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SMC玻璃钢模压化粪池的工艺、性能及施工方案

  本文主要介绍了玻璃钢模压化粪池的性能及其工艺,并对SMC模压玻璃钢化粪池性能进行了有限分析,说明了模压工艺在玻璃钢化粪池行业应用的可行性。最后阐述了模压玻璃钢化粪池的型号规格及应用范围,并对模压玻璃钢化粪池的施工要求做了简单的介绍,实践表明模压玻璃钢化粪池在生活污水处理的应用是值得肯定和推广的。
  传统家用化粪池多为砖砌、混凝土结构,其在使用过程中,容易出现渗漏、化粪池运行状况不佳而导致地下水污染等社会环境问题。为有效解决化粪池的渗漏问题,一体化复合材料化粪池不断进入人们的视线,其常见工艺有注塑一体成型塑料化粪池和手糊玻璃钢化粪池。注塑一体成型塑料化粪池因其本身材料的限制,往往存在池体强度不高、埋深深度有限等缺点;而手糊玻璃钢化粪池仍然存在制作周期长、人工成本高等缺点,不能大批量推广。
  随着科学技术的进步,新技术、新材料、新工艺不断出现并在工程中得以应用。片状模塑料(SMC)模压工艺具有成型容易、设备要求不高、设计自由度大等特点,且SMC制品具有强度高、密度小、生产效率髙(约为手糊成型工艺的两倍)、产品质量稳定等优点,已广泛应用于汽车、船舶、航天航空等领域。因此,将SMC模压工艺应用到化粪池行业,具有革命性的意义。本文着重介绍玻璃钢化粪池模压成型工艺、产品应用和施工方法,并对模压玻璃钢化粪池的性能进行分析。
  SMC玻璃钢模压化粪池材料介绍
  片状模塑料(SMC)是玻璃钢的一种,其是由惰性填料、聚酯树脂、纤维类增强材料、催化剂、颜料和稳定剂、脱模机及增稠剂等组成的片状或板状混合物,属于热固性模塑材料,是模压玻璃钢化粪池的主要原料。
  SMC制品具有质量轻、高性能等特点。
  SMC密度一般为(1.3~2.0)g/Cm3,其只有钢铁密度的1/4〜1/6,在所有纤维增强材料中,SMC最有竞争力,其制品具有良好的机械性能,易于机械加工,便于切割和钻孔。在SMC中提高增强纤维的质量分数,可有效提高其力学性能,如玻纤含量为60%的SMC,其拉伸强度可高达到420MPa,弹性模量可达到37GPa,冲击韧性为(68〜90)kj/m3,已广泛应用于制作结构框架、保险杠、引擎架等。因此,用于化粪池结构能有效提高产品的力学性能。
  SMC产品具有良好的抗老化能力,可有效抵抗各种酸碱性土壤及酸雨的腐蚀n脱模后能在-50℃~200℃环境温度内保持良好的稳定性,更适合化粪池在不同的环境中使用。与传统材料相比,其使用寿命可达50年。
  玻璃钢化粪池的模压工艺
  SMC的模压成型主要采用金属对模的压制成型法,是一个既有化学变化、又有物理变化的过程。模压工艺比较简便,将符合要求的SMC片材裁剪成一定的形状,揭去表面的保护膜,按要求进行叠合,并放置在模具的适当位置上,即可按规定的工艺参数加温加压成型,如下图所示。
 
SMC玻璃钢模压化粪池的工艺、性能及施工方案
  为保证产品质量,需使用合适的压机和模具,并严格控制工艺条件,如铺料方式、成型温度、成型压力和保压时间等。一般铺料面积为型腔的40%~80%,当模腔投料后,压机快速下行。当上下模吻合时,缓慢施加成型压力,保压一段时间后,原料固化成型。成型温度为145℃~155℃,成型压力为60Mpa-100Mpa,固化时间一般按40s/mm计算。
  SMC模压制品集成化程度高,可实现一次模压成型。用SMC模压工艺生产化粪池只需模压成上下两部分,然后用黏结剂粘结即可。
  模压玻璃钢化粪池具有如下优点:
  (1)成型生产周期短,平均单件产品成型周期为8min,便于集约化生产;
  (2)具有较高的强度、柔韧度及耐腐蚀等性能,适应地质性广;
  (3)表面外形美观,使用寿命长,正常使用可达50年以上;
  (4)施工周期短,施工工艺简单。
  SMC模压玻璃钢化粪池有限元分析
  本文采用ABAQUS有限元软件对模压玻璃钢化粪池进行结构分析。
  1.SMC材料的力学性能
  利用模塑法制备样条,测得玻纤含量25%的SMC原材料的力学性能如下图所示。SMC玻璃钢模压化粪池的工艺、性能及施工方案
  2.分析模型介绍
  化粪池规格很多,这里选择常用的一家一户2m3模压化粪池作为分析对象,产品壁厚为4mm。模型采用C3D10M单元,利用hypermesh对其进行网格划分,总单元数为466286。
  3.荷载及边界约束
  根据现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069[2]的有关规定,作用在化粪池的载荷可分为两类:永久载荷和可变载荷。
  永久载荷主要包括池体的自重、土的竖向压力和侧向压力、端头土对侧面的下曳力、内部水压力;可变载荷主要考虑地面的堆积载荷(标准值取10kN/m2,准永久值系数取0.5)。
  (1)作用在化粪池上的竖向土压力标准值,按式⑴计算:
  Fsv.k=nsysHs
  式中:Fsv.k为竖向土压力(kN/m2);ns为竖向土压力系数,一般取1.0,当构筑物的平面尺寸长宽比大于10时,宜取1.2,这里取1.0;ys为回填土的重力密度(kN/m3),这里取18kN/m3;Hs为化粪池的覆土高度(m)。
  (2)作用在化粪池上的侧向土压力标准值,按式⑵计算:
  Fep.k=KsYsZ
  式中:Fep.k为主动土压力(kN/m2);Ks为主动土压力系数,这里取1/3;Ys为回填土的重度,取18kN/m3;z为自地面至计算截面处的深度(m)。
  (3)作用在化獎池端头面的土的下曳力,按式(3)计算:
  Ta=u(Fep,k1+Fep,k2)/2
  式中:Ta为化粪池端盖单位面积上的平均下曳力标准值(kPa);u为池壁与回填土的摩擦系数,取0.3;Fep,k1、Fep,k2为作用于端盖顶部和底部的侧向压力标准值(kPa)。
  本次分析主要考虑以上载荷形式,按设计埋深5m进行加载。池体上下片之间由于是用专用结构胶粘接,因此处理时设为tie约束;池底在回填土内属于固定约束,因此对其底部施加固定约束。
  4.有限元分析结果
  经过计算可知,化粪池的最大竖向变形为11.26mm,变形率为直径的0.9%,小于图集《14SS706》中5%的要求;最大应力为112.6MPa,
  在材料的容许应力范围内,且安全系数为1.56。其结果云图如下图所示。
SMC玻璃钢模压化粪池的工艺、性能及施工方案
  SMC模压玻璃钢化粪池的应用及安装施工说明
  1.模压玻璃钢化粪池的应用及规格
  模压玻璃钢化粪池是对生活污水进行沉淀和厌氧发酵处理的设备,由于生活污水中含有大量粪便、纸屑、病原虫,如未经处理流入土壤,不仅污染环境,而且影响身体健康。据业内人士研究发现,经过模压玻璃钢化粪池12h~24h的沉淀,可去除50%〜60%的悬浮物,沉淀下来的污泥经过3个月以上的厌氧消化,能使污泥中的有机物分解成稳定的无机物,对生活污水的预处理具有很好的效果。由于模压玻璃钢化粪池具有很好的密封性,有效解决了传统化粪池的渗漏问题,广泛应用于市政、建筑小区和农户生活污水的预处理。
  模压玻璃钢化粪池从容积上可分为两种:整体式和组装式;整体式化粪池规格有:0.6m3、1m3、1.5m3和2m3,组装式化粪池规格有:6m3、10m3和12m3等,用户可根据实际需要进行串/并联组装成所需要的容积。
  2.模压玻璃钢化粪池安装施工说明
  (1)开挖坑槽
  (2)根据所用(SMC)模压玻璃化粪池的型号、规格、测量场地放线,坑槽开挖的尺寸比产品实际尺寸放宽500mm左右。串/并连连接时池体与池体间隔500mm,开挖按化粪池及实际埋深度挖。
  (3)开挖坑槽前应准备好电源、水泵、测量仪器等工具,做好防护措施。
  (2)基础处理
  对于一般土质,可以在原状土地基或经回填夯实的地基上铺设厚度为200mm沙粒层,再铺设100mm的中粗沙粒基础层。
  坑槽不得受水浸泡,对受水浸泡的坑槽应首先排除坑槽内的积水再清出淤泥,换填良性土,密实度达到95%后再铺设基础层。
  (3)组装
  产品运至工地时,组装前应对产品进行验收,是否符合所采用的型号,组件是否齐全,是否有破损。
  按图纸要求组装,保证产品的密封性,组装完成后,必须进行密闭性测试。
  (4)吊装
  (1)产品吊装前必须确认化粪池进、出水口方向正确。
  吊装时,应采用柔性吊带固定池体,不得使用刚性吊带。
  吊装就位后要测定水平度,若不符合要求应及时调整,使之水平。
  (5)加高检査孔
  检查孔应使用轻便的塑料管材加高,在回填至池体顶部后,加高检查孔的高度应根据设计要求或视现场情况而定。
  (6)进出水管
  回填达到施工要求后连接进出水管。
  SMC模压玻璃钢化粪池结语
  通过对模压玻璃钢化粪池的有限元分析,结果表明,其强度和变形能力都能满足结构的使用要求,说明模压工艺在玻璃钢化粪池的应用是可行的。由于模压工艺成型周期短,能实现集约化批量生产,不仅产品质量高、型号规格齐全,还能满足当下农村生活污水改造工程使用量大的需求,再加上完善的施工指导技术,因此,模压玻璃钢化粪池在生活污水处理的应用是值得肯定和推广的。
  

文章来源:玻璃钢模压化粪池     发布时间:2018-05-16 13:21

文章标签: 化粪池工艺

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