竹基复合材料装配式储水容器的制备方法.pdf

本发明公开了一种竹基复合材料装配式水容器的制备方法，该方法制备的竹基复合材料装配式水容器，由竹基复合材料板材装配而成，在水容器底部设有排污口，侧面的上下分别设有雨水进口和取水口，顶盖可拆卸，以便检修和清除淤泥，在筒体上设有加固筒箍，加固筒箍自上而下逐渐加密。筒体装配件为装配角度可调的金属件。本发明的方法制造简单，现场装配时间仅为2天，既可安放在地上又可放在地下。该水容器一般使用寿命为15～25年以上，一次性经济成型在100-150元/m3左右，较常规水容器节省投资50％～70％，节省制造时间80％以上。对解决人畜饮水问题及偏远缺水地区农业、小型加工业、生活及生态用水具有重要的实际意义。

1、  一种竹基复合材料装配式水容器的制备方法，其特征在于，该方法制得的水容器由竹基复合材料板材装配而成，具体包括下列步骤：
(1)制备竹基复合板材：
A)编织成席：将竹材剖成竹篾，编织成竹席；
B)竹席处理：对竹席进行脱糖、脱脂、脱水、表面活性剂化处理，
C)浸胶或涂胶：准备辅料高强纤维布和胶粘剂：对于灌溉水容器，选用酚醛树脂作胶粘剂，对高强纤维布、竹席和防水层之间浸酚醛树脂；对于饮用水容器，选用不饱和聚酯作胶粘剂，对高强纤维布、竹席和防水层之间涂不饱和聚酯；
D)铺设：铺设顺序为：一层高强纤维布，高强纤维布上铺设多层竹席，再铺设一层高强纤维布，最后铺设一层防水层，然后浸胶粘剂或涂胶粘剂，制成席状编织物；
E)压制：在模具外表面涂抹硅油作为脱模剂，将席状编织物平放在磨具上，并加热固化成型，冷却至室温脱模，即得到竹基复合板材；
(2)加工金属装配件
按照水容器的形状制作加工金属装配件，包括底部装配件、筒体装配件和顶部装配件；
A)筒体装配件加工：筒体装配件的角度由水容器筒体的形状而定，采用金属板条，经机械冷轧成所需的形状，最后进行电泳防腐处理；
B)底部装配件和顶部装配件加工：采用金属钢板焊接成所需形状，进行电泳防腐处理；
(3)装配成型
装配过程包括以下步骤：
A)竹基复合板材周围涂弹性密封树脂；
B)筒体装配：在筒体装配件内填充止水橡胶带，将涂抹过密封树脂的板材插入筒体装配件内，储水容器装配时，防水层一侧装配至筒体内侧；
C)底板装配：将板材切割成拟定的多边形尺寸，周围涂弹性密封树脂，将底板装配到底部装配件中，用螺栓将2个底部装配件固定并拧紧；
D)底板和筒体装配：在装配好的底板四周铺设密封橡胶带，橡胶带宽度为300mm，沿底板装配件边缘沿内侧和外侧各预留150mm，将筒体插入到底板装配件内，将橡胶带粘贴在外侧筒体和内测地板上进行防渗处理；
E)进水口、排水口和取水口装配：进水口布置在筒体上方，采用圆形标准进水接口，以便与集流供水设备连接；进水口断面尺寸根据集流场大小和集流规模进行设计；出水口布置在筒体下方，采用圆形标准进水接口，以便与用水设施连接；出水口断面尺寸根据用水量大小和规模进行设计；排污口布置在底部，采用标准接口，若水容器容积较小，不设置排污口，以出水口代替排污口，实行用水、排污交替工作；
F)顶盖与筒体装配：将顶部装配件套在筒体上，用螺栓将2个顶部装配件拧紧，最后将板材放在顶部装配件上；
(4)进一步密封与加固
A)用聚硫密封膏将水容器里边各个板件连接之间密封，尤其是要填充筒体和底板衔接处所形成的缝，然后在内部接缝处用宽为200mm的高强纤维布粘贴，对水容器进行进一步防渗；
B)加设围箍：当水容器装配完备后，利用抗拉刚度高的薄壁钢板在外部加设多道围箍，分别从底部、中间、上部依次装上并预紧，再将各个围箍均匀收紧。

2、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的防水层为不饱和聚酯胶衣或HDPE片材。

3、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高强纤维布选用玻璃纤维布、玄武岩纤维布或尼龙纤维布。

4、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的席状编织物厚度在10mm～20mm之间，纵横交叉铺设10-20层竹席，竹席四周由靠近竹青的竹篾编织而成，竹席中间由靠近竹心的竹篾编织而成。

5、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的胶粘剂对于灌溉水容器，选用酚醛树脂作胶粘剂，对于饮用水容器，选用不饱和聚酯作胶粘剂。

6、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水容器筒体的形状为多边形，其中，六边形水容器筒体装配件角度为120°，四边形水容器筒体装配件角度为90°，八边形水容器筒体装配件角度为135°，十二边形水容器筒体装配件角度为150°。

竹基复合材料装配式储水容器的制备方法
技术领域
本发明属于旱区农业集雨补灌以及城市、农村储水的技术领域，涉及一种储水容器，具体涉及一种用于解决缺水地区集雨节灌、小型加工业、生活及生态用水的竹基复合材料装配式储水容器的制备方法。
背景技术
目前我国雨水集蓄多以胶泥、水泥砂浆抹面或混凝土防渗来修建水窖及蓄水池等作为雨水存储设施。若修建30m³水窖，平均需要4～5人，工期达15～30天左右，其投资需6000～15000元，存储单方水的造价为200～500元，建设周期长、费用高，较深的水窖或蓄水池施工危险、成窖过程技术要求高，大规模施工质量难以保证。成窖后水窖易渗漏，水质得不到保证。快速成窖集雨蓄水技术是发展雨水利用技术的迫切要求。
竹材是我国丰富的天然资源，竹纤维具有坚韧、抗拉强度高、耐磨损、易加工、无毒害、价格低的优点，选用的胶粘剂具有耐腐蚀、易粘结、防渗漏、密封性能好的优点，将这两种主要材料取长补短，经人工“复合”，使其保持各自最佳的性能，依照水容器要求，设计出合理的结构形式，选用不同的树脂，不同的生产工艺，经过拼装，生产出不同规格的水容器，对高效利用降水资源具有重要意义。
发明内容
针对上述雨水集蓄利用工程蓄水设施建设速度慢、成本高、容易渗漏的缺陷，本发明的目的在于，提供一种价格低廉、运输方便、成窖速度快、可在现场拼装完成的用于储水的竹基复合材料装配式水容器的制备方法。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种竹基复合材料装配式水容器的制备方法，其特征在于，该方法制得的水容器由竹基复合材料板材装配而成，具体包括下列步骤：
(1)制备竹基复合板材：
A)编织成席：将竹材剖成竹篾，编织成竹席；
B)将竹席进行脱糖、脱脂、脱水和表面活化处理；
C)准备辅料高强纤维布和胶粘剂：对于灌溉用水容器，选用酚醛树脂作胶粘剂；对于人畜用水容器，选用不饱和聚酯作胶粘剂；
D)铺设：铺设顺序为：一层高强纤维布，高强纤维布上铺设多层竹席，再铺设一层高强纤维布，最后铺设一层防水层，然后对高强纤维布、竹席和防水层浸酚醛树脂胶粘剂或涂不饱和聚酯胶粘剂，制成席状编织物；
E)压制：在模具外表面涂抹硅油作为脱模剂，将席状编织物平放在磨具上，并加热固化成型，冷却至室温脱模，即得到竹基复合板材。
(2)加工金属装配件
按照水容器的形状制作加工金属装配件，包括底部装配件、筒体装配件和顶部装配件；
A)筒体装配件加工：筒体装配件的角度由水容器筒体的形状而定，采用金属板条，经机械冷轧成所需的形状，最后进行电泳防腐处理；
B)底部装配件和顶部装配件加工：采用金属钢板焊接成所需形状，进行电泳防腐处理；
(3)装配成型
装配过程包括以下步骤：
A)竹基复合板材周围涂弹性密封树脂；
B)筒体装配：在筒体装配件内填充止水橡胶带，将涂抹过密封树脂的板材插入筒体装配件内；
C)底板装配：将板材切割成拟定的多边形尺寸，周围涂弹性密封树脂，将底板装配到底部装配件中，用螺栓将2个底部装配件固定并拧紧；
D)底板和筒体装配：在装配好的底板四周铺设密封橡胶带，橡胶带宽度为300mm，沿底板装配件边缘沿内侧和外侧各预留150mm，将筒体插入到底板装配件内，将橡胶带粘贴在外侧筒体和内侧地板上进行防渗处理；
E)进水口、排水口和取水口装配：进水口布置在筒体上方，采用圆形标准进水接口，以便与集流供水设备连接；进水口断面尺寸根据集流场大小和集流规模进行设计；出水口布置在筒体下方，采用圆形标准进水接口，以便与用水设施连接；出水口断面尺寸根据用水量大小和规模进行设计；排污口布置在底部，采用标准接口，若水容器较小，不设置排污口，以出水口代替排污口，实行用水、排污交替工作；
F)顶盖与筒体装配：将顶部装配件套在筒体上，用螺栓将2个顶部装配件拧紧，最后将板材放在顶部装配件上；
(4)进一步密封与加固
A)用聚硫密封膏将水容器里边各个板件连接之间密封，尤其是要填充筒体和底板衔接处所形成的缝，然后在内部接缝处用宽为200mm的高强纤维布粘贴，对水容器进行进一步防渗；
B)加设围箍：当水容器装配完备后，利用抗拉刚度高的薄壁钢板在外部加设多道围箍，分别从底部、中间、上部依次装上并预紧，再将各个围箍均匀收紧。
本发明与常规的水容器制备方法相比，制造简单，可以充分利用企业标准化进行批量生产，水容器容积可以根据用户要求制造，一般为2m³、5m³、10m³、15m³、20m³、30m³等规格，形状可组装成任意多边形，以六边形、八边形、十二边形为佳；因属装配式水容器，仅运输板材、连接件及其它小配件，运输很方便，现场装配时间仅为2天，即可安放在地上当作水池使用，又可埋入地下当作水窖使用。该水容器一般使用寿命为15～25年以上，一次性经济成型在100-150元/m³左右，较常规水容器节省投资50％～70％，节省制造时间80％以上。该装配式水容器无论在寿命、经济、用水安全、使用便利程度等方面，明显优于现行各种集雨存贮设施。该水容器还可以在城市、农村储水作为储水容器，它对解决人畜饮水问题及偏远缺水地区农业、小型加工业、生活及生态用水具有重要的实际意义。
附图说明
图1是装配式水容器结构图(以六边形水容器为例)，图中的标号为：01：筒体，02：进水口，03：取水口及排水口，04：围箍，05：闸阀。
图2是筒体装配件结构图。其中，(a)是四边形水容器筒体装配件结构示意图，(b)是八边形水容器筒体装配件结构示意图，(C)是六边形窖筒体装配件结构示意图；
图3是底部装配件结构图。其中，(a)是主视图，(b)是(a)的B-B截面图；
图4是顶部装配件结构图。其中，(a)是主视图，(b)是(a)的C-C截面图；
图5是板材层面图；图中的标号为：1：高强纤维布，2：多层竹席，3：防水层。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
参见图1，采用本发明制备的竹基复合材料装配式水容器，由竹基复合材料板材装配而成，在该水容器底部设有排污口(图中未示出)，侧面的上下分别设有雨水进口02和取水口03，雨水进口02和取水口03上分别装有闸阀05，顶盖可拆卸，以便检修和清除淤泥，在筒体上设有加固筒箍04，加固筒箍04自上而下逐渐加密。筒体装配件为装配角度可调的金属件。
参见图5，竹基复合材料板材由防水层3、高强纤维布1、多层竹席2、高强纤维布1之间由胶粘剂胶合而成，制成席状编织物；在进行储水容器装配时，防水层3一侧装配至筒体内侧。
防水层3为不饱和聚酯胶衣或HDPE片材，用于水容器防渗。
高强纤维布1可用玻璃纤维布、玄武岩纤维布、尼龙纤维布等，所起的作用是增强板材的抗拉强度和防渗。
多层竹席2厚度在10mm～20mm之间，纵横交叉铺设10-20层竹席，竹席四周由靠近竹青的竹篾编织而成，竹席中间由靠近竹心的竹篾编织而成，竹青的强度和刚度均高于竹心，经过力学分析发现，拼装式水容器的板材四周承受的拉压应力均大于中间部位，竹基材料的强度和刚度均较高，可作为骨架承受拉压应力。
选用的胶粘剂包括酚醛树脂和不饱和聚酯，酚醛树脂用于制作灌溉水容器，以满足灌溉对水质的要求，不饱和聚酯用于制作人饮水容器，可满足人饮的水质要求。胶粘剂用来填充竹席缝隙，可以防渗，并将竹席、高强纤维布和防水层粘结成为整体。
具体制备包括下列步骤：
(1)制备竹基复合材料板材
A)编织成席：将竹材削成宽10～40mm、厚0.5～2mm的竹篾，编织成长2500mm、宽1250mm的竹席；
B)对竹席进行脱糖、脱脂、脱水、表面活化处理；
C)准备辅料高强纤维布和胶粘剂：若制作灌溉水容器，选用酚醛树脂作胶粘剂；若制作饮用水容器，选用不饱和聚酯作胶粘剂；
D)铺设：铺设顺序为：一层高强纤维布，高强纤维布上铺设多层竹席，再铺设一层高强纤维布，最后铺设一层防水层，然后浸胶粘剂或涂胶粘剂，制成席状编织物；
E)压制：在模具外表面涂抹硅油作为脱模剂，将席状编织物平放在磨具上，并加热固化成型，冷却至室温脱模，即生产出成竹塑复合材料板材。
加热温度、加压压力、保压时间根据所用树脂而定。
(2)加工金属装配件
按照水容器形状制作加工金属装配件，加工金属装配件包括底部装配件、筒体装配件和顶部装配件。
A)筒体装配件加工：筒体装配件的角度由水容器筒体的形状，例如水容器筒体为多边形，如，六边形水容器筒体装配件角度为120°，四边形水容器装配件角度为90°，八边形水容器装配件角度为135°，十二边形水容器装配件角度为150°。
具体制法是，首先将2mm厚的金属薄板切割成宽500mm、长2400mm的金属板条，然后经机械冷轧成如附图2所示的形状，最后进行电泳防腐处理。
B)底部装配件加工：采用厚度为3mm金属钢板，切割成长1200mm、宽  度为100mm的板条，焊接成如附图3(b)所示的“L”形状，焊接三个边，并焊接如附图3(a)所示的螺帽，最后进行电泳防腐处理。
C)顶部装配件加工：将厚度为3mm的金属钢板，切割成长1200mm、宽度为115mm的板条，焊接成如附图4(b)所示的“T”形状，焊接三个边，并焊接如附图4(a)所示的螺帽，最后进行电泳防腐处理。
(3)装配成型
装配过程包括以下步骤：
a)板材周围涂弹性密封树脂。
b)筒体装配：在装配件内填充止水橡胶带，将涂抹过密封树脂的板材插入装配件内，若装配四边形水容器，装配件夹角为90°；若装配六边形水容器，装配件夹角为90°；若装配八边形水容器，装配件夹角为135°。
C)底板装配：将竹基复合板材切割成拟定的多边形尺寸，如正方形、六边形和八边形等，周围涂弹性密封树脂，将底板装配到如附图3所示的底板装配件中，用螺栓将2个底部装配件固定并拧紧。
D)底板和筒体装配：在装配好的底板四周铺设密封橡胶带，橡胶带宽度为300mm，沿底板装配件边缘沿内侧和外侧各预留150mm，将筒体插入到底板装配件内，将橡胶带粘贴在外侧筒体和内测地板上进行防渗处理。
E)进水口、排水口和取水口装配：进水口上边缘距顶部为100mm，采用圆形标准进水接口，以便与集流供水设备连接；断面尺寸根据集流场大小和集流规模进行设计；出水口采用圆形标准进水接口，以便与用水设施连接；断面尺寸根据用水量大小和规模进行设计；排污口采用标准接口。当水容器容积较小，可不设置排污口，用出水口代替排污口，实行用水排污交替工作。
F)顶盖与筒体装配：将顶部装配件套在筒体上，用螺栓将2个顶部装配件拧紧，最后将板材放在顶部装配件上。
(4)进一步密封与加固
A)用聚硫密封膏将水容器里边各个板件连接之间密封，尤其是要填充筒体和底板衔接处所形成的缝，然后在内部接缝处用宽为200mm的高强纤维布粘贴，对水容器进行进一步防渗。
B)加设围箍：当水容器装配完备后，利用抗拉刚度高的薄壁钢板在外部加设围箍，围箍宽度为40mm，分别从底部、中间、上部依次装上并预紧，再将围箍均匀收紧。
以下是发明人给出的实施例，本发明不限于该实施例，按照本发明的技术方案，可以装配任何形状的水容器。
现装配容积为10m³的六边形水容器，边长为1200mm，板材之间的夹角为120°，水容器高度为2400mm，采用的板材尺寸为1200×2400mm²。采用的筒体装配件的夹角为120°。
1)制备竹基复合材料板材：将竹材削成宽10～40mm、厚0.5～2mm的竹篾，编织成长2400mm、宽1200mm的竹席。对竹席进行脱糖、脱脂、脱水、表面活化处理；利用酚醛树脂作胶粘剂，对高强纤维布、竹席和防水层浸胶；
按照以下顺序铺设：一层高强纤维布、多层竹席、一层高强纤维布、一层防水层，防水层为不饱和聚酯胶衣，铺设总厚度为10mm；
在模具外表面涂抹硅油脱模剂，将席状编织物平放在模具上，并加热固化成型，加热温度为100℃、保压时间3小时。冷却至室温脱模，即生产出成竹塑复合材料板材。
2)加工金属装配件：
A)筒体装配件加工：将2mm厚的金属薄板切割成宽500mm、长2400mm的金属板条，经机械冷轧成如附图2(C)所示的形状，涂抹防腐剂进行防腐处理。
B)底部装配件加工：采用厚度为3mm金属钢板，切割成长1200mm、宽度为100mm的板条，焊接成如附图3(C)所示的“L”形状，焊接三个边，并焊接如附图3(a)所示的螺帽4，在底板安装时，用螺栓将2个底板装配件拧紧，最后进行电泳防腐处理；
C)顶部装配件加工：金属钢板厚度为3mm，切割成长1200mm、宽度为115mm的板条，焊接成如附图4(C)所示的“T”形状，焊接三个边，并焊接如附图4(a)所示的螺帽5，在筒体安装时，用螺栓将2个顶部装配件拧紧，最后进行电泳防腐处理；每个水容器需要2个顶部装配件。
电泳防腐处理是通过电泳的方法在金属钢板表面形成电泳覆盖层，这种方法已经成熟，经过这种处理的金属钢板，表面光滑精细，比传统电镀的防腐时间要长一二十年。
3)装配成型
A)筒体装配：在板材周围涂弹性密封树脂，在装配件内填充止水橡胶带，将涂抹过密封树脂的板材插入夹角为120°的装配件内，形成六边形筒体；
B)底板装配：将板材切割成边长为1200mm的六边形，周围涂弹性密封树脂，将底板装配到如附图3所示的2件底部装配件中，拧紧底部装配件两侧的螺栓。
C)底板和筒体装配：在装配好的底板四周铺设密封橡胶带，橡胶带宽度为300mm，沿底板装配件边缘沿内侧和外侧各预留150mm，将筒体插入到底板装配件内，将橡胶带用耐水胶粘贴在外侧筒体和内侧底板上。
D)进水口、排水口和取水口装配：进水口上边缘距顶部为10cm，采用圆形直径为75mm的进水接口，利用法兰将其固定到筒体上，进水口安装闸阀；出水口采用圆形直径为75mm的接口，利用法兰将其固定到筒体上，并在出水口安装闸阀，取水口下部与底板齐平，用出水口代替排污口，实行用水、排污交替工作。
E)顶盖与筒体装配：将顶部装配件套在筒体上，用螺栓将2个顶部装配件拧紧，最后将板材放在顶部装配件上。
4)进一步密封与加固
A)用高强纤维布粘贴：在内部接缝处用宽为20cm的高强纤维布粘贴，对水容器进行进一步防渗。
B)加设围箍：当水容器装配完备后，利用抗拉刚度高的薄壁钢板在外部加设4条围箍，围箍宽度为40mm，用螺栓将围箍拧紧。
本实施例制备的竹基复合材料装配式水容器，盛水后经检测，符合国家灌溉和饮水标准，能够用于灌溉和人畜饮水的储水容器。