浅谈玻璃钢管技术特点与在工程中的应用
- 格式：doc
- 大小：26.00 KB
- 文档页数：3
浅谈玻璃钢管技术特点与在工程中的应用
【摘要】近些年新疆社会经济快速崛起，各地区经济的迅猛发展，同时地区水资源的短缺与地区经济快速发展之间的矛盾日益凸显。
为解决这一矛盾地区的长距离输水、调水工程、甚至跨地区之间的输水、调水工程越来越多。
而以管道输、调水方式成为这一项目的主力军。
不可否认在这些管道输、调水项目中玻璃钢管占据了很大一部分比例，发挥着重要的作用，做出了巨大贡献。
【关键词】玻璃钢管、管材性能
1前言
玻璃钢是中国的名称，应为“玻璃纤维增强塑料”。
FRP（Fiber glass Reinforced Plastic），用玻璃纤维增强热塑性树脂的称热塑性玻璃钢，用玻璃纤维增强热固性树脂的称热固性玻璃钢，即通常的FRP。
一般常用的是热固性玻璃钢。
纯纤维缠绕玻璃钢管的优点是比重小、强度高、耐腐蚀性能优良。
但其应用于工程中时，常表现为壁厚薄、强度富裕量大、刚度低、造价高，从而在很多领域的应用受到了限制。
为解决这一问题玻璃钢生产厂家经过不断的探索实验最终与上世纪七十年代研制生产了纤维缠绕夹砂玻璃钢管。
夹砂管的出现，是对玻璃钢管大规模推广应用的一大促进。
夹砂玻璃钢管是在纯玻璃钢管上引入树脂砂浆层，形成新的层合结构体，从而在保留原玻璃钢管道优点的基础上，提高刚度、降低造价。
在低内压高外压的夹砂玻璃钢管工程实例中，外压作用下的管壁中心附近区域的正压力很小，由树脂砂浆层承担，而高的应力区则由位于管壁两侧的纯纤维缠绕区承担。
这充分体现了复合材料的可设计性和物尽其能的特点，夹砂玻璃钢管因此在全世界范围内得到了迅速发展。
2玻璃钢夹砂管的构造特点
在玻璃钢夹砂管中，拉伸强度很高的玻璃纤维起着增强作用，而耐压耐磨性较强的合成树脂则作为基体材料粘结纤维，使其起共同的成型和承载作用。
玻璃钢夹砂管的连接，一般采用承插式或法兰对接，以优质橡胶密封圈作止水防漏。
按照不同制造工艺玻璃钢夹砂管可分为：定长、离心、连续。
定长缠绕工艺是在长度一定的管模上，采用螺旋缠绕或环向缠绕工艺在管模长度内由内至外逐层制造管材的一种生产方法。
本文以下若没有特殊说明均是对采用定长缠绕工艺生产的玻璃钢夹砂管的构造特点进行的浅析探讨。
玻璃钢夹砂管道结构示意图
玻璃钢夹砂管道主要物理性质参数
根据玻璃钢夹砂管的的构造工艺有以下优缺点
一、优点
①、耐腐蚀性强：玻璃钢夹砂管道能抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。
比传统管材的使用寿命长。
②、运输安装方便：比重在1.65－2.0，只有钢的1/4。
对于相同管径的单重，砂玻璃钢管为碳素钢管1/2.5，铸铁管的1/3.5，预应力钢筋水泥管的1/8左右。
承插连接、安装简便，降低吊装费用，提高安装速度。
③、摩擦阻力小：玻璃钢夹砂管内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小。
显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力。
④、价格低：同等管径及压力等级下玻璃钢夹砂管造价相对球墨铸铁管、钢管、PCCP管较低。
⑤、使用寿命长：玻璃钢管道寿命可长达50年以上。
二、缺点
任何一种管道都有其适用范围，而适用范围的限制恰恰与缺点密切相关，采用复合材料制作的夹砂管也有以下缺点。
①、弹性模量低：砂玻璃钢管的弹性模量比木材大两倍，但比钢材（E0=210Gpa）小10倍，表现为刚性不足，容易变形。
②、层间剪切强度低：层间剪切是靠树脂来承担的，层间剪切强度低，受到到外应力作用时容易破坏。
③、湿强度低：玻璃钢夹砂管长期在湿状态下工作，强度下降50%左右，但干燥后很大程度上又可恢复。
3玻璃钢夹砂管回填施工技术要求
以上论述可以看出由于玻璃钢夹砂管制造特点因素造成了自身抗外力相对较弱，因此对管道基础处理及回填工艺要求相对较高。
为增加管道与基础的接触面积，防止管外壁应力集中，在基础上方要松散的
铺垫150mm -200mm砂层，该砂层无需做夯实处理。
管床连续平整，一般情况下不能有直径大于38mm圆石或大于25mm的尖角石块。
由于玻璃钢夹砂管道属柔性管，要使其发挥正常的作用，必须在施工之中强调回填的重要性，使得管道和土壤之间形成一个良好的作用体系。
玻璃钢夹砂管道的挠曲变化（垂直于地面方向直径的变化），是评估埋设的柔性管道回填质量和初期及长期使用性能的一个重要指标。
管道两侧回填料所提供的反力，取决于回填质量，从而影响到整个管道的应力---应变状态。
因此为防止回填时损伤管道，在离管道150mm以内，一般不得有直径大于25mm的岩石或土块。
另外，由于玻璃钢夹砂管材料主要是玻璃纤维和合成树脂，二者均为化工产品，一些用户对玻璃钢夹砂管是否对水质有影响一直在争论（虽然玻璃钢管内壁已经涂了一层安全的食品树脂），在一定程度上也影响了玻璃钢管的使用范围。
目前玻璃钢管生产厂家针对此问题也在积极采取措施消除这方面的不利影响。
4玻璃钢夹砂管近几年的发展概况
尽管外界对玻璃钢夹砂管有一定的置疑声，但是不可否认到目前为止玻璃钢夹砂管仍然在这个领域占据了很强的优势。
国家“十二五”规划期间，采用玻璃钢夹砂管管网更新改造9.23万公里，新建玻璃钢夹砂管管网长度共计18.53万公里，玻璃钢夹砂管管网改造投资835亿元，新建玻璃钢夹砂管管网投资1843亿元。
据中国复合材料工业协会提供的报道资料：美国：至少已安装了15万公里玻璃钢管道。
欧洲各国：新铺设的大中型输水与污水管中，玻璃钢管安装长度占15%~50%；日本：＞25%，己超过钢营、混凝土管，仅次于球墨铸铁管；中东地区：大中型输水管、污水管、海水淡化系统管绝大部分为玻璃钢管。
5结束语
众所周知，每种管道都有自身的优缺点，玻璃钢管因为特殊的制造生产工艺使其带有了其他管材所不具备的优点。
若根据工程特性在条件允许情况下利用工程措施回避玻璃钢管的缺点使其充分发挥出特性，相信玻璃钢管在今后能有更大的发展空间。
参考文献
[1] 中国复合材料工业协会材料吕琴
[2] 室外给水设计规范GB50013-2006。
[3] 《玻璃钢夹砂管进展与思考》李卓球。
