申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2019-07-10

公开（公告）日：2021-01-08

公开（公告）号：CN110319281B

主分类号：F16L9/14(20060101)

分类号：F16L9/14(20060101);F16L21/08(20060101);C04B28/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.08#授权;2019.11.05#实质审查的生效;2019.10.11#公开

摘要：本发明公开了一种织物增强混凝土‑钢管‑FRP复合管，包括由内向外同轴布置的FRP圆管、薄壁钢管、织物增强混凝土，且FRP圆管与薄壁钢管之间灌注有细粒混凝土；接口处外表面通过栓钉设有钢套环，且在钢套环下面设有密封橡胶垫。本发明中，管材内层采用树脂纤维增强材料，具有耐腐蚀、耐疲劳、重量轻等优点，成型后的管材内壁光滑，不生长微生物，通水量大，使用寿命长，降低了后期的维护成本；由于中间夹层采用了钢管，使得复合管具有更高的承压能力和更大的刚度；外层的织物增强混凝土对内部钢管和FRP有进一步的约束作用，使得管材的承压能力和抗压能力进一步增强，而且织物增强混凝土具有良好的耐腐蚀性和抗渗性，使得管材的使用寿命更长。

主权项：1.一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，包括由内向外同轴布置的FRP圆管4、薄壁钢管2、织物增强混凝土；所述FRP圆管4采用多股连续纤维经树脂材料处理后缠绕成型，且FRP圆管4两端分别有插口和承口；所述薄壁钢管2一端短于FRP圆管4，另一端长于FRP圆管4，且FRP圆管4与薄壁钢管2之间灌注有细粒混凝土3；所述织物增强混凝土的接口处外表面通过栓钉6设有钢套环5，且在钢套环5下面设有密封橡胶垫；所述FRP圆管4成型工艺中纤维纱线的缠绕角度为±80°～±90°；所述织物增强混凝土由纤维编织网1和细粒混凝土3构成；所述细粒混凝土3的各组分包括水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂和减水剂，其中水胶比为0.38～0.40，减水剂为水泥质量的1.5～2.5％，粉煤灰为胶凝材料总质量的20％～25％，硅灰为胶凝材料总质量的5％～7.5％，石英砂质量1000kg～1400kg。

全文数据：一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管及其制作方法技术领域本发明涉及一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管及其制作方法，属于管材技术领域。背景技术随着城市的不断发展以及对环保要求的不断提高，在城市地下管网中，埋地输水管道和排水、排污管道被大量的应用。传统的钢筋混凝土管道管壁相对粗糙，对于污染性的液体，容易附着，长期使用会使管道流通面积减小，增大液体间的阻力。另外，混凝土管道易渗水，密封性不好，而且在使用过程中易存在腐蚀问题，且腐蚀方式属于慢性腐蚀，不易被检查人员发现，而另一种应力腐蚀开裂，是使管道在腐蚀、张力和应力同时作用时引起开裂现象，危害极大。对于采用的复合管道，多是以钢管为基管，外侧包裹保温材料或者弹性体材料成型。但是这种复合管道在使用过程中，由于车辆荷载的作用，埋地管道可能会由于压力过大而引起开裂或者增大复合管道的裂痕，影响管道的正常使用，进而影响人们的日常生活。此外，这种管材也易存在腐蚀问题、耐腐蚀性差、使用寿命短等技术问题。发明内容发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管及其制作方法，具有耐腐蚀、承压能力强、密封性好等特点，管壁薄、重量轻、内壁光滑阻力小以及施工方便易于安装。技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，包括由内向外同轴布置的FRP圆管、薄壁钢管、织物增强混凝土；其中，所述FRP圆管采用多股连续纤维经树脂材料处理后缠绕成型，FRP圆管两端分别有插口和承口；所述薄壁钢管一端短于FRP圆管，另一端长于FRP圆管，且FRP圆管与薄壁钢管之间灌注有细粒混凝土；所述薄壁钢管外侧浇筑耐腐蚀性好、承载能力高的织物增强混凝土，接口处的织物增强混凝土外表面通过栓钉设有钢套环，且在钢套环下面设有密封橡胶垫。进一步的，所述FRP圆管成型工艺中采用的树脂材料类型包括聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。进一步的，所述FRP圆管成型工艺中纤维纱线的缠绕角度为±80°～±90°。进一步的，所述FRP圆管成型工艺中连续纤维的类型包括芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、PBO纤维和混杂纤维。进一步的，所述薄壁钢管为无缝钢管。进一步的，所述织物增强混凝土由纤维编织网和细粒混凝土构成。进一步的，所述纤维编织网的类型包括：碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、PBO纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、混杂纤维编织网。进一步的，所述细粒混凝土中各组分分别为水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂和减水剂，其中水胶比为0.38～0.40，减水剂为水泥质量的1.5～2.5％，粉煤灰为胶凝材料总质量的20％～25％，硅灰为胶凝材料总质量的5％～7.5％，石英砂质量1000kg～1400kg粒径0～0.6mm和0.6～1.2mm的比重为2:1。进一步的，所述钢套环通过栓钉焊接固定于钢管表面。一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管的制作方法，包括以下步骤：1采用纤维增强复合材料-纤维纱线经缠绕加工处理后制成具有耐腐蚀的FRP圆管作为内层，FRP圆管两端有插口和承口；2根据设计要求在FRP圆管外侧布置薄壁钢管，钢管与FRP圆管中心轴线重合，钢管一端短于FRP圆管，另一端长于FRP圆管，钢管两端缩短和伸长的数值根据工程要求确定；3在FRP圆管与薄壁钢管之间灌注细粒混凝土；4在钢管外表面环向等间距设置栓钉，并将栓钉与钢套环焊接；5在薄壁钢管外侧浇筑耐腐蚀性好、承载能力高的织物增强混凝土，其中纤维编织网的层数根据实际工程要求布置；6在钢套环下面设有密封橡胶垫，在管道组装时起到密封作用。有益效果：本发明提供的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管及其制作方法，相对于现有技术，具有以下优点：1耐腐蚀性好。管材内层采用耐酸、碱的FRP材料，使得管材使用寿命长，降低了后期的维修和维护成本，同时也拓宽了管材的使用渠道，可应用于有腐蚀的液体输送，另外，织物增强混凝土的应用也避免了夹层钢管的锈蚀，进一步延长了管材的使用寿命。2承压能力强。FRP材料抗拉强度高，经缠绕成型的FRP圆管承压能力强，夹层使用的钢管也有较好的承压能力，同时外层的织物增强混凝土对内部钢管和FRP有进一步的约束作用，这极大地避免了管道发生破裂，降低了使用过程中管道因承压不足发生破裂的风险。3密封性好。管材接口处设置有承插口、预留插口以及使用钢套环，多重措施极大提升了管材的密封性。4管壁薄、重量轻、内壁光滑阻力小以及施工方便易于安装。附图说明图1为本发明提出的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管的结构示意图；图2是图1的A-A向结构视图；图3是图2中复合管A和复合管B在接口处的结构视图；图中包括：1、纤维编织网，2、薄壁钢管，3、细粒混凝土，4、FRP圆管，5、钢套环，6、栓钉。具体实施方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1-3所示为一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，包括由内向外同轴布置的FRP圆管4、薄壁钢管2、织物增强混凝土；所述FRP圆管4采用多股连续纤维经树脂材料处理后缠绕成型，且FRP圆管4两端分别有插口和承口；所述薄壁钢管2一端短于FRP圆管4，另一端长于FRP圆管4，且FRP圆管4与薄壁钢管2之间灌注有细粒混凝土3；所述接口处的织物增强混凝土外表面通过栓钉6设有钢套环5，且在钢套环5下面设有密封橡胶垫。所述FRP圆管4成型工艺中采用的树脂材料类型包括聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。所述FRP圆管4成型工艺中采用的连续纤维类型包括芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、PBO纤维和混杂纤维，纤维纱线的缠绕角度为±80°～±90°。所述薄壁钢管2为无缝钢管；所述钢套环5通过栓钉6焊接固定于钢管表面。所述织物增强混凝土由纤维编织网1和细粒混凝土3构成：所述纤维编织网1的类型包括碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、PBO纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、混杂纤维编织网。所述细粒混凝土3中各组分分别为水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂和减水剂，其中水胶比为0.38～0.40，减水剂为水泥质量的1.5～2.5％，粉煤灰为胶凝材料总质量的20％～25％，硅灰为胶凝材料总质量的5％～7.5％，石英砂质量1000kg～1400kg粒径0～0.6mm和0.6～1.2mm的比重为2:1。一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管的制作方法，包括以下步骤：1采用纤维增强复合材料-纤维纱线经缠绕加工处理后制成具有耐腐蚀的FRP圆管作为内层，FRP管两端有插口和承口；2根据设计要求在FRP管外侧布置薄壁钢管，钢管与FRP管中心轴线重合，钢管一端短于FRP管，另一端长于FRP管，钢管两端缩短和伸长的数值根据工程要求确定；3FRP管与薄壁钢管之间使用细粒混凝土灌注；4在钢管外表面环向等间距设置栓钉，并将栓钉与钢套环焊接；5在薄壁钢管外侧浇筑耐腐蚀性好、承载能力高的织物增强混凝土，其中纤维编织网的层数根据实际工程要求布置；6在钢套环下面设有密封橡胶垫，在管道组装时起到密封作用。本发明中，管材内层采用树脂纤维增强材料，具有耐腐蚀、耐疲劳、重量轻等优点，成型后的管材内壁光滑，不生长微生物，通水量大，使用寿命长，降低了后期的维护成本；由于中间夹层采用了钢管，使得本发明提出的新型复合管具有更高的承压能力和更大的刚度；外层的织物增强混凝土对内部钢管和FRP有进一步的约束作用，使得管材的承压能力和抗压能力进一步增强，而且织物增强混凝土具有良好的耐腐蚀性和抗渗性，使得管材的使用寿命更长。此外，通过在管材接口处设置承插口、预留插口以及使用钢套环，显著提高了管材的密封性。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，包括由内向外同轴布置的FRP圆管4、薄壁钢管2、织物增强混凝土；所述FRP圆管4采用多股连续纤维经树脂材料处理后缠绕成型，且FRP圆管4两端分别有插口和承口；所述薄壁钢管2一端短于FRP圆管4，另一端长于FRP圆管4，且FRP圆管4与薄壁钢管2之间灌注有细粒混凝土3；所述接口处的织物增强混凝土外表面通过栓钉6设有钢套环5，且在钢套环5下面设有密封橡胶垫。2.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述FRP圆管4成型工艺中采用的树脂材料类型包括聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、酚醛树脂和环氧树脂。3.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述FRP圆管4成型工艺中纤维纱线的缠绕角度为±80°～±90°。4.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述FRP圆管4成型工艺中采用的连续纤维类型包括芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、PBO纤维和混杂纤维。5.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述薄壁钢管2为无缝钢管。6.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述织物增强混凝土由纤维编织网1和细粒混凝土3构成。7.根据权利要求6所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述纤维编织网1的类型包括碳纤维编织网、玻璃纤维编织网、PBO纤维编织网、玄武岩纤维编织网、芳纶纤维编织网、混杂纤维编织网。8.根据权利要求6所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述细粒混凝土3的各组分包括水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂和减水剂，其中水胶比为0.38～0.40，减水剂为水泥质量的1.5～2.5％，粉煤灰为胶凝材料总质量的20％～25％，硅灰为胶凝材料总质量的5％～7.5％，石英砂质量1000kg～1400kg。9.根据权利要求1所述的一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管，其特征在于，所述钢套环5通过栓钉6焊接固定于钢管表面。10.一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：1采用纤维增强复合材料-纤维纱线经缠绕加工处理后制成FRP圆管4作为内层，FRP圆管4两端有插口和承口；2在FRP圆管4外侧布置薄壁钢管2，薄壁钢管2与FRP圆管4中心轴线重合，薄壁钢管2一端短于FRP圆管4，另一端长于FRP圆管4；3在FRP圆管4与薄壁钢管2之间灌注细粒混凝土3；4在薄壁钢管2外表面环向等间距设置栓钉6，且栓钉6外侧焊接有钢套环5；5在薄壁钢管2外侧浇筑织物增强混凝土；6在钢套环5内侧布置密封橡胶垫。

百度查询： 中国矿业大学 一种织物增强混凝土-钢管-FRP复合管及其制作方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD