用光固化纖維增強復合材料進行管道非開挖修復補強的方法及其管路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用光固化纖維增強復合材料對管道進行非開挖修復補強的方法，其是用光固化纖維增強復合材料片材粘貼于管道的內(nèi)壁，經(jīng)過紫外光照射固化后形成一個密封的內(nèi)套管。本發(fā)明還提供用上述方法修復補強的管道。本發(fā)明修復補強的管道，在管道的內(nèi)壁快速形成一個高強度、高致密性的密封的套管，對原管進行有效的修復和增強，本方法中向管壁上粘貼和固化復合材料不受環(huán)境影響、方便快捷。
【專利說明】
用光固化纖維増強復合材料進行管道非開挖修復補強的方法 及其管路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及管道修復技術(shù)領(lǐng)域，尤其是適用于對大口徑管道的非開挖內(nèi)修復補強
技術(shù)領(lǐng)域，提供一種用光固化纖維增強復合材料對流體輸送管道進行非開挖修復補強的方 法，還提供用該方法修復的復合防腐防滲管道。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)及城市建設(shè)的飛速發(fā)展，目前我國許多工廠及城市已從建設(shè)時代逐漸進 入維護管理時代，尤其是地下管網(wǎng)，隨著運營年份的增長，都會有不同程度的損壞，部分管 道已逐步進入事故高發(fā)期。因此，有計劃地開展對舊管道維護和修復已刻不容緩。但管道維 護和修復往往受到交通、地下管線、地下構(gòu)(建)筑物等各種復雜地理環(huán)境因素的影響，促使 對周圍環(huán)境影響較小的非開挖修復技術(shù)獲得廣泛應用。與開挖施工技術(shù)相比，非開挖施工 技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、施工安全性好、社會效益顯著等特點，適用 于各類管道的修復及增強保護作業(yè)。
[0003] 非開挖修復技術(shù)目前主要可分為W下幾大類：
[0004] 1)涂層內(nèi)襯法:就是使用噴涂材料在原管內(nèi)形成加固層的方法。修復前，需要將管 道封堵并清洗干凈，并由攜帶CCTV的機器人進入管道，確保原管內(nèi)壁干燥且無殘留物。然后 通過旋轉(zhuǎn)噴頭或人工方法，將水泥砂漿、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧玻璃鱗片等材料依照合理的順序在 原管內(nèi)進行噴涂。該方法的優(yōu)點有:a)尤其適用于小管徑管道，并可提高其過流能力;b)適 用于長距離施工；C)工作坑面積?。籨)可適應管道斷面的變化;e)無需在支管連接處開口。 但該方法的缺點是:1)施工速度慢;2)對原管道的修復能力有限。
[0005] 2)翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法:又稱CIPP法(化red In Place Pipe,原位固化法）。修復前，也需要 將管道封堵并用高壓水清洗干凈，然后由攜帶CCTV的機器人進入管道了解其破損情況，填 堵內(nèi)壁漏水點。然后將粘合劑與固化劑拌勻，并調(diào)整好固化時間初凝為化，終凝為12h。接下 來將高強防滲纖維軟管單面飽和浸潰環(huán)氧樹脂，利用水壓或氣壓將其全部翻轉(zhuǎn)至原管內(nèi)， 直至軟管膨脹延伸并緊貼原管管壁。之后采用循環(huán)加熱的原理使軟管固化，冷卻后將連接 處處理好，即在舊管道里形成一條光滑的高強新管。該方法的優(yōu)點有:a)施工速度快:從材 料加工、現(xiàn)場準備，到翻轉(zhuǎn)、加熱、固化，僅需15h左右時間；b)無需灌漿;C)可適應管道斷面 的變化，能應用于蛋形、矩形、馬蹄形等各種復雜管段;d)可適應大角度彎管;e)新管道的厚 度可根據(jù)原管的受損程度及過流要求進行適當調(diào)節(jié);f)工作坑面積小，開挖量極少;g)不受 上質(zhì)條件的限制;h)新管道整體性好，防腐、耐壓效果顯著；i)新管道為非剛性材料，故管道 修復后仍允許一定程度的不均勻沉降；j)雖然管道面積會減小約10%，但摩阻系數(shù)變小，且 輸送壓力可提高3%~5%，故過流能力可提高10%左右;k)適用于長距離施工。該方法的缺 點是:a)施工技術(shù)水平要求高;b)對支管接口處理要求較高;C)樹脂的選擇范圍較為狹?。?d)施工時水流要更換線路;e)環(huán)境、氣溫對固化影響較大。
[0006] 3)拉入襯裝法:即將新的HDPE管拉入原管道的方法。首先將皿PE管焊接，然后在其 前段裝錐形擴孔頭來克服管道被牽引時的阻力，同時加裝保護圈防止其被劃傷。接下來用 卷揚機將HDPE管道拉入原有管道。由于新管道比原管道內(nèi)徑稍小，故用水泥砂漿灌注二者 間縫隙，W起固定作用。雖然拉入PE管后過流斷面面積會縮小，但新管道的摩阻系數(shù)也會變 小，綜合考慮兩者的作用，管道的過流能力會下降5%-30%。該方法的優(yōu)點有:a)施工速度 快;b)施工技術(shù)水平要求較低；C)可適應大角度彎管;d)適用于管徑在100mm-2000mm的管 道，適用范圍廣;e)內(nèi)襯管與原管道整體性好，可避免原管繼續(xù)錯位、滲漏、沉降。但該方法 的缺點是:a)成本較高;b)管道斷面減少10%-30%，減少量較大;C)只能在支管連接處選擇 工作坑位置;d)施工時水流要更換線路。
[0007] 4)無縫襯裝法：即將管徑不小于原管徑的皿陽管穿插進原管道的技術(shù)。首先借助 機械將HDPE管的直徑縮小，然后外加牽引力將其拉入原管道，最后注入高溫高壓介質(zhì)或使 其自行恢復原管徑。此時新舊兩管結(jié)合緊密，無需灌漿。由于HDPE管會發(fā)生形變，故要求其 有一定的熱塑性。在襯管安裝完成后加裝其他配件時，應環(huán)向均勻用力，避免襯管因受力不 均勻而受到破壞；另外，管道配件間距最好在200m-240m范圍內(nèi)，如管道配件過多也不宜采 用該技術(shù)。該法與拉入襯裝法的區(qū)別在于，在將新管拖入舊管前，要進行縮徑處理。該方法 的優(yōu)點有:a)施工速度快，為23d/km，優(yōu)于傳統(tǒng)開挖修復的35d/km;b)無需灌漿;C)雖然管道 斷面減少5%-15%，但摩阻系數(shù)變小會提高過流能力;d)新管道兼具了原管道抗沖擊、承壓 力與襯管耐腐蝕、耐磨損、不結(jié)垢的優(yōu)點；e)開挖量少;f)費用低，約為傳統(tǒng)開挖的55%。該 方法的缺點是:a)只能修復較直的管線;b)對施工技術(shù)水平和機械要求較高;C)只能在支管 連接處選擇工作坑位置;d)施工設(shè)備需要較大的存放空間；e)施工時水流要更換線路;f)襯 管毀壞后水會沿夾層流動，損壞點難被發(fā)現(xiàn)，維修困難。
[0008] 5)螺旋管內(nèi)襯法:是用制管機把聚氯乙締、聚乙締、聚丙締、聚偏氣乙締等材料的 帶狀管在井內(nèi)繞制成有固定口徑的螺旋管后拉入原管的方法。型材兩邊各有公母鎖扣，可 在螺旋纏繞中互鎖，在原管中形成連續(xù)無縫的結(jié)構(gòu)性新管。該方法在水深30%時仍可正常 作業(yè)，適用于長距離的管道修復，且原管修復后過流能力有所提高，現(xiàn)已發(fā)展成為排水管道 非開挖修復中一種較為完善的方法。
[0009] 6)國際最新非開挖管道修復技術(shù):Fyfe有限公司研發(fā)的TYFO FI肥RWRAP修復技 術(shù)，可為預應力鋼筋折斷處提供全結(jié)構(gòu)修復;PMP公司研發(fā)的Amex-IO型修復技術(shù)可修復管 道接頭及管道周圍裂紋；約翰斯頓公司開發(fā)的PERMAF0RM專利技術(shù)可在不斷流的情況下修 復井壁;特別是肥OPOXY公司開發(fā)的一系列"一步到化'封裝技術(shù)，已將各種成分提前精確按 配比稱量封裝好，現(xiàn)場只需攬拌均勻即可使用，大大簡化了工人的培訓過程，也提高了工程 的質(zhì)量。但運些最新的方法在技術(shù)上并沒有太大的突破，很多都是考慮了實際應用中的弊 端后將原有的技術(shù)進行了改進。雖然非開挖管道修復技術(shù)具有較好的綜合性經(jīng)濟和環(huán)境效 益，但在推行的過程中仍存在很多問題需要解決。
[0010] 其主要局限性在于上述技術(shù)對管道清洗的要求高、成本大、樹脂固化時間長(一般 在化W上）W及每段施工編織管均需單獨定制，此類修復技術(shù)一般只適用于結(jié)構(gòu)性破壞不 嚴重的直圓形管道，可適用管徑范圍為75~2000mm，管線長度1000 m左右的各類管道。
[0011] 管道非開挖修復技術(shù)作為非開挖技術(shù)的一個重要分支，W其強有力的經(jīng)濟及環(huán)境 優(yōu)勢和不斷完善的技術(shù)，必將在解決現(xiàn)有管道存在的問題方面發(fā)揮更加重要作用。
[0012] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)對于管道的修復，在原管內(nèi)壁上形成一新的管壁，其形成方式 或者是涂層法，需要逐層向原管內(nèi)壁上涂覆涂層而施工速度慢，或者是在原管管壁涂覆樹 脂等粘接劑粘接一新的軟管，需要選擇合適的樹脂，粘貼新管技術(shù)復雜且受到環(huán)境溫度影 響較大而不便普及應用，襯新管還存在一個問題，如果新管再損壞，水就會流到新舊管道之 間的夾層中，使得損壞點難于發(fā)現(xiàn)，再次維修難度增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于改進現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用光固化纖維增強復合材料對 流體輸送管道進行非開挖修復補強的方法，在管道的內(nèi)壁快速形成一個高強度、高致密性 的密封的套管，對原管進行修復和增強，且粘貼不受環(huán)境影響、方便快捷。
[0014] 本發(fā)明的另一個目的是提供用所述方法修復的復合防腐防滲管道。
[0015] 本發(fā)明的目的是運樣實現(xiàn)的：
[0016] -種用光固化纖維增強復合材料對管道進行非開挖修復補強的方法，其特征在 于：用光固化纖維增強復合材料片材粘貼于管道的內(nèi)壁，經(jīng)過紫外光照射固化后形成一個 密封的內(nèi)套管。
[0017] 所述光固化纖維增強復合材料，為紫外光固化復合材料，包括填充材料和基體組 分，其中的填充材料和基體組分協(xié)同組合而成的一種基體得到增強的層合片材，所述基體 組分為紫外光固化樹脂。
[0018] 用所述光固化纖維增強復合材料對管道修復及增強保護的方法的具體步驟可W 是：
[0019] 步驟1:將要修復的管道進行去污、去水處理；
[0020] 步驟2:將光固化纖維增強復合材料直接貼合在管道內(nèi)壁上；
[0021] 步驟3:用紫外燈照射貼在管壁上的復合材料使其在管壁上完全固化；
[0022] 其中的步驟2和步驟3可W是交替進行，最后完成管段的內(nèi)壁的復合材料的光固 化，或者是順序進行，即先完成設(shè)定管段內(nèi)壁復合材料的貼附，然后再進行光固化。
[0023] 所述紫外光的照射波長是可W是0.01~0.40微米。
[0024] 所述紫外光的照射時間可W是5-20min。
[0025] 所述光固化纖維增強復合材料中的填充材料可W是纖維或纖維拉，所述紫外光固 化樹脂浸在所述纖維或纖維拉中。纖維或纖維拉加入在樹脂中，提高復合材料的強度。
[0026] 在所述光固化纖維增強復合材料中，光固化樹脂的浸入量為每平方米纖維或纖維 拉浸入光固化樹脂1.3-2.化g。
[0027] 當每平方米纖維或纖維拉為化g時，浸入光固化樹脂后重量變?yōu)?.4-2.化g。
[0028] 當每平方米纖維或纖維拉為1.化g時，浸入光固化樹脂后重量變?yōu)?.5-3.8kg。
[0029] 本發(fā)明的方法中使用的光固化纖維增強復合材料的原料，還包括兩層薄膜，其分 別覆著在該光固化纖維增強復合材料的兩個側(cè)面上。所述步驟2為:將光固化纖維增強復合 材料其中一個側(cè)面即粘貼面一端的薄膜掲開，露出光固化纖維增強復合材料后粘貼在管道 內(nèi)壁，邊掲邊貼，直到一整塊所述復合材料都貼附在管壁上。
[0030] 所述的兩層薄膜，其均為透光薄膜，或者，其中底面的所述薄膜為不透光的薄膜， 而另一側(cè)的所述薄膜為透光薄膜。在操作中，向管壁上貼附時，將不透光的一層薄膜掲掉。
[0031] 所述方法還在步驟2之前增加一個步驟:在管壁上涂覆一層光固化底漆;該光固化 底漆可W是金屬底漆。加底漆是為了提高復合材料和管壁材質(zhì)之間的粘接力。
[0032] 所述復合材料的厚度為1.0~5. Omm之間，該材料可W在陽光或紫外光照射下固 化。如果復合材料的厚度太薄，則修復層的機械強度，尤其是抗壓強度就會較低，無法達到 修復增強效果，但是，如果厚度太厚，則會因為紫外線不易照射進去而影響固化效果，影響 固化的效率。
[0033] 用本方法修復及增強保護的管道材質(zhì)可W包括所有材質(zhì)的管道，如各種金屬管 道、玻璃鋼夾沙管、PE、PVC管、鋼筋混凝±管。
[0034] 本復合材料的原始狀態(tài)可W是寬度設(shè)定而長度較長的成卷形態(tài)。
[0035] 在本方法中，相鄰兩塊所述復合材料的交接縫處，后貼合的復合材料與前面已經(jīng) 貼合的復合材料重疊一部分構(gòu)成搭接縫即可。交接縫隙處，后粘貼的復合材料與前面已經(jīng) 粘貼的復合材料重疊 30-50mm即可。
[0036] 如果管壁上殘存一些水，或在貼附管道頂部的復合材料，光固化纖維增強復合材 料在管壁上貼附不住時，可W用一具有與管道弧度相應支撐面的支撐物將該復合材料抵在 管壁上，然后再進行光照射，讓所述復合材料固化在管壁上。
[0037] 在步驟2中，所述復合材料在管壁上的貼附操作可W是順序粘貼法，即垂直閉合粘 貼法:將一段設(shè)定寬度的復合材料在管周壁上環(huán)繞一周貼附，環(huán)繞一周后復合材料的兩個 端邊重疊 30-50mm形成軸向搭接縫;然后，對該段復合材料進行步驟3即光照固化;之后，再 取另一段設(shè)定寬度的復合材料在管周壁上環(huán)繞一周貼附，后一段復合材料與前一段復合材 料在周向邊緣重疊 30-50mm形成縱向搭接縫，然后，對該段復合材料進行步驟3即光照固化； 如此反復，直至將設(shè)定管長的管壁均貼附上所述復合材料。
[0038] 在上述方法中，當對于一段復合材料進行光固化時，最好是將該段要與后續(xù)段復 合材料搭接的一設(shè)定部分的復合材料用不透光膜遮住。
[0039] 相鄰兩段復合材料的軸向搭接縫相錯設(shè)置為佳。
[0040] 在步驟2中，所述復合材料在管壁上的貼附操作還可W是預留工作通道貼合法:為 了避免管道底部新粘貼的防腐增強貼片被施工過程中運輸車輛和工人行走損壞，在預留管 道底部1米寬內(nèi)壁暫不粘貼的情況下，根據(jù)管徑和管道長度計算每片片材的長度和寬度，將 設(shè)定長度和寬度的復合材料在管道上部周壁上粘貼所述復合材料，在管道底部預留弦長一 米的內(nèi)壁面暫不粘貼，留作運輸施工工具和人員走動的通道;待上部周壁粘貼固化完畢后， 再取另一段寬度與下部周壁的弧長相同且長度與已貼上部管壁長度相當?shù)膹秃喜牧显谠?底部內(nèi)壁上同樣地粘貼和固化，后一段復合材料與前一段復合材料在周向邊緣重疊 30- 50mm形成縱向搭接縫;如此反復，直至將所有管壁均粘貼上所述復合材料;在固化步驟中， 將紫外光照設(shè)備車沿工作通道推來，根據(jù)設(shè)定的速度勻速行進，對已粘貼復合材料的那部 分管壁進行光照固化;然后，再對工作通道的管壁進行復合材料粘貼，紫外光照射固化。
[0041] 也可W是，把一米寬的片材裁剪成管道周長減去1米的長度W后，在管道下方沿管 道軸向畫出一米寬的區(qū)域，然后把若干片復合材料依次貼在管道內(nèi)壁上，直到貼滿，后一片 復合材料與前一片復合材料在周向邊緣需重疊一部分形成縱向搭接縫。然后進行步驟3,對 于已經(jīng)貼附的復合材料進行光固化，然后，再對于工作通道的管壁進行復合材料貼附，一節(jié) 管道長度W內(nèi)一次全部粘貼，順序固化，或者，貼附一段，即光照固化一段，最后將設(shè)定管段 的內(nèi)壁均貼附固定所述復合材料。
[0042] 在固化步驟中，將紫外光照設(shè)備車沿工作通道推來，根據(jù)設(shè)定的速度勻速行進，對 管壁上部已粘貼復合材料的那部分管壁進行光照固化;然后，再對工作通道的管壁進行復 合材料粘貼，紫外光照射固化。
[0043] 后一段復合材料與前一段復合材料的接縫處重疊30-50mm。為了使得在管壁上形 成的復合材料內(nèi)套管牢固，不僅是與管壁結(jié)合牢固，而且各塊復合材料之間連接牢固，接縫 處的處理就非常關(guān)鍵。一般粘接片材，邊緣處最容易起翅，固化在管壁上的復合材料，在流 體的沖刷下，接縫處容易起翅，為此，接縫處重疊一部分可W有效避免因起翅而使得內(nèi)套管 在接縫處破漏，而重疊部分的尺寸大小也要考慮，如果太小，如果有起翅，很快就會破漏，但 如果重疊太大，會增大材料成本。經(jīng)過試驗，確定重疊30-50mm為佳。如果是修復流經(jīng)流體為 腐蝕性較強的管路，搭接縫的復合材料重疊長度要長一些，例如為8-lOcm。
[0044] 所述工作通道與所述弧度范圍之間形成軸向搭接縫。
[0045] 在所述預留工作通道貼合法中，將與工作通道銜接的復合材料的邊緣的設(shè)定部分 的復合材料用不透光膜遮住;和/或，在對工作通道進行逐段光固化時，要對于搭接部遮光。
[0046] 在本發(fā)明提供的方法中，所留工作通道的弧長與復合材料的寬度相當為優(yōu)選方 案。
[0047] 所述工作通道的最大寬度Wl米為宜。
[0048] 本復合材料是長度和寬度設(shè)定的成卷形態(tài)。
[0049] 所述支撐物可W為2-3條弧形彈性支架或透明塑料板。
[0050] -種如上所述的方法修復的管道，其特征在于:在管道內(nèi)壁上固著一復合材料層， 該復合材料層在所述管道內(nèi)壁上形成一密封的內(nèi)套管，該復合材料為紫外光固化纖維增強 復合材料。
[0051 ]所述套管是由若干塊所述復合材料搭接而成的。
[0052] 在所述復合材料層的表面還設(shè)有一層薄膜層。
[0053] 所述套管對應垂直閉合粘貼法，由若干塊環(huán)繞在一設(shè)定軸向長度管壁上的所述復 合材料塊組成，每塊所述復合材料塊首尾相接的接縫構(gòu)成軸向搭接縫，相鄰的所述復合材 料塊之間構(gòu)成縱搭接縫;或者，所述套管對應預留工作通道貼合法，包括在上管壁部分和在 下管壁兩部分，各部分由若干復合材料塊沿管道軸向拼接而成;和/或，
[0054] 對應預留工作通道貼合法，所述在上管壁部分和在下管壁部分的分界線的弦長為 0.9-1.2米從而保證1米左右寬度的工作通道;和/或，
[0055] 對應垂直閉合粘貼法，各個所述軸向搭接縫相錯設(shè)置。
[0056] 所述搭接縫兩塊所述復合材料的重疊長度為8-lOcm或30-50mm;和/或，
[0057] 所述復合材料的厚度為1.0~5. Omm之間；和/或，
[0058] 在所述復合材料和管壁之間還涂覆有一光固化底漆層;和/或，
[0059] 所述管道為金屬管道，或玻璃鋼夾沙管，或PE管，或PVC管，或PCCP管，或鋼筋混凝 上管;和/或，
[0060] 所述光固化纖維增強復合材料，為紫外光固化復合材料，包括填充材料和基體組 分，所述基體組分的光固化樹脂為紫外固化樹脂，所述填充材料是纖維或纖維拉。
[0061] 本發(fā)明提供的方法和用該方法修復的管道，克服現(xiàn)有非開挖修復技術(shù)的缺點，能 將修復材料成片地快速粘貼到原管的內(nèi)壁上，與原管之間不會形成空隙，具有全天候施工、 無接頭且流動性好，可適應于各類形狀，如非圓形斷面和彎曲的管段等施工人員能進入操 作的所有管徑的各類管線的修復及增強保護，實現(xiàn)管道的快速修復，可延長10年W上的使 用壽命。
[0062] 修復補強本發(fā)明的創(chuàng)新點在于：
[0063] 1、本發(fā)明用上述光固化纖維增強復合材料貼敷于流體輸送管道的內(nèi)壁，固化后形 成一個密封的內(nèi)套層，該套層具有極好的防護、防腐、防漏、增強等作用?？蒞實現(xiàn)老舊管道 的修復修理，防止爆管等意外事故的發(fā)生，可大大延長管道的使用壽命。
[0064] 2、本發(fā)明所用的光固化纖維增強復合材料是由光固化樹脂體系與玻璃纖維或/和 玻纖拉、或其他纖維或/和纖維拉制成的復合材料，材料的正面敷有一層透明薄膜，反面敷 有一層透明或不透明的薄膜。產(chǎn)品形式為卷材或片材，厚度為1.0-5.Omm之間可調(diào)，幅寬可 調(diào)。光固化纖維增強復合材料施工方便，可W根據(jù)要求的形狀、大小任意裁剪、粘貼，粘貼后 在陽光照射或紫外燈照射下高分子交聯(lián)固化形成無縫密封套層。
[0065] 3、本發(fā)明的得先將要修復的管道進行去污、去水處理，然后將光固化纖維增強復 合材料粘貼面的一端的薄膜掲開，直接貼合在管道內(nèi)壁，邊掲邊貼的施工方法簡單易行。如 由于除水不干凈貼合不上時，可W用具有一定弧度的支撐體支撐，然后用紫外燈照射5- 20min即可完全固化，固化后其本身的強度足W承受工作壓力。
[0066] 4、本發(fā)明所用的光固化纖維增強復合材料可用于不同材質(zhì)管道的修復及增強保 護，包括玻璃鋼加沙管、水泥管、鑄鐵管、鋼管及混凝±管等各種材質(zhì)的管道。
[0067] 5、本發(fā)明的流體輸送管道修復及增強保護技術(shù)，修復的管道過流斷面的損失基本 可忽略，且流動性能大大改善。該技術(shù)既可用于供水、污水及燃氣管道的修復，也可用于化 工等工業(yè)管道的修復，尤其適用于城市中交通擁擠、地面設(shè)施集中或占壓嚴重、采用常規(guī)開 挖地面的方法難W修復和更新的管道。該修復技術(shù)具有全天候施工、無接頭且流動性好、可 用于各類形狀，如非圓形斷面和彎曲的管段等，適用于施工人員能進入操作的所有管徑的 各類管線的快速修復及增強保護。
[0068] 下面通過附圖和實施例對本發(fā)明做詳細說明。
【附圖說明】
[0069] 圖1:本發(fā)明提供的對管道進行非開挖修復補強的方法中所用的光固化纖維增強 復合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070] 圖2:為一種垂直閉合粘貼法示意圖。
[0071 ]圖3:為一種預留工作通道貼合法示意圖。
【具體實施方式】
[0072] 本發(fā)明的主要內(nèi)容是：用光固化纖維增強復合材料對管道進行非開挖快速修復補 強，尤其適用于大徑管道的內(nèi)修復保護、防護及增強。
[0073] 具體地，就是用紫外光固化纖維增強復合材料片材貼敷于流體輸送管道的內(nèi)壁， 經(jīng)過光照固化后形成一個密封的內(nèi)套管；
[0074] 所述紫外光固化纖維增強復合材料，為紫外光固化材料，由其中的填充材料和基 體組分協(xié)同組合而成的一種復合片材，所述光照光為紫外光。
[0075] 所述基體是紫外光固化樹脂。所述填充材料為纖維或纖維拉。
[0076] 例如，一種所述光固化纖維增強復合材料的實例，包括紫外光固化樹脂和纖維或 纖維拉，所述紫外光固化樹脂浸在所述纖維或纖維拉中。
[0077] 在所述光固化纖維增強復合材料中，紫外光固化樹脂的浸入量為每平方米纖維或 纖維拉浸入光固化樹脂1.3-2.化邑。
[0078] 當每平方米纖維或纖維拉為化g時，浸入光固化樹脂后重量變?yōu)?.化g。
[0079] 當每平方米纖維或纖維拉為1.化g時，浸入光固化樹脂后重量變?yōu)?.化g。
[0080] 如圖1所示，本發(fā)明的方法中使用的紫外光固化纖維增強復合材料，為了使用運輸 和方便，還包括兩層薄膜，底層透明或不透明保護薄膜2和頂層透明薄膜3,其分別覆著在該 紫外光固化纖維增強復合材料1的兩個側(cè)面上。
[0081] 貼附固化上本紫外光固化纖維增強復合材料的管壁，形成一個套管，該套管具有 極好的防護、防腐、防漏、增強等作用?？蒞實現(xiàn)老舊管道的修復修理，防止爆管等意外事故 的發(fā)生，可大大延長管道的使用壽命。
[0082] 由于復合材料是固化在原有管壁上，復合材料形成的套管和原管壁之間沒有縫 隙，形成一體管體，不會出現(xiàn)夾層而使得泄漏不易查找和修復的后續(xù)問題。
[0083] 用光固化纖維增強復合材料對管道進行非開挖快速修復補強的方法可W是：
[0084] 步驟1:將要修復的管道進行去污、去水處理；
[0085] 步驟2:將光固化纖維增強復合材料一側(cè)的粘貼面的一端的不透明的薄膜掲開，露 出浸有紫外光固化纖維增強復合材料直接貼合在管道內(nèi)壁，邊掲邊貼，直到一整塊所述復 合材料都貼在管壁上；
[0086] 步驟3:用紫外燈照射貼在管壁上的復合材料使其在管壁上完全固化。
[0087] 所述復合材料的厚度為1.0~5. Omm之間，該材料可W在陽光或紫外光照射下固 化。本復合材料是寬度設(shè)定而長度較長的成卷形態(tài)。例如寬度是950-1050mm，而一卷的長度 可W是10米。
[008引所述紫外光的照射波長是可W是0.0 l~0.40微米，照射時間可W是5-20min。
[0089] 用本方法修復及增強保護的管道材質(zhì)可W包括所有材質(zhì)的管道，如各種金屬管 道、玻璃鋼夾沙管、PE、PVC管、鋼筋混凝±管。
[0090] 具體的操作方法可W是：
[0091] 1.將管道內(nèi)壁的污物、雜物清理干凈，并進行通風W保持施工人員的呼吸安全；
[0092] 2.將所有材料從人孔中吊入管道；
[0093] 3.根據(jù)原管道結(jié)構(gòu)和形狀設(shè)計所需要的紫外光固化纖維增強復合材料的尺寸和 形狀，并按需要進行剪裁復合材料；
[0094] 4.按照紫外光固化纖維增強復合材料的施工方法可直接貼合于除污后的管道內(nèi) 壁，也可W先在除污后的管道內(nèi)壁涂一層光固化底漆，然后將光固化纖維增強復合材料貼 合上，一起固化。
[0095] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例僅提供了一些本發(fā)明的實施方 式，并非用W限制本發(fā)明實施范圍及光固化纖維增強復合材料貼合方式，凡依本發(fā)明申請 專利范圍所述的材料、構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括本發(fā)明專利申請 范圍內(nèi)。
[0096] 實施例1:垂直閉合粘貼法(見圖2)。
[0097] 步驟1:紫外光固化纖維增強復合材料貼合施工前將管道內(nèi)壁的水分用吸濕干布 擦干水珠。
[0098] 步驟2:先將光固化纖維增強復合材料粘貼面的保護薄膜2-端掲開，然后將掲去 膜的一面仔細地粘貼在管道的內(nèi)壁上。分段垂直包覆，第一段的順序可從管道橫斷面對應 時鐘的5點鐘（或7點鐘)方位逆時針(順時針訪向開始，繞貼到管道頂端，繼續(xù)貼合到接縫 位置，撕開頂層薄膜3-條縫，將復合材料兩端進行搭接，搭接峰處應有8-lOcm或30-50mm的 搭接長度，用手或?qū)Ｓ霉ぞ哂昧L壓搭接縫。
[0099] 若管道尺寸較大，為防止頂端在固化前脫落，可W準備2-3條弧形彈性支架或透明 塑料板支撐。注意：在粘合管壁時要用手同時用力從中間向兩端推壓，使材料貼合管道表 面，W去除材料與管道表面之間的空氣，使得管壁與復合材料緊密貼合。
[0100] 要注意的是：
[0101] (1)根據(jù)管徑不同，粘接寬度可W不同，但復合材料兩端的重疊部分至少要有30- 50mm(包括軸向重疊部分和環(huán)形縱向重疊部分）。在固化前將運往前、后延伸的復合材料兩 端分別用不透光膠帶或其他不透光膜遮住8-lOcm或30-50mm，W便軸向延伸搭接之用。
[0102] (2)復合材料的軸向粘接位置:軸向重疊處可選在管道的5點鐘至7點鐘位置，相鄰 的兩段復合材料的重疊處不能在同一直線上，W防止各層材料重合在同一位置，不利于充 分固化;應保證兩段材料的粘接位置相錯15° W上。
[0103] (3)上述過程完成后進行紫外光照射固化。固化用紫外線燈圈固定在輪車上，采用 倒拉式前行，紫外操作人員應穿上紫外線防護服及帶上防紫外線眼睛，W防紫外線直接照 射到人體。固化時要順著管壁操作，W免使尚未發(fā)生固化反應的復合材料與管壁脫離而產(chǎn) 生空氣間隙。
[0104] 根據(jù)紫外線燈情況，可W-段一段的固化，也可W幾段一起固化。固化時，非粘貼 面透明薄膜不要掲下來，等完全固化后才將其掲下。
[0105] 固化時注意：
[0106] (1)材料的固化時間可定為5-20min(視現(xiàn)場具體情況而定），直至完全固化為止， 材料完全固化后將沒有氣味。在基本固化后，將防止脫落的弧形彈性支架移除，W進行完全 固化，完全固化操作必須要保證每個部位材料的受光時間均保持在15min。
[0107] (2)為加快工程進度，可從選定位置往不同方向同時施工。
[0108] 實施例2:預留工作通道貼合法(見圖3)。
[0109] 為了避免管道底部新粘貼的防腐增強貼片被施工過程中運輸車輛和工人行走損 壞，在預留管道底部1米寬內(nèi)壁暫不粘貼的情況下，根據(jù)管徑和管道長度計算每片片材的長 度和寬度，將設(shè)定長度和寬度的復合材料在管的在上的一個弧度范圍的上部周壁上粘貼， 在管道底部預留弦長一米的內(nèi)壁面暫不粘貼，然后，再取另一段設(shè)定寬度的復合材料在管 周壁上沿軸向同樣的一個弧度范圍粘貼，在管道底部預留弦長一米W下的管內(nèi)壁面暫不粘 貝占，后一段復合材料與前一段復合材料在周向邊緣重疊一部分形成縱向搭接縫，如此反復， 直至將設(shè)定管長的設(shè)定弧度范圍內(nèi)的管壁均貼附上所述復合材料，而在管壁的下部留有一 個未貼附區(qū)域；留作運輸施工工具和人員走動的工作通道;然后進行步驟3,對于已經(jīng)貼附 的復合材料進行光固化，在固化步驟中，將紫外光照設(shè)備車沿工作通道推來，根據(jù)設(shè)定的速 度勻速行進，對已粘貼復合材料的那部分管壁進行光照固化。
[0110] 待上部周壁粘貼固化完畢后，再對于工作通道的管壁進行復合材料貼附，一節(jié)管 道長度W內(nèi)一次全部粘貼，順序固化，或者，貼附一段，即光照固化一段，最后將設(shè)定管段的 內(nèi)壁均貼附固定所述復合材料。
[0111] 后一段復合材料與前一段復合材料在周向邊緣重疊形成縱向搭接縫;如此反復， 直至將所有管壁均粘貼上所述復合材料；
[0112] 具體操作步驟可W是：
[0113] 步驟1:紫外光固化纖維增強復合材料貼合施工前將管道內(nèi)壁的水分用吸濕干布 擦干水珠。
[0114] 步驟2:根據(jù)不同管徑，在管道低端預留出不同尺寸的工作通道，例如，在管道底部 預留弦長一米的內(nèi)壁面暫不粘貼，W免工作人員施工時將固化前的復合材料破壞。設(shè)計并 剪切好去除通道尺寸大小的復合材料。
[0115] 按照實施例1的方法，對于管道上部管壁進行復合材料粘貼。先將光固化纖維增強 復合材料粘貼面的保護膜一端掲開，然后將掲去膜的一面仔細地粘貼在管道的內(nèi)壁上。一 段一段粘貼，最后在管道下部留下一為貼復合材料的工作通道。
[0116] 然后，再對工作通道的管壁進行復合材料粘貼，紫外光照射固化。例如可W是貼一 段復合材料，用紫外光照設(shè)備對該段復合材料進行光照固化，然后再貼一段復合材料，再對 其光照固化。
[0117] 分段垂直包覆，兩兩的搭接縫處應有30-50mm或8-lOcm的搭接長度，用手或?qū)Ｓ霉?具用力滾壓搭接縫。若管道尺寸較大，為防止頂端在固化前脫落，可W準備2-3條弧形彈性 支架或透明塑料板支撐。注意:在粘合管壁時要用手同時用力從中間向兩端推壓，使材料貼 合管道表面，W去除材料與管道表面之間的空氣，使得管壁與復合材料緊密貼合。
[0118] 將施工通道兩邊的光固化纖維增強復合材料用不透光膠帶或其他不透光膜遮住 30-50mm或8-1 Ocm, W便在通道施工時進行軸向搭接之用。
[0119] 在步驟3中，固化用紫外線燈圈固定在輪車上，采用倒拉式前行，紫外操作人員應 穿上紫外線防護服及帶上防紫外線眼睛，W防紫外線直接照射到人體。固化時要順著管壁 操作，W免使尚未發(fā)生固化反應的復合材料與管壁脫離而產(chǎn)生空氣間隙。根據(jù)紫外線燈情 況，可W-段一段的固化，也可W幾段一起固化。固化時，非粘貼面透明薄膜不要掲下來。
[0120] 材料的固化時間可定為10-20min(視現(xiàn)場具體情況而定），直至完全固化為止，材 料完全固化后將沒有氣味。在基本固化后，將防止脫落的弧形彈性支架移除，W進行完全固 化，完全固化操作必須要保證每個部位材料的受光時間均保持在lOmin。
[0121] 工作通道的施工，將通道清理干凈，并將上部已經(jīng)固化的復合材料上預留的遮光 膜去除。用事先按照通道尺寸裁剪好的光固化纖維增強復合材料軸向（橫向）貼合，與縱向 預留搭接面搭接好，最好進行光固化操作。
[0122] 本方法所用的紫外光固化纖維增強復合材料更優(yōu)選地，可W是具有如下主要性能 指標的光固化復合材料：
[0123] 1)物理及機械性能見表1。
[0124] 附表1物理及機械性能指標
[0125]
[01%] 2)主要衛(wèi)生性能指標見附表2。
[0127]附表2主要衛(wèi)生標準及指標 [012 引

【主權(quán)項】
1. 一種用光固化纖維增強復合材料對管道進行非開挖修復補強的方法，其特征在于： 用光固化纖維增強復合材料片材粘貼于管道的內(nèi)壁，經(jīng)過紫外光照射固化后形成一個密封 的內(nèi)套管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述光固化纖維增強復合材料，為紫外光 固化復合材料，包括填充材料和基體組分，所述基體組分的光固化樹脂為紫外固化樹脂，所 述方法的具體步驟如下： 步驟一:將要修復的管道進行去污、去水處理； 步驟二:將光固化纖維增強復合材料直接粘貼在管道內(nèi)壁上； 步驟三:用紫外燈照射粘貼在管壁上的復合材料，使其在管壁上完全固化； 其中的步驟2和步驟3是交替進行，最后完成管段內(nèi)壁復合材料的光固化，或者是順序 進行，即先完成設(shè)定管段內(nèi)壁復合材料的粘貼，然后再進行光固化。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述紫外光的照射時間是5-20min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于:所述光固化纖維增強復合材料中 的所述填充材料是纖維或纖維氈。5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述復合材料的原料，還包括兩層薄 膜，其分別覆著在該光固化纖維增強復合材料的正反兩個側(cè)面上，所述步驟二為:將光固化 纖維增強復合材料其中一個側(cè)面即粘貼面一端的薄膜揭開，露出光固化纖維增強復合材料 后直接粘貼在管道內(nèi)壁，邊揭邊貼，直到一整塊所述復合材料都貼附在管壁上;和/或， 所述方法中，在步驟2之前還增加一個步驟:在管壁上涂覆一層光固化底漆;和/或， 所述復合材料的厚度為1.0~5.0 mm之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于：用本方法修復補強的管道材質(zhì)為 金屬管道，或玻璃鋼夾沙管，或PE管，或PVC管，或PCCP管，或鋼筋混凝土管;和/或， 在將所述復合材料粘貼于所述管壁上時，交接縫隙處，后粘貼的復合材料與前面已經(jīng) 粘貼的復合材料重疊30_50mm即可;和/或， 如果管壁含水率較高，光固化纖維增強復合材料在管壁上粘貼不牢時，用一具有與管 道弧度相應支撐面的支撐物將所述復合材料抵在管壁上，然后再進行紫外光照射，讓所述 復合材料固化在管壁上;和/或， 所述復合材料在管壁上的粘貼操作是： 順序粘貼法:將一段設(shè)定寬度的復合材料在管周壁上環(huán)繞一周粘貼，環(huán)繞一周后復合 材料的兩個端邊重疊30_50mm形成軸向搭接縫;然后，對該段復合材料進行步驟3即光照固 化;之后，再取另一段設(shè)定寬度的復合材料在管周壁上環(huán)繞一周粘貼，后一段復合材料與前 一段復合材料在周向邊緣重疊30_50mm形成縱向搭接縫，然后，對該段復合材料進行步驟3 即光照固化;如此反復，直至將設(shè)定管長的管壁均粘貼上所述復合材料;或者是： 預留工作通道粘貼法:在預留管道底部1米寬內(nèi)壁暫不粘貼的情況下，根據(jù)管徑和管道 長度計算每片片材的長度和寬度，將設(shè)定長度和寬度的復合材料在管道上部周壁上粘貼所 述復合材料，在管道底部預留弦長一米的內(nèi)壁面暫不粘貼，留作運輸施工工具和人員走動 的通道;待上部周壁粘貼固化完畢后，再取另一段寬度與下部周壁的弧長相同且長度與已 貼上部管壁長度相當?shù)膹秃喜牧显谠摰撞績?nèi)壁上同樣地粘貼和固化，后一段復合材料與前 一段復合材料在周向邊緣重疊30_50mm形成縱向搭接縫;如此反復，直至將所有管壁均粘貼 上所述復合材料;在固化步驟中，將紫外光照設(shè)備車沿工作通道推來，根據(jù)設(shè)定的速度勻速 行進，對已粘貼復合材料的那部分管壁進行光照固化;然后，再對工作通道的管壁進行復合 材料粘貼，紫外光照射固化。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:在順序粘貼法中，相鄰兩段復合材料的軸 向搭接縫相錯設(shè)置;和/或，在上述方法中，當對于一段復合材料進行光固化時，需要將該段 要與后續(xù)段復合材料搭接的30_50mm的復合材料用不透光膜遮住;和/或，在所述預留工作 通道粘貼法中，當對于上部復合材料光固化上，將與工作通道銜接的復合材料的邊緣的30-50mm的復合材料用不透光膜遮住;和/或，在對工作通道進行逐段光固化時，要對于搭接部 分遮光處理;和/或， 在該方法中，所留工作通道的弧長與復合材料的寬度相當。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：本復合材料是長度和寬度設(shè)定的成卷形 ??τ 〇9. 一種如根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法修復的管道，其特征在于：在管道內(nèi)壁上固著 一復合材料層，該復合材料層在所述管道內(nèi)壁上形成一套管，該復合材料為紫外光固化纖 維增強復合材料。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的管道，其特征在于:所述套管是由若干塊所述復合材料搭接 而成的；和/或， 在所述復合材料層的表面還設(shè)有一層薄膜層;和/或， 所述套管對應順序粘貼法即垂直閉合粘貼法，由若干塊環(huán)繞在一設(shè)定軸向長度管壁上 的所述復合材料塊組成，每塊所述復合材料塊首尾相接的接縫構(gòu)成軸向搭接縫，相鄰的所 述復合材料塊之間構(gòu)成縱搭接縫;或者，所述套管對應預留工作通道貼合法，包括在上管壁 部分和在下管壁兩部分，各部分由若干復合材料塊沿管道軸向拼接而成;和/或， 對應預留工作通道貼合法，所述在上管壁部分和在下管壁部分的分界線的弦長為0.9-1.2米;和/或， 對應垂直閉合粘貼法，各個所述軸向搭接縫相錯設(shè)置;和/或， 所述搭接縫兩塊所述復合材料的重疊長度為8-10cm或30-50mm;和/或， 所述復合材料的厚度為1 .〇~5.0 mm之間;和/或， 在所述復合材料和管壁之間還涂覆有一光固化底漆層;和/或， 所述管道為金屬管道，或玻璃鋼夾沙管，或PE管，或PVC管，或PCCP管，或鋼筋混凝土管； 和/或， 所述光固化纖維增強復合材料，為紫外光固化復合材料，包括填充材料和基體組分，所 述基體組分的光固化樹脂為紫外固化樹脂，所述填充材料是纖維或纖維氈。
【文檔編號】F16L55/162GK106032867SQ201610140705
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】浦國紅, 牛玉舒, 商梅榮, 繆宏, 石東生, 張悅
【申請人】北京百世通管道科技有限公司