玻璃钢在小型u形渠道中的应用研究

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1、玻璃钢在小型U形渠道中的应用研究1绪论1.1小型U形玻璃钢渠道的提出玻璃钢是一种以高分子合成树脂为基体材料，以玻璃纤维及其制品（玻璃布﹑带﹑毡﹑纱等）为增强体，经过复合工艺制成的复合材料。根据不同的原材料树脂，玻璃钢可分为聚酯玻璃钢（不饱和聚酯树脂玻璃钢）、酚醛玻璃钢、环氧玻璃钢等。2005年，中国科技部开展了玻璃钢防渗渠槽的产品开发及推广应用项目，推广建立玻璃钢渠道现场应用示范区，其中以小型U形玻璃钢渠道居多。小型U形玻璃钢渠道是以U形玻璃钢为衬砌结构，在定型模具上采用缠绕或者手糊工艺压制而成，每块渠板长约4m～5m，在玻

2、璃钢衬砌板的外侧再胶结玻璃钢加强筋，以提高衬砌板的刚度。玻璃钢渠道的施工过程是工厂生产、运至施工现场、现场安装的工业化过程，确保工程质量，提高劳动效率，用工业化产品改造现有渠型，使渠道开始工业化建设。宁夏自治区水利厅在青铜峡市对玻璃钢衬砌渠道进行了试点，专家组一致认为玻璃钢渠道与混凝土渠道相比具有安装方便、施工快捷、防渗性好等优点，具有较好的推广前景（如图1.1）。内蒙古水利厅新增了四个千万亩节水灌溉工程科技支撑项目，属于工程带科研项目，采取边总结、边试验、边示范、边推广方式，其中在临河区示范区开展了玻璃钢新型材料渠道的示范

3、应用，并取得阶段性成果（如图1.2）。..1.2课题研究的背景及意义受季风气候的影响，我国北方地区人多、地多，国民经济相对发达而水资源短缺，部分地区水资源短缺已经严重地制约了当地的经济发展。在我国水资源的消耗总量中，农业灌溉用水成为主要的用水大户，据统计，2011年，我国全年总用水量6080亿m3，其中农业用水约占61.5%的比例。目前，我国的农田灌溉水有效利用系数只有0.5左右，而先进国家农田灌溉水的有效利用系数高达0.7～0.8以上[1，2]。农田灌溉渠道可分为干渠、支渠、斗渠、农渠和毛渠五级。干渠位于最高处，用以控制大

4、面积农田，与支渠共同构成输水渠道；作为配水渠道的斗渠、农渠，布置适当的间距，用以满足机械化耕作要求；毛渠与临时灌溉系统、排水设施等统称田间工程[3]。河套灌区地处干旱、半干旱、半荒漠草原地带，根据对内蒙古河套灌区渠道的测试结果可知，渠道防渗后的效果非常明显，其中U形混凝土渠道由于水力条件好，占地面积少，工程用料少，过流面积强，低维护成本，抗冻胀性能好等特点而广泛采用[4~6]。但在实际运行中发现，受冻融因素的影响，混凝土渠道普遍存在严重的冻胀破坏问题，有些工程运行2～3年就出现裂缝、断裂或者滑塌的现象；混凝土防渗材料具有一定

5、的吸水性，经过多次冻结-融化循环及体积膨胀引起的应力作用，使混凝土出现破坏、剥蚀和冻酥。灌区各级渠道的冻胀破坏已成为内蒙古河套灌区亟待解决的重点问题。因玻璃钢渠道的防渗抗冻胀效果明显，临河区示范区继续开展玻璃钢示范项目，更深层地研究玻璃钢渠道在河套灌区的适用性。本课题针对其他灌区玻璃钢渠道的适用性，以推广玻璃钢渠道在我国的应用范围，与临河区示范区合作成立课题研究项目。本文研究玻璃钢作为新材料在小型渠道中的运用，探讨小型U形玻璃钢渠道的防渗抗冻胀效果，对防治渠道冻害及节约水资源具有重要的现实意义。2玻璃钢抗冻性研究在我国北方地

6、区，渠道衬砌材料经受湿、冷、冻、热的交替循环，这种反复冻融循环过程对衬砌材料的抗冻性是一个严峻的考验，影响到衬砌材料的使用寿命。目前，内蒙古河套灌区混凝土渠道的衬砌材料主要为普通混凝土，抗冻性能较差，试验研究表明：普通混凝土经100次冻融循环后，混凝土损伤较为严重，出现表面砂浆剥落严重、边角处部分粗骨料脱落等现象，大幅度缩短渠道使用寿命，造成大量人力物力损耗和经济浪费。根据以往国内外对玻璃钢在土木应用方面的研究成果和试验数据分析[38~43]，玻璃钢对抵抗冻融循环破坏具有较大的优势，玻璃钢经冻融循环后仍可保持良好的力学性能。

7、根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）有关规定，在严寒或寒冷条件下混凝土建筑物抗冻性能要求不小于100次冻融循环，考虑到玻璃钢衬砌材料在抗冻性能方面的优势，在河套灌区推广使用玻璃钢衬砌结构对灌区发展具有重大意义。目前我国对渠道所用玻璃钢在抗冻性能方面研究较少，研究方向不够全面，需要有关学者对其进行深入研究。本章结合巴彦淖尔市临河区示范区试验场玻璃钢衬砌渠道研究项目，依托示范区有利资源对玻璃钢抗冻性能进行试验研究，为玻璃钢衬砌材料在我国渠道建设方面提高可靠参考数据。..2.1试验内容本试验的玻璃钢块材是以A40

8、0-976号不饱和聚酯树脂为基体的热固性纤维增强塑料，属于双向纤维铺层玻璃钢，采用手糊工艺制作而成，并用同类型不饱和聚酯树脂进行封边处理，由河北可耐特玻璃钢有限公司提供，见图2.1。所用玻璃钢的A400-976号不饱和聚酯树脂是食品级树脂，已达到饮用水标准，对于浇灌水质不会存在任何影响。本