预应力混凝土玻璃钢复合管材结构及其制作工艺 【技术领域】
本发明属于给排水管道工程技术领域，具体涉及一种管材结构及其制作工艺。
背景技术
钢筋、钢丝、钢板、混凝土是制作管材的传统材料，所制作的管具有刚度大、强度高、成本相对较低的特点。但是，钢材容易锈蚀，有可能导致管材渗漏损坏；此外，混凝土抗裂性较差，且混凝土内壁的糙率系数较高，对管道的流量造成了一定的影响。而玻璃钢具有良好的水力性能和防腐抗渗性能，但其刚度相对较低，成本相对较高。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种预应力混凝土玻璃钢复合管材结构及其制作工艺，该复合管材结构具有刚度高、强度好、耐腐蚀性能好、水力性能好、成本低的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：预应力混凝土玻璃钢复合管材结构，其特征在于它由玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层、过渡层、混凝土结构层、预应力钢丝缠绕层、外保护层组成；玻璃钢内衬层外绕制有玻璃钢结构层，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的右端部为承口，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的左端部为插口，玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的左端部设有试压孔，玻璃钢结构层的左端部设有凹槽；玻璃钢结构层的外壁除插口部分外涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层；过渡层的外壁灌注有混凝土结构层；混凝土结构层的外壁绕制有预应力钢丝缠绕层；预应力钢丝缠绕层的外壁制作有外保护层。
所述的玻璃钢内衬层的厚度为0.5～10mm。
所述的玻璃钢结构层的厚度为1～30mm。
所述的混凝土结构层的厚度为1～300mm。
所述的预应力钢丝缠绕层的厚度为1～30mm。
所述的外保护层的厚度为1～50mm。
上述预应力混凝土玻璃钢复合管材结构的制作工艺，其特征在于它包括如下步骤：
1)采用缠绕工艺在内衬模具上制作玻璃钢内衬层，然后在玻璃钢内衬层上缠绕玻璃钢结构层，玻璃钢结构层的左端部为插口，并在玻璃钢结构层的外壁除插口部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层；
2)将内衬模具连同制好的玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层一起立在工作台上(涂有过渡层)，内衬模具与工作台固定；将混凝土灌注模具套在过渡层外，并与工作台固定；过渡层与混凝土灌注模具之间形成管环空腔，在此空腔内灌注混凝土，形成混凝土结构层；
3)将混凝土灌注模具脱模；在混凝土结构层外部缠绕预应力钢丝，形成预应力钢丝缠绕层；
4)在预应力钢丝缠绕层外面制作外保护层；
5)固化后对玻璃钢结构层的插口处打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹槽，同时对混凝土结构层的两端面进行打磨平整使其垂直于管轴线，脱掉内衬模具，在玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层的插口上制作试压孔，便制作完成一节预应力混凝土玻璃钢复合管材结构。
外保护层的材料可以采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆，外保护层外表面进行压光处理。
复合管材结构的最内层为玻璃钢内衬层，玻璃钢内衬层构成了复合管材结构的光滑内壁，同时具有防腐防渗的功能。玻璃钢内衬层外为玻璃钢结构层，玻璃钢结构层提供一部分强度；并在插口端形成连接的玻璃钢插口，玻璃钢插口上可根据需要设置放置橡胶圈的凹槽和用于试水压的试压孔；承口的内侧部分结构采用玻璃钢材料制作；同时在其外部除插口端外均涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层，作为与混凝土结构结合的连接面。玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层所用的玻璃钢以玻璃纤维及其织物为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体材料采用缠绕工艺制作而成。
通过钢模灌注工艺将水泥石砂浆灌注在玻璃钢筒体外壁形成混凝土结构层，其构造特征是：混凝土与玻璃钢结构层外壁颗粒过渡层形成紧密结合的连接面，加之混凝土的水化收缩，使得混凝土与玻璃钢结构层形成紧密复合结构。混凝土管结构层主要提供管道的刚度和轴向压缩强度。
混凝土管结构的外壁缠绕预应力钢丝，并作为管道的主要承内压结构，预应力钢丝由外保护材料紧密包裹，外防护材料可以采用玻璃钢材料、热塑性材料或树脂砂浆，用来防止钢丝腐蚀、锈蚀。
本发明既避免了传统的混凝土管、预应力钢筒混凝土管和玻璃钢管道的缺点，又结合了传统管材的优势，主要具有以下优点：
1、结合了预应力钢丝和玻璃钢的强度，具有很高的环向拉伸强度，能承受很压的内压；
2、充分利用混凝土高刚度的特点，能承受高的外压；
3、充分发挥玻璃钢内衬表面光滑的特点，具有优良的水力性能；
4、具有玻璃钢的抗渗漏耐腐蚀的特点，使用寿命长。
本发明的有益效果是：本发明的复合管材结构具有刚度高、强度好、耐腐蚀性能好、水力性能好、成本低地特点。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-玻璃钢内衬层，2-玻璃钢结构层，3-过渡层，4-混凝土结构层，5-预应力钢丝缠绕层，6-外保护层，7-插口，8-凹槽，9-承口，10-管身，11-试压孔。
【具体实施方式】
实施例1：
如图1所示，预应力混凝土玻璃钢复合管材结构，它由玻璃钢内衬层1、玻璃钢结构层2、过渡层3、混凝土结构层4、预应力钢丝缠绕层5、外保护层6组成；玻璃钢内衬层1外绕制有玻璃钢结构层2，玻璃钢内衬层1和玻璃钢结构层2的右端部为承口9，玻璃钢内衬层1和玻璃钢结构层2的左端部为插口7，玻璃钢内衬层1和玻璃钢结构层2的左端部设有试压孔11，玻璃钢结构层2的左端部设有凹槽8；玻璃钢结构层2的外壁除插口部分外涂有树脂石英砂颗粒形成过渡层3(厚度为1～20mm)；过渡层3的外壁灌注有混凝土结构层4；混凝土结构层4的外壁绕制有预应力钢丝缠绕层5；预应力钢丝缠绕层5的外壁制作有外保护层6。插口7上可根据需要设置1-3道放置密封橡胶圈的凹槽8(承口与插口之间的部分为管身10)。
所述的玻璃钢内衬层的厚度为0.5～10mm。
所述的玻璃钢结构层的厚度为1～30mm。
所述的混凝土结构层的厚度为1～300mm。
所述的预应力钢丝缠绕层的厚度为1～30mm。
所述的外保护层的厚度为1～50mm。
混凝土结构层可以根据需要设置整体的钢筋骨架或仅在两端设置钢筋骨架，混凝土结构层的两端面平行且与管轴线垂直。
上述预应力混凝土玻璃钢复合管材结构的制作工艺，它包括如下步骤：
1)采用缠绕工艺在内衬模具上制作玻璃钢内衬层1，然后在玻璃钢内衬层1上缠绕玻璃钢结构层2，玻璃钢结构层2的左端部为插口7，并在玻璃钢结构层2的外壁除插口部分外涂树脂石英砂颗粒形成过渡层3；
2)将内衬模具连同制好的玻璃钢内衬层和玻璃钢结构层一起立在工作台上(涂有过渡层3)，内衬模具与工作台固定；将混凝土灌注模具套在过渡层3外，并与工作台固定；过渡层3与混凝土灌注模具之间形成管环空腔，在此空腔内灌注混凝土，形成混凝土结构层4(混凝土采用现有的)；
3)将混凝土灌注模具脱模；在混凝土结构层外部缠绕预应力钢丝，形成预应力钢丝缠绕层5；
4)在预应力钢丝缠绕层外面制作玻璃钢的外保护层6；
5)固化后对玻璃钢结构层2的插口7进行修整，根据需要打磨形成1-3道放置密封橡胶圈的凹槽8，同时对混凝土结构层4的两端面进行打磨平整使其垂直于管轴线，脱掉内衬模具，再根据需要在玻璃钢内衬层1和玻璃钢结构层2的插口7上制作试压孔11，便制作完成一节预应力混凝土玻璃钢复合管材结构。
安装时，将橡胶圈放置在插口的凹槽8内，将一个预应力混凝土玻璃钢复合管材结构的插口7插入另一个预应力混凝土玻璃钢复合管材结构的承口9即可。
玻璃钢内衬层、玻璃钢结构层的制作材料、制作设备、制作工艺可均采用现有公知技术(玻璃钢以玻璃纤维及其织物为增强材料，以不饱和聚酯树脂为基体材料采用缠绕工艺制作而成)。
实施例2：
与实施例1基本相同，不同之处在于：外保护层的材料为树脂砂浆。
实施例3：
与实施例1基本相同，不同之处在于：外保护层的材料为热塑性材料。