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复合材料井盖的现状和发展趋势,武汉井盖制造

2019-11-12 11:08:01 2169次浏览

价 格:面议

l 前言

井盖是通往地下设施的出入口顶部的封闭物,凡是安装自来水、电信、电力、燃气、热力、消防、环卫等公用设施的地方都需要安装井盖。随着我国经济的飞速发展,我国基础设施的建投又迎来一个新周期,井盖在城市规划和道路建设中的市场需求量巨大。井盖所用材料以前大部分是钢筋混凝土材质。由于钢筋混凝土具有脆性大、易老化、易断裂等缺陷,而被铸铁、球墨铸铁等材质所取代。目前,铸铁(含球墨铸铁)井盖用量在90%以上。但铸铁井盖具有回收价值而经常被盗,由此造成车毁人亡的事件时有发生。为了解决井盖被盗问题,目前主要采取两种方法:一是在铸铁井盖上安装防盗装置,但采用防盗装置增加了成本,却不能从根本上解决问题,且给使用带来诸多不便;还有一种有效的途径就是采用复合材料制作井盖,可以从根本上解决井盖被盗问题。

2 复合材料井盖的现状

复合材料井盖有三大类,即钢纤维混凝土井盖、再生树脂复合材料井盖、纤维增强树脂基复合材料井盖。这三种井盖都不含或含少量金属,没有回收价值。

2.1 钢纤维混凝土井盖

钢纤维混凝土 (SFRC)井盖是在原来钢筋混凝土井盖的基础上改进发展起来的。它是在混凝土中加入长度为10-20mm的钢纤维,由于大量细小的钢纤维均匀分散在混凝土中,钢纤维与混凝土的接融面很大,而且成不规则放射状分布,几乎在所有方向上都使混凝土得到增强,即具有各向同性的增强,大大改善了混凝土各项性能。

SFRC与素砼(普通混凝土)的力学性能比值

力学性能 比值 力学性能 比值

极限抗压强度 1.1-1.25 抗弯初级裂强度 1.5-2.0

极限抗剪强度 2 断裂韧性(弯曲) 8-20

极限劈拉强度 2.1-2.2 冲击抗力 5-10

极限抗折强度 1.5-2.5 冲击韧性 3-17

与素砼(普通混凝土)相比,钢纤维混凝土具有韧性显著提高、抗裂性良好等优点,其抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度等都有大的提高,而且可以减少裂缝宽度。另一方面,韧性大幅度提高意味着应用于受弯或受拉的结构时,对冲击力有良好的抵抗能力。表2给出了钢纤维混凝土井盖和铸铁井盖、普通混凝土井盖的性能比较结果。

井盖性能比较

抗弯强度

/MPa 试验室中心线载荷/kN 路试中心线载荷/kN 破坏后裂纹分布 同等允许载荷构件/kg 成本/元

钢纤维混凝土井盖 46 95 >80 轻微放射 70 230

普通混凝土井盖 35.5 45 50 放射加残缺 75 120

铸铁井盖 50 69 >70 轻微放射 50 360

通过性能对比可以看出,钢纤维混凝土井盖的强度比同配比下的普通混凝土井盖提高了30%,强度和表面抗裂性能接近了铸铁件,在构件重量基本相同的状况下,其承载力接近或超过了铸铁件。钢纤维混凝土井盖最明显的缺陷是重量大、开启困难,而且在使用过程中崩边现象比较严重。一般采用的改迸措施是在井盖外道加金届框边,崩边现象有所改善。由于钢纤维混凝土井盖具有制造成本低廉、回收价值不大且防盗的仇势,可以替代铸铁井盖在小区及绿化带中使用。

2.2 再生树脂复合材料井盖

再生树脂复合材料井盖是利用废旧塑料与粉煤灰在熔融状态下混炼、压制成型。这种井盖所用材料基本上是废物利用,原材料价格低廉,加之没有回收价值,面市后颇受用户欢迎。

国内有研究单位较早开始了针对煤粉灰与废旧塑料共混的研究,并且总结出了一套行之有效的废旧塑料和粉煤灰新材料的配方及工艺,其研究已处于国际先进水平。以粉煤灰和废塑料为原料合成的树脂基复合材料井盖,刚柔相济,外型美观,还能节约大量能源和钢铁资源,可消化掉大量的粉煤灰和废旧塑料,符合国家节能与环保政策要求。这种复合材料井盖 90%以上利用废旧物质,没有任何钢材或其他材料作骨架,在成本上比同类铸铁制品低10-20%,经济效益显著。采用这种“绿色井盖”不仅解决了井盖的防盗问题,而且还具有不腐蚀、不生锈等优点,因此具有很强的市场竞争力。

采用粉煤灰和废旧塑料生产的井盖,其抗压、抗弯、抗冲击强度等综合性能良好,经过各地的实际使用,受到了较好的评价,其质量达到或超过了同类铸铁产品的水平。但是再生树脂复合材料井盖在使用过程中,尤其是在气温较高的环境中,在车辆不断碾压下井盖会发生蠕变,致使井盖中间部位不断下沉,最后导致脱落。这样将会产生很大的安全隐患,一般只可以替代铸铁井盖在没有车辆通过、井盖受力要求不高的地方使用。

2、3 纤维增强树脂基复合材料井盖

纤维增强树脂基复合材料井盖即玻璃钢(FRP)井盖,它是以不饱和聚酯树脂为基体材料,以玻璃纤维为增强材料,并辅以一定填料制成的井盖。因工艺不同、结构不同、增强形式不同,制成的井盖产品性能也大相径庭。国内研制开发的玻璃钢井盖的工艺方法一般有①树脂传递模塑成型(RTM)工艺。由于树脂含量较高,生产效率一般,不适宜规模化生产;②手糊制作工艺。所制作的井盖因承载能力不够,仅适合于在绿化带使用,也无竞争优势;③模压工艺。井盖是承载结构产品, FRP井盖最好采用模压工艺,产品结构比较致密。目前国内采用模压工艺制作井盖的企业较多,模压工艺一般均采用SMC模塑料,在一定温度和压力下压制成型。

目前生产的井盖产品结构主要为平底型、加肋型及鱼肚型(图1)。从受力结构上分析,鱼肚型结构设计经济合理,在节省原材料及简化模具的同时,还可以大幅度提高井盖的承载能力。

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