专利名称：预应力混凝土玻璃钢复合管及其制备方法
技术领域：
本发明属于给排水管道技术领域，尤其涉及一种预应力混凝土玻璃钢复合管及其 制备方法。
背景技术：
钢筋、钢丝、钢板、混凝土是制作管材的传统材料，所制作的管具有刚度大、强度 高、成本相对较低的特点。但是，钢材容易锈蚀，有可能导致管材渗漏损坏；此外，混凝土抗 裂性较差，且混凝土内壁的糙率系数较高，对管道的流量造成了一定的影响。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种刚度高、强度好、耐腐蚀性能好、水 力性能好、成本低的预应力混凝土玻璃钢复合管。本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种预应力混凝土玻璃钢复合管的制 备方法。为解决上述第一个问题，本发明采用的技术方案为包括管体，所述的管体由内至 外由玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层、过渡层、混凝土结构层、预应力玻璃钢筋缠绕层、外保护 层组成，玻璃钢内衬层外绕制有玻璃钢结构层，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的右端部为 承口，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的左端部为插口，玻璃钢结构层的外壁除插口部分外 涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层，过渡层的外壁浇注有混凝土结构层，混凝土结构层的外 壁绕制有预应力玻璃钢筋缠绕层，预应力玻璃钢筋缠绕层的外壁制作有外保护层。其附加技术特征为所述的插口上设有凹槽；所述的插口上设置有试压孔；所述 的过渡层采用不同粒径的石英砂颗粒进行制作；所述的混凝土结构层为一般普通混凝土或 树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注工艺制作；所述的混凝土结构层中设置有玻璃 钢筋笼进行轴向和环向增强；所述的玻璃钢筋缠绕层中玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的 形状后再缠绕，或将玻璃纤维粗纱经过树脂槽浸胶后直接缠绕，在缠绕的过程中对玻璃钢 筋施加一定的张力形成预应力；所述的外保护层的材料采用玻璃钢材料、热塑性材料或树 脂砂浆，外保护层外表面进行压光处理；所述玻璃钢内衬层的厚度小于10mm，玻璃钢结构 层的厚度小于30mm，混凝土结构层的厚度小于400mm，预应力玻璃钢筋缠绕层的厚度小于 30mm，外保护层的厚度小于50mm。为解决上述第二个问题，本发明采用的技术方案为，包括下列步骤第一步 采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层，然后在玻璃钢内衬层 上缠绕玻璃钢结构层，玻璃钢结构层的右端部为承口，左端部为插口，并在玻璃钢结构层的 外壁除插口部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层；第二步 当玻璃钢结构层固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；过渡层与外模具 之间形成管环空腔，在此空腔内浇注普通混凝土或树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心 浇注工艺，形成混凝土结构层，根据需要在混凝土结构层中放置玻璃钢筋笼进行轴向和环向增强；第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃钢 筋缠绕层，玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的形状后再缠绕，或将玻璃纤维粗纱经过树脂 槽浸胶后直接缠绕上去，在缠绕的过程中对玻璃钢筋施加一定的张力形成预应力； 第四步在预应力玻璃钢筋缠绕层外面制作外保护层；第五步 固化后对玻璃钢结构层的插口处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹槽， 同时对混凝土结构层的两端面进行打磨平整使其垂直于管体轴线，根据需要在插口上制作 试压孑L。本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管，最内层为玻璃钢内衬层，玻璃钢内衬 层构成了复合管的光滑内壁，同时具有防腐防渗的功能。玻璃钢内衬层外为玻璃钢结构层， 玻璃钢结构层提供一部分强度，并在插口端形成连接的玻璃钢插口，玻璃钢插口上可根据 需要设置放置橡胶圈的凹槽和用于试水压的试压孔；同时在其外部除插口端外均涂有树脂 石英砂颗粒形成过渡层，作为与混凝土结构结合的连接面。通过浇注工艺将混凝土浇注在 玻璃钢筒体外壁形成混凝土结构层，其构造特征是混凝土与玻璃钢结构层外壁颗粒过渡 层形成紧密结合的连接面，加之混凝土的固化收缩，使得混凝土与玻璃钢结构层形成紧密 复合结构。混凝土结构层主要提供管道的刚度和轴向压缩强度。混凝土结构的外壁缠绕预 应力玻璃钢筋，并作为管道的主要承内压结构，预应力玻璃钢筋由外保护材料紧密包裹，外 防护材料可以采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆，其作用主要是将管道外壁填平并 对玻璃钢筋起到一定的保护作用。玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层和预应力玻璃钢筋所用的 玻璃钢以玻璃纤维及其织物为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体材料采用缠绕工艺制作 而成。本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管既避免了传统的混凝土管、预应力钢筒 混凝土管和玻璃钢管道的缺点，又结合了传统管材的优势，具有刚度高、强度好、耐腐蚀性 能好、水力性能好、成本低的特点。主要优点为1、结合了玻璃钢筋和玻璃钢的强度，具有很高的环向拉伸强度，能承受很压的内压；2、充分利用混凝土高刚度的特点，能承受高的外压；3、充分发挥玻璃钢内衬表面光滑的特点，具有优良的水力性能；4、具有玻璃钢的抗渗漏耐腐蚀的特点，使用寿命长。
图1为本发明预应力混凝土玻璃钢复合管的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明预应力混凝土玻璃钢复合管的结构和使用 原理作进一步详细说明。如图1所示，本发明预应力混凝土玻璃钢复合管包括管体1，管体1由内至外由玻 璃钢内衬层2、玻璃钢结构层3、过渡层4、混凝土结构层5、预应力玻璃钢筋缠绕层6、外保护 层7组成，玻璃钢内衬层2外绕制有玻璃钢结构层3，玻璃钢内衬层2和玻璃钢结构层3的 右端部为承口 8，玻璃钢内衬层2和玻璃钢结构层3的左端部为插口 9，玻璃钢结构层3的外壁除插口 9部分外涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层4，过渡层4的外壁浇注有混凝土结 构层5，混凝土结构层5的外壁绕制有预应力玻璃钢筋缠绕层6，预应力玻璃钢筋缠绕层6 的外壁制作有外保护层7，插口 9上设有凹槽10和试压孔11。玻璃钢内衬层2的厚度小于 10mm，玻璃钢结构层3的厚度小于30mm，混凝土结构层5的厚度小于400mm，预应力玻璃钢 筋缠绕层6的厚度小于30mm，外保护层7的厚度小于50mm。实施例1本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管制造时，第一步采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层2，然后在玻璃钢内衬层 2上缠绕玻璃钢结构层3，玻璃钢结构层3的右端部为承口 8，左端部为插口 9，并在玻璃钢 结构层3的外壁除插口 9部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层4 ；第二步当玻璃钢结构层3固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；过渡层4与外 模具之间形成管环空腔，在此空腔内浇注普通混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注工艺， 形成混凝土结构层5 ；第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层5外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃 钢筋缠绕层6，玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的形状后再缠绕，在缠绕的过程中对玻璃钢 筋施加一定的张力形成预应力；第四步 在预应力玻璃钢筋缠绕层6外面采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆 制作外保护层7，外保护层7外表面进行压光处理；第五步 固化后对玻璃钢结构层3的插口 9处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹 槽10，同时对混凝土结构层5的两端面进行打磨平整使其垂直于管体1轴线，根据需要在插 口 9上制作试压孔11。实施例2本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管制造时，第一步采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层2，然后在玻璃钢内衬层 2上缠绕玻璃钢结构层3，玻璃钢结构层3的右端部为承口 8，左端部为插口 9，并在玻璃钢 结构层3的外壁除插口 9部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层4 ；第二步 当玻璃钢结构层3固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；过渡层4与外 模具之间形成管环空腔，在此空腔内浇注普通混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注工艺， 形成混凝土结构层5，在混凝土结构层5中放置玻璃钢筋笼进行轴向和环向增强；第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层5外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃 钢筋缠绕层6，将玻璃纤维粗纱经过树脂槽浸胶后直接缠绕上去，在缠绕的过程中对玻璃钢 筋施加一定的张力形成预应力；第四步 在预应力玻璃钢筋缠绕层6外面采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆 制作外保护层7，外保护层7外表面进行压光处理；第五步 固化后对玻璃钢结构层3的插口 9处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹 槽10，同时对混凝土结构层5的两端面进行打磨平整使其垂直于管体1轴线，根据需要在插 口 9上制作试压孔11。实施例3本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管制造时，第一步采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层2，然后在玻璃钢内衬层 2上缠绕玻璃钢结构层3，玻璃钢结构层3的右端部为承口 8，左端部为插口 9 ；第二步 当玻璃钢结构层3固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；玻璃钢结构层 3与外模具之间形成管环空腔，在此空腔内浇注树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注 工艺，形成混凝土结构层5;第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层5外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃 钢筋缠绕层6，玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的形状后再缠绕，在缠绕的过程中对玻璃钢 筋施加一定的张力形成预应力；第四步 在预应力玻璃钢筋缠绕层6外面采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆 制作外保护层7，外保护层7外表面进行压光处理；第五步 固化后对玻璃钢结构层3的插口 9处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹 槽10，同时对混凝土结构层5的两端面进行打磨平整使其垂直于管体1轴线，根据需要在插 口 9上制作试压孔11。实施例4本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管制造时，第一步采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层2，然后在玻璃钢内衬层 2上缠绕玻璃钢结构层3，玻璃钢结构层3的右端部为承口 8，左端部为插口 9 ；第二步 当玻璃钢结构层3固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；玻璃钢结构层 3与外模具之间形成管环空腔，在此空腔内浇注树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注 工艺，形成混凝土结构层5，在混凝土结构层5中放置玻璃钢筋笼进行轴向和环向增强；第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层5外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃 钢筋缠绕层6，将玻璃纤维粗纱经过树脂槽浸胶后直接缠绕上去，在缠绕的过程中对玻璃钢 筋施加一定的张力形成预应力；第四步 在预应力玻璃钢筋缠绕层6外面采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆 制作外保护层7，外保护层7外表面进行压光处理；第五步 固化后对玻璃钢结构层3的插口 9处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹 槽10，同时对混凝土结构层5的两端面进行打磨平整使其垂直于管体1轴线，根据需要在插 口 9上制作试压孔11。制作完成一节节预应力混凝土玻璃钢复合管后，安装时，将橡胶圈放置在插口 9 的凹槽10内，将一节预应力混凝土玻璃钢复合管的插口 9插入另一节预应力混凝土玻璃钢 复合管的承口8即可。本发明提供的预应力混凝土玻璃钢复合管，试压孔根据需要确定是否需要制作， 压力管一般需要制作试压孔，非压管一般不需要试压孔。采用树脂混凝土时不需要过渡层。 玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层、玻璃钢筋以及混凝土的制作材料、制作设备、制作工艺可均 采用现有公知技术。
权利要求
1.预应力混凝土玻璃钢复合管，包括管体，其特征在于所述的管体由内至外由玻璃 钢内衬层、玻璃钢结构层、过渡层、混凝土结构层、预应力玻璃钢筋缠绕层、外保护层组成， 玻璃钢内衬层外绕制有玻璃钢结构层，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的右端部为承口，玻 璃钢内衬层和玻璃钢结构层的左端部为插口，玻璃钢结构层的外壁除插口部分外涂有树脂 石英砂颗粒形成过渡层，过渡层的外壁浇注有混凝土结构层，混凝土结构层的外壁绕制有 预应力玻璃钢筋缠绕层，预应力玻璃钢筋缠绕层的外壁制作有外保护层。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的插口上设 有凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的插口 上设置有试压孔。
4.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的过渡层采 用不同粒径的石英砂颗粒进行制作。
5.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的混凝土结 构层为一般普通混凝土或树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心浇注工艺制作。
6.根据权利要求1或5所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的混凝 土结构层中设置有玻璃钢筋笼进行轴向和环向增强。
7.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的玻璃钢筋 缠绕层中玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的形状后再缠绕，或将玻璃纤维粗纱经过树脂槽 浸胶后直接缠绕，在缠绕的过程中对玻璃钢筋施加一定的张力形成预应力。
8.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述的外保护层 的材料采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆，外保护层外表面进行压光处理。
9.根据权利要求1所述的预应力混凝土玻璃钢复合管，其特征在于所述玻璃钢内衬 层的厚度小于10mm，玻璃钢结构层的厚度小于30mm，混凝土结构层的厚度小于400mm，预应 力玻璃钢筋缠绕层的厚度小于30mm，外保护层的厚度小于50mm。
10.制备权利要求1所述预应力混凝土玻璃钢复合管的方法，其特征在于，包括下列步骤第一步采用缠绕工艺在圆柱形内模具上制作玻璃钢内衬层，然后在玻璃钢内衬层上 缠绕玻璃钢结构层，玻璃钢结构层的右端部为承口，左端部为插口，并在玻璃钢结构层的外 壁除插口部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层；第二步当玻璃钢结构层固化后脱掉内模具，并在其外套上外模具；过渡层与外模具 之间形成管环空腔，在此空腔内浇注普通混凝土或树脂混凝土，采用立式振动或卧式离心 浇注工艺，形成混凝土结构层，根据需要在混凝土结构层中放置玻璃钢筋笼进行轴向和环 向增强；第三步 脱掉外模具，在混凝土结构层外部缠绕预应力玻璃钢筋，形成预应力玻璃钢 筋缠绕层，玻璃钢筋采用拉挤工艺形成一定的形状后再缠绕，或将玻璃纤维粗纱经过树脂 槽浸胶后直接缠绕上去，在缠绕的过程中对玻璃钢筋施加一定的张力形成预应力；第四步在预应力玻璃钢筋缠绕层外面制作外保护层；第五步固化后对玻璃钢结构层的插口处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹槽，同时 对混凝土结构层的两端面进行打磨平整使其垂直于管体轴线，根据需要在插口上制作试压孔。
全文摘要
本发明属于给排水管道技术领域，公开了一种预应力混凝土玻璃钢复合管及其制备方法。其主要技术特征为包括管体，所述的管体由内至外由玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层、过渡层、混凝土结构层、玻璃钢筋缠绕层、外保护层组成，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的右端部为承口，左端部为插口，玻璃钢结构层的外壁除插口部分外涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层，过渡层的外壁浇注有混凝土结构层，混凝土结构层的外壁绕制有玻璃钢筋缠绕层，玻璃钢筋缠绕层的外壁制作有外保护层。本发明预应力混凝土玻璃钢复合管具有刚度高、强度好、耐腐蚀性能好、水力性能好的特点。
文档编号F16L25/10GK102052524SQ201110009188
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者宋建国, 曾爱军, 朱四荣, 李卓球, 陈建中 申请人:恒润集团有限公司, 武汉理工大学