1、 广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件西江（界首至肇庆）航道扩能升级工程桥梁防撞处理工程封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程浮箱生产工艺方案广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件中交二航局西江航道扩能升级工程桥梁防撞处理工程项目经理部2017 年 9 月广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件目录一、工程概况 .2二、浮箱制作进度计划 .3三、浮箱生产工艺 .33.1 生产材料 .33.2 成型工艺 .43.3 环境条件 .43.4 工艺流程 .43.5 制作铺层 .43.6 样块
2、试制 .53.7 铺层（以端箱 1 为例） .53.8 操作要求 .8四、产品检验及质量控制 .94.1 材料检验项目 .94.2 质量关键点的控制措施 .114.3 浮箱材料进出库管理制度 .134.4 浮箱生产过程控制 .15五、安全目标、安全生产管理体系及施工安全保证措施 .155.1 本工程安全生产目标 .155.2 安全生产管理体系 .155.3 安全保证措施 .16广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件FRP 浮箱单元箱生产工艺方案一、工程概况西江（界首至肇庆）航道扩能升级工程位于广东省肇庆市及云浮市境内，为改扩建工程，全长 171km，其中：界
3、首至封开江口段航道 12km，通航设计尺度为 4.1m90m670m；封开西江大桥的设计通航标准为内河二级航道，设计通航船舶吨级为 2000t，设有两主通航孔和两副通航孔。主通航孔设计净高为 18m，设计净宽为 105m；副通航孔设计净高为15m，设计净宽为 90m。西江航道扩能升级后，桥区航道等级、设计船舶吨级、通航水位和主通航孔净空尺度要求改变如表 1 所示。表 1 封开西江大桥桥区航道升级前后的航道等级、船舶吨级、通航水位封开大桥主桥主墩墩柱 FRP 柔性防撞浮箱的结构形式，设计成由 12 个单元箱（6 个浮力单元箱，6 个水阻单元箱）采用空间燕尾榫槽连接方式先积木式组合成 2 个端箱和
4、 2 个边箱再积木式组合成整箱的 FRP 组合式环形箱体结构。FRP 柔性桥墩防撞浮箱（下称“FRP 浮箱”）是一种由无碱玻璃纤维（EGF）增强高韧性乙烯基酯树脂（VER）复合材料的新型材料浮箱，且其表面涂覆一层具有阻燃性、抗紫外线老化和水蚀老化的乙烯基酯胶衣树脂。FRP 浮箱从结构上设计成有不同单元箱体（包括端箱和边箱）组合而成，生产上采用“先模型、后模具、再产品”的制造技术，而单元箱体及相关构件采用玻璃钢手糊成型工艺制作。为确保 FRP 浮箱的单元箱体和相关构件在生产过程的质量控制，特编制此 FRP 浮箱单元箱生产工艺方案以指导和规范生产过程的工艺铺层作业操作。主墩 FRP 防撞浮箱平面布
5、置图见图 1 及图 2航 道 航 道 设计通航 设计最高 设计最低 主通航孔 主通航孔 主通航孔净空尺度要求（m）状 态 等 级 （t） （m） （m） (个) 通航方式 净 宽 净 高升级前 内河二级 2000 25.014 1.30 2 单向通航 105 18升级后 内河一级 3000 25.014 1.30 2 单向通航 110 18广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件图 1 封开大桥主墩墩柱 FRP 浮箱的立体结构形式图 2 封开大桥主墩墩柱 FRP 浮箱的横截面结构形式二、浮箱制作进度计划浮箱开始生产日期为 2017 年 7 月 10 日，计划第
6、一套浮箱生产时间为 2017 年 7 月 10 日到 2017 年 9 月 18 日，第二套浮箱生产时间为 2017 年 8 月 29 日到 2017 年 10 月 8 日，第三套浮箱生产时间为 2017 年 9 月 26 日到 2017 年 10 月 31 日。三、浮箱生产工艺3.1 生产材料3.1.1 树脂材料FRP 浮箱所用的树脂材料系高韧性乙烯基酯树脂，该树脂是增韧改性的环氧乙烯基树脂，广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件不仅对化学工业腐蚀环境下各种酸、碱及强氧化剂如双氧水、氯气和漂白剂等的优异耐腐蚀性能，且具有良好的高机械强度、耐温性、耐水性、抗
7、疲劳、抗冲击性和高断裂延伸率，适用于缠绕、离心浇铸、真空导入、手糊和喷射成型工艺，广泛应用于风电、航空、交通和船舶等领域的高性能产品制作。根据第三方的材料检验报告确定本工程的 FRP 浮箱树脂材料为力联思 A4301。3.1.2 纤维材料FRP 浮箱所用的纤维材料系高性能无碱玻璃纤维布，该玻璃纤维具有强度更高、模量更好、耐腐蚀性能更加优异和软化温度更高。因此高性能玻璃纤维布更适合应用于耐高压、抗冲击、耐疲劳等特殊领域，如风能设施、抽油杆、游艇、海水淡化、土工格栅等，以高性能玻璃纤维布为增强材料的复合材料制品具有出色的性能，制品更耐用，寿命更长。根据第三方的材料检验报告确定本工程的 FRP 浮箱
8、 F 采用无碱玻璃纤维布，规格型号为巨石 0.6 玻纤布。3.2 成型工艺FRP 浮箱中单元箱体及相关构件生产工艺将采用复合材料成型的手糊工艺。手糊成型工艺又称接触成型，是以不饱和聚酯树脂（或环氧树脂）等为基体材料将玻纤增强材料浸透并固化粘结成一体的成型方法，是树脂基复合材料生产中最早使用和应用最普遍的一种成型方法。手糊成型工艺具有生产准备时间短，操作简便，不受产品尺寸和形状限制等优点，尤其适用于形状复杂和尺寸较大的产品制作，且可根据设计要求对产品的不同部位进行灵活补强已满足设计要求。3.3 环境条件FRP 浮箱的生产环境应具备有较为平整的基础地面或工作平台、通电照明、通风排气，配备相应的消防
9、设施和器材。生产操作过程应保持工作场地清洁，原材料和工具设备归放有序，作业过程的环境温度不应高于 35，环境湿度小于 80%。3.4 工艺流程FRP 浮箱产品的外形尺寸和组装尺寸精度要求高，尤其是燕尾榫和燕尾槽的定位配合要求高，因此如何控制生产前的模具尺寸变形等模具质量成为成型工艺流程中的重要环节，以广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件避免单元箱体的相对偏差过大造成无法组装的情况。FRP 浮箱的单元箱体和相关构件的生产工艺流程如下所述：分块模具检查模具组装模具表面清理模具尺寸验证原材料准备胶衣涂刷凝胶后(触摸) FRP 积层固化脱模外观检查硬度测试 尺寸测
10、试产品清洗。3.5 制作铺层浮箱构件包括箱体、多边形柱壳和弧形板等厚度有 4mm、10mm 和 15mm 三种。主要针对三种厚度构件的制作铺层进行设计以及对铺层分层数进行确定。1）、4mm 厚度构件主要是多边形柱壳件，采用 7 层无碱玻璃纤维布铺层，铺层一次性完成。2）、10mm 厚度构件主要是箱体的底板和顶板，采用 16 层无碱玻璃纤维布铺层，铺层分 6次进行，前 5 次铺制玻璃纤维布的层数为 3 层，最后一次为 1 层。3）、15mm 厚度构件主要是箱体的侧板及燕尾槽榫，采用 24 层无碱玻璃纤维布铺层，铺层分 8 次进行，每次铺制玻璃纤维布的层数为 3 层。3.6 样块试制由于 FRP
11、浮箱产品的厚度精度负偏差要求高且要控制产品的重量，因此在浮箱生产前需根据铺层工艺进行试制样块（350350mm）对工艺设计的厚度和树脂含量进行验证和调整，从而确定最终的生产铺层工艺，以确保浮箱产品的厚度质量和整体重量。（制作的样板块玻璃布铺层为 8 层，样板厚度为 5mm）同时要进行树脂凝胶试验以确定树脂和固化体系的配方，以控制生产过程铺层树脂的固化时间相对均匀和稳定，以免铺层树脂固化过快造成铺层发白、气泡好离层等质量缺陷何铺层树脂过慢造成铺层树脂留空和铺层堆积变形等质量问题。（固化体系为环烷钴苯乙烯溶液（添加比例 0.2%2%）和过氧化甲乙酮（添加比例 1%2%）,树脂的凝胶时间为3560m
12、in。固化体系配方添加的比例要根据当天的生产环境温度、湿度来确定）。广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件3.7 铺层（以端箱 1 为例）浮箱的制作铺层前，应把箱体组装并固定好且把模具侧置在平整的地基面上（注意控制模具工作面水平），制作铺层先糊制底部和侧面，底部和侧面制作完成后，翻转箱体制作另一侧，纤维材料将选择宽度为 1m，一捆长度约 70m 的玻璃纤维方格布作为铺层材料。3.7.1 铺层说明1）.每三层玻纤布为一个铺设层；2）.每层与每层搭接处之间错开 100mm；3）.每层玻纤布之间的搭接宽度 65mm；4）.每层玻纤布的用量约为 600g/m2；5）
13、.每层树脂用量约为 554g/m2；3.7.2 铺层示意图图 1：工序一第一次纤维铺向图广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件图 2：工序一第二次纤维铺向图广州市双时复合材料有限公司 封开西江大桥桥墩 FRP 柔性防撞浮箱工程文件图 3：工序一第三次纤维铺向图注：以下各工作面铺层不再列举铺层示意图，详见铺层分型图。3.7.3 端箱 1 侧面铺层端箱 1 侧放之后的侧面变为底面，厚度为 15mm。根据该铺层的尺寸，裁剪宽度为 1000mm，长度为 7985mm 的玻璃布。制作铺层时，先现在模具表面涂覆一层胶衣树脂，待胶衣树脂凝胶后再铺设玻璃布。由于该面的厚度为 15mm，因此铺层分 8 次进行，每次铺层 3 层玻璃布，避免一次性铺层过厚而造成过烧发白等质量缺陷。4 张宽度为 1000mm 的玻璃布铺设成总线宽为 3800mm，玻璃布的接缝处搭接宽度为65mm，而铺设玻璃布时每层铺层时把玻璃布的接缝错开 100mm 以避免接缝处搭接重叠过厚。第一次铺层层紧贴顶部，第二层向下错开 165mm 第三层再向下错开 165mm。
