07级中北大学玻璃钢水箱课程设计正文.doc

1 概 述1.1玻璃钢水箱的发展和应用玻璃钢水箱式建筑物楼顶的储水器，故也称高位水箱。其功能是保证住在楼房内的居民日常生活用水不会间断。随着城市建设的发展，越来越多的城市感到供水不足。在城市供水系统中，我国规定上水压力位0.3MPa，这样高的水压力，对于高层建筑很难保证全日供水。因此，就需要在三层以上的建筑楼顶设置高位水箱。由于玻璃钢水箱的性能优越，越来越受到人们的青睐1。因此，在公共建筑和民用住宅上都得到了广泛的应用，而且效果很好。现在玻璃钢水箱的市场需求量很大，全国各地的玻璃钢制品厂都把玻璃钢水箱作为骨干产品开发应用。在大型给水设施上，1974年常州建造了国内第一个75m3容量的全玻璃钢整体结构水塔；1996年由武汉工业大学设计，5727厂制造的武汉民众乐园屋顶整体组装式396m3水箱，至今使用情况良好。国内外实际应用情况说明，只要按照有关标准严格把好质量关，玻璃钢水箱将有更广泛的应用前景。玻璃钢水箱是目前国际上流行的新型水箱，也是玻璃钢工业中产量较大的一种产品。玻璃钢水箱自1962年在日本问世之后，逐渐在建筑工程中取代了传统材料水箱占领市场。我国早在20世纪70年代就有玻璃钢水箱出现，但因当时国内没有食品级不饱和聚酯树脂，玻璃钢产品的毒性问题没有解决，因此在较长一段时间内，不能得到卫生部门认可。直到1989年末，国内有了食品级树脂，国家也立项研究玻璃钢食品容器性能要求、生产技术，并经卫生部门安全性评价和检测获得认可。1996年初由国家玻璃纤维增强塑料标准化技术委员会审议通过了我国玻璃钢水箱标准。近年来，玻璃钢水箱已在我。国大部分地区推广应用。根据建设部提供的资料，九五计划和到2010年，安居工程将是国民经济发展的重点。据其预测，我国今后十年，每年竣工的住宅面积达到16亿立方米，需要高位水箱140万个。有这样一个如此庞大的市场，其发展前景将十分广阔。1.2玻璃钢水箱特点及种类1.2.1玻璃钢水箱特点 目前建筑工程领域用的水箱有钢板水箱、钢筋混泥土水箱及玻璃钢水箱三大类。玻璃钢水箱是后起之秀，其发展趋势将取代传统的钢板水箱和钢筋混凝土水箱。玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱相比，有以下优点：1 质量轻 制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的1/4，为钢筋混凝土水箱的1/15。减少水箱的自重，以减轻建筑结构的荷载及对降低工程造价有利。2 制造方便 玻璃钢水箱可以整体成型、制成板块现场拼装和现场制造。水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需要像传统水箱制造时增加费用，也不需要像钢板水箱那样，增加油漆防腐工序。3 耐腐蚀性好 玻璃钢水箱防水、防腐蚀性能好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常注意维修、涂漆防腐。4 卫生 玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准，不污染储水。而钢板水箱长期使用后，钢板易生锈，给生活用水造成二次污染。钢筋混凝土水箱不易清洗，易长青苔。5 强度高、抗震性好 玻璃钢水箱能经受8级地震而不坏；而钢板水箱和钢筋混凝土水箱则不防震。6 美观 玻璃钢水箱表面光泽、颜色鲜艳、造型独特，可以根据用户需求选型、着色，设计成有装饰效果的水箱，美化城市。7 技术经济效益好 玻璃钢水箱的综合经济效益优于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。1.2.2玻璃钢水箱种类 玻璃钢水箱按造型可分为球形、圆筒形和方形三种；按结构构造分为整体式、组装整体式和组合式；按制造工艺可分为手糊成型和SMC模压成型两种。1 手糊玻璃钢水箱手糊玻璃钢水箱根据容积大小又可分为整体式水箱和组装整体式两种。一般容积在30m3以内的玻璃钢水箱，采用整体式水箱，而以球形水箱最受用户欢迎。因为球形水箱美观、省工省料，而且容易清洗，30m3容积以内的玻璃钢水箱，可采用组装整体式水箱。2 模压玻璃钢板块组装水箱这种水箱是采用热固性片状模塑料热压成型为1m0.5m，1m1m和1m2m等标准板块，然后根据设计需要组装成0.5 m3500 m3玻璃钢水箱。 本文选择性地对玻璃钢球形水箱的造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计进行了详细说明，并对球形水箱的安装方法和检验方法等其他内容进行了简单阐述。玻璃钢球形水箱组合整体式的结构：分为连个球体，在上下壳体的结合部有法兰盘，中间有密封垫片，可采用机械和粘接相结合的连接方式。支撑台架用型钢做成，在法兰处用螺栓固定这种结构形式有两大优点：1 从力学角度分析，在相同内压作用下，直径和板厚相同球瓣膜应力仅为圆柱形容器周向膜应力的一半；2 在容积相同的条件下，球形的表面最小，所以省工省料，易于成型且美观2。 2 玻璃钢水箱的造型设计 玻璃钢球形水箱是将已成型好的半球壳，上下两半结合成一体的结构。在上下壳体的结合部有法兰盘，中间有密封垫片，可采用机械和粘接相结合的连接方式。玻璃钢球形水箱一般设计成上下两个半球部件。上半球设有人孔、气孔、进水口、溢流口；下半球设有出水口、排污口；附件有内外梯、托架、钢板基座等。(1) 进水口是水进入水箱的入口。一般开在水箱侧壁略高于溢流孔的部分。(2) 出水口是水流出水箱的出口。为防止沉渣排出,出水口应略高出水箱内底。(3) 水箱溢流口开在水箱侧壁，是控制水位的通道；(4) 通气口开在水箱顶部，为防止污染应装上丝网罩；(5) 排污口开在水箱底部的最低部位，以便排出沉渣等；(6) 人孔是为了人进出水箱而设的开口开在水箱顶部。图 2.1 玻璃钢球形水箱造型设计图1人孔；2注水孔；3溢流孔；4法兰；5托架；6钢板基座；7下球体；8排污孔；9出水孔；10上球体；11最高水位线。3 性能设计 玻璃钢球形水箱设计任务要求：水箱容积V=18.0m3（在此公称容积设计为20m3）；介质为盐水（在此认为盐水是饱和的，密度g/cm3）；安装位置为建筑物顶上，离地面高100m（露天）。性能设计主要是根据设计的条件要求，进行基体材料和增强材料的选择以及辅助材料的选择。原材料的选择原则有3：(1) 比强度、比刚度高的原则 ；(2) 材料与结构的使用环境相适应原则；(3) 满足结构特殊性要求的原则；(4) 满足工艺性要求的原则；(5) 成本低效益高的原则。3.1树脂材料选择树脂是玻璃钢的基体材料，其作用是传递载荷，并使载荷平衡，基体材料的性能，如耐腐蚀、耐热性等，直接决定玻璃钢的性能。首先，内衬树脂直接与介质接触，容器的设计寿命长短很大程度上取决于内衬树脂的耐腐蚀性。其次，容器的压力等级越高，要求内衬树脂的断裂延伸率越高。常用的树脂包括：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂三大类，其中以不饱和聚酯树脂使用最为广泛。不同树脂性能比较如图3.所示。 表3.1 不饱和聚酯树脂对于盐水的耐腐蚀性能比较介质树脂类型邻苯型间苯型双酚A型乙烯基脂型饱和食盐水 中中优优表3.2通用型不饱和聚酯树脂力学性能4性能数值拉伸强度（MPa）4271拉伸弹性模量（MPa）（2.14.5）103伸长率（MPa）1.3压缩强度（MPa）92-190弯曲强度（MPa）60-120表3.3 典型树脂基体的性能比较 特性环氧树脂聚酯树脂酚醛树脂呋喃树脂耐酸性耐碱性耐水性耐溶剂性耐热性机械性能电气性能固化时挥发物固化收缩率成型压力最大优点最大弱点价格较好较好最好一般较低好最好无小低中机械性能不易脱模高一般差很好差低好好无大低中工艺性好收缩大低好差很好好较高较好好有较大低高耐酸性脆较低好好好好高较好好有较大低高耐酸耐碱工艺性差较低玻璃钢水箱的树脂一般选择不饱和聚酯树脂，不饱和聚酯树脂有诸多优点。不饱和聚酯树脂相对密度在1.111.20g/cm3左右，固化时体积收缩率较大。其性能特点有：耐热性 大多数不饱和聚酯树脂热变形温度在5060；力学性能 不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度，其力学性能如表3.2所示；耐化学腐蚀性 不饱和聚酯树脂奶水、稀酸、稀碱性能较好。 具体不饱和聚酯树脂的选择如下所示：(1) 胶衣树脂：对于内层考虑耐水性、耐侯性等方面要求，可选用TM-G33胶衣树脂；而对于外表层，选用能吸收紫外线，并且抗老化性能好的UV9胶衣树脂。(2) 基体树脂：内壁选用食品和卫生部门认可的Crystic196邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂。增强层选用189#通用不饱和聚酯树脂。3.2增强材料选择 增强材料有无碱玻璃纤维（E玻纤）、中碱玻璃纤维（C玻纤）、高强玻璃纤维（S玻纤）。选择纤维类别，是根据结构的功能选取能满足一定的力学、物理和化学性能的纤维。表3.4 常用玻璃纤维性能比较玻璃纤维的种类耐水性耐酸性耐碱性沸水煮1h后失重%试验后水的电阻在硫酸沸液煮1h失重%在氢氧化钠煮沸1h失重% 无碱玻璃纤维 1.7 中间玻璃纤维 0.13 高碱玻璃纤维 111000072000250048.20.16.29.712.015.0无碱玻璃纤维是应用很广的一种玻璃纤维，具有良好的电气绝缘性及机械性能，缺点是易被无机酸侵蚀，故不适用在酸性环境。中碱玻璃纤维的特点是，耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃纤维，但电气性能差，机械强度比无碱玻璃纤维低1020。高强玻璃纤维的特点是具有高强度、高模量，但价格昂贵。考虑到介质溶液是饱和食盐水故应选用无碱玻璃纤维，考虑到形变性、浸润性、成型性等方面的要求，选用0.2mm、0.4mm中碱无捻粗纱方格布5。3.3辅助材料的选择辅助材料主要有引发剂、促进剂、脱模剂、着色剂等。鉴于是普通玻璃钢产品设计又考虑到通用的使用原则，故引发剂选用过氧化环己酮糊,促进剂用萘酸钴，脱模剂选用聚乙烯醇溶液。为使树脂按工艺要求固化以及改进树脂的理化性能或固化后制品的某些性能如阻燃抗静电、耐磨等性能，通常在树脂配方中加入某些助剂如固化剂、引发剂、促进剂、阻燃剂、脱模剂、低收缩剂等。固化剂也称引发剂，它能使树脂固化，是树脂配方中不可缺少的组成部分，并且对树脂性能有极大影响，不同树脂的固化体系不一，即使同一种树脂，使用环境不同，固化剂加入的量也不尽相同，需要在使用前充分试验，确定配方后方可正式使用。在玻璃钢中使用的不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂等溶解在乙烯基单体中，它们进行共聚反应，是要由引发剂分解产生的游离基来引发，常用的引发剂有两种，有机过氧化物和偶氮化合物。 4 结构设计按照设计任务：水箱容积V=18m3；介质为饱和食盐水；安装位置为建筑物顶上，离地面100m（露天）。根据手糊整体式玻璃钢水箱的规格制定，根据JC658.21997标准，其规格如下:水箱的公称容积系列为：0.5；1；3；5；8；10；15；20；25；30；40；50；60。 将水箱的容积由V=18m3改为V=20m3。由水箱的体积V=20m3，由公式可得，水箱的半径，取半径即直径。设计球形水箱的最高水位为。4.1载荷分析 玻璃钢球形水箱的支承构件支柱和拉杆要承受多种载荷，其中主要是球罐结构和贮存介质等的重量形成的静载荷，以及由地震、风等所形成的动载荷。4.1.1 静载荷壳体自重：贮存介质重量：附件重量：附件包括支柱、拉杆、人梯等等，按照一般情况取人载荷重量：考虑到球体较小，只适合一个人在上面进行操作，按照一般情况取。雪载荷重量：，其中按照山西所处地理气候环境积雪深度按30mm以内算。q基本雪压值，查表取q=3010-4kg/m2； C0积雪分布系数，一般情况取。雪荷载按表4.1取值。表4.1雪荷载取值最大积雪深度/cm每1cm厚雪质/(kg/m2)计算取值/(kg/m2)30以内1.03050以内1.575100以内2.0200 故代入数据可得综上所述：取载荷的总重量，即4.1.2动载荷1 风载荷 球体的综合影响系数，取 f基本风压值，距地面100m处查表得将以上各数据代入得。2 地震载荷参考其他文献，取地震载荷为综上所述：取载荷的总重量即 综上所述总压力为P总=312500N。3 载荷组合 在载荷组合中，因为球壳的支承带在赤道部位，所以每根支柱都承受相同的载荷。现设计为八根支柱，则每根支柱承受的载荷为P平均=39063N。4.2玻璃钢圆筒形水箱结构分析玻璃钢水箱可分为三层结构，即内衬层、结构层和外表层。其功能各为：内衬层主要起防腐、防渗作用；结构层承受荷载引起的各种应力；外保护层则用于防自然老化和摩擦碰撞。对三层材料进行不同的设计，如下：1 内衬层水箱内表面为富树脂层，其厚度为2mm，表面应光滑平整，不允许有明显的伤痕，色调均匀，水箱边缘整齐、厚度均匀、无分层、加工断面应加封树脂。增强材料选用无碱玻璃纤维毡和短切毡，因为水箱所储水为生活用水，不得有任何污染，故选用食品级不饱和树脂，并且还要保证完全固化。2 结构层结构层选用中碱玻璃纤维无捻粗纱、通用型191不饱和树脂聚酯为提高强度和刚度加入适量云母粉和石英砂。铺设厚度为2.5mm。3 外保护层选用196不饱和聚酯树脂，树脂本身耐雨水性好，水箱要放在离地面20m的建筑物顶上，会受到阳光的照射，所以水箱的外表层所用树脂中需要加入紫外线吸收剂如UV-9等，以增加水箱的抗老化性能。铺设厚度为1.5mm。4.3球体应力分析球体应力主要是由气体内压力和贮存物料的液柱静压力所产生的。玻璃钢球形水箱多属薄壁球体(外径与内径之比小于1.2)6。 图 4.1 支撑示意图 图 4.2 计算的几何参数如果球壳的支承带在赤道部位，对于平均半径为R、厚度为t，贮满密度为液体介质的球体，由旋转薄壳的无力矩理论平衡方程，可求得在赤道以上区域为 （4.1） （4.2） 在赤道以下区域，由于支座反力的存在，其计算公式为 为了计算方便，采用图4所示的几何参数，上式可演变成如下公式。在赤道以下区域为 （4.3） （4.4）4.4体强度条件 按一般手糊玻璃钢制品力学性能取: 。考虑到该水箱安装在离地面100m高的露天环境，内装介质为食盐水，且考虑到长期载荷下使用10年以上及蠕变的影响，取取安全系数为10，即，由此该球体材料的许用应力为：。4.5体壁厚设计由玻璃钢球壳的强度条件，将许用应力带入上式，求出玻璃钢球壳各个部分的厚度。将球体沿水平方向平均分为五个带7。当水箱中的水处于最高水位时即h=3m时进行厚度设计。第一带 故由公式（4.1） 可得第二带 故由公式（4.1） 可得 第三带 故由公式（4.3）得 第四带 故由公式（4.3）得 第五带 当时 故由公式得代入数据可得，为了手糊成型的方便采用均匀壁厚，因此设计采用最厚的壁厚，故。4.6水箱水平方向增量校核水箱变形侧壁不超过高度的0.58。计算公式为： （4.5）式中，为球壳在水平方向直径的增长量；为水压；、分别为球壳玻璃钢材料的拉伸弹性模量、泊松比。查资料得，。则： 因此壁厚应当增大，把代入可得考虑到实际情况，另外附加的壁厚，故5 零部件设计 零部件的设计包括支柱、拉杆、进水孔、出水孔、人孔、人梯、排污孔、气孔、溢流孔、钢板基座、地脚螺钉等的设计。 玻璃钢球形水箱的支承构件支柱和拉杆要承受多种载荷，其中主要是球罐结构和贮存介质等的重量形成的静载荷，以及由地震、风等所形成的动载荷。5.1支柱设计在载荷组合中，因为球壳的支承带在赤道部位，所以每根支柱都承受相同的载荷。现设计为八根支柱，则每根支柱承受的载荷为。支柱选择外径为80mm，壁厚6mm，长2500mm的钢管，拉杆为14mm的碳素钢，地脚螺栓为M10，垫板为400mm，厚10mm的碳素钢板。综上所述这些附件的设计完全符合要求9。5.2孔的设计（1）进水孔、溢水孔、出水孔、排污孔、排气孔尺寸和相应法兰的尺寸的确定。 管配件可全部用短切毡增强，用钢模，用手糊成型按国家有关标准（见表5.2）制造法兰的厚度、法兰面的平整度要求很高，必须由熟练工人认真操作。进出水口管开在球形水箱的侧顶，采用带法兰的短接管，其规格与管子相同，接管长度一般不小于180100 mm。而排气孔开在人孔盖顶部。取进水管、出水管直径都为102 mm，长为120 mm；溢流孔直径为152 mm；排气孔直径为80 mm；排污孔直径为102 mm。水箱进水孔、溢水孔、出水孔、排污孔、排气孔相应法兰的尺寸由表5.2确定: 表5.1顶部人孔标准（正常大气压）公称直径/mm法兰盖中心直径/mm法兰盖厚度/mm螺孔中心直径/mm螺栓孔直径/mm螺栓数量/个450630105801316500700106401320550760106801320600810107501320 表5.2手糊成型法兰接管尺寸接管内径/mm最小壁厚/mm法兰最小厚度/mm轮壳最小厚度/mm轮壳最小长度/mm25513651385136515151365176513651102513651152513651203514857254517107030551910763566211183由表5.2可确定进水孔、溢水孔、出水孔、排污孔、排气孔尺寸和相应法兰的尺寸。（2）人孔法兰及人孔盖 直径大于900mm的容器应开设人孔，以便检查维修时工作人员能进入设备内部，及时发现内表面的腐蚀、磨损或裂纹，并进行修补。常用的人孔形式有圆形和方形，因为圆形人孔更为简洁美观，为方便制作和适应球形水箱的形状，设计选取圆形人孔。人孔直径取550 mm，颈高为120 mm,由表5.1可得人孔法兰盖中心直径为760mm，法兰及盖子高度100 mm，轮壳厚度为30mm，螺栓数为20，螺孔环向均布于人孔法兰及人孔板，螺孔分布圆直径690mm。5.3 零件图 图5.1 进水孔、出水孔、排污空的形状尺寸图 图5.2 气孔的形状尺寸图 图5.3 人孔的形状尺寸图 图5.4 溢流孔的形状尺寸图 以上所有图中所标尺寸非实际设计尺寸，仅供参考。 6 工艺设计 玻璃钢水箱的制作工艺分为手糊成型工艺和SMC模压成型工艺两种。对于玻璃钢球形水箱来说，在此选用手糊成型工艺。手糊成型法是一种低压成型法，它适用于制造形状较复杂以及非定型制品，且操作简便、专用设备少、适用性强。6.1手糊成型根据玻璃钢水箱的结构特点，一般选用单模成型。为保证玻璃钢外表面光滑美观，宜采用阴模成型。球形水箱采用上下两个半球形模具，模具材料选用玻璃钢复合材料。模具是手糊成型工艺的主要工具。合理选择模具对保证产品质量和降低成本关系很大。模具选择包括确定结构形式和选择材料两部分内容。6.1.1模具制作完成后应达到的要求1 应有足够的强度和刚度，能承受脱模敲打和冲击，使用过程中不变形；2 模具表面胶衣要有一定的硬度（巴柯硬度40以上）和耐热性，能承受树脂固化时的放热、收缩等作用；3 模具尺寸准确，表面平整，无潜在的气泡和针眼等弊病；4 模具表面光泽度达90以上，目测有清晰的镜面反光；5 抛光后，模具表面残留划痕度0.1微米。6.1.2模具（1）模具结构根据玻璃钢水箱的结构特点，一般选用单模成型。为保证玻璃钢水箱外表面光滑美观，宜采用整体式阴模成型。球形水箱采用上下两个半球形模具。为便于脱模箱体采取拼装式模具。为了在脱模时不损坏制品表面，每块模具上都装有顶出机构，顶出机构采用螺杆顶块装置，预埋在模具上。为保证模具具有足够的刚性，不使制品变形，每块模具都采用钢架支撑补强，钢架根据模具外形尺寸预制好，在模具成型时安装上去。（2）模具材料根据玻璃钢水箱的特点，模具材料一般选用玻璃钢复合材料制作，成型面涂胶衣树脂，胶衣树脂内掺入黑色色浆。增强材料选用0.4mm或0.6mm厚无捻粗砂方格布，树脂选用通用型不饱和树脂。母模可采用水泥砂浆制作，也可利用已有的玻璃钢水箱制品作为母模，在上面翻制模具。（3）模具的制作工序生产工艺流程见图6-1。玻璃纤维及其织物物脱蜡裁剪树脂及制剂配胶模具涂脱模剂剂手糊固化脱模修饰成品 图6.1 水箱手糊工艺流程图手糊成型工艺是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺层在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。具体过程如下：1 玻璃纤维及其织物的准备。玻璃纤维布首先要进行热处理去除纤维表面的蜡，然后按要求裁剪，玻璃布的裁剪要与以后的铺放紧密配合，否则将难以得到质量优良的制品。2 配胶。按制品的性能要求选择树脂，胶液配制的控制指标是流动性(粘度)及凝固时间每次配胶量不宜过多，以免胶凝不好操作。3 模具的准备。手糊成型时均采用木模，为脱模方便，在模具表面要涂脱模剂。4 糊制成型。糊制是在模具上先涂上层胶衣树脂，然后铺放一层玻璃布，用工具贴在玻璃布上以排除气泡.重复上述操作，直至达到所需厚度.环境温度对树脂固化影响很大，一般要求环境温度不低于15 ，湿度不大于80度 。5 固化、脱模、修饰。固化为常温固化，制品经24小时后，固化大致完成.脱模后放置56天，使之充分固化，然后进行去毛边等修饰工作，最后组装成所要设计的玻璃钢水箱10、11。6.2 SMC成型SMC是干法生产玻璃钢制品的一种中间材料。它与其它成型材料根本区别在于它的増稠作用。在浸渍玻璃纤维时体系粘度较低，浸渍后粘度迅速上升，达到并稳定在可供模压的程度。SMC成型的特点：1 操作方便，易于实现自动化，生产效率高，改善了湿法成型的作业环境和劳动条件。由于増稠剂的化学増稠作用，使SMC处于不粘手状态，避免了一般预成型工艺由于粘滞性带来的许多麻烦。2 成型流动性好，可成型结构复杂的制品和大型制品。 3 制品尺寸稳定性好，表面光滑，光泽好，纤维浮出少，简化了后处理工序。4 增强材料在生产和成型过程中均无损伤，制品强度高。不足之处是设备造价较高，设备操作和过程控制较为复杂。6.3 工艺选择因为所成型水箱的体积为18立方米，考虑成本和工艺复杂程度，所以选用手糊成型。在成型时需要注意以下三点：(1) 玻璃布糊制 带胶衣层的制品，胶衣中不能混入杂质，糊制前应防止胶衣层与背衬层之间有污染，以免造成层间粘接不良，而影响制品质量。胶衣层用表面毡来增强。糊制时应注意树脂对玻璃纤维的浸渍情况，首先使树脂浸润纤维束的整个表面，然后使纤维束内部的空气完全被树脂所取代。保证第一层增强材料完全浸透树脂并紧密贴合浸渍不良及贴合不好会在胶衣层周围留下空气，而这种留下的空气在制品固化处理和使用过程种会应热膨胀而产生气泡。(2) 搭缝处理 同一铺层纤维尽可能连续，忌随意切断或拼接，但由于产品尺寸、复杂程度等原因的限制难以达到时，糊制时可采取对接式铺层，各层搭缝须错开直至糊到产品所要求的厚度。糊制时用毛刷、毛辊、压泡辊等工具浸渍树脂并排尽气泡。(3)另外拐角处的圆角设计也要充分注意。 7 组装和安装 玻璃钢球形水箱的连接分上下球体的连接与支柱和水箱的组装。上球壳和下球壳都设有法兰翻边，为保证连接的可靠性和接缝的密封性，采用粘接与螺栓连接相结合的混合连接方式，为防止接缝的渗漏，再用玻璃布条和玻璃毡条贴糊34层。支柱与水箱的连接为，先将支柱与拉杆焊接，在与地面固定的钢板基座通过螺栓连接起来，支柱支撑在球形水箱的法兰处，通过螺栓连接起来12。为保证连接的可靠性和接缝的密封性，采用粘接与螺栓连接相结合的混合连接方式。 人孔及接管法兰的安装它们可以待水箱整体拼装完成后再按图示位置现场开孔安装，也可在板块拼装前预先将人孔接管法兰安装在特定板块上，前者位置较准确，但施工较困难，后者定位误差较大，可能运输不便（运输过程中被碰坏）。可二者相结合，即箱顶部分的人孔接管法兰先在工厂安装好，侧壁部分到现场箱体拼装完成后再进行安装。此外，所有人孔、接管法兰的安装，都应按国家标准进行三角撑板加强和内外补强。管配件可全部用短切毡增强，用钢模，用手糊成型按国家有关标准制造法兰的厚度、法兰面的平整度要求很高，必须由熟练工人认真操作。 8 检验方法及渗漏防止技术 玻璃钢水箱以其质轻高强耐腐蚀不生锈成型方便使用寿命长及安装方便等优点，广泛替代金属容器，因此具有广泛的应用前景。但是，水箱生产出来必须经过严格的检验。检验项目应满足产品的设计的使用要求。而且玻璃钢水箱出现渗漏的原因比较复杂，渗漏部位不容易找到，使用户和制造商对此感到忧虑。因此，研究玻璃钢水箱的渗漏原因和防止渗漏出现就显得特别重要。8.1检验方法及内容8.1.1外观检验1 外观质量可用眼睛观察及用手和简单工具进行检查。2 水箱内表面为富树脂层，其厚度至少为1.5mm，表面应光滑平整，不允许纤维裸露，不允许有明显的气泡。3 水箱外表面有均匀胶衣树脂层，表面光滑无裂纹，不允许有明显伤痕，色调均匀，外表面缺陷允许修补，但修补后的颜色应保持一致。4 水箱边缘应整齐，厚度均匀，无分层，加工断面应加封树脂。8.1.2内在质量检验内在质量需用仪器检测，主要内容有:物理力学性能;化学性能;结构力学性能(根据设计及规范要求进行);阻燃恻能;其他性能(如透光、电性能、耐蚀性能等)。8.1.3水压失效压力试验玻璃钢水箱水压失效压力试验是用压力泵，以一定的加压时间将清水打入密封的水箱式样内，均匀、连续加压，直至式样失效。失效包括下述内容：主要失效形式为爆破即瞬时或快速泄压现象；在打压过程中，罐体出现渗漏现象。试验条件：1 试样标准环境为（232）。可将试样置于恒温的水槽内或直接在实验室空气环境中试验。2 试样状态调节应在具有标准温度条件水槽内至少放置1h；或在试验标准温度条件下至少放置16小时。3 加压水应保持清洁，若有特殊要求时加压用的液体介质或介质温度可另作规定。4 加压设备应具有对试样均匀、连续加载的能力。可以采用电动试样泵或配有压力调节器和液压储存器的氮气瓶供压系统。1 压力表的误差应不大于满刻度的1%，且应使失效压力落在满刻度的60%左右。2 试验过程中应配备有安全防护措施，对压力系统应定期进行定期就检查。3 端部密封装置应具有承受最大试验压力的能力，且应避免因设计不合理而引起的式样是试样失效。 表 8.1 水箱理化性能序号项目性能要求1234567891011拉伸强度（MPa）弯曲强度（MPa）弯曲模量（GPa）巴氏硬度树脂含量（）富树脂层树脂含量（）树脂固化度（）吸水率（）渗水性进出水口密封性满水变形（）60806.030455570851不允许渗水不允许漏水侧壁不超过高度的0.5，底部不超 过支撑间距的2.5 8.2渗漏防止技术8.2.1原因分析(1) 树脂含量不足组成玻璃钢水箱的原材料主要是树脂基体和曾强材料。不同构造层中的树脂含量不同。在内衬层中，树脂含量一般都在80%以上，是水箱防水、防腐、防渗漏主要的构造层。但在生产过程中，往往因为玻璃纤维制品受潮，含水量过大，使内衬富树脂层中树脂含量降低，有时会小于45%，多余的水分在固化过程中挥发，形成毛细孔和气泡，构成渗漏通道。(2) 树脂基体的延伸率低玻璃钢水箱在使用过程中反复多次受压力的作用。由于玻璃纤维和树脂延伸率差异，往往会使树脂基体产生微裂纹。随着使用时间增长，微裂纹便会扩大，以致液体介质通过内衬层中的微裂纹渗漏到水箱外面。由于渗漏出来的液体，常常会沿着内衬层和结构层之间流动，从外面看起来，好像是底部渗漏，实际上渗漏的内衬层并不一定是在水箱底部，一般很难找到真正的渗漏处。(3) 防腐、防渗内衬层设计不当玻璃钢水箱的内衬层一般要求厚度达于2mm，当内衬层小于2mm时，抗渗漏内压下降明显；而当大于3mm，则抗渗漏内压无变化。内衬层中玻璃纤维含量和玻璃纤维织物种类对渗漏液有很大影响。(4) 工艺因素影响玻璃钢水箱生产工艺对质量影响很大。特别是手糊成型的玻璃钢水箱，往往会出现下列情况：1 玻璃钢水箱在糊制过程中，玻璃纤维层与层之间未压实，出现空洞和气泡。2 生产过程中，胶液中的引发剂用量过大，反应速度过快，树脂固化过快，引起温度快速升高，体积急剧变化，使制品产生裂纹。3 铺层过厚。对于厚度较大的制品，不能一次糊制过厚，一般不应超过6mm，否则会因固化时产生的热量不易散出，导致局部过热发白，玻璃纤维和树脂之间粘接破坏，产生微裂纹。4 接头、拼缝粘接不佳。在玻璃钢水箱的粘接处，若有疏忽，就会造成粘接不牢。在长期使用过程中，容易造成接缝处开裂，产生渗漏。5 金属预埋件表面处理不当。金属预埋件施工前应进行除锈、除污处理。如果处理不好，或在操作过程中重新污染，会使玻璃钢和金属之间产生剥离。8.2.2防止玻璃钢水箱渗漏技术（1）设计方面1 设计时应根据储存介质，合理选择树脂品种。2 合理设计玻璃钢水箱内衬层厚度。内衬层的增强材料为表面毡和短切毡，表面毡内的树脂含量为90%，短切玻璃纤维毡层的树脂含量应大于70%。3 对树脂进行增韧处理，使其延伸率等于或大于玻璃纤维的延伸率。4 在树脂中添加适量的偶联剂，使玻璃纤维与树脂界面上的偶联剂密度增加。（2）工艺方面1 制造内衬层时，一定要等表面毡层的树脂凝胶后再铺短切玻璃纤维毡层;同样短切毡层内的树脂凝胶后再铺结构层，这样才能保证内衬层的树脂含量。2 生产过程中，一定要保证层与层之间的密实，并尽可能消除气泡和缝隙。3 严格配胶管理，一般应由专人配胶，配胶量一次不能过大，保证均匀供应。4 粘接拼缝要严格、仔细。5 金属预埋件应做镀锌处理。在工序接转过程中，要防止二次污染。6 提高操作工人的责任心，严格执行工艺规定。在生产、安装及使用过程中可以结合以上渗漏原因分析进行生产和修补。 9 总结与体会9.1 总结 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过老师提供的思路，自己进行资料的搜索，总结，然后对方案和产品进行分析，再将所得产品图与电脑word、AutoCAD操作进行结合，用图表来表示结果。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是计算时老出现低级错误，这就提醒我们，越简单的事，需要的是我们的耐心和细心。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个构件的结构和力学分析方法，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多复合材料结构的分析方法，同时对复合材料产品有了一定的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比一些公式的用处，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过亲手设计让我们对各个构件用何种公式进行计算映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。在制作CAD图时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是图的布局上既要美观又要协调，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。此次课程设计让我有机会对自己所学到的电脑制图知识有了一次实际演练，温故而知新，学到了很多新的操作。9.2 个人体会经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后烦躁中依然坚持的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，付出预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实践，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈材料人设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计过程中我们设计内容大致相同的也相当于一个团队，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，这可能就是