向弯曲、无破裂。本双壁波纹管外径(波谷位置)可以制为50mm～800mm的不同管径，对于200mm以上管径，管壁上不打孔。实施例2一种排水盲管，所述排水盲管为由内向外的防结晶涂层9、内壁排水层2、外壁结构层1和过滤层所组成的多层结构，排水盲管之间通过组件连接。外壁结构层主要树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、EVA三种，各成分及配比见表1；内壁排水层主要树脂为高密度聚乙烯(HDPE)，各成分及配比见表2。外壁加强筋和外壁结构层为同样的材质。外壁组分中的增强剂的质量份配比为：高密度聚乙烯15、无碱玻纤30、超细滑石粉30、ABS高胶粉12、石蜡6、氧化石墨烯15、硅烷偶联剂1.0、硬脂酸1.5、弹性体POE15。内壁排水层2内涂布疏水涂料，形成防结晶涂层9。在外壁结构层外包覆有复合土工布，所述复合土工布包括土工布主体和微滤膜层，土工布主体位于微滤膜层外(微滤膜层为内层，靠近排水盲管的外壁)；参见图9，土工布主体和微滤膜层复合材料的两侧均设置有土工布加强筋5；土工布主体、和微滤膜层和土工布加强筋之间采用热熔焊接连接、构成过滤层。所述土工布主体是由编织层6和聚酯纤维(涤纶)材质的无纺布层7采用针刺方式复合而成，其中编织层的经丝和纬丝为聚丙烯阻燃纤维，整体起阻燃作用。微滤膜层能截留0.1-1微米之间的颗粒。所述土工布加强筋5为玻璃纤维材料制成。表1外壁结构层配方项目实施例1配方实施例2配方低密度聚乙烯5560高密度聚乙烯1520EVA45防老化剂RD0.10.2抗氧化剂31140.80.6阻燃母粒22填充剂50木粉45碳酸钙硅钙镁晶须66增强剂1213黑色母11表2：内壁排水层配方项目实施例1配方实施例2配方高密度聚乙烯(HDPE)8586茂金属聚乙烯23防老化剂RD0.10.2抗氧化剂31140.60.8阻燃母粒22疏水涂料22蓝色母23实施例3打孔设计：采用实施例1的材料，制成双壁波纹管，外壁管波谷直径80mm。每10m长纵向排水盲管接一根横向导水管，横向导水管的内径为100mm，则：横向导水管的排水面积S＝πR2＝3.1×52＝78.5cm2纵向排水管直径80mm，管道波谷处周长L＝2πR＝2×3.14×4cm＝25.12cm上部三分之一开孔，可提供打孔周长为25.12cm/3＝8.37cm打孔的长度总和小于此长度即可；若一个波谷处全部开孔，进水面积与横向导水管排水面积相等的情况下，所需波谷宽度X＝S/L＝78.5/25.12＝3.125cm。假定：波谷与波峰的宽度均为5mm，孔为1cm×0.2cm的长条形孔，则1m单位长度的排水管上波谷数量为1m/10mm＝100个，需要打孔数为：78.5cm2/0.2cm2＝392.5个分布到每个波谷处则为每个波谷处打3.925个约为4个孔，10m长的排水管波谷数为10m/10mm＝1000个可设计为每五个波谷打2个孔。针对上述的打孔方案，测试透水能力、刚性和柔性，结果见表3。表3：打孔波纹管透水性能测试结果：根据计算和试验数据综合分析，在对波纹管环刚度影响不大的情况下，将打孔波纹管设计为波峰波谷各5mm宽，打孔形式为隔一个波峰打4个1cm×0.2cm的长条形孔4，参见图10。实施例4实施例3结构的双壁波纹管，各管之间使用组件连接，组件包括连接套管10、三通11和弯管12。参见图4，连接套管内分布有配套的内部凸起平台101，并在内部有限位装置102。平台的间距和尺寸与外壁结构层上的波峰结构匹配，所述连接套管长度方向上的中间部位内径缩小，形成限位装置。参见图5，凸起平台接管插入一侧顶和侧壁以弧面连接，接管拔出一侧顶和侧壁的夹角为直角。图6和图7示出了三通和弯管的结构，其凸起平台101的设置和连接套管一样。其中，三通11的垂直连接的两部分为“圆弧”设计，即，管壁以弧面连接，弧面起到限位作用，而且提高了三通的使用寿命。通过将螺旋管旋入套管内直至限位处，内部凸起平台101可将螺旋管波谷处卡住，增加了连接的强度。在排水盲管的外壁外包覆有复合土工布，所述复合土工布包括土工布主体和微滤膜层，土工布主体位于微滤膜层外(微滤膜层为内层，靠近排水盲管的外壁)；参见图9，土工布主体和微滤膜层复合材料的两侧均设置有土工布加强筋5；土工布主体、和微滤膜层和土工布加强筋之间采用热熔焊接连接。所述土工布主体是由编织层6和聚酯纤维(涤纶)材质的无纺布层7采用针刺方式复合而成，其中编织层的经丝和纬丝为聚丙烯阻燃纤维，整体起阻燃作用。中间层为微滤膜层，微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒。所述土工布加强筋5为玻璃纤维材料制成。实施例5双壁波纹管为大口径管的排水盲管采用采用实施例1的材料，制成双壁波纹管，排水管直径240mm，壁上不打孔。大直径排水盲管的连接使用承插式连接外加卡箍的形式，相对与普通的承插式连接，外加卡箍后可以有效增强连接强度，防止渗漏(参见图8)。土工布主体和微滤膜层复合材料的外侧设置有土工布加强筋5；土工布主体、和微滤膜层和土工布加强筋之间采用热熔焊接连接。过滤层的材质同实施例4。以上的实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。当前第1页1 2 3