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談我國復合井蓋的發展存在問題及對策建議

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2010/2/2     瀏覽次數:    
一、我國復合井蓋發展現狀的基本估計
  1.自九十年代以來,我國復合井蓋的研發工作蓬勃發展,十分迅速,不但在生產技術,而且在產品品種和生產規模方面,均獲得了顯著的提高。目前復合井蓋已成為廣為關注的,正在發展中的一種新型建筑工程制品。
  2.我國復合井蓋發展勢頭良好的主要標志,反映在以下幾個方面: 
   (1)復合井蓋的新型品種正不斷涌現,在選用材料及其結構方面均有不斷的創新。
   (2)新建復合井蓋生產企業數正在增加,估計國內各類企業數已在一百家以上。
   (3)我國復合井蓋專利技術數目正逐年增長,其技術新穎性方面均有所提高。
  3.我國復合井蓋已逐步得到社會及市場的認可,應用范圍及其區域正在逐步擴大。
二、我國復合井蓋的生產技術發展方向
    (一)傳統的水泥井蓋及鑄鐵井蓋回顧 我國一直以鑄鐵井蓋為主,沿用了數十年之久,成為一種建筑行業所用的一種傳統產品。采用鋼筋、鋼纖維、玻璃纖維材料增強的水泥混凝土井蓋,也占有一定的市場份額。
   1.鋼筋增強水泥混凝土井蓋:
   2.水泥混凝土井蓋的改進類型:
    (1)鋼筋增強聚酯水泥混凝土井蓋 
    (2)采用鋼纖維、玻璃纖維增強材料的混凝土井蓋
   3.鑄鐵井蓋:開發歷史較早,鑄鐵井蓋組分是鑄鐵。
      特點:強度高,使用耐久。 
      缺點:鑄鐵性能比較脆,容易破碎,甚至斷裂;能耗高:制作時需兩次成型,先制成生鐵,后澆鑄成鑄鐵井蓋,這兩道工序的能耗都很高;制作工藝步驟多,成型制作周期較長;鑄鐵井蓋使用時跳動噪聲大;
      問題:容易被偷盜,極易發生交通及人身安全事故;原材料生鐵、煤炭能源價格上漲,造成鑄鐵井蓋生產企業的效益下降。
   (二)我國復合井蓋的生產技術發展現狀 隨著我國材料科學技術的進步,尤其是各種復合材料成功應用的實踐,近年來我國復合井蓋的生產制作技術,利用各種材料進行復合的技術思路,取得了較快的發展。 目前我國復合井蓋的研發和面市的復合井蓋制品,基本均按照以下四種技術路線進行。
    (1)玻璃鋼/復合材料手糊井蓋; 
    (2)BMC模塑料井蓋;
    (3)菱鎂材料井蓋(無機玻璃鋼井蓋);
    (4)尾礦或工業廢料模壓井蓋。 應該說,我國復合井蓋研究開發工作的蓬勃發展,決不是單純是為了防止鑄鐵井蓋被偷盜現象所造成,而是由于我國社會發展和科技進步,由于復合材料科學技術的發展,所導致的必然結果。
三、復合井蓋生產制作技術及其淺析 
     (一)復合井蓋的結構型式
   1.主強度受力結構的設計:
    (1)金屬框架(縲紋鋼、扁鐵、角鋼或球墨鑄鐵):
    (2)玻璃鋼層:
    (3)非金屬材質承力結構,如各種植物纖維或竹片等,亦具有一定的承載能力。
   2.基體材料:
   復合井蓋的設計者和生產制造者,為了提高井蓋的剛度,增加井蓋的重量以及降低井蓋的成本,往往使用各種不同品質的,價格較為便宜的基體材料。
   目前廣泛采用的基體材料有以下的一些基體材料。
    (1)樹脂基砂石復合材料:
    (2)菱鎂材料:
    (3)樹脂與玻璃纖維紗、填充料等組成的復合基材。
   3.復合型井蓋結構型式的匹配:各種復合組分的承載抗壓、抗拉、抗彎能力,必須盡量適當選擇,并注意它們性能之間的匹配。
   (二).玻璃鋼/復合材料井蓋
   1.玻璃鋼/復合材料基本概念
    (1)玻璃鋼的基本概念
    玻璃鋼,即玻璃纖維增強塑料或纖維增強塑料,是由不飽和聚酯樹脂和玻璃纖維(布)兩大原材料復合組成,其中樹脂為基體材料,玻璃纖維(布)為增強材料。玻璃鋼材料具有重量輕,約為鋼材的四分之一,比強度高,耐腐蝕等特點。
    (2)玻璃鋼/復合材料的概念
    我國將這類以玻璃纖維或其它纖維材料增強的塑料制品,統稱為“玻璃鋼/復合材料”。
  2.玻璃鋼/復合材料的主要組分
    (1)增強材料組分:主要是為了提高復合材料的強度性能,玻璃纖維布、玻璃纖維紗、玻璃纖維氈等是樹脂基復合材料的增強材料,也可用作水泥、氯鎂、石膏等材料的增強材料。
    (2)基體材料組分:不飽和聚酯樹脂是常用的玻璃鋼的基體材料組分。其他還有環氧樹脂、酚醛樹脂等。氧化鎂、氯化鎂是菱鎂材料(所謂無機玻璃鋼)的基本材料組分。
    (3)功能型組分:導靜電組分(石墨、炭黑添加物);阻燃(AB組分);阻燃三氧化二鋁添加劑);耐紫外老化劑(ATL UV-9和ATL UV-12等) ,為二苯甲酮類的紫外線吸收劑,在紫外光譜范圍內具有高度的吸收紫外線的能力,幾乎不吸收可見光,且與樹脂的互溶性較好,其用量僅為樹脂重量的0.2-0.5%);耐腐蝕(化學結構組分)等等。
    (4)經濟型組分:為了降低生產制作成本而添加的一些廉價材料,例如常被人們利用的天然砂石料,石英砂,滑石粉,粉煤灰,煤渣等,均屬經濟型的添加材料。它們還能呈現提高材料強度性能的效果。
    (5)著色組分:通常用各種顏色的色漿,可起到著色的效果。
  3.玻璃鋼/復合材料井蓋
   由于玻璃鋼材料具有輕質高強的特點,因此可被用來制作復合井蓋,并完全可能滿足井蓋的強度要求。舉兩個例子。
    (1)玻璃鋼井蓋
   例一,有一項名叫“一種新式井蓋”的發明專利,設有表層、上基層、加強層、下基層等組成。
   有表層,即仿大理石層,0.4mm-2mm;上基層、4mm-8mm;加強層,4mm-10mm,邊長為3-6mm正六邊形蜂窩(蜂窩材質);下基層,4mm-8mm等組成。各層次全部采用多層玻璃鋼材料的復合結構,節省鑄鐵資源,根本杜絕了被盜的可能。
   例二,有一項名叫“玻璃鋼井蓋”的發明專利,分上下部分逐層粘接而成,具有重量輕、造型美觀,使用方便、抗壓耐用、不變形。實為市政、公安、電訊、供水、消防等地下管網工程理想的配套井口覆蓋。
   原材料:不飽和聚酯樹脂,過氧化苯甲酰固化劑,二甲基苯胺促進劑;玻璃纖維布:0.4mm和0.2mm厚度。
抗拉強度大于1200kg/cm2,耐寒性為-20±3℃不變形,耐熱性為40±3℃不變形。
上述玻璃鋼井蓋可能存在的問題:強度有余,剛度不足,成本太高。
   (2)鋼筋增強玻璃鋼/復合材料類井蓋
為了提高剛度,降低成本,并充分利用玻璃鋼材料高強度的特性,大多數復合井蓋設計成這種的一種結構,上下層面為玻璃鋼層,其中間層借助金屬構件或非金屬承載件作主承載件,其空間填充以價格低廉的硬質材料,既保證其強度,提高了剛度,又使井蓋具備一定的重量。
  下面舉一個實用新型例子:
  這項專利名稱玻璃鋼井蓋,材質:鋼筋、石渣、石英砂、樹脂及玻璃纖維材料,呈增強型整體包覆結構,層次有:
  a.表層(3)為樹脂和色糊混合物,井蓋上下周邊均鋪設表層;
  b.夾層(4)為三層玻纖布(5)和樹脂(6);
  c.中間層(2)為加強筋(1),與石渣、石英砂、樹脂、玻纖混合物;
    ◇φ8-6mm加強筋(1),為三圈八瓣發射形狀鋼筋焊接件;
  d.夾層(4)為三層玻纖布(5)和樹脂(6);
  e.井蓋圈的夾層結構與井蓋的相同;
  f.本玻璃鋼井蓋比鑄鐵井蓋降低成本25%左右。
   (三)BMC模塑料井蓋:
  目前國內模壓復合井蓋,大多數采用BMC團狀模塑料壓制而成。
  SMC/BMC的組分,包括不飽和聚酯樹脂、苯乙烯、玻璃纖維、填料(如石粉),以及各種添加劑,如增稠劑、固化劑、阻聚劑、內脫模劑,常用的有輕質氧化鎂,叔丁酯,硬脂酸鋅等。
  玻璃纖維承擔機械強度的主要部分,填料可降低成本并改善樹脂基料的粘度等性能。并采用鋼骨架作為承載結構件。
  制作時先將不飽和聚酯樹脂和聚苯乙烯混勻,加入內脫模劑,顏料糊,增稠劑,固化劑,填料等,經攪拌后,再加入玻璃纖維攪拌制成團狀模塑料。
  SMC和BMC在玻璃纖維和填料用量上有差別。SMC用的玻璃纖維多,BMC用的玻璃纖維少。
  制作工藝步驟:把不飽和聚酯樹脂、增強劑、固化劑加入到捏和機中攪拌,再加入填充料繼續攪拌,再加入玻璃纖維攪拌,制成高強度復合材料備用。承力結構件:焊扎鋼筋架。
  模壓工序:在加熱至180℃在模具內倒入部分復合材料,放入鋼骨架,再倒上其余的復合材料,液壓機模壓后脫模即成型。
   (四)菱鎂材料井蓋(無機玻璃鋼井蓋):
  無機玻璃鋼復合井蓋手工糊制成型。
  無機玻璃鋼的配方,有很多種。其主組分有兩個:氯化鎂,氧化鎂。
  其他組分,都是為了改善無機玻璃鋼的綜合性能,如調節劑,催化劑、縮合劑,克堿、憎水劑,硬度加強劑,堿性外加劑。組分有:氟硅酸鈉,磷酸三鈉,硫酸,增白劑,增韌粉(水溶性纖維素),脲醛樹脂,氯化銨、氧化鎂,網格布,水(自來水)。
  無機玻璃鋼材料價格便宜,性能尚可,但并不太理想,具有一定的強度,但并不太高,由于菱鎂材料吸潮返鹵現象較為普遍,吸水率高,因此耐久性較差。菱鎂材料井蓋,出現產品事故不少,教訓沉痛。
  舉一個名稱叫無機玻璃鋼窨井井體發明專利的配方為例子:無機玻璃鋼窨井井體的膠液配方(重量比):鹵水60;氧化鎂(青色、黃色或白色,活性氧化鎂>80%)100,氟硅酸鈉3,氯化亞鐵3,硅溶膠1,正硅酸乙酯2。 
  無機玻璃鋼窨井井體的生產方法:放置模具→涂脫模劑→配無機膠液→向模具內加入膠液→鋪6至12層玻纖布時放置鋼筋網或者竹片網→加入膠液→鋪玻纖布→抹平→產品固化→脫模→養護(環境溫度10℃以上蓋塑料布一周時間)→成品。
  井座生產方法:放置模具→涂脫模劑→配無機膠液→向模具內加入膠液→→填入玻纖→抹平→產品固化→脫模→養護(環境溫度10℃以上蓋塑料布一周時間)→成品。
  抗拉強度:55mPa,抗壓強度:140mPa,抗彎強度:105mPa,吸水率0.3%,密度:1.9g/cm3。
  另一項名稱為菱鎂井蓋的制造工藝的發明專利,菱鎂井蓋抗折強度,凍前10.75mPa、凍后9.8mPa;抗壓強度,凍前55mPa、凍后65mPa,30t汽車往返10次不損壞。
  菱鎂材料主原料:氧化鎂、氯化鎂、石英砂;輔料:硫酸鎂(調節劑)、氯化亞鐵(催化劑、縮合劑)、甲基硅油(克堿、憎水劑)、硅酸乙酯、組合試劑(鐵離子、鋁離子、膠體二氧化硅、磷酸、磷酸三丁脂、氟硅酸鈉、六偏磷酸鈉,起到催化、克堿、硬度加強劑的作用)。
  制作步驟:輔料先用沸水稀釋后,再與主原料混合,攪拌溫度15℃,然后澆鑄,固化溫度至少20℃,室外放置28天強度達到峰值。
四、我國復合井蓋存在問題及對策建議
  近十多年來我國復合井蓋的研究和開發工作,成績是比較顯著的,但也確實存在不少值得重視的問題。在當前市場經濟環境下,復合井蓋與其他新產品一樣,在走向市場過程中,遇到了各種各樣的問題。
  有些問題是市場經濟環境所共有的問題,有些涉及生產企業的問題,還有些問題應該引起政府管理部門、質量檢測部門、建筑設計部門等的注意。
  一個新產品進入市場,首先要確保產品的質量,復合井蓋作為一種新型建筑工程產品,在推向市場過程中,必須要經過質檢部門的檢測,設計部門的設計,建工部門的使用,最后還要通過實際使用,才能得到社會的認可。
  1.質量問題:這是一個復合井蓋研發過程中需要解決的,也是當前極待解決的一個主要的問題。目前我國復合井蓋的產品質量參差不齊,有的很好,有的不好。
  大部分井蓋,只側重于承載能力指標,而不注意其他的多個性能指標;有些復合井蓋,達到了部分的指標,但其他一些指標尚未達到。
  2.技術問題:在復合井蓋的生產方面,尚存在著各種各樣的技術問題。若沒有解決好這些技術問題,復合井蓋要開拓市場,要占領市場,難度就比較大。
  3.關于質量檢測:質檢部門應根據國家標準的要求,嚴格把關,切實對復合井蓋進行必要的性能指標的檢測工作。
  4.價格競爭問題:當前市場經濟競爭十分激烈,尤其是表現在價格競爭方面,競相壓價,甚至出現劣質產品面市,造成人身安全事故。
   (一)企業極待解決復合井蓋的質量問題
  復合井蓋生產企業,作為井蓋生產的主體,較為重要的是抓住復合井蓋的質量問題。企業成敗的關鍵正在于產品的質量。一個更新換代產品與傳統產品相比較,一個是性能質量的指標,另一個是價格的因素。質量的指標,具體講主要有以下的幾個方面:外觀,質量可信度,價格,使用壽命等。
  當前復合井蓋存在質量問題,除了是否已掌握技術水平以外,我認為在生產管理上,個別企業沒有嚴格的生產管理制度,馬馬虎虎,有的甚至稀里糊涂,更談不上遵循科學和技術的精神。
  復合井蓋所使用的原材料品種較多,制作步驟也比較多,因此必須從原材料組分及操作工藝等各個方面來解決產品的質量問題。
   (二)質量監管和標準的制訂及其實施:
  1.各級質量檢測部門應按照國家標準進行檢測。
  2.質量檢測部門應建立相關的檢測設備和條件。
  3.質量檢測報告的可信度問題。
   (三)政府管理部門如何加強管理力度
   (1)政府主管部門應對新型井蓋加大支持的力度,復合型窨井蓋尚處于研發階段,尚未完全占領市場,前景很好,問題不少。對于一種新產品,總有一個被社會所認識所接受的過程,極待各級政府有關部門在政策上給以支持。 
   (2)井蓋質量標準的宣傳及執行問題:使企業掌握了解國家相關的性能檢測標準,以幫助企業提高生產技術管理水平及產品的檔次。
   (3)生產企業應解決好與設計部門、施工單位之間聯結和合作問題。
   (4)生產企業的流動資金問題:井蓋生產企業的流動資金的投入比較大,資金周轉周期比較長,由于建筑工程項目的施工周期長,加上驗收周期,貨款回籠的時間比較長。
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