玻璃鋼管,又稱為玻璃纖維纏繞夾砂管。其主要是用玻璃纖維同其他制品為添加材料,用高分子的不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂等為基礎(chǔ)材料,用石英砂和碳酸鈣等無機(jī)材料為主要原料制成的管材。玻璃鋼管的標(biāo)準(zhǔn)長度一般分為6m和12m兩種,制作方法可分為定長纏繞制作、離心澆注制作和連續(xù)纏繞制作。
一、玻璃鋼管的性能
玻璃鋼管因其良好的性能特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電纜的敷設(shè)過程中,其性能主要包括以下幾個(gè)方面。
(一)質(zhì)量較輕、強(qiáng)度高、抗疲勞
玻璃鋼管的平均密度在1.8—2.0g/cm3之間,僅有普通鋼材密度的四分之一,比鋁質(zhì)管材還輕三分之一。這是因?yàn)椴Aт摴苤械牟AЮw維具有良好的拉伸性能及彈性模量。同時(shí),玻璃鋼管的強(qiáng)度超過了普通的碳鋼鋼管,強(qiáng)度為碳鋼鋼管的4倍。
玻璃鋼管的抗疲勞性能也很強(qiáng)。傳統(tǒng)金屬材料鋼管的疲勞破壞是由內(nèi)向外形成的,經(jīng)常在事前毫無預(yù)兆;而玻璃纖維復(fù)合的鋼管從基體就可以防止裂縫的產(chǎn)生。玻璃鋼管可以根據(jù)環(huán)向及軸向受力不同的特點(diǎn),改變纖維的鋪設(shè)層,讓管道具有環(huán)向及軸向不同的強(qiáng)度,從而同受力的狀態(tài)相符合。玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度最大可為1.4×109Pa,彈性模量可達(dá)7×1010Pa。
(二)摩擦能力低
玻璃鋼管同其它的管材相比,其摩擦系數(shù)小,從而摩擦性能低。(詳見下表)
從上表我們看以看出,玻璃鋼管它摩擦系數(shù)小,絕對(duì)粗糙度底,這樣就可以降低摩擦力產(chǎn)生的能量損耗,提高輸送性能。
(三)抗腐蝕性能好
玻璃鋼管的主要原材料為高分子的不飽和樹脂及礦物質(zhì)成為的玻璃纖維,所以它同普通應(yīng)用的金屬鋼管相比,具有更好的抗腐蝕性能。因它與金屬管材的化學(xué)腐蝕原理不相同,并且不導(dǎo)電,在一些電解質(zhì)溶解中就不會(huì)產(chǎn)生離子溶解現(xiàn)象,尤其是在一些具有非氧化性酸或PH值廣泛的環(huán)境中都可以很好的適應(yīng)。一般傳統(tǒng)應(yīng)用的不銹鋼管材仍具有一些無法適應(yīng)的腐蝕介質(zhì),如鹽酸、氯氣、二氧化碳等,玻璃鋼管就可以很好的解決腐蝕問題。在一般情形下,玻璃管道可以保證管道的長時(shí)間使用,提高了管道的使用壽命,降低了管道后期的維護(hù)及更換成本,為施工提供了方便。
(四)抗老化及抗凍性能優(yōu)異
玻璃鋼管是一種良好的絕緣材料,它的平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.255×103J/(m .h.℃)—1.672×103J/(m.h.℃),僅有金屬管材的1/100,在溫差較大的地域所表現(xiàn)的熱應(yīng)力比金屬管材低很多,因此可以作為很好的材料及瞬間高溫材料應(yīng)用到工程中。玻璃鋼管因其拉伸強(qiáng)度高,具有很強(qiáng)的抗凍性能,即使在-25℃的環(huán)境下,管道也不會(huì)發(fā)生凍裂現(xiàn)象。
(五)使用壽命長,絕緣性能好
在普通情況下,玻璃鋼管的使用壽命一般為50年至60年,并且其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、可塑性強(qiáng),在運(yùn)輸及安裝方面都很方便。
玻璃鋼管是非導(dǎo)體,其電絕緣的性能優(yōu)異,絕緣電阻一般在1013--1015Ω.cm,適用于電力輸送、輸電線路密集地區(qū)及雷區(qū);玻璃鋼管的傳熱性能很低,傳熱系數(shù)僅為0.2,是普通鋼材的0.6%,保溫性能良好。
(六)設(shè)計(jì)性能好
玻璃鋼管是可以進(jìn)行改變其生產(chǎn)原料的種類、數(shù)目及比例的管材,在不同的施工環(huán)境中可以根據(jù)施工條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般利用以下幾種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變,從而適應(yīng)工程施工情況。
1.改變樹脂的種類,并且提高其與介質(zhì)的接觸表面,從而提高玻璃鋼材的耐腐蝕性能。
2.使用不同的玻璃纖維,控制玻璃纖維的含量,提高玻璃鋼管的強(qiáng)度性能,從而適用不同的工作環(huán)境。
3.改變鋼管中玻璃纖維的排列順序,提高環(huán)向和軸向的強(qiáng)度。
(七)耐磨性能強(qiáng)、韌度高
經(jīng)檢驗(yàn),在相同情況下經(jīng)過260000次負(fù)荷循環(huán),普通炭性鋼管的磨損約8.5mm,石棉管的磨損約5.5mm,混凝土管磨損約為2.5mm,陶土管磨損約2.4mm,而玻璃鋼管的磨損僅約為0.25mm。玻璃鋼管的表面磨損小,在實(shí)驗(yàn)情況下也僅有0.25mm,如果在現(xiàn)實(shí)生活中正常壓力下,其磨損情況可以忽略。玻璃鋼管的內(nèi)層采用的是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的樹脂,可以很好的避免玻璃纖維裸漏的情況。
二、玻璃鋼管在電纜敷設(shè)中的應(yīng)用
根據(jù)當(dāng)代的技術(shù)要求情況,電纜線路的敷設(shè)一般采用三種方法:直埋敷設(shè)、電纜溝敷設(shè)和套管敷設(shè)。直埋敷設(shè)電纜的技術(shù)特點(diǎn)是其具有很好的散熱性能,施工簡單,投資少,但直埋敷設(shè)技術(shù)在對(duì)電纜進(jìn)行檢修時(shí)比較困難,且其容易腐蝕及容易發(fā)生外界損壞的情況,導(dǎo)致在電纜的敷設(shè)技術(shù)中應(yīng)用較少,一般僅在鐵路電力貫通線路、配電所電源線或人員較少地區(qū)使用;電纜溝敷設(shè)技術(shù)的特點(diǎn)是其方便檢修,但因電纜溝敷設(shè)造價(jià)過高,施工時(shí)間長,一般都應(yīng)用在車站等重要地區(qū);應(yīng)用套管技術(shù)進(jìn)行電纜敷設(shè),不僅施工技術(shù)簡單方便、且投資少,對(duì)電纜保護(hù)效能高,檢修方便,是普遍應(yīng)用到工程施工中的敷設(shè)技術(shù)。
(一)玻璃鋼管應(yīng)用電纜敷設(shè)的原因
傳統(tǒng)敷設(shè)電纜所采用的管道多為鍍鋅鋼管或PVC塑料管材,鍍鋅鋼管的強(qiáng)度很好,利于鋼管鋪設(shè)的安全性,但因其自身的質(zhì)量很大,且管內(nèi)壁不光滑,在進(jìn)行電纜穿入行動(dòng)時(shí)極容易刮傷電纜表面的絕緣層,發(fā)生危險(xiǎn)。并且其耐水性能及耐熱性能都很差,并且鋼管本身就是磁性原料,容易形成磁力渦旋;PVC塑料管的質(zhì)量輕,并且絕緣被設(shè)計(jì)人員應(yīng)用于電纜的敷設(shè)工程中,但它的強(qiáng)度不高,如果收到壓力過大,容易產(chǎn)生裂縫,導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生。那么,怎樣解決套管敷設(shè)技術(shù)中存在的問題呢?不僅可以降低工程投入、縮短工期、減輕施工人員的勞動(dòng),又可以保證電纜敷設(shè)工程的安全、電纜正常運(yùn)行,經(jīng)試驗(yàn)證明,應(yīng)用玻璃鋼管進(jìn)行電纜敷設(shè)工程可以很好的對(duì)電纜進(jìn)行保護(hù),符合施工要求,且投入成本低,值得廣泛推廣應(yīng)用。
(二)玻璃鋼管在電纜敷設(shè)中應(yīng)用的可行性探討
因玻璃鋼管是由玻璃纖維組成的一種復(fù)合材料,具有很高的強(qiáng)度及耐磨性能,應(yīng)用于電纜敷設(shè)中不僅有PVC塑料管的優(yōu)點(diǎn),還包含鍍鋅鋼管的強(qiáng)度高特點(diǎn)。
1.質(zhì)量輕,利于運(yùn)輸
因?yàn)椴Aт摴芫哂匈|(zhì)量輕的性能,在進(jìn)行電纜敷設(shè)工程時(shí)可以大大提高運(yùn)輸效力,一人搬運(yùn)就可以實(shí)現(xiàn),節(jié)約人工,降低工程投入運(yùn)輸方面的成本。
2.耐水性好,使用各種環(huán)境的電纜敷設(shè)工程
因玻璃鋼管的耐水性能良好,規(guī)避了普通材料不耐水,僅能在干燥環(huán)境中敷設(shè)的缺點(diǎn),避免了直埋鋪設(shè)導(dǎo)致電纜腐蝕的情況。同時(shí)玻璃鋼管可以避免鍍鋅鋼管長期在潮濕環(huán)境中生銹的現(xiàn)象,更好的對(duì)電纜進(jìn)行保護(hù),適用于更多的施工環(huán)境。
3.耐火性能很好的保證電纜正常使用
玻璃鋼管的耐火及耐熱性能良好,可以保證電纜在120℃的情況下繼續(xù)使用,遇到火不發(fā)生燃燒,優(yōu)于PVC塑料管。
(三)玻璃鋼管應(yīng)用在電纜敷設(shè)的工程案例
達(dá)成鐵路全長374公里,是我國的一級(jí)鐵路干線。在對(duì)達(dá)成線的擴(kuò)張改造工程中,為了達(dá)到車站橫梁架設(shè)及鋼柱建立的施工條件,將原車站的高低壓架空線路轉(zhuǎn)變?yōu)殡娎|敷設(shè)技術(shù)。一部分電纜敷設(shè)的路徑在站臺(tái)上,一部分位于車站周圍的排水溝區(qū)域附近。為了盡量降低施工對(duì)車站運(yùn)營方面的影響,避免車站施工對(duì)旅客出行的安全產(chǎn)生的威脅,設(shè)計(jì)施工隊(duì)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行了詳細(xì)的勘測,選用玻璃鋼管工藝對(duì)電纜線路進(jìn)行鋪設(shè),在晚間進(jìn)行施工,用切割機(jī)進(jìn)行站臺(tái)切割,組織人員進(jìn)行電纜溝的挖設(shè)工程,挖開一段敷設(shè)一段玻璃鋼管,緊接進(jìn)行回填工程,棄土清運(yùn)工作,從而縮短了施工時(shí)間,降低了施工對(duì)營運(yùn)的影響,得到了車站及乘客的好評(píng)。
(四)玻璃鋼管應(yīng)用于電纜敷設(shè)施工后的效果
1.施工過程簡單、方便
因?yàn)椴捎玫氖遣Aт摴苓M(jìn)行電纜敷設(shè),重量輕,敷設(shè)工藝簡單,管與管之間的連接采用的是密封圈,不需要進(jìn)行焊接工藝,從而減少了工作量,縮短了工程時(shí)間,提高了施工效率。
2.施工方法簡單
采用玻璃鋼管敷設(shè)電纜可以將道路進(jìn)行分段挖掘,鋪設(shè),回填。從而減少了道路施工暴露時(shí)間長,影響車站交通等情況。
3.不影響供電
應(yīng)用玻璃鋼管進(jìn)行電纜敷設(shè)工程,可以在不停電的情況進(jìn)行鋼管的預(yù)埋和放電纜的工作,對(duì)車站供電不產(chǎn)生影響,僅需短時(shí)斷電進(jìn)行電纜的下線,從而提高了供電的性能,保證車站的正常營運(yùn)。
結(jié)束語
總而言之,因?yàn)椴Aт摴芫哂袕?qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐水性及防腐性能好、施工簡潔等優(yōu)點(diǎn),所以在電纜的敷設(shè)工程中得到了推廣及應(yīng)用,并且它對(duì)電纜的良好保護(hù)性得到了社會(huì)廣大人群的好評(píng)。我們有理由相信,在不久的將來,玻璃鋼管敷設(shè)工藝必將取代鍍鋅鋼管工藝,更廣泛的應(yīng)用于電纜的敷設(shè)工程中。因此,對(duì)玻璃鋼管的性能及在電纜敷設(shè)中的應(yīng)用問題值得廣大建筑人士共同關(guān)注、積極探討。