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对复合井盖的深入研究

发布者: 新疆新美新材料有限公司|发布时间:2013-08-19
  为了解决铸铁井盖的被盗问题,科技人员、企业界研究开发了不少新型井盖,这些井盖主要是复合材料井盖,因其无回收利用价值而受到用户的关注。随着复合材料井盖的日益进步和成功应用,用户正在逐步认可并接受。近两年来,复合材料井盖的生产企业如雨后春笋,各种材料的井盖蜂拥而上,由于没有性的、高水准的标准,其产品质量参差不齐,令用户着实担忧。甚至让刚刚对复合材料井盖有些了解和兴趣的用户及主管部门对复合材料能否做出满足使用需要的井盖都表示怀疑。针对这一些情况,我们特邀我国复合材料,对复合材料及复合井盖进行介绍和解析。

  一、复合材料是扶持的朝阳产业

  材料是人类进步的里程碑,材料又是技术进步的关键。早在20世纪70年代,美国就把材料比作现代工业的骨肉,能源比作血液。现在,人们把能源、材料、信息和生物工程誉为现代文明四大支柱。现今的材料一般分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料四大类,而复合材料又是材料领域的后起之秀,是新材料的重要增长点。

  根据标准化组织(ISO)为复合材料所下的定义:复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。通俗地讲:复合材料是由两种或两种以上的不同的材料复合在一起形成1+1>2的效果的材料。

  复合井盖材料的特点是性能的可设计性。复合材料的发明和应用,就是为解决单一传统材料(金属、无机非金属及高分子材料等)不能解决的工程技术难题。在高科技领域:复合材料主要用于解决耐高温结构、太空飞行器结构、复合装甲结构、透波、隐形、机敏、烧蚀、生物工程材料等技术;在一般工程中:复合材料的应用效果也很显着,而且在有效利用资源、节能和降低工程造价等方面,都能取得更好的经济效益和社会效益。正因为如此,世界都把复合材料作为极有发展前途的新材料,列入关键技术发展规划。我国把新材料(尤其是复合材料)也列为重点扶持的产业。

  二、用复合材料做井盖,材质上、技术上、经济上可行

  从构思上分析:用复合材料做井盖,利用其产品无回收价值(或回收价值不高)而解决井盖被盗问题。同时,利用复合材料的某些自身特性(如防腐、不生锈、颜色可调等)满足用户防腐、美观等要求。因此,用复合材料做井盖,思路可取。

  复合材料的种类很多,在我国已有3000多种,用不同材质、不同技术可制造不同复合材料。仅从材质上、技术上讲,用复合材料可以制作出用户的任何性能要求的复合材料井盖。但要生产出具有高承载能力、综合性能优异的、而且制造成本低廉的、在市场上具有竞争优势的复合材料井盖,可供选择的材质和技术则很少。

  近几年来,我国复合材料取得了较快的发展,从目前生产复合材料井盖所采用的各种材料和工艺技术来看,用复合材料作井盖,材质上、技术上、经济上完全可行。目前市面上的非金属材料井盖均可称为复合材料井盖,归纳起来有用钢筋及钢纤维增强水泥的钢纤维混凝土井盖,用竹纤维增强菱镁水泥的菱镁井盖,用粉煤灰增强再生树脂的再生树脂井盖,用钢筋及短玻璃纤维增强不饱各树脂的SMC/BMC模压井盖,用连续纤维增强不饮和树脂的分层复合井盖。

  井盖的结构不同承载能力不同、材质不同承载能力不同、相同结构和材质而采用的工艺不同则承载能力及综合性能大相径庭。要对井盖的性能进行评价,必须对不同井盖所用的材质进行分析。

  三、复合材料井盖承载能力分析

  井盖在道路上使用,要满足各种车辆的碾压。井盖的一项重要指标是承载能力(试验荷载),试验荷载的高低即代表着井盖承载能力的高低。因此,用复合材料做井盖,必须具有足够的承载能力以满足使用要求。

  1、从结构上分析:井盖是受力结构产品,井盖上部受压,而下部受拉。根据复合材料的可设计性,可以根据井盖不同部位的受力要求而设计、使用不同复合材料。同时设计井盖的合理结构,使复合材料受力均匀,从结构上让复合材料受力更合理,让井盖承载能力更高。

  2、从材质上分析:要提高井盖的承载能力,应从以下几个方面考虑:

  1)纤维的增果,大大优于颗粒的增果;

  2)纤维含量越高,其增果越好,井盖承载能力越强;

  3)连续纤维的增果,大大的高于短纤维的增果。在复合材料中,30-50mm短纤维的抗拉强度仅为连续纤维强度的20-30%;

  4)增强材料与基体材料界面结合好坏,直接影响增果。钢纤维在混凝土中一般未作处理(即使处理,在混凝土中有水、有氧的情况下,表面亦生锈),界面结合一般不理想;而现在玻璃纤维表面一般有浸润剂,在不饱和树脂中使用时,界面结合较好;

  3、几种不同复合材料的增果比较如下:

  粉煤灰增强再生树脂≤竹纤维增强菱镁水泥<钢纤维增强混凝土<短纤维增强不饱和树脂≤连续纤维增强不饱和树脂。

  四、复合材料井盖使用寿命分析

  影响复合材料井盖使用寿命的因素很多,归纳起来有:基体材料的强度及稳定性,增强材料的强度及稳定性,材料复合过程的界面结合效果,井盖露天部分的耐磨、耐老化性能,井盖的使用条件等,几种材料的稳定性及效果比较如下:

  1、基体材料的强度:

  菱镁水泥<混凝土<再生树脂<不饱和树

  2、基体材料稳定性:

  菱镁水泥≤混凝土<再生树脂<不饱和树脂

  3、增强材料的强度:

  粉煤灰≤竹纤维≤玻璃纤维<钢纤维

  4、增强材料稳定性

  竹纤维在菱镁水泥中<钢纤维在混凝土中<钢筋在不饱和树脂中<玻璃纤维在不饱和树脂中

  5、界面结合效果:

  菱镁水泥与竹纤维<混凝土与钢纤维或钢筋<钢筋与不饱和树脂<再生树脂与粉煤灰<不饱和树脂与玻璃纤维

  6、耐磨效果:

  菱镁水泥<再生树脂+粉煤灰<不饱和树脂+细颗粒碳酸钙或滑石粉<混凝土<不饱和树脂+石英砂

  7、耐老化效果:

  菱镁水泥<再生树脂<不饱和树脂<不饱和树脂+光稳定剂<混凝土

  五、各种复合材料井盖性能比较

  对市面上几种复合材料的使用状况进行了调查,走访大量用户,几种复合材料井盖在使用中各有优缺点:

  1、钢纤维混凝土井盖

  钢纤维混凝土井盖是在钢筋混凝土井盖基础上改进发展起来的。由于材质脆性强,强度不够,在混凝土中加入长度为10-30mm的钢纤维,以提高混凝土材料的整体强度,承载能力比普通钢筋混凝土井盖有所增加。因使用过程中崩边现象比较严重,生产企业常常在井盖外边加一金属框予以保护。

  优点:A、防盗;

  B、便宜。

  缺点:A、承载不够,加之水泥强度的衰减,易破碎;

  B、太笨重,开启困难。