專利名稱：一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種預(yù)制管，具體地說是一種主要用于工業(yè)工程、礦業(yè)工程、港海工程、市政工程和農(nóng)田水利工程等工程的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，具有制作簡單，使用方便，有效控裂防裂，耐久性高，安全可靠度高，使用壽命長等特點(diǎn)。本發(fā)明還涉及預(yù)制管的制作方法。
背景技術(shù)：
混凝土管與鋼管比較，可以大量節(jié)約鋼材，延長使用壽命，且建廠投資少，鋪設(shè)安裝方便，已在工廠、礦山、油田、港口、城市建設(shè)和農(nóng)田水利工程中得到廣泛的應(yīng)用。但混凝土預(yù)制管的開裂問題和耐久性問題一直以來是其使用過程中較難解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是提供一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管及其制作方法，以克服傳統(tǒng)混凝土預(yù)制管的缺陷，提高預(yù)制管耐久性和控制預(yù)制管開裂，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:所述預(yù)制管選用非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制作，非金屬纖維編織網(wǎng)位于預(yù)制管的內(nèi)部，所述預(yù)制管中非金屬纖維編織網(wǎng)的層數(shù)為I層或多層。所述非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)的水泥基復(fù)合材料由非金屬纖維網(wǎng)和水泥基基體組成，所述非金屬纖維編織網(wǎng)包括:碳纖維編織網(wǎng)、芳綸纖維編織網(wǎng)、耐堿玻璃纖維編織網(wǎng)、聚乙烯醇纖維編織網(wǎng)、聚乙烯纖維編織網(wǎng)或混雜纖維編織網(wǎng)，混雜纖維中具有兩種以上選自以上纖維的纖維；水泥基基體的砂漿組成成分除拌和水外，還包括:硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種、活·性礦物細(xì)摻料，減水劑、砂，所述活性礦物細(xì)摻料為具有火山灰活性的材料?；鹕交一钚缘牟牧习ǚ勖夯摇⒐璺?、?；郀t礦渣中的一種或幾種。此外，所述的水泥基復(fù)合材料的水泥基基體的砂漿優(yōu)選質(zhì)量配比為:各組分的質(zhì)量之比為水泥:水:粉煤灰:硅灰:減水劑:粗砂:細(xì)砂=1:(0.45 0.55):(0.3 0.36):(0.05 0.1):(0.006 0.01):(0.9 1.0):(1.8 2.0)。其中粗砂的粒徑范圍在 0.6 1.2mm ；細(xì)砂粒徑范圍為(T0.6mm。所述非金屬纖維編織網(wǎng)具有多層時，相鄰層之間留有不小于3mm的間距。所述非金屬纖維編織網(wǎng)被預(yù)張拉且其表面涂抹環(huán)氧樹脂。本發(fā)明另一個所要解決的技術(shù)問題是提供一種上述纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管的制作方法。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
將管狀非金屬纖維編織網(wǎng)安裝在預(yù)制管模具上形成模板澆筑裝置，并在管狀非金屬纖維編織網(wǎng)兩側(cè)施加張拉應(yīng)力以保證澆筑過程中編織網(wǎng)形狀位置不發(fā)生變化；在預(yù)制管模具的外模打開的情況下，從上部開口處將水泥基復(fù)合材料灌入模板澆筑裝置，適當(dāng)振搗并將預(yù)制管模具的外模合攏；預(yù)制管成型后拆模，修剪兩側(cè)多余的纖維編織網(wǎng)，養(yǎng)護(hù)后成纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管。所述的管狀非金屬纖維編織網(wǎng)制作過程如下:將所需尺寸的纖維編織網(wǎng)進(jìn)行雙向張拉，并將張拉后的纖維編織網(wǎng)使用夾具固定；在固定的纖維編織網(wǎng)表面涂抹環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂固化后拆模；將所得纖維編織網(wǎng)彎曲成所需尺寸的圓管狀并在搭接處使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)，環(huán)氧樹脂固化后即完成管狀非金屬纖維編織網(wǎng)的制作。所述的預(yù)制管模具由外模、預(yù)制管模具內(nèi)部部件和預(yù)制管模具外部部件組成；所述外模由三個圓弧面沿周向鉸接組成，其中第一圓弧面和第二圓弧面鉸接，第二圓弧面和第三圓弧面鉸接，合攏后為圓管狀，其內(nèi)徑與預(yù)制管外徑相一致，其長度與所制預(yù)制管長度相一致；所述預(yù)制管模具內(nèi)部部件由較小部分圓柱和處于較小部分圓柱兩端的同軸的較大部分圓柱組成，較小部分圓柱的外徑與預(yù)制管內(nèi)徑相一致，較大部分圓柱的外徑與管狀編織網(wǎng)的內(nèi)徑相一致；所述預(yù)制管模具外部部件處在所述內(nèi)部部件的兩端，所述預(yù)制管模具外部部件拼接后形成的圓型孔洞內(nèi)徑與管狀纖維編織網(wǎng)外徑相一致。所述模板澆筑裝置在水平放置下進(jìn)行預(yù)制管的澆筑制作。所述預(yù)制管可以根據(jù)實際尺寸大小需要通過調(diào)整模具的尺寸大小來制作。本發(fā)明所述的預(yù)制管可以改善和解決傳統(tǒng)混凝土預(yù)制管的開裂問題和耐久性問題。由于非金屬纖維編織網(wǎng)自身耐腐蝕性好，由非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制成的預(yù)制管又具有高拉伸延性和裂縫控制能力等特點(diǎn)，可以有效減少有害裂縫的產(chǎn)生并抑制裂縫發(fā)展，其抗氯離子滲透和抗水滲透性能也遠(yuǎn)優(yōu)于普通混凝土。采用本發(fā)明所述的預(yù)制管具有制作簡便，使用方便，耐久性高，控制裂縫開展的特點(diǎn)。


以下為附圖之中的標(biāo)注說明:1是纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，2是管狀非金屬纖維編織網(wǎng)，3是固定張拉纖維編織網(wǎng)的夾具，4是制作預(yù)制管的外模，5是預(yù)制管模具的內(nèi)部部件，6是預(yù)制管模具的外部部件，7是澆筑的水泥基復(fù)合材料，8是表示張拉方向的箭頭。圖1(a)是本發(fā)明的預(yù)制管結(jié)構(gòu)示意圖。圖1(b)是本發(fā)明的預(yù)制管的正視圖。圖1(c)是本發(fā)明的預(yù)制管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)是本發(fā)明的編織網(wǎng)張拉后被夾具固定時的示意圖。圖2(b)是本發(fā)明的編織網(wǎng)張拉后被夾具固定時的側(cè)視圖。圖2(c)是本發(fā)明的編織網(wǎng)張拉后被夾具固定時的俯視圖。圖3(a)是本發(fā)明的預(yù)制管澆筑裝置示意圖。圖3(b)是本發(fā)明的預(yù)制管澆筑裝置正視圖。圖3(c)是本發(fā)明的預(yù)制管澆筑裝置側(cè)視圖。圖3(d)是本發(fā)明的預(yù)制管澆筑裝置俯視圖。圖3 (e)是圖3 (C)的A-A剖視圖。圖3 (f)是圖3 (d)的B-B剖視圖。圖3(g)是本發(fā)明的預(yù)制管澆筑裝置構(gòu)件拆分示意圖。圖4(a)是本發(fā)明的預(yù)制管的外模示意圖。
圖4(b)是本發(fā)明的預(yù)制管的外模正視圖。圖5是管狀編織網(wǎng)的制作過程示意圖。圖6是預(yù)制管制作過程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管及其制作方法具體實施方式
作對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本實施實例是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明作出任何限定。本實施例的一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管如圖1 (a) (b) (c) (d)所示，所述預(yù)制管選用非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制作，非金屬纖維編織網(wǎng)位于預(yù)制管的內(nèi)部，所述預(yù)制管中非金屬纖維編織網(wǎng)的層數(shù)為I層或多層。所述非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)的水泥基復(fù)合材料由非金屬纖維網(wǎng)和水泥基基體組成，所述非金屬纖維編織網(wǎng)包括:碳纖維編織網(wǎng)、芳綸纖維編織網(wǎng)、耐堿玻璃纖維編織網(wǎng)、聚乙烯醇纖維編織網(wǎng)、聚乙烯纖維編織網(wǎng)或混雜纖維編織網(wǎng)，混雜纖維中具有兩種以上選自以上纖維的纖維；水泥基基體的砂漿組成成分除拌和水外，還包括:硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種、活性礦物細(xì)摻料，減水劑、砂，所述活性礦物細(xì)摻料為具有火山灰活性的材料?；鹕交一钚缘牟牧习ǚ勖夯摇⒐璺?、?；郀t礦渣中的一種或幾種。此外，所述的水泥基復(fù)合材料水泥基基體的砂漿的優(yōu)選質(zhì)量配比為:各組分的質(zhì)量之比為水泥:水:粉煤灰:硅灰:減水劑:粗砂:細(xì)砂=1:(0.45 0.55):(0.3 0.36):(0.05 0.1):(0.006 0.01):(0.9 1.0):(1.8 2.0)。其中粗砂的粒徑范圍在 0.6 1.2mm ；細(xì)砂粒徑范圍為(T0.6mm。首先進(jìn)行管狀非金屬纖維編織網(wǎng)制作，如圖5所示。將所需尺寸的非金屬纖維編織網(wǎng)進(jìn)行雙向張拉，所述雙向為相互垂直的兩個方向，并將張拉后的編織網(wǎng)使用夾具3固定，見圖2(a) (b) (C);在固定的編織網(wǎng)表面涂抹環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂固化后拆模；將所得編織網(wǎng)彎曲成所需尺寸的圓管狀并在搭接處使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)，環(huán)氧樹脂固化后即完成管狀編織網(wǎng)的制作。管狀非金屬纖維編織網(wǎng)安裝在預(yù)制管模具上形成模板澆筑裝置，
所用的預(yù)制管模具由外模4、預(yù)制管模具內(nèi)部部件5和預(yù)制管模具外部部件6組成。圖3(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)是預(yù)制管模具的結(jié)構(gòu)示意圖。所述外模4為雙鉸模具(見圖4(a) (b))由三個圓弧面沿周向鉸接組成，合攏后為圓管狀，其中的第一圓弧面和第二圓弧面鉸接，第二圓弧面和第三圓弧面鉸接，其內(nèi)徑與預(yù)制管外徑相一致，其長度與所制預(yù)制管長度相一致。圖4(b)中所示的角度X決定了三個圓弧面的弧度，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整，一般情況下X宜小于180°，X為0時是單鉸模具。所述預(yù)制管模具內(nèi)部部件5由較小部分圓柱和處于較小部分圓柱兩端的同軸的較大部分圓柱組成，較小部分圓柱的外徑與預(yù)制管內(nèi)徑相一致，較大部分圓柱的外徑與管狀編織網(wǎng)的內(nèi)徑相一致。 所述預(yù)制管模具外部部件6處在所述內(nèi)部部件5的兩端，預(yù)制管模具外部部件6拼接后形成的圓型孔洞內(nèi)徑與管狀纖維編織網(wǎng)外徑相一致。內(nèi)部部件5和外部部件6拼接后用于固定管狀編織網(wǎng)的位置。
纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管的制作過程如圖6所示，將管狀纖維編織網(wǎng)2安裝在預(yù)制管模具上，用內(nèi)部部件5和外部部件6定位和固定，形成模板澆筑裝置，并在管狀編織網(wǎng)兩側(cè)施加張拉力(圖中箭頭所示)以保證澆筑過程中編織網(wǎng)形狀位置不發(fā)生變化；
水平放置所述模板澆筑裝置，在外模4打開狀態(tài)下，從其上部開口處將水泥基復(fù)合材料7的水泥基基體砂漿加入模板澆筑裝置，適當(dāng)振搗并將外模4合攏；預(yù)制管成型后拆模，修剪兩側(cè)多余的纖維編織網(wǎng)，養(yǎng)護(hù)28天后成纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，可以正常使用。所制得的一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管如圖1 (a) (b) (C)所示。所述預(yù)制管可 以根據(jù)實際尺寸大小需要通過調(diào)整模具的尺寸大小來制作。所述纖維編織網(wǎng)根據(jù)使用需求可以使用多層纖維編織網(wǎng)，每層的纖維編織網(wǎng)制作方法相同，相鄰層之間留有不小于3_的間距。此時，所述較小部分圓柱的外徑與預(yù)制管內(nèi)徑相一致，較大部分圓柱的外徑與最里層管狀編織網(wǎng)的內(nèi)徑相一致，預(yù)制管模具外部部件6拼接后形成的圓型孔洞內(nèi)徑與最外層的管狀纖維編織網(wǎng)外徑相一致，所述預(yù)制管模具還可增加定位環(huán)，定位環(huán)處在較大部分圓柱和所述圓型孔洞壁之間，用于在兩端定位相鄰呈管狀纖維網(wǎng)的間距。本發(fā)明所提供的制作方法具有制作簡單，使用方便，提高預(yù)制管耐久性和控制裂縫開展的特點(diǎn)，容易滿足大量工程的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征是:所述預(yù)制管選用非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制作，非金屬纖維編織網(wǎng)位于預(yù)制管的內(nèi)部，所述預(yù)制管中非金屬纖維編織網(wǎng)的層數(shù)為I層或多層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征是:所述非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)的水泥基復(fù)合材料由非金屬纖維網(wǎng)和水泥基基體組成，所述非金屬纖維編織網(wǎng)包括:碳纖維編織網(wǎng)、芳綸纖維編織網(wǎng)、耐堿玻璃纖維編織網(wǎng)、聚乙烯醇纖維編織網(wǎng)、聚乙烯纖維編織網(wǎng)或混雜纖維編織網(wǎng)，混雜纖維中具有兩種以上選自以上纖維的纖維；水泥基基體的砂漿組成成分除拌和水外，還包括:硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種、活性礦物細(xì)摻料，減水劑、砂，所述活性礦物細(xì)摻料為具有火山灰活性的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征是:火山灰活性的材料包括粉煤灰、硅粉、?；郀t礦渣中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征在于:所述的水泥基基體的砂漿優(yōu)選質(zhì)量配比為:各組分的質(zhì)量之比為水泥:水:粉煤灰:硅灰:減水劑:粗砂:細(xì)砂=1: (0.45 0.55): (0.3 0.36): (0.05 0.1):(0.006 0.01): (0.9 1.0):(1.8^2.0)。其中粗砂的粒徑范圍在0.6^1.2mm ;細(xì)砂粒徑范圍為(T0.6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征是:所述非金屬纖維編織網(wǎng)具有多層時，相鄰層之間留有不小于3mm的間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管，其特征是:所述非金屬纖維編織網(wǎng)被預(yù)張拉且其表面涂抹環(huán)氧樹脂。
7.—種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管的制作方法，其特征是:將管狀非金屬纖維編織網(wǎng)安裝在預(yù)制管模具上形成模板澆筑裝置，并在管狀非金屬纖維編織網(wǎng)兩側(cè)施加張拉應(yīng)力以保證澆筑過程中編織網(wǎng)形狀位置不發(fā)生變化；在預(yù)制管模具的外模打開的情況下，從上部開口處將水泥基復(fù)合材料灌入模板澆筑裝置，適當(dāng)振搗并將預(yù)制管模具的外模合攏；預(yù)制管成型后拆模，修剪兩側(cè)多余的纖維編織網(wǎng)，養(yǎng)護(hù)后成纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于:所述的管狀非金屬纖維編織網(wǎng)制作過程如下:將所需尺寸的纖維編織網(wǎng)進(jìn)行雙向張拉，并將張拉后的纖維編織網(wǎng)使用夾具(3)固定；在固定的纖維編織網(wǎng)表面涂抹環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂固化后拆模；將所得纖維編織網(wǎng)彎曲成所需尺寸的圓管狀并在搭接處使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)，環(huán)氧樹脂固化后即完成管狀非金屬纖維編織網(wǎng)的制作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于:所述的預(yù)制管模具由外模(4)、預(yù)制管模具內(nèi)部部件(5)和預(yù)制管模具外部部件(6)組成；所述外模(4)由三個圓弧面沿周向鉸接組成，其中第一圓弧面和第二圓弧面鉸接，第二圓弧面和第三圓弧面鉸接，合攏后為圓管狀，其內(nèi)徑與預(yù)制管外徑相一致，其長度與所制預(yù)制管長度相一致；所述預(yù)制管模具內(nèi)部部件(5)由較小部分圓柱和處于較小部分圓柱兩端的同軸的較大部分圓柱組成，較小部分圓柱的外徑與預(yù)制管內(nèi)徑相一致，較大部分圓柱的外徑與管狀編織網(wǎng)的內(nèi)徑相一致；所述預(yù)制管模具外部部件(6 )處在所述內(nèi)部部件(5 )的兩端，所述預(yù)制管模具外部部件(6 )拼接后形成的圓型孔洞內(nèi)徑與管狀纖維編織網(wǎng)外徑相一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于:所述模板澆筑裝置在水平放置下進(jìn)行 預(yù)制管的澆筑制作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料預(yù)制管及其制作方法。預(yù)制管的中部有纖維編織網(wǎng)，可以根據(jù)實際需要調(diào)整編織網(wǎng)的層數(shù)。本發(fā)明可以廣泛用于工業(yè)工程、礦業(yè)工程、港海工程、市政工程和農(nóng)田水利工程等。本發(fā)明所述的預(yù)制管選用非金屬纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制作，具有制作簡單，使用方便，有效控裂防裂，耐久性高,安全可靠度高，使用壽命長等特點(diǎn)。
文檔編號C04B16/06GK103244755SQ20131017776
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者黃博滔, 李慶華, 徐世烺 申請人:浙江大學(xué)