專利名稱：一種輕質(zhì)復(fù)合圓管涵的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種公路建設(shè)中使用的圓管涵，具體地說是用于公路、特別是高等級(jí)公路或高速公路建設(shè)中使用的一種輕質(zhì)復(fù)合圓管涵。
二背景技術(shù)：
圓管涵是公路建設(shè)中一種埋地涵管，用于排水、人行通道甚至機(jī)動(dòng)車通道。目前在公路建設(shè)中均使用鋼筋混凝土圓管涵，其造價(jià)低，工藝成熟，設(shè)備定型，產(chǎn)品型號(hào)多，但結(jié)構(gòu)笨重，運(yùn)輸成本高，搬運(yùn)、安裝時(shí)損壞率高，單根管節(jié)短、接頭多，不便安裝，特別是水力性能差，適應(yīng)弱軟地基能力差。
在市政工程建設(shè)中使用夾砂管排水、排污。夾砂管以石英砂為骨料、玻纖為加強(qiáng)筋、環(huán)氧樹脂為粘結(jié)劑的一種圓管涵。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供的輕質(zhì)復(fù)合圓管涵旨在取代笨重的鋼筋混凝土圓管涵，所要解決的技術(shù)問題是將輕質(zhì)與足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性統(tǒng)一起來，同時(shí)適應(yīng)埋地工況可能出現(xiàn)的各種情況，如地基軟弱、鹽堿化的土壤、腐蝕性的酸、堿、污水、鹽水、海水、危險(xiǎn)品的侵蝕等等。解決這些問題的技術(shù)方案是使用增強(qiáng)纖維與混凝土加工復(fù)合圓管涵。所述的增強(qiáng)纖維就是粗紗或布條或麻纖維或玻璃纖維或碳纖維或金屬纖維等浸漬環(huán)氧樹脂后固化得到的一種復(fù)合材料(FRP)。用玻璃纖維時(shí)俗稱玻璃鋼(GFRP)。具體地說本輕質(zhì)復(fù)合圓管涵與鋼筋混凝土圓管涵的區(qū)別在于由三層結(jié)構(gòu)組成，該三層結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和增強(qiáng)層，或者說，由結(jié)構(gòu)層以及其內(nèi)復(fù)合的內(nèi)襯層和其外復(fù)合的增強(qiáng)層所構(gòu)成。由混凝土和加強(qiáng)筋制備結(jié)構(gòu)層，以保證制品有足夠的強(qiáng)度，剛度和尺寸穩(wěn)定性，所述的加強(qiáng)筋為增強(qiáng)纖維或/和鋼筋，應(yīng)據(jù)管涵直徑大小和具體受力情況選擇使用；復(fù)合的內(nèi)襯層和增強(qiáng)層為增強(qiáng)纖維制備的。增強(qiáng)纖維的使用可有效降低管涵的自重，提高制品的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)適應(yīng)埋地工況可能出現(xiàn)的種種惡劣情況。
本輕質(zhì)復(fù)合圓管涵與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土圓管涵相比有諸多明顯的優(yōu)點(diǎn)1、比重小、重量輕高速公路上常用的內(nèi)徑1.25米的圓管涵的設(shè)計(jì)壁厚為120mm，鋼筋混凝土的比重一般為25kN/m3，每延米的重量為12.9kN；而同等內(nèi)徑的輕質(zhì)復(fù)合圓管涵設(shè)計(jì)壁厚僅為50mm，其比重一般為19kN/m3，每延米的重量為5.1kN，僅為鋼筋混凝土圓管涵的1/2.5。
2、單根管節(jié)更長(zhǎng)高速公路所用的鋼筋混凝土圓管涵管道的長(zhǎng)度一般為2m；相比較而言，輕質(zhì)復(fù)合圓管涵的長(zhǎng)度可以達(dá)到6m，8m，10m，12m，16m(也可以根據(jù)客戶的要求生產(chǎn)出特殊長(zhǎng)度的管道)。單根管節(jié)長(zhǎng)，接口數(shù)量少，一道30m長(zhǎng)的涵洞如果采用10m長(zhǎng)的管件僅需要2道接頭，從而加快了安裝速度，減少故障概率，提高整個(gè)涵洞的安裝質(zhì)量。
3、對(duì)地基適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣本輕質(zhì)復(fù)合圓管涵較長(zhǎng)的整體管節(jié)在軟弱地基中變形能力較強(qiáng)，其承插式接頭最大能允許4cm的變形，這是鋼筋混凝土圓管涵的變形能力達(dá)不到的。
4、施工安裝簡(jiǎn)便，總體工程量少鋼筋混凝土圓管涵需要澆筑素混凝土底座，與本復(fù)合圓管涵僅需砂礫墊層相比，既減少了開挖的土方量，圬工體積也大大減少，從而很大程度的減少了工程造價(jià)。
5、水力學(xué)性能優(yōu)異、節(jié)省能耗本輕質(zhì)復(fù)合圓管涵有光滑的內(nèi)表面，糙率和摩阻力很小。糙率系數(shù)為0.0084，而混凝土管的n值為0.014，因此，輕質(zhì)復(fù)合圓管涵能顯著減少沿程的流體壓力損失，提高輸送能力。
6、耐久性好、安全可靠本輕質(zhì)管道能抵抗酸、堿、鹽、海水、未經(jīng)處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)流體的侵蝕。比傳統(tǒng)管材的使用壽命長(zhǎng)，其設(shè)計(jì)使用壽命一般為50年以上。輕質(zhì)復(fù)合圓管涵設(shè)計(jì)得經(jīng)久耐用，安全系數(shù)一般都在4以上。據(jù)實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表一般給水、排水輕質(zhì)復(fù)合圓管涵的壽命可達(dá)50年以上，是鋼筋混凝土管的2倍。
7、設(shè)計(jì)靈活、產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)本輕質(zhì)復(fù)合圓管涵可以根據(jù)用戶的各種特殊的使用要求，通過改變?cè)O(shè)計(jì)，制造出各種規(guī)格、壓力等級(jí)、剛度等級(jí)或其它特殊性能的產(chǎn)品，適用范圍廣。而鋼筋混凝土管涵的模具更改起來就特別困難。
四

附圖所示為本實(shí)用新型剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施方式
現(xiàn)以高速公路中常用的內(nèi)徑1.25米的圓管涵為例，選擇GFRP為增強(qiáng)纖維，非限定實(shí)施例敘述如下先在芯模上加工內(nèi)襯層1，這就是將浸漬有環(huán)氧膠的玻璃纖維纏繞在芯模上，厚3mm；在內(nèi)襯1未完全固化之前或固化后，以內(nèi)襯1為芯加工結(jié)構(gòu)層2，取快硬硫酸鹽水泥、碎石、砂、水和減水劑按1∶0.7∶0.7∶0.3∶0.01的重量比混合攪拌制備混凝土，將混凝土涂布在內(nèi)襯層1上，再纏繞一層GFRP再涂布一層混凝土，依次交替反復(fù)施工、直至結(jié)構(gòu)層2厚45mm；在結(jié)構(gòu)層2初凝之后，，以結(jié)構(gòu)層2為芯制備增強(qiáng)層3，這就是在結(jié)構(gòu)層2上纏繞GFRP，厚2mm。脫去芯模便得到Φ1.25米，壁厚50mm的GFRP復(fù)合圓管涵。
權(quán)利要求1.一種輕質(zhì)復(fù)合圓管涵，其特征在于由混凝土和加強(qiáng)筋制備的結(jié)構(gòu)層(2)以及結(jié)構(gòu)層(2)內(nèi)、外復(fù)合的由增強(qiáng)纖維制備的內(nèi)襯層(1)和增強(qiáng)層(3)所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓管涵，其特征在于結(jié)構(gòu)層(2)中的加強(qiáng)筋為增強(qiáng)纖維或者鋼筋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓管涵，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維為增強(qiáng)玻璃纖維。
專利摘要一種輕質(zhì)復(fù)合圓管涵，由混凝土和加強(qiáng)筋制備的結(jié)構(gòu)層(2)以及結(jié)構(gòu)層(2)內(nèi)外復(fù)合的由增強(qiáng)纖維制備的內(nèi)襯(1)和增強(qiáng)層(3)所構(gòu)成。本復(fù)合圓管涵較鋼筋混凝土圓管涵自重大為減輕，單根管節(jié)長(zhǎng)達(dá)6～12m，接頭少，安裝速度快，減少故障率，提高安裝質(zhì)量，無需混凝土底座，只需砂礫墊層，其較強(qiáng)的形變能力能適應(yīng)軟弱地基，特別能適應(yīng)埋地工況可能出現(xiàn)的種種惡劣情況。
文檔編號(hào)E01F5/00GK2873869SQ20062007082
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者錢東升, 黃學(xué)文, 殷永高, 陳曉龍, 周明高, 陳志忠, 胡紅雨, 房濤, 楊慶云, 孫狂飆, 許澤寧, 楊吉文, 許紅, 王恒斌, 車承志 申請(qǐng)人:安徽省高速公路總公司, 安徽華運(yùn)設(shè)計(jì)咨詢有限公司