SMC玻璃钢模压化粪池的工艺、性能及施工方案

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摘要本文主要介绍了玻璃钢模压(SMC)化粪池的性能及其工艺(Technology),并对SMC模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)性能进行了有限...

本文主要介绍了玻璃钢模压(SMC)化粪池的性能及其工艺(Technology),并对SMC模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)性能进行了有限分析,说明了模压工艺(Technology)在玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)行业应用的可行性。最后阐述了模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的型号规格及应用范围,并对模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的施工(construction)要求做了简单的介绍,理论表明模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)在生活(Life)污水(sewage)处理(Handle)的应用是值得一定和推广的。
  传统家用化粪池多为砖砌、混凝土构造,其在使用(Use)过程当中,轻易呈现渗漏、化粪池运行情况不佳而导致(cause)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(Material Science)化粪池不断进入人们的视野,其常见工艺(Technology)有注塑一体成型(Forming)塑料化粪池和手糊玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)。注塑一体成型(Forming)塑料化粪池因其自身材料(Material Science)的限制,常常存在池体强度(Strength)不高、埋深深度有限等缺陷;而手糊玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)依然存在制造周期长、人工成本(cost)高等缺陷,不可以大量量推广。
  随着科学技能的提高,新技能、新材料(Material Science)、新工艺(Technology)不断呈现并在工程中得以应用。片状模塑料(SMC)模压工艺(Technology)具有成型(Forming)轻易、设备(equipment)要求不高、设计自由度大等特点(Characteristic),且SMC制品具有强度(Strength)高、密度(density)小、生产效率髙(约为手糊成型(Forming)工艺(Technology)的两倍)、产品(product)质量(quality)稳定等优点,已普遍适用于汽车、船舶、航天航空等领域。因而,将SMC模压工艺(Technology)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(Glass reinforced septic tank)模压成型(Forming)工艺(Technology)、产品(product)应用和施工(construction)办法,并对模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的性能进行分析。
  SMC玻璃钢模压(SMC)化粪池材料(Material Science)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(resin)、纤维(fibre)类加强材料(Material Science)、催化剂、颜料和稳定剂、脱模机及增稠剂等组成(Form)的片状或板状混合物,属于热固性模塑材料(Material Science),是模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的主要原料(raw material)。
  SMC制品具有质量(quality)轻、高性能等特点(Characteristic)。
  SMC密度(density)通常是(1.3~2.0)g/Cm3,其只有钢铁密度(density)的四分之一〜六分之一,在一切纤维(fibre)加强材料(Material Science)中,SMC最有竞争力,其制品具有杰出的机械性能,易于机械加工,便于切割和钻孔。在SMC中提高加强纤维(fibre)的质量(quality)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(Strength)可高达到420MPa,弹性模量可达到37GPa,冲击韧性为(68〜90)kj/m3,已普遍适用于制造构造框架、保险杠、引擎架等。因而,用于化粪池构造能有效提高产品(product)的力学性能。
  SMC产品(product)具有杰出的抗老化能力,可有效抵御各类酸碱性土壤及酸雨的腐蚀(corrosion)n脱模后能在-50℃~200℃环境温度内保持杰出的稳定性,更合适化粪池在不同的环境中使用(Use)。与传统材料(Material Science)相比,其使用(Use)寿命(Life)可达50年。
  玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的模压工艺(Technology)
  SMC的模压成型(Forming)主要采用金属对模的压制成型(Forming)法,是一个既有化学变化、又有物理变化的过程。模压工艺(Technology)比较简便,将契合要求的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,并放置在模具的恰当位置上,即可按规定的工艺(Technology)参数加温加压成型(Forming),如下图所示。

  为保证(ensure)产品(product)质量(quality),需使用(Use)适宜的压机和模具,并严厉控制工艺(Technology)条件(condition),如铺料方式、成型(Forming)温度、成型(Forming)压力和保压时间等。一般(commonly)铺料面积为型腔的40%~80%,当模腔投料后,压机快速下行。当上下模符合时,缓慢施加成型(Forming)压力,保压一段时间后,原料(raw material)固化成型(Forming)。成型(Forming)温度为145℃~155℃,成型(Forming)压力为60兆帕(Mpa)-100兆帕(Mpa),固化时间一般(commonly)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(Forming)。用SMC模压工艺(Technology)生产化粪池只要模压成上下两部分,而后用黏结剂粘结即可。
  模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)具有如下优点:
  (1)成型(Forming)生产周期短,平均单件产品(product)成型(Forming)周期为8分钟,便于集约化生产;
  (2)具有较高的强度(Strength)、柔韧度及耐腐蚀(corrosion)等性能,适应地质性广;
  (3)表面外形美观,使用(Use)寿命(Life)长,正常使用(Use)可达50年以上;
  (4)施工(construction)周期短,施工(construction)工艺(Technology)简单。
  SMC模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)有限元分析
  本文采用ABAQUS有限元软件对模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)进行构造分析。
  1.SMC材料(Material Science)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(Material Science)的力学性能如下图所示。

  2.分析模型介绍
  化粪池规格很多,这里选择经常使用的一家一户2m3模压(SMC)化粪池作为分析对象,产品(product)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
  依据现行国家规范《给水排水工程修建物构造设计规范》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、端头土对正面的下曳力、内部水压力;可变载荷主要考虑地面的聚积载荷(规范值取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规范值,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(commonly)取1.0,当修建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(density)(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规范值,按式⑵计算:
  Fep.k=KsYsZ ⑵
  式中:Fep.k为主动土压力(kN/m2);Ks为主动土压力系数,这里取三分之一;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规范值(kPa);u为池壁与回填土的磨擦系数,取0.3;Fep,k1、Fep,k2为作用于端盖顶部和底部的侧向压力规范值(kPa)。
  本次分析主要考虑以上载荷形式(form),按设计埋深5m进行加载。池体上下片之间因为是用专用构造胶粘接,因而处理(Handle)时设为tie约束;池底在回填土内属于固定约束,因而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(Material Science)的允许应力范围内,且安全系数为1.56。其结果云图如下图所示。

  SMC模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的应用及安装(install)施工(construction)说明
  1.模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的应用及规格
  模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)是对生活(Life)污水(sewage)进行沉淀和厌氧发酵处理(Handle)的设备(equipment),因为生活(Life)污水(sewage)中含有大量粪便(Faeces)、纸屑、病原虫,如未经处理(Handle)流入土壤,不只污染环境,并且影响身体健康。据业内人士研究发现,经过模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)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(Life)污水(sewage)的预处理(Handle)具有很好的效果。因为模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)具有很好的密封性,有效解决了传统化粪池的渗漏问题,普遍适用于市政、建筑小区和农户生活(Life)污水(sewage)的预处理(Handle)。
  模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)沉着积上可分为两种: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(user)可依据实际需要进行串/并联组装成所需要的容积。
  2.模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)安装(install)施工(construction)说明
  (1)开挖坑槽
  (2)依据所用(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(product)实际尺寸放宽500mm左右。串/并连连接(Connect)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,做好防护办法。
  (2)基础处理(Handle)
  关于一般(commonly)土质,能够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(product)运至工地时,组装前应对产品(product)进行验收,能否契合所采用的型号,组件能否齐全,能否有破坏。
  按图纸要求组装,保证(ensure)产品(product)的密封性,组装完成后,必须进行密闭性测试。
  (4)吊装
  (1)产品(product)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(Use)刚性吊带。
  吊装就位后要测定水平度,若不契合要求应及时调整,使之水平。
  (5)加高检査孔
  检查孔应使用(Use)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依据设计要求或视现场(scene)状况而定。
  (6)进出水管
  回填达到施工(construction)要求后连接(Connect)进出水管。
  SMC模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)结语
  经过对模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的有限元分析,结果表明,其强度(Strength)和变形能力都能满意构造的使用(Use)要求,说明模压工艺(Technology)在玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)的应用是可行的。因为模压工艺(Technology)成型(Forming)周期短,能实现集约化批量生产,不只产品(product)质量(quality)高、型号规格齐全,还能满意当下乡村生活(Life)污水(sewage)改造工程使用(Use)量大的需求,再加上完善的施工(construction)指导技能,因而,模压玻璃钢化粪池(Glass reinforced septic tank)在生活(Life)污水(sewage)处理(Handle)的应用是值得一定和推广的。
  

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