玻璃纤维对增强塑料夹砂管GB T 212382007.doc

ICS 83.120Q23GB中华人民共和国国家标准GB/T 212382007玻璃纤维增强塑料夹砂管Glass fiber reinforced plastics mortar pipes （ISO 10639：2004（E），Plastics piping systems for pressure and non-pressure water supplyGlass-reinforced thermosetting plastics(GRP) systems based on unsaturated polyester (UP) resin，NEQ )2007-10-21批准 2008-04-01实施发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会目 次前言1 范围12 引用标准13 术语和定义14 分类和标记25 原材料36 要求47 卫生性能108 试验方法109 检验规则1210 标志、包装、运输和贮存14附录A（规范性附录）初始环向拉伸强力试样15附录B（规范性附录）长期静水压性能试验及确定方法16附录C（规范性附录）长期弯曲应变Sb试验及确定方法17附录D（资料性附录）接头技术要求20附录E（资料性附录）管件技术要求23前 言本标准对应于ISO 10639：2004压力和非压力给水塑料管系统玻璃纤维增强热固性塑料（不饱和聚酯树脂）管（英文版），与ISO 10639的一致性程度为非等效。本标准自实施之日起，CJ/T 3079-1998玻璃纤维增强塑料夹砂管、JC/T 838-1998 玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管、JC/T 695-1998离心浇铸玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂夹砂管废止。本标准的附录A、附录B和附录C是规范性附录，附录D和附录E是资料性附录。 本标准由中国建筑材料工业协会提出。本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：同济大学、北京玻璃钢研究设计院。本标准参加起草单位：武汉理工大学、哈尔滨玻璃钢研究院、中国玻璃钢工业协会、（以下按第一字笔划为序）上海耀华玻璃钢有限公司、中复连众复合材料集团有限公司、辽宁水业玻璃钢管道有限公司、昊华中意玻璃钢有限公司、浙江东方豪博管业有限公司、惠州天联实业有限公司、新疆永昌积水复合材料股份有限公司。本标准主要起草人：周仕刚、薛元德、胡中永、李卓球、刘在阳、沈碧霞、吕琴。 本标准为首次发布。玻璃钢纤维增强塑料夹砂管1 范围本标准规定了玻璃纤维增强塑料夹砂管(以下简称FRPM管)的分类和标记、原材料、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。本标准适用于公称直径为100 mm至4000 mm，压力等级为0.1MPa至2.5MPa，环刚度等级为1250 N/m2至10000 N/m2地下和地面用给排水、水利、农田灌溉等管道工程用FRPM管，介质最高温度不超过50。非夹砂玻璃纤维增强塑料管及公称直径、压力等级、环刚度等级不在本标准规定范围内的FRPM管也可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法GBT 1449 纤维增强塑料弯曲性能试验方法GBT 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法GBT 1634.22004 塑料 负荷变形温度的测定 第2部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料GBT 2576 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法GBT 2577 玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法GBT 3854 增强塑料巴柯尔硬度试验方法GBT 5349 纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法GBT 5351 纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法GBT 5352 纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法GB 5749 生活饮用水卫生标准GBT 8237 纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂GB l3l15 食品容器及包装材料用不饱和聚酯树脂及其玻璃钢制品卫生标准GBT 18369 玻璃纤维无捻粗纱ISO 8483:2003 玻璃纤维增强热固性塑料管和管件 证实法兰螺栓连接设计的试验方法ISO 8533:2003 玻璃纤维增强热固性塑料管和管件 证实粘接或包缠连接设计的试验方法ISO 8639:2000 玻璃纤维增强热固性塑料管和管件 柔性接头密封性试验方法ISO 10928:1997 塑料管系统玻璃纤维增强热固性塑料管和管件回归分析方法及其应用3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1玻璃纤维增强塑料夹砂管 glass fiber reinforced plastics mortar pipes以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料，采用定长缠绕工艺、离心浇铸工艺、连续缠绕工艺方法制成的管道。3.2 环刚度 ring stiffness指单位长度的管环在外压作用下，在一定径向变形下所承受的荷载大小。它表征管环抵抗外荷载能力。以下式计算：SEI/D3，通常以Nm2作单位。其中EI为沿管轴方向单位长度内管壁环向弯曲刚度，D为管道计算直径。3.3 定长缠绕工艺 filament winding process在长度一定的管模上，采用螺旋缠绕和/或环向缠绕工艺在管模长度内由内至外逐层制造管材的一种生产方法。3.4 离心浇铸工艺 centrifugal casting process用喂料机把玻璃纤维、树脂、石英砂等按一定要求浇铸到旋转着的模具内，固化后形成管材的一种生产方法。3.5 连续缠绕工艺 continuous advancing mandrel method在连续输出的模具上，把树脂、连续纤维、短切纤维和石英砂按一定要求采用环向缠绕方法连续铺层，并经固化后切割成一定长度的管材产品的一种生产方法。3.6 长期静水压设计压力基准HDP long-term hydrostatic design pressure basis对一组规格相同的FRPM管试样分别施加不同的静水内压，测出每个试样的失效时间，再由回归曲线外推至50年(4.38×105h)后管能承受的静水内压值即为长期静水压设计压力基准。3.7 长期静水压设计应力基准HDB long-term hydrostatic design stress basis对一组规格相同的FRPM管试样分别施加不同的静水内压，测出每个试样的失效时间，再由回归曲线外推至50年(4.38×105h)后管壁所能承受的应力值即为长期静水压设计应力基准。 3.8 长期弯曲应变Sb long-term ring-bending strain对一组规格相同的FRPM管试样，通过平行板施加不同的恒定外载荷，或通过平行板施加外载荷并保持不同的恒定直径变化值，测出每个试样的破坏时间，换算出相应的弯曲应变，再由回归曲线外推至50年(4.38×105h)后管弯曲应变即为长期弯曲应变。4 分类和标记4.1 分类产品按工艺方法、公称直径、压力等级和环刚度等级进行分类。4.1.1 工艺方法I定长缠绕工艺 ；离心浇铸工艺 ；连续缠绕工艺。4.1.2 公称直径DN公称直径见表2。4.1.3 压力等级PN 压力等级（MPa）：0.1、0.25、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0、2.5。4.1.4 环刚度等级SN 环刚度等级（Nm2）：1250、2500、5000、10000。4.2 标记FRPM管的标记方法如下： FRPM- GB/T 21238-2007 标准号 环刚度等级； 压力等级； 公称直径； 生产工艺； 产品代号。示例：采用定长缠绕工艺生产、公称直径为l200mm、压力等级为0.6MPa、环刚度等级为5000N/m2，按本标准生产的FRPM管标记为：FRPM-I-1200-0.6-5000 GB/T 21238-2007。5 原材料5.1 增强材料应采用无碱玻璃纤维及其制品制造FRPM管。所采用的无碱无捻玻璃纤维纱应符合GB/T 18369的规定。无碱玻璃纤维制品应符合相应的国家标准或行业标准的规定。注：在需要输送特定介质的场合，经供需双方商定后，可采用性能能满足要求的其他增强材料。5.2 树脂5.2.1 所采用的不饱和聚酯树脂应符合GB/T 8237的规定。其他树脂应符合相应的国家标准或行业标准的规定。5.2.2 内衬层树脂应采用间苯型不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂或双酚A型树脂。5.2.3 给水工程用FRPM管的内衬层树脂的卫生指标必须满足GB 13115的规定。5.2.4 树脂浇铸体的性能应达到下列要求：a）内衬层树脂 对于定长缠绕工艺和连续缠绕工艺：拉伸强度：60MPa；拉伸弹性模量：2.50GPa；断裂伸长率：3.5%。 对于离心浇铸工艺：拉伸强度：10 MPa；断裂伸长率：15 %。b）结构层树脂拉伸强度：60MPa；拉伸弹性模量：3.0GPa；断裂伸长率：2.5%；热变形温度：70。注：热变形温度按GB/T 1634.22004中A法进行测试。5.3 颗粒材料颗粒材料的最大粒径不得大于2.5mm和五分之一管壁厚度之间的较小值。其中石英砂的SiO2含量应大于95，含水量应不大于0.2；碳酸钙的CaCO 3含量应大于98，含水量应不大于0.2。 6 要求6.1 外观质量FRPM管的内表面应光滑平整，无对使用性能有影响的龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区、气泡和纤维浸润不良等现象；管端面应平齐；边棱应无毛刺；外表面无明显缺陷。6.2 尺寸6.2.1 直径外径系列的应符合表1的规定，内径系列的应符合表2的规定。为方便与其它材质管道的连接，经供需双方协商确定，可套用其它材质管道的尺寸并满足相应要求。 表1 外径系列FRPM管的尺寸和偏差 单位为毫米公称直径DN外直径偏差2002503003504004505006007008009001000208.0259.0310.0361.0412.0463.0514.0616.0718.0820.0924.01026.0+1.0,-1.0+1.0,-1.0+1.0,-1.0+1.0,-1.2+1.0,-1.4+1.0,-1.6+1.0,-1.8+1.0,-2.0+1.0,-2.2+1.0,-2.4+1.0,-2.6+2.0,-2.61200140016001800200022002400260028003000320034003600380040001229.01434.01638.01842.02046.02250.02453.02658.02861.03066.03270.03474.03678.03882.04086.0+2.0,-2.6+2.0,-2.8+2.0,-2.8+2.0,-3.0+2.0,-3.0+2.0,-3.2+2.0,-3.4+2.0,-3.6+2.0,-3.8+2.0,-4.0+2.0,-4.2+2.0,-4.4+2.0,-4.6+2.0,-4.8+2.0,-5.0注1：可根据实际情况采用其他外径系列尺寸，但其外径偏差应满足相应要求。注2：对于DN300的FRPM管，外直径也可采用323.8mm，对于DN400的FRPM管，外直径也可采用426.6mm，该两种规格的正偏差为1.5mm，负偏差为0.3mm。表2 内径系列FRPM管的尺寸和偏差 单位为毫米公称直径DN内直径范围偏差最小最大10012515020025030035040045050060070080097122147196246296346396446496595659795103128153204255306357408459510612714816±1.5±1.5±1.5±1.5±1.5±1.8±2.1±2.4±2.7±3.0±3.6±4.2±4.290010001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040008959951195139515951795199521952395259527952995319533953595379539959181020122014201620182020202220242026202820302032203420362038204020±4.2±4.2±5.0±5.0±5.0±5.0±5.0±5.0±6.0±6.0±6.0±6.0±6.0±6.0±6.0±7.0±7.0注：管两端内直径的设计值应在本表的内直径范围内，两端内直径的偏差应在本表规定的偏差范围之内。6.2.2 长度a） FRPM管的有效长度为3m，4m，5m，6m，9m，10m，12m。如果需要特殊长度的管，在订货时由供需双方商定。b） FRPM管的长度偏差：有效长度的±0.5%。6.2.3 管壁厚度任一截面的管壁平均厚度应不小于规定的设计厚度，其中最小管壁厚度应不小于设计厚度的90。6.2.4 管壁结构管壁通常由内衬层、结构层和外表层组成。内衬层的厚度应不小于1.2mm。6.2.5 管端面垂直度管端面垂直度应符合表3的规定。表3 管端面垂直度要求 单位为毫米公称直径DN管端面垂直度偏差DN6004600DN10006DN100086.3 巴氏硬度 FRPM管外表面的巴氏硬度应不小于40。6.4 树脂不可溶分含量管壁中树脂的不可溶分含量应不小于90。6.5 直管段管壁组分含量直管段管壁中玻璃纤维、树脂和颗粒材料的含量由管材设计确定，并应在相关技术文件中明确给出。6.6 初始力学性能6.6.1 初始环刚度S0初始环刚度S0应不小于相应的环刚度等级值SN。6.6.2 初始环向拉伸强力Ftha）初始环向拉伸强力Fth应根据工程设计来确定，但其最小值根据式(1)确定： Fth=C1·PN·DN/2 （1）式中：Fth管的初始环向拉伸强力，单位为千牛每米（kNm）；C1系数，见表4；PN压力等级，单位为兆帕（MPa）；DN公称直径，单位为毫米（mm）。 表4 系数C1压力等级PN（MPa）1.51.752.02.53.00.10.250.40.60.81.01.21.41.62.02.544444444444444444444444.24.24.1444444445.35.35.15.04.94.84.74.64.54.346.36.36.26.05.95.75.65.55.45.14.8注1： =P0/HDP；其中：P0为短时失效水压；HDP为长期静水压设计压力基准。注2： 当管的环向拉伸强力值的离散系数CV>9.0%时，C1应取为表中值乘以0.8236/(1-1.96CV)。b）当无长期静水压设计压力基准试验（HDP ）结果时取C16.3，取C16.3时初始环向拉伸强力的最小值见表5。 表5 无HDP时初始环向拉伸强力Fth的最小值 单位为千牛每米公称直径DN(mm)压力等级 （MPa）0.10.250.40.60.81.01.21.41.62.02.5100125150200250300323947637995799811815819723612615818925231537818923628437847354025231537850463075631539447363078890037847356775694511344415516628821103132350463075610081260144063078894512601575180078898411811575196922503504004505006007008009001000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000110126142158189221252284315378441504567630693756819882945100810711134119712602763153543944735516307097889451103126014181575173318902048220523632520267828352993315044150456763075688210081134126015121764201622682520277230243276352837804032428445364788504066275685194511341323151217011890226826463024340237804158453649145292567060486426680471827560882100811341260151217642016226825203024352840324536504055446048655270567560806485689072957610080110312601418157518902205252028353150378044105040567063006930756081908820945010080107101134011970126001323151217011890226826463024340237804536529260486804756083169072982810584113401209612852136081436415120154417641985220526463087352839694410529261747056793888209702105841146612348132301411214994158761675817640176421602268252030243528403245365040604870568064907210080110881209613104141121512016128171361814419152201602205252028353150378044105040567063007560882010080113401260013860151201638017640189002016021420226802394025200275631503544393847255513630070887875945011025126001417515750173251890020475220502362525200267752835029925315006.6.3 初始轴向拉伸强力及拉伸断裂应变a）当管道不承受由管内压直接产生的轴向力或未受到特殊轴向力时，其管壁初始轴向拉伸强力FtL应不小于表6的规定值；管壁轴向拉伸断裂应变应不小于0.25%。b）当管道承受由管内压产生的轴向力时，其管壁初始轴向拉伸强力FtL应满足式（2）的要求。FtLC1·PN·DN/4 （2）式中：FtL管的初始轴向拉伸强力，单位为千牛每米（kNm）；C1系数，见表4，当无长期静水压设计压力基准试验结果时取C16.3；PN、DN同式（1）。注：承受由管内压产生轴向力的管主要有一端与阀门、盲堵等连接而又没有设置可靠的支墩的管。 表6 初始轴向拉伸强力最小值FtL 单位为千牛每米公称直径DN(mm)压力等级 (MPa) £0.40.60.81.01.21.41.62.02.51001251502002503003504004505006007008009001000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000707580859095100105110115125135150165185205225250275300325350375400430460490520550580758085951051151231301401501651802002152302602903203503804104404705055405756106456807157885931031151281371451581701932152402632853203553904254604955305656056456857257658058458090100110125140150160175190220250280310340380420460500540580620660705750795840885930975839310311312814315616818420023226329532535740745750755760765770775781086391797010231077113087971071171321471621771942102442773103403734334935536136737337938539159771038110011621223128590100110120135150168185203220255290325355390460530600670740810880950102010901160123013001370144010011012013015017019221323425530034337843047355864372881389898310681153123813231408149315781663174811012013014016519021524026529034539545050555565575585595510551155125513551455155516551755185519552055 6.6.4 水压渗漏对整管或带有接头连接好的整管施加该管压力等级1.5倍的静水内压，保持2min，管体及连接部位应不渗漏。6.6.5 短时失效水压短时失效水压应不小于管的压力等级C1倍（C1按表4取值），当无长期静水压设计基准试验结果时，取C16.3。6.6.6 初始挠曲性每个试样初始挠曲水平A和挠曲水平B应满足表7要求。注：表7的规定是建立在安装后长期使用的现场最大挠度为5%的基础上。如果样品管在满足其中的一项或两项要求（即水平A和B）下失效，样品管代表的同批管材的长期许用挠曲值必须将规定值按比例降低。表7 初始挠曲性的径向变形率及要求 挠曲水平环刚度等级(N/)要求12502500500010000A(%)1815129管内壁无裂纹B(%)30252015管壁结构无分层、无纤维断裂及屈曲注：对于其他环刚度管的初始挠曲性的径向变形率按下述要求执行：a）对于环刚度S0在标准等级之间的管，挠曲水平A和B对应的径向变形率分别按线性插值的方法确定；b）对于环刚度S01250 N/或10000 N/的管，挠曲水平A和B按下式计算确定： 挠曲水平A对应的径向变形率18×（1250/S0）1/3挠曲水平B对应的径向变形率30×（1250/S0）1/3。6.6.7 初始环向弯曲强度管壁的初始环向弯曲强度Ftm应根据工程设计确定，但其最小值根据式(3)确定。（3）式中：Ftm管壁环向初始弯曲强度，单位为兆帕（MPa）；t管壁实际测试厚度，单位为毫米（mm）；D管的计算直径，单位为毫米（mm）。D=Dn+ t；Dn管的内直径，单位为毫米（mm）；D管材初始挠曲性检验达到挠曲水平B时的径向压缩变形量，单位为毫米（mm）；Ep管壁环向弯曲弹性模量，单位为兆帕（MPa）；由式（4）确定。Ep=12×10-6S0 D3/t3 （4）其中，S0实测的环刚度，单位为牛每平方米（N/m2）；D、t同式(3)。注1： 对于离心浇铸工艺生产的FRPM管，在计算Ep时，其中S0采用挠曲性检验时变形量达到挠曲水平A时对应的荷载值计算得到的环刚度值。注2： 当通过试验得到了长期弯曲应变Sb后，同规格产品检验时可不进行初始环向弯曲强度的检验。6.7 长期性能6.7.1 长期静水压设计压力基准HDP长期静水压设计压力基准HDP应满足下列要求： HDPC3·PN（5）式中：HDP长期静水压设计压力基准，单位为兆帕（MPa）；PN同式(1)；C3系数，见表8。表8 系数C3压力等级(MPa)系数C30.252.10.42.050.62.00.81.951.01.91.21.871.41.841.61.82.01.72.51.66.7.2 长期弯曲应变Sb长期弯曲应变Sb值应满足式（6）的要求 （6）式中：Sb 长期弯曲应变；Ds管材初始挠曲性检验达到挠曲水平B时的径向压缩变形量D的60%，单位为毫米（mm）；D、t同式(3) 。 注：在没有长期弯曲应变Sb值时， 在管道工程结构设计中，建议按式（6）计算确定Sb值，其中对于供水管道 Ds取D/2；对于污水管取D/3； D为管材初始挠曲性检验达到挠曲水平B时的径向压缩变形量。7 卫生性能用于给水的管应符合GB 5749的要求，并按国家卫生部门要求进行定期检测。 8 试验方法8.1 外观质量目测FRPM管的内、外表面及两端面情况。8.2 尺寸测量8.2.1 FRPM管的直径8.2.1.1 FRPM管的外直径在FRPM管两端处用精度为1mm的 p 尺或钢卷尺(尺面应为平面)绕管一周(确保其垂直于管轴线)测出管的周长，计算出外直径。对于直径较小的管，可采用精度为0.02mm的游标卡尺直接测出同一截面相互垂直的两个方向的外直径，取2次测量结果的算术平均值。8.2.1.2 FRPM管的内直径用精度为0.1mm的内径测量尺测出同一截面的垂直和水平方向的内直径，取2次测量结果的算术平均值。也可采用游标卡尺按上述要求测量。8.2.2 有效长度将FRPM管放在平面上，用精度为1mm的钢卷尺沿管的母线测量其长度，取4条母线长度的算术平均值作为管材长度（含接头），减去插入长度为有效长度。8.2.3 管壁厚度和内衬厚度8.2.3.1 管壁厚度a）对于离心浇铸工艺和连续缠绕工艺生产的FRPM管，垂直切割管的端部，用精度为0.02mm的游标卡尺沿圆周测量7次，测点均布，取7次测量结果的算术平均值。b） 对于定长缠绕工艺生产的FRPM管，可采用8.2.1的方法测出同一截面的内、外直径，然后计算出该截面的管壁厚度作平均厚度，每根管至少测三个截面。环刚度检测时测出的管壁厚度应首选作为管壁厚度的测试结果。8.2.3.2 内衬厚度垂直切割管的端部。用砂细度为0.074mm(或更细)的砂纸把切断口打磨平滑，用水除去粉尘，将打磨处完全洗净后，用精度0.02mm的游标卡尺测量内衬层的厚度，至少测量4次，测点均布，取