预制舱体用高性能纤维复合预制件及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种预制舱体用高性能纤维复合预制件及其制备工艺。该预制舱体用高性能纤维复合预制件以玻璃纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成，该纤维复合预制件的抗冻性能、防火性能、隔声性能较高、防辐射性能、抗冲击强度、导热性能均较高；同时该纤维复合预制件热胀冷缩均匀、韧性好不易断裂，且产品呈弱碱性不易腐蚀铁、铝等金属材料，同时具有轻质、环保、强度高、韧性好、能耗低、且可根据模具任意造型，适合在电力设备领域推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其是一种预制舱体用高性能纤维复合预制件及其制备工艺。

背景技术

2011年国家电网公司开始推行预制舱结构的变电站，以满足占地少、建站快等变电站建设需求，规定舱体宜采用钢结构体系。但是钢结构舱体存在易腐蚀、防水性能差、导热系数大等诸多缺点。近年来，随着新技术、新材料和新工艺的出现及应用，逐渐出现了以高性能纤维复合材料等非金属材料为舱体结构的新型预制舱式变电站，不仅实现了变电站建设中一、二次系统集成化、装配模块化、建设过程工厂化、施工简单化的要求，而且防腐防潮、隔热隔音、外型美观、建设周期短、工程造价低，极大满足了客户希望变电站建设环保、美观、安全、可靠、快速、经济的多种需求。现有的用于制作非金属预制舱式变电站舱体的非金属预制件仍然存在以下缺点：防火性能较差、不隔音、防辐射性较差、抗冻性较差、抗冲击性能较弱、导热性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防火性能、隔声性能、防辐射性能、抗冻性能、抗冲击性能、导热性能均较高的预制舱体用高性能纤维复合预制件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该预制舱体用高性能纤维复合预制件，以玻璃岩纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂或缓凝剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成，其各个组分的重量百分比如下所述：玻璃纤维丝：0.6-0.8％；玻璃纤维网格布：0.3-0.7％；快硬硫铝酸盐水泥：24-25％；河砂：40-45％；螺纹钢：1-3％；钢筋：5-7％；槽钢：2-5％；阻燃泡沫：0.3-0.4％；水：13-15％；膨胀珍珠岩：0.24-0.3％；粘接剂：2.9-3.2％；早强剂或缓凝剂：0.12-0.15％；苯丙乳液：0.6-0.8％；硫酸亚铁：0.24-0.26％；钙镁粉：0.49-0.51％；混凝土表面增强剂：0.98-1％。

进一步的是，各个组分的重量百分比如下所述：玻璃纤维丝：0.737％；玻璃纤维网格布：0.369％；快硬硫铝酸盐水泥：24.570％；河砂：44.226％；螺纹钢：1.351％；钢筋：5.037％；槽钢：2.948％；阻燃泡沫：0.369％；水：14.742％；膨胀珍珠岩：0.246％；粘接剂：2.948％；早强剂或缓凝剂：0.123％；苯丙乳液：0.614％；硫酸亚铁：0.246％；钙镁粉：0.491％；混凝土表面增强剂：0.983％。

进一步的是，所述粘接剂为801胶水。

进一步的是，所述阻燃泡沫为岩棉。

本发明还提供了一种预制舱体用高性能纤维复合预制件的制备工艺，包括如下步骤：

A、按重量百分比称取螺纹钢、钢筋、槽钢，并按照建筑学上常规方法将其制成钢筋骨架；

B、按照建筑学上常规方法在钢筋骨架四周组装模具，并按重量百分比称取玻璃纤维网格布，将称取好的玻璃纤维网格布按照建筑学上常规方法铺设在模具内；

C、按重量百分比称取快硬硫铝酸盐水泥、河砂、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂或缓凝剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂；

D、将步骤C称取的原料混合后搅拌均匀得到浇注料；

E、按重量百分比称取玻璃纤维丝，将步骤D得到的浇注料注入模具内，并在浇注过程中均匀喷射玻璃纤维丝；

F、浇注完成后经过16小时进行脱模处理将模具拆除得到纤维复合预制件；

G、将纤维复合预制件放入碱性水中浸泡24小时；

H、将浸泡结束的纤维复合预制件取出暴露在空气中进行空气养护24小时即可得到预制舱体用高性能纤维复合预制件。

进一步的是，在步骤D中，搅拌过程中浇注料的温度为8-25度。

进一步的是，在步骤G中，所述碱性水的PH值优选为8。

本发明的有益效果是：本发明所述的预制舱体用高性能纤维复合预制件以玻璃纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成，本发明所述预制舱体用高性能纤维复合预制件的抗冻性能、防火性能、隔声性能较高、防辐射性能、抗冲击强度、导热性能均较高；同时本发明所述预制舱体用高性能纤维复合预制件热胀冷缩均匀、韧性好不易断裂，且产品呈弱碱性不易腐蚀铁、铝等金属材料，同时具有轻质、环保、强度高、韧性好、能耗低、且本发明所述高性能纤维复合预制件材料可根据模具任意造型。

具体实施方式

本发明为了解决现有技术中所存在的“防火性能较差、不隔音、防辐射性较差、抗冻性较差、抗冲击性能较弱、导热性不好”的技术问题，本发明重新设计了一种预制舱体用高性能纤维复合预制件，具体的，该预制舱体用高性能纤维复合预制件，以玻璃岩纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂或缓凝剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成，其各个组分的重量百分比如下所述：玻璃纤维丝：0.6-0.8％；玻璃纤维网格布：0.3-0.7％；快硬硫铝酸盐水泥：24-25％；河砂：40-45％；螺纹钢：1-3％；钢筋：5-7％；槽钢：2-5％；阻燃泡沫：0.3-0.4％；水：13-15％；膨胀珍珠岩：0.24-0.3％；粘接剂：2.9-3.2％；早强剂或缓凝剂：0.12-0.15％；苯丙乳液：0.6-0.8％；硫酸亚铁：0.24-0.26％；钙镁粉：0.49-0.51％；混凝土表面增强剂：0.98-1％。本发明所述的预制舱体用高性能纤维复合预制件以玻璃纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成，本发明采用玻璃纤维丝能够增加纤维复合预制件内部和表面材料之间的连接，提高纤维复合预制件内部水泥强度；由于玻璃纤维网格布具有超高温超低温使用性能，防止纤维复合预制件表面产生裂纹，高抗拉强度，无长期蠕变、热稳定性好、物理化学性能稳定，能很好的抵御生物侵蚀和气候变化；利用槽钢作为钢筋骨架的周边框架材料，能够大幅增加纤维复合预制件强度；利用阻燃泡沫减轻纤维复合预制件的重量，减少热胀冷缩变形量，提高纤维复合预制件隔音性能；利用膨胀珍珠岩减轻纤维复合预制件的重量、提高隔音、绝热、耐火、耐药物等性能；利用粘接剂提高纤维复合预制件的内部粘接强度；利用早强剂能在冬天缩短纤维复合预制件硬化时间，利用晚凝剂，能延长夏天纤维复合预制件硬化时间，纤维复合预制件硬化时间控制在16小时，使材料在模具内能及时发酵和充分发酵；利用苯丙乳液能使纤维复合预制件内产生许多细微的气孔，从而达到克服纤维复合预制件热胀冷缩的变形；利用硫酸亚铁还原水泥中的铬酸盐，能中和纤维复合预制件的酸碱度，减少有毒性的铬元素，并与空气中的氧化性物质反应，起到抗氧化作用，还可以吸收部分水分，起到干燥作用；利用钙镁粉可以使得纤维复合预制件硬化后放进水中养护时使养护水呈碱性充分与纤维复合预制件内外发生反应；利用混凝土表面增强剂增强纤维复合预制件表面的密实性，抗压强度，硬度和耐磨性，快速地提高回弹强度；且本发明通过特定的配比将上述各组分按照建筑学上常规的方法制成的纤维复合预制件经过经验和对成品的性能测试，本发明所述纤维复合预制件经过15次冻融循环后，表面无可见裂纹且无表面变化，其抗冻性能较高；本发明所述纤维复合预制件的防火等级可以达到A1级，其防火性能较高；本发明所述纤维复合预制件可以隔绝42dB以下的噪音，其隔声性能较高；本发明所述纤维复合预制件以5kg砂袋(直径为150mm)在距板面1m处自由向下冲击，经60次冲击板正面未出现可见裂纹，其抗冲击强度较高；本发明所述纤维复合预制件实物传热系数为1.16〔W/(m2·k)〕，其传热性能较高；本发明所述纤维复合预制件内(外)照射指数为0.3(0.6)，其防辐射性能较高，本发明所述纤维复合预制件热胀冷缩均匀、墙板韧性好不易断裂，且产品呈弱碱性不易腐蚀铁、铝等金属材料，同时具有轻质、环保、强度高、韧性好、能耗低、且本发明所述纤维复合预制件可根据模具任意造型。

在上述实施方式中，为了进一步提高纤维复合预制件的内部粘接强度，所述粘接剂优选为801胶水。

为了更好地减轻纤维复合预制件的重量，减少热胀冷缩变形量，提高纤维复合预制件隔音性能，所述阻燃泡沫优选为岩棉。

本发明所述的预制舱体用高性能纤维复合预制件可以以玻璃纤维丝、玻璃纤维网格布、快硬硫铝酸盐水泥、河砂、螺纹钢、钢筋、槽钢、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂或缓凝剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂为原料，按照建筑学上常规的方法制成预制舱体用高性能纤维复合预制件。本发明还提供了一种预制舱体用高性能纤维复合预制件的制备工艺，具体的，它包括如下步骤：

A、按重量百分比称取螺纹钢、钢筋、槽钢，并按照建筑学上常规方法将其制成钢筋骨架；

B、按照建筑学上常规方法在钢筋骨架四周组装模具，并按重量百分比称取玻璃纤维网格布，将称取好的玻璃纤维网格布按照建筑学上常规方法铺设在模具内；

C、按重量百分比称取快硬硫铝酸盐水泥、河砂、阻燃泡沫、水、膨胀珍珠岩、粘接剂、早强剂或缓凝剂、苯丙乳液、硫酸亚铁、钙镁粉、混凝土表面增强剂；

D、将步骤C称取的原料混合后搅拌均匀得到浇注料；

E、按重量百分比称取玻璃纤维丝，将步骤D得到的浇注料注入模具内，并在浇注过程中均匀喷射玻璃纤维丝；

F、浇注完成后经过16小时进行脱模处理将模具拆除得到纤维复合预制件；

G、将纤维复合预制件放入碱性水中浸泡24小时；

H、将浸泡结束的纤维复合预制件取出暴露在空气中进行空气养护24小时即可得到预制舱体用高性能纤维复合预制件。

为了保证浇注料混合均匀，在步骤D中，搅拌过程中浇注料的温度为8-25度。另外，在步骤G中，所述碱性水的PH值优选为8。

实施例

A、称取螺纹钢55kg、钢筋205kg、槽钢120kg，并按照建筑学上常规方法将其制成钢筋骨架；

B、按照建筑学上常规方法在钢筋骨架四周组装模具，并称取玻璃纤维网格布15kg，将称取好的玻璃纤维网格布按照建筑学上常规方法铺设在模具内；

C、称取快硬硫铝酸盐水泥1000kg、河砂1800kg、岩棉15kg、水600kg、膨胀珍珠岩10kg、801胶水120kg、早强剂或缓凝剂5kg、苯丙乳液25kg、硫酸亚铁10kg、钙镁粉20kg、混凝土表面增强剂40kg；

D、将步骤C称取的原料混合后搅拌均匀得到浇注料，搅拌过程中浇注料的温度为8-25度；

E、称取玻璃纤维丝30kg，将步骤D得到的浇注料注入模具内，并在浇注过程中均匀喷射玻璃纤维丝；

F、浇注完成后经过16小时进行脱模处理将模具拆除得到纤维复合预制件；

G、将纤维复合预制件放入PH＝8的碱性水中浸泡24小时；

H、将浸泡结束的纤维复合预制件取出暴露在空气中进行空气养护24小时即可得到预制舱体用高性能纤维复合预制件。

经过经验和对成品的性能测试，具体性能指标如下表1所述：

表1

由上表可知，本发明所述纤维复合预制件经过15次冻融循环后，表面无可见裂纹且无表面变化，其抗冻性能较高；本发明所述纤维复合预制件的防火等级可以达到A1级，其防火性能较高；本发明所述纤维复合预制件可以隔绝42dB以下的噪音，其隔声性能较高；本发明所述纤维复合预制件以5kg砂袋(直径为150mm)在距板面1m处自由向下冲击，经60次冲击板正面未出现可见裂纹，其抗冲击强度较高；本发明所述纤维复合预制件热胀冷缩均匀、韧性好不易断裂，且产品呈弱碱性不易腐蚀铁、铝等金属材料，同时具有轻质、环保、强度高、韧性好、能耗低、且本发明所述纤维复合预制件可根据模具任意造型。