玻璃纤维复合包覆技术方案优化

1.技术优势

作为一种复合材料，玻璃钢由不同特性的玻璃纤维制成，所用的不饱和树脂基体是分散介质，增强材料为分散相。使用过程中，这种有机结合使得所制成的玻璃钢复合材料在耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗拉强度、拉伸弹性模量等方面都具有优异的性能。具体表现如下：

（1）采用耐候、耐海水的专用树脂作为树脂基体，进一步提高耐候性和耐海水性。

（2）材料为多种玻璃纤维制品复合而成，包覆层树脂含量可达68%，结构更致密，能有效抵御腐蚀介质的渗透，对被包覆对象进行有效防护。

（3）作为一种热固性材料，固化时有一定的收缩率，使复合被覆层将管桩越包越紧，因而不会产生鼓泡破坏。

（4）机械缠绕方法包覆成型，包覆层坚牢耐磨，经受得起搬运、吊装、摩擦和碰撞，即使稍有破损，也可方便维修。

（5）抗锤击力强。包覆于管桩后能经受强大的打桩锤击力，根据港湾院的观测记录，在2800kN锤击力下，锤击数量4000次，未发现任何打桩造成的开裂、剥离等破坏现象。

（6）具有良好的耐海生物侵蚀性，且不降解，老化过程非常缓慢。

2.原材料特性

根据东海大桥水质环境和实际工程经验，对东海大桥风电二期钢管桩采用玻璃纤维复合包覆技术，包覆层设计总厚度为2.5mm±0.5mm，包覆范围为桩顶以下1.7～16m（包覆长度14.3mm），J形管包覆范围为桩顶以下4.5～18.8m（包覆长度14.3mm），防腐年限为30年。包覆层由里至外分别为：1CSM+1CWR+1CSM+1CWR+1SM+1CWR。具体规格参数如下：

（1）CSM中碱玻璃纤维短切毡。

单位面积质量（g/m2）：380±38；

断裂强力（N）：≥150；

含水率（%）：≤0.4。

（2）CWR-0.2中碱玻璃纤维布。

单位面积质量（g/m2）：200±20；

断裂强力（≥N/2.5cm）：径向637，纬向500；

组织：平纹；

织物密度（根/cm）：径向6.0，纬向4.1。

（3）SM玻璃纤维增强表面毡。

单位面积质量（g/m2）：30；

纵向拉伸强度（N/50mm）：≥30；

浸透时间（二层）（s）：≤9；

含水率（%）：≤0.5。

（4）基体树脂：耐候、耐海水不饱和聚酯专用树脂。(www.xing528.com)

外观：微黄色透明液体；

黏度（25℃旋转黏度计）CP：420～580；

凝胶时间（25℃）（min）：20～40；

固体含量（%）：60±3.5。

（5）玻璃纤维增强包覆层机械性能。

拉伸强度（MPa）：≥100；

弯曲强度（MPa）：≥110；

总含胶量（%）：≥68。

3.施工工艺

包覆施工工艺流程如图7-3所示。

图7-3　包覆施工工艺流程图

机械缠绕工艺流程如图7-4所示。

4.质量控制及检测

（1）表面清理。钢管桩在包覆前对外表面进行喷砂除锈处理至Sa2.5级，以确保桩壁与胶液之间能形成良好的接触。

（2）表面处理后，对表面粗糙度进行检验，要求达到50μm，合格后方可进入后续施工。

（3）包覆纤维层。在表面处理好的钢管桩管节外壁上淋洒树脂胶液后，首先包覆中碱玻璃纤维短切毡一层，接下来是包覆0.2mm中碱玻璃纤维布一层，然后如此重复完成全部6层纤维复合层的包覆，最后缠绕聚酯膜完成包覆施工。

（4）包覆层固化。包覆完成后钢管桩需在滚轮架上继续旋转2h，待树脂良好初凝后，运至堆场静置至少48h才可落驳出运。

（5）整个施工过程及后续的质量检测要求见表7-3。

其中，包覆层总厚度的检验频率及具体要求如下：①包覆层厚度的检测频率一般每50根桩抽查1根。待包覆层固化24h后即可用MICROTEST磁性测厚仪进行测量。每10m2取1个测点，90%检测点的包覆层干膜厚度必须达到或超过设计厚度值，其他检测点的干膜厚度也不应低于90%的设计厚度值。当不符合上述要求时，应根据情况进行局部修补或全面修补。②对包覆层同时进行击穿电压试验，以对包覆层的介电特性进行检验。

图7-4　机械缠绕工艺流程图

表7-3　质量检测要求表