一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢壳沉管隧道防火技术领域，具体地说，涉及一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套及其制造方法。

背景技术

钢壳沉管隧道技术是现今隧道建造的主要技术之一，钢壳沉管隧道建造时会设置预埋件，用于安装摄像头，路灯，指示牌等配套设施。由于隧道的特殊结构，空间相对较小，如发生火灾会因为地理位置、车流情况影响火灾救援，钢壳沉管隧道内部预埋板，连接板这个关键部位容易受热产生的热桥效应而引发的钢壳沉管隧道结构破坏，造成不可估量的损失。而且，钢壳沉管隧道预埋件存在老化问题，会受到汽车尾气等气体的侵蚀，由于更换极为困难，也需要采取保护措施。

目前，尚未发现针对钢壳沉管隧道预埋件的保护技术，这又是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套，以解决上述背景技术中提出的对于钢壳沉管隧道预埋件没有防火保护和防止老化保护的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套，包括：由柔性防火隔热材料构成的主体和内胆，主体由四个侧面和底面构成顶部开放的第一腔室，内胆由四个侧面和底面构成顶部开放的第二腔室，所述主体与内胆互相不接触，主体两个长边侧面对称穿设有多个供螺栓穿过的第一通孔，内胆穿设有与第一通孔配合的第二通孔，每对所述第一通孔与第二通孔之间安装有限位件，以在安装后使柔性的主体和内胆之间仍保持距离，第一腔室成为一个隔离的空间，更好地阻断热量向内传输。

优选的，所述主体为复合材料，其由内到外依次为高硅氧纤维复合气凝胶毡 、阻燃复合胶水、高硅氧纤维编织布，所述内胆由高硅氧纤维复合气凝胶毡构成。

优选的，主体与内胆各个相近面之间的距离为2-6mm。

优选的，所述内胆直接包裹预埋件。

优选的，还包括膨胀型阻燃剂，所述膨胀型阻燃剂设置于第一腔室内且附着于内胆上。

优选的，膨胀型阻燃剂的配方为环氧树脂和阻燃剂，比例为100：10-20。

优选的，还包括密封件，所述密封件设置于主体与内胆顶部，覆盖主体与内胆之间的空隙。

优选的，两个对称限位件之间还设置有管状的隔热，所述隔热条由高硅氧纤维复合气凝胶制成，用于包裹安装在钢壳沉管隧道预埋件上的螺栓，阻隔螺栓向钢壳沉管隧道预埋件传递热量。

优选的，所述所述高硅氧纤维复合气凝胶毡的厚度为5-20mm、高硅氧纤维编织布的厚度为2-5mm。

本发明还提供了一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套的制造方法，隔热套的主体和内胆的材料均为一体的平面结构，通过雕刻成型后折成立体的结构，包括以下步骤：

S1：将高硅氧纤维复合气凝胶原材料通过复合机复合成高硅氧纤维复合气凝胶毡；

S2：将S1所得产品在雕刻机上进行雕刻；

S3：将高硅氧纤维编织布在雕刻机上进行雕刻；

S4：将雕刻后的高硅氧纤维编织布和高硅氧纤维复合气凝胶毡进行组装。

优选的，所述步骤S2所述的雕刻包括每个相邻面之间的连接处雕刻有V型凹槽，所述V型凹槽开角为90°角，非相连面的连接处雕刻有45°的斜面，保证了折起后对接缝的密实性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、结构简单，雕刻工艺保证了材料的整体性，较少的对接缝减少火焰和热量顺着隔热套的对接缝进入到里面的可能。

2、柔性材质更有利于安装，可以消除隔热套主体上的通孔位置与钢壳沉管隧道预埋件上通孔位置的误差带来的安装不便。

3、隔热套主体与内胆之间安装有限位件，使第一腔室变成一个隔离的空间，更好地阻断热量向内传输，整体上形成一种外层防火隔热，中间层阻止热传递，内层隔热三重保护的结构。

4、当隔热套主体受到破坏后，膨胀型阻燃剂遇火快速膨胀碳化形成新的防火保护层，提供第二形态的保护。

附图说明

图1为本发明的使用状态结构示意图；

图2为本发明的主体材料结构示意图；

图3为本发明公开的侧面结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例测试温度曲线图；

图6为本发明实施例公开的隔热套制造方法的流程示意图；

图7为本发明实施例公开的高硅氧纤维复合气凝胶毡雕刻结构示意图；

图8为本发明实施例1对比实验对照隔热套组结构示意图。

图中各个标号意义为：

1、主体；11、高硅氧纤维复合气凝胶毡；12、阻燃复合胶水；13、高硅氧纤维编织布；2、第一腔室； 3、第一通孔；4、限位件；5、膨胀型阻燃剂；6、隔热条；7、内胆；8、第二腔室；9、第二通孔；10、密封件；15、V型凹槽；16、斜面；17预埋件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套，请参阅图1-图3，包括由防火隔热材料构成的主体1和内胆7，整体呈长方体形状，主体1由四个侧面和底面构成顶部开放的第一腔室2，内胆7由四个侧面和底面构成顶部开放的第二腔室8，所述主体1与内胆7互相不接触，内胆7用于包裹预埋件17，内胆7体积小于第一腔室2的容积，即内胆7的外周都不与主体1相接触，主体1与内胆7各个相近侧面之间的距离为2-6mm，在主体1与内胆7的顶部还固定设置有密封件10覆盖主体1与内胆7之间的空隙，密封件10也起到固定主体1与内胆7相对距离的作用。现实中，由于火源来自地面，隔热套的直接火灾承受面为底部，所以本实施例中内胆7底面与主体1底面的距离为5-10mm，更大的距离进一步减缓热量的传递。

主体1两个长边侧面对称穿设有多个供螺栓穿过的第一通孔3，内胆7穿设有与第一通孔3配合的第二通孔9，通孔的数量与预埋件17上的螺栓数量相匹配，为2个或3个，或是多个，多个通孔水平排列。因为第一通孔3和第二通孔9处于同一水平高度，螺栓安装后对主体1与内胆7起到限位的作用，使两都底部保持一定的距离。

因为内胆7与预埋件17相接触，存在一定的热传导，为了更好地阻隔热量传导，在每对所述第一通孔3与第二通孔9之间安装有环形限位件4，限位件4的厚度为2-6mm，其内圈可供螺栓穿过，安装过程柔性的主体1会发生形变，限位件4的作用是在安装后使柔性的主体和内胆之间仍保持距离，使第一腔室2变成一个隔离的空间，更好地阻断热量向内传输，整体上形成一种防火隔热，加阻止热传递，再加隔热三重保护的结构。

进一步的，两个对称限位件4之间还设置有管状的隔热条6，隔热条由高硅氧纤维复合气凝胶制成，用于包裹安装在钢壳沉管隧道预埋件17上的螺栓，阻隔螺栓受热后向钢壳沉管隧道预埋件17传递热量。

本实施例中主体1为复合材料，由内到外依次为高硅氧纤维复合气凝胶毡 11、阻燃复合胶水12、高硅氧纤维编织布13，上述三种材料通过复合机进行复合形成多层板材结构，其中，高硅氧纤维复合气凝胶毡11的厚度为5-20mm、高硅氧纤维编织布13的厚度为2-5mm，其中高硅氧纤维复合气凝胶毡 11提供防火隔热功能，高硅氧纤维编织布13提供成型以及高温下不解体的功能，同时为产品提供基本增强骨架，赋予高硅氧纤维复合气凝胶毡11更高的力学强度，保证产品在使用过程中的尺寸稳定和耐久性。内胆7由高硅氧纤维复合气凝胶毡构成。

需要说明的是，GB/T 26784-2011《建筑构件耐火试验可供选择和附加的试验程序》标准中对钢壳沉管隧道的耐火要求是：在隧道火灾RABT-ZTV升温曲线下，钢壳沉管内壁在升温和恒温阶段的120分钟内，任一测温点温度均不超过300℃。

依本实施例所述技术方案制造的产品根据GB/T 26784-2011的要求进行性能检测，本次检测设置了对照组，对照组产品结构如图8所示，防火隔热套仅由主体1构成，移除了内胆7和密封件10，主体1中高硅氧纤维复合气凝胶毡11的厚度为20mm，预埋件17与主体1各个相近侧面之间的距离为2mm，与主体1底面的距离为5mm，在每对所述第一通孔3与预埋件17之间安装有厚度为2mm的环形限位件4；测试产品的主体1中高硅氧纤维复合气凝胶毡11的厚度为15mm，内胆7的厚度为3mm，主体1与内胆7各个相近侧面之间的距离为4mm，内胆7底面与主体1底面的距离为10mm，在每对所述第一通孔3与第二通孔9之间安装有厚度为4mm的环形限位件4。检测结果如图5所示，试件（即预埋件17）内部测温点最高温度曲线A为本对照组的测试结果，120分钟内测钢壳沉管隧道预埋件17的最高温度为278℃；试件（即预埋件17）内部测温点最高温度曲线B为本发明实施例1测试样品的测试结果，120分钟内测钢壳沉管隧道预埋件17的最高温度为240℃，其防火隔热效果明显高于对照组。实验证明，本发明所述的钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套满足GB/T 26784-2011的要求，且效果突出，完全能解决钢壳沉管隧道预埋件防火隔热的问题。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明进一步提出改进，请参阅图4，本实施例中，主体1中高硅氧纤维复合气凝胶毡11的厚度为8mm、高硅氧纤维编织布13的厚度为2mm，内胆7的厚度为3mm，主体1与内胆7各个相近侧面之间的距离为6mm，内胆7底面与主体1底面的距离为8mm，在每对所述第一通孔3与第二通孔9之间安装有环形限位件4，限位件4的厚度为6mm。在主体1与内胆7之间的第一腔室2内填充有膨胀型阻燃剂（5），所述膨胀型阻燃剂（5）附着于内胆7上，并不与主体1的内侧接触。所述膨胀型阻燃剂（5）的配方为环氧树脂和阻燃剂，比例为100：10-20，其中，阻燃剂的组分按重量计包括：3份聚磷酸铵，1份季戊四醇；1份尿素；2份三聚氰胺甲醛；1份五硫化二磷；0.5份滑石。

使用时，当火灾持续时间长，或是现场出现爆炸情况破坏隔热套的主体（1）结构，膨胀型阻燃剂（5）遇到火时会快速膨胀碳化，提供致密的挡火层，降低导热系数和热对流，可以对预埋件17提供第二形态的保护。

实施例3

本发明提供一种钢壳沉管隧道预埋件柔性隔热套的制造方法，具体请参阅图3、图6和图7，隔热套主体（1）材料高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）和高硅氧纤维编织布（13），内胆（7）材料为高硅氧纤维复合气凝胶毡，均为一体的平面结构，通过雕刻成型后折成立体的结构，主要包括以下步骤：

首先，将高硅氧纤维复合气凝胶原材料通过复合机复合成高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）；

然后，将高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）根据设计好的形状和尺寸用雕刻机雕刻成形，所述雕刻包括雕刻螺栓通过的通孔、V型凹槽（15）和45°的斜面（16）。

具体的，每个相邻面之间的连接处雕刻出V型凹槽（15），V型凹槽（15）开角为90°角，这样相连两个面折合后互相垂直，做到严丝合缝。非相连面的连接处雕刻成45°的斜面（16），正好与对接的45°斜面形成90°角，保证了折起后对接缝的密实性。

其次，将高硅氧纤维编织布（13）也雕刻成与雕刻好的高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）相匹配的形状和大小。

最后，将高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）折成盒子形状，为了防止其散开，用雕刻成形的高硅氧纤维编织布（13）将其包裹起来，两者之间用阻燃复合胶水（12）进行固定，由于高硅氧纤维编织布（13）耐高温性能比较好，高温下也不会被破坏，可以维持隔热套特定的形状不散开，火焰和热量也就不会顺着隔热套的对接缝进入到里面去。高硅氧纤维编织布（13）和高硅氧纤维复合气凝胶毡（11）也可以用缝纫技术进行进一步的固定。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。