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谈我国复合井盖的发展存在问题及对策建议

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2010/2/2     浏览次数:    
一、我国复合井盖发展现状的基本估计
  1.自九十年代以来,我国复合井盖的研发工作蓬勃发展,十分迅速,不但在生产技术,而且在产品品种和生产规模方面,均获得了显著的提高。目前复合井盖已成为广为关注的,正在发展中的一种新型建筑工程制品。
  2.我国复合井盖发展势头良好的主要标志,反映在以下几个方面: 
   (1)复合井盖的新型品种正不断涌现,在选用材料及其结构方面均有不断的创新。
   (2)新建复合井盖生产企业数正在增加,估计国内各类企业数已在一百家以上。
   (3)我国复合井盖专利技术数目正逐年增长,其技术新颖性方面均有所提高。
  3.我国复合井盖已逐步得到社会及市场的认可,应用范围及其区域正在逐步扩大。
二、我国复合井盖的生产技术发展方向
    (一)传统的水泥井盖及铸铁井盖回顾 我国一直以铸铁井盖为主,沿用了数十年之久,成为一种建筑行业所用的一种传统产品。采用钢筋、钢纤维、玻璃纤维材料增强的水泥混凝土井盖,也占有一定的市场份额。
   1.钢筋增强水泥混凝土井盖:
   2.水泥混凝土井盖的改进类型:
    (1)钢筋增强聚酯水泥混凝土井盖 
    (2)采用钢纤维、玻璃纤维增强材料的混凝土井盖
   3.铸铁井盖:开发历史较早,铸铁井盖组分是铸铁。
      特点:强度高,使用耐久。 
      缺点:铸铁性能比较脆,容易破碎,甚至断裂;能耗高:制作时需两次成型,先制成生铁,后浇铸成铸铁井盖,这两道工序的能耗都很高;制作工艺步骤多,成型制作周期较长;铸铁井盖使用时跳动噪声大;
      问题:容易被偷盗,极易发生交通及人身安全事故;原材料生铁、煤炭能源价格上涨,造成铸铁井盖生产企业的效益下降。
   (二)我国复合井盖的生产技术发展现状 随着我国材料科学技术的进步,尤其是各种复合材料成功应用的实践,近年来我国复合井盖的生产制作技术,利用各种材料进行复合的技术思路,取得了较快的发展。 目前我国复合井盖的研发和面市的复合井盖制品,基本均按照以下四种技术路线进行。
    (1)玻璃钢/复合材料手糊井盖; 
    (2)BMC模塑料井盖;
    (3)菱镁材料井盖(无机玻璃钢井盖);
    (4)尾矿或工业废料模压井盖。 应该说,我国复合井盖研究开发工作的蓬勃发展,决不是单纯是为了防止铸铁井盖被偷盗现象所造成,而是由于我国社会发展和科技进步,由于复合材料科学技术的发展,所导致的必然结果。
三、复合井盖生产制作技术及其浅析 
     (一)复合井盖的结构型式
   1.主强度受力结构的设计:
    (1)金属框架(缧纹钢、扁铁、角钢或球墨铸铁):
    (2)玻璃钢层:
    (3)非金属材质承力结构,如各种植物纤维或竹片等,亦具有一定的承载能力。
   2.基体材料:
   复合井盖的设计者和生产制造者,为了提高井盖的刚度,增加井盖的重量以及降低井盖的成本,往往使用各种不同品质的,价格较为便宜的基体材料。
   目前广泛采用的基体材料有以下的一些基体材料。
    (1)树脂基砂石复合材料:
    (2)菱镁材料:
    (3)树脂与玻璃纤维纱、填充料等组成的复合基材。
   3.复合型井盖结构型式的匹配:各种复合组分的承载抗压、抗拉、抗弯能力,必须尽量适当选择,并注意它们性能之间的匹配。
   (二).玻璃钢/复合材料井盖
   1.玻璃钢/复合材料基本概念
    (1)玻璃钢的基本概念
    玻璃钢,即玻璃纤维增强塑料或纤维增强塑料,是由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维(布)两大原材料复合组成,其中树脂为基体材料,玻璃纤维(布)为增强材料。玻璃钢材料具有重量轻,约为钢材的四分之一,比强度高,耐腐蚀等特点。
    (2)玻璃钢/复合材料的概念
    我国将这类以玻璃纤维或其它纤维材料增强的塑料制品,统称为“玻璃钢/复合材料”。
  2.玻璃钢/复合材料的主要组分
    (1)增强材料组分:主要是为了提高复合材料的强度性能,玻璃纤维布、玻璃纤维纱、玻璃纤维毡等是树脂基复合材料的增强材料,也可用作水泥、氯镁、石膏等材料的增强材料。
    (2)基体材料组分:不饱和聚酯树脂是常用的玻璃钢的基体材料组分。其他还有环氧树脂、酚醛树脂等。氧化镁、氯化镁是菱镁材料(所谓无机玻璃钢)的基本材料组分。
    (3)功能型组分:导静电组分(石墨、炭黑添加物);阻燃(AB组分);阻燃三氧化二铝添加剂);耐紫外老化剂(ATL UV-9和ATL UV-12等) ,为二苯甲酮类的紫外线吸收剂,在紫外光谱范围内具有高度的吸收紫外线的能力,几乎不吸收可见光,且与树脂的互溶性较好,其用量仅为树脂重量的0.2-0.5%);耐腐蚀(化学结构组分)等等。
    (4)经济型组分:为了降低生产制作成本而添加的一些廉价材料,例如常被人们利用的天然砂石料,石英砂,滑石粉,粉煤灰,煤渣等,均属经济型的添加材料。它们还能呈现提高材料强度性能的效果。
    (5)着色组分:通常用各种颜色的色浆,可起到着色的效果。
  3.玻璃钢/复合材料井盖
   由于玻璃钢材料具有轻质高强的特点,因此可被用来制作复合井盖,并完全可能满足井盖的强度要求。举两个例子。
    (1)玻璃钢井盖
   例一,有一项名叫“一种新式井盖”的发明专利,设有表层、上基层、加强层、下基层等组成。
   有表层,即仿大理石层,0.4mm-2mm;上基层、4mm-8mm;加强层,4mm-10mm,边长为3-6mm正六边形蜂窝(蜂窝材质);下基层,4mm-8mm等组成。各层次全部采用多层玻璃钢材料的复合结构,节省铸铁资源,根本杜绝了被盗的可能。
   例二,有一项名叫“玻璃钢井盖”的发明专利,分上下部分逐层粘接而成,具有重量轻、造型美观,使用方便、抗压耐用、不变形。实为市政、公安、电讯、供水、消防等地下管网工程理想的配套井口覆盖。
   原材料:不饱和聚酯树脂,过氧化苯甲酰固化剂,二甲基苯胺促进剂;玻璃纤维布:0.4mm和0.2mm厚度。
抗拉强度大于1200kg/cm2,耐寒性为-20±3℃不变形,耐热性为40±3℃不变形。
上述玻璃钢井盖可能存在的问题:强度有余,刚度不足,成本太高。
   (2)钢筋增强玻璃钢/复合材料类井盖
为了提高刚度,降低成本,并充分利用玻璃钢材料高强度的特性,大多数复合井盖设计成这种的一种结构,上下层面为玻璃钢层,其中间层借助金属构件或非金属承载件作主承载件,其空间填充以价格低廉的硬质材料,既保证其强度,提高了刚度,又使井盖具备一定的重量。
  下面举一个实用新型例子:
  这项专利名称玻璃钢井盖,材质:钢筋、石渣、石英砂、树脂及玻璃纤维材料,呈增强型整体包覆结构,层次有:
  a.表层(3)为树脂和色糊混合物,井盖上下周边均铺设表层;
  b.夹层(4)为三层玻纤布(5)和树脂(6);
  c.中间层(2)为加强筋(1),与石渣、石英砂、树脂、玻纤混合物;
    ◇φ8-6mm加强筋(1),为三圈八瓣发射形状钢筋焊接件;
  d.夹层(4)为三层玻纤布(5)和树脂(6);
  e.井盖圈的夹层结构与井盖的相同;
  f.本玻璃钢井盖比铸铁井盖降低成本25%左右。
   (三)BMC模塑料井盖:
  目前国内模压复合井盖,大多数采用BMC团状模塑料压制而成。
  SMC/BMC的组分,包括不饱和聚酯树脂、苯乙烯、玻璃纤维、填料(如石粉),以及各种添加剂,如增稠剂、固化剂、阻聚剂、内脱模剂,常用的有轻质氧化镁,叔丁酯,硬脂酸锌等。
  玻璃纤维承担机械强度的主要部分,填料可降低成本并改善树脂基料的粘度等性能。并采用钢骨架作为承载结构件。
  制作时先将不饱和聚酯树脂和聚苯乙烯混匀,加入内脱模剂,颜料糊,增稠剂,固化剂,填料等,经搅拌后,再加入玻璃纤维搅拌制成团状模塑料。
  SMC和BMC在玻璃纤维和填料用量上有差别。SMC用的玻璃纤维多,BMC用的玻璃纤维少。
  制作工艺步骤:把不饱和聚酯树脂、增强剂、固化剂加入到捏和机中搅拌,再加入填充料继续搅拌,再加入玻璃纤维搅拌,制成高强度复合材料备用。承力结构件:焊扎钢筋架。
  模压工序:在加热至180℃在模具内倒入部分复合材料,放入钢骨架,再倒上其余的复合材料,液压机模压后脱模即成型。
   (四)菱镁材料井盖(无机玻璃钢井盖):
  无机玻璃钢复合井盖手工糊制成型。
  无机玻璃钢的配方,有很多种。其主组分有两个:氯化镁,氧化镁。
  其他组分,都是为了改善无机玻璃钢的综合性能,如调节剂,催化剂、缩合剂,克碱、憎水剂,硬度加强剂,碱性外加剂。组分有:氟硅酸钠,磷酸三钠,硫酸,增白剂,增韧粉(水溶性纤维素),脲醛树脂,氯化铵、氧化镁,网格布,水(自来水)。
  无机玻璃钢材料价格便宜,性能尚可,但并不太理想,具有一定的强度,但并不太高,由于菱镁材料吸潮返卤现象较为普遍,吸水率高,因此耐久性较差。菱镁材料井盖,出现产品事故不少,教训沉痛。
  举一个名称叫无机玻璃钢窨井井体发明专利的配方为例子:无机玻璃钢窨井井体的胶液配方(重量比):卤水60;氧化镁(青色、黄色或白色,活性氧化镁>80%)100,氟硅酸钠3,氯化亚铁3,硅溶胶1,正硅酸乙酯2。 
  无机玻璃钢窨井井体的生产方法:放置模具→涂脱模剂→配无机胶液→向模具内加入胶液→铺6至12层玻纤布时放置钢筋网或者竹片网→加入胶液→铺玻纤布→抹平→产品固化→脱模→养护(环境温度10℃以上盖塑料布一周时间)→成品。
  井座生产方法:放置模具→涂脱模剂→配无机胶液→向模具内加入胶液→→填入玻纤→抹平→产品固化→脱模→养护(环境温度10℃以上盖塑料布一周时间)→成品。
  抗拉强度:55mPa,抗压强度:140mPa,抗弯强度:105mPa,吸水率0.3%,密度:1.9g/cm3。
  另一项名称为菱镁井盖的制造工艺的发明专利,菱镁井盖抗折强度,冻前10.75mPa、冻后9.8mPa;抗压强度,冻前55mPa、冻后65mPa,30t汽车往返10次不损坏。
  菱镁材料主原料:氧化镁、氯化镁、石英砂;辅料:硫酸镁(调节剂)、氯化亚铁(催化剂、缩合剂)、甲基硅油(克碱、憎水剂)、硅酸乙酯、组合试剂(铁离子、铝离子、胶体二氧化硅、磷酸、磷酸三丁脂、氟硅酸钠、六偏磷酸钠,起到催化、克碱、硬度加强剂的作用)。
  制作步骤:辅料先用沸水稀释后,再与主原料混合,搅拌温度15℃,然后浇铸,固化温度至少20℃,室外放置28天强度达到峰值。
四、我国复合井盖存在问题及对策建议
  近十多年来我国复合井盖的研究和开发工作,成绩是比较显著的,但也确实存在不少值得重视的问题。在当前市场经济环境下,复合井盖与其他新产品一样,在走向市场过程中,遇到了各种各样的问题。
  有些问题是市场经济环境所共有的问题,有些涉及生产企业的问题,还有些问题应该引起政府管理部门、质量检测部门、建筑设计部门等的注意。
  一个新产品进入市场,首先要确保产品的质量,复合井盖作为一种新型建筑工程产品,在推向市场过程中,必须要经过质检部门的检测,设计部门的设计,建工部门的使用,最后还要通过实际使用,才能得到社会的认可。
  1.质量问题:这是一个复合井盖研发过程中需要解决的,也是当前极待解决的一个主要的问题。目前我国复合井盖的产品质量参差不齐,有的很好,有的不好。
  大部分井盖,只侧重于承载能力指标,而不注意其他的多个性能指标;有些复合井盖,达到了部分的指标,但其他一些指标尚未达到。
  2.技术问题:在复合井盖的生产方面,尚存在着各种各样的技术问题。若没有解决好这些技术问题,复合井盖要开拓市场,要占领市场,难度就比较大。
  3.关于质量检测:质检部门应根据国家标准的要求,严格把关,切实对复合井盖进行必要的性能指标的检测工作。
  4.价格竞争问题:当前市场经济竞争十分激烈,尤其是表现在价格竞争方面,竞相压价,甚至出现劣质产品面市,造成人身安全事故。
   (一)企业极待解决复合井盖的质量问题
  复合井盖生产企业,作为井盖生产的主体,较为重要的是抓住复合井盖的质量问题。企业成败的关键正在于产品的质量。一个更新换代产品与传统产品相比较,一个是性能质量的指标,另一个是价格的因素。质量的指标,具体讲主要有以下的几个方面:外观,质量可信度,价格,使用寿命等。
  当前复合井盖存在质量问题,除了是否已掌握技术水平以外,我认为在生产管理上,个别企业没有严格的生产管理制度,马马虎虎,有的甚至稀里糊涂,更谈不上遵循科学和技术的精神。
  复合井盖所使用的原材料品种较多,制作步骤也比较多,因此必须从原材料组分及操作工艺等各个方面来解决产品的质量问题。
   (二)质量监管和标准的制订及其实施:
  1.各级质量检测部门应按照国家标准进行检测。
  2.质量检测部门应建立相关的检测设备和条件。
  3.质量检测报告的可信度问题。
   (三)政府管理部门如何加强管理力度
   (1)政府主管部门应对新型井盖加大支持的力度,复合型窨井盖尚处于研发阶段,尚未完全占领市场,前景很好,问题不少。对于一种新产品,总有一个被社会所认识所接受的过程,极待各级政府有关部门在政策上给以支持。 
   (2)井盖质量标准的宣传及执行问题:使企业掌握了解国家相关的性能检测标准,以帮助企业提高生产技术管理水平及产品的档次。
   (3)生产企业应解决好与设计部门、施工单位之间联结和合作问题。
   (4)生产企业的流动资金问题:井盖生产企业的流动资金的投入比较大,资金周转周期比较长,由于建筑工程项目的施工周期长,加上验收周期,货款回笼的时间比较长。
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