防海水浸蚀超大型玻璃钢管使用性能实验

1 一般性能测试

  建筑材料科学研究院对冀州中意复合材料有限公司与北京理工大学、北京防护材料与技术研究所共同提出并自筹资金研发的超大型夹砂玻璃钢管(Φ3000mm~Φ9000mm)进行了性能测试,测试的内容主要有:拉伸强度;悬臂梁缺口冲击强度;耐磨性;粗糙率;耐水压爆破压力。其测试结果见表6.1。同时经仿真计算结果和实测结果表明DN3200mm耐海水浸蚀夹砂玻璃钢管能抵抗里氏八级地震,经耐磨试验和冲刷试验结果表明,DN3200mm耐海水浸蚀夹砂玻璃钢管使用寿命为70年。

2 输海水试验

  纤维缠绕玻璃钢管具有光滑的内表面,用于大口径输水管道的特点是水流摩阻系数小,水力流场特性好,这是其它材料无法比拟的。而且管径越大其优越性愈明显。据美国有关资料报道,1983年美国对使用了20年的纤维缠绕环氧玻璃钢管进行了检测,发现其内壁仍然很光滑。因此,国外将纤维缠绕玻璃钢管视为“水力光滑管”,并且认为埋入地下的玻璃钢输水管道使用寿命可达50年。
  用于输海水领域的玻璃钢管道大多为大、中口径,在我国沿海地区,地下水位偏高,土地湿度大,使用无缝钢管必须防腐及做安装阳纹外向锤炼,且寿命只有30年,而玻璃钢管可耐多种化学介质的侵蚀,不需防腐处理。此外,抗海水浸蚀玻璃钢管也不会促进藻类、细菌或真菌生长,给排水时压力一般均很低,使用寿命达70年。
  为了证明管道是否具有抗海水浸蚀的能力,能否生长海藻及贝类浮游生物,冀州中意复合材料有限公司与北京理工大学、北京防护材料与技术研究所设计了如下几组试验。即普通玻璃钢管、抗海水浸蚀玻璃钢管及水泥管输海水的比较试验。如图1和2所示。

  ①控制水流速度为0.6米/时;
  ②控制水流速度为1.2米/时;
  ③控制水流速度为1.5米/时;
  ④控制水流速度为2.0米/时。
  经过各种不同管道在以上四种水流速度下的输海水试验发现,普通玻璃钢管经过3个月的输水后开始生长海藻,半年后有少许贝类等生物生长,而抗海水浸蚀玻璃钢管由于底层具有类礁石结构材料(厚度2~2.5mm),其具有较好的自动催化杀菌作用,不生长海藻及贝类浮游生物。
  有文献提出加大流速,海藻及贝类等微生物就会被带走。试验证明这种说法是不可靠的,水的流速加大,是动之不动而不动之动,所以无法带走贝类等浮游生物,这就是普通玻璃钢管被浮游生物污染的原因。水泥基体也同样生长海藻,但在水泥基体表面增加2~2.5mm厚的类礁石结构材料后,不仅能降低管道的粗糙率,增加水的流速,同时能很好地防止海藻和浮游生物的生长。

3 耐海水磨耗试验

  玻璃钢夹砂管道具有较好的耐磨性,而且其由于是由非金属材料制成,电极电位高,表面不会发生氧化锈蚀,无需处理,不会污染水质。而钢管、铸铁管在储存、使用过程中,会因化学、电化学的作用产生局部电池反应,表面极易生锈,对输送介质往往会产生污染。因而,常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理。这样对工程会造成极大的不便。冀州中意复合材料有限公司与北京理工大学、北京防护材料与技术研究所共同对所制备的夹砂玻璃钢管进行了进行了耐海水磨耗试验,试验证明玻璃钢夹砂管比环氧树脂结构的玻璃钢管、用焦油和瓷油涂层的钢管、经表面硬化处理的钢管等都耐磨。
  防海水浸蚀超大型玻璃钢管具有良好的耐磨性,把含有大量泥浆、沙石的水,装入管子中进行旋转磨损影响对比试验。经30万次旋转后,检测管内壁的磨损深度如下:
  环氧树脂结构的玻璃钢管为0.52mm;
  用焦油和瓷油涂层的钢管为0.53mm;
  经表面硬化处理的钢管为0.48mm;
  类礁石结构材料内衬2.2mm夹砂玻璃钢管为0.21mm:
  类礁石结构材料(2.5mm)涂于水泥管为0.20mm。
  由此可以证明类礁石结构材料内衬2.2mm夹砂玻璃钢管相当耐磨。

4 试验结果分析

  通过建筑材料科学研究院对夹砂玻璃钢管各项性能的测试以及冀州中意复合材料有限公司与北京理工大学、北京防护材料与技术研究所共同对所制备的夹砂玻璃钢管进行的试验可以充分的说明:轻质、高强度、高刚度、水力性能优良、耐腐蚀性能好、重量轻、安装方便的加砂玻璃钢管道尤其适用于输海水领域。随着我国经济的发展,市政建设的发展,玻璃钢管道在此领域的应用将会越来越多。下表2是几种不同材质管道的性能比较数据。