◎ 劉健 北海航標(biāo)處

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玻璃鋼聚脲燈樁技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用

◎ 劉健 北海航標(biāo)處

摘 要：航標(biāo)作為船舶助航設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)航海保障工作的重要載體。開(kāi)展航標(biāo)科技創(chuàng)新，加大新材料的研發(fā)，解決我們工作中難點(diǎn)問(wèn)題，提升服務(wù)水平，成為航保工作研究重要方向。本文介紹我們北海航標(biāo)處課題研發(fā)的航標(biāo)新型產(chǎn)品--玻璃鋼聚脲航標(biāo)燈樁，能有效解決傳統(tǒng)材料燈樁建設(shè)、維護(hù)中存在困難，行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：航標(biāo) 玻璃鋼 燈樁

玻璃鋼（frp）誕生于19世紀(jì)40年代，其由玻璃纖維與一種或數(shù)種熱固性或熱塑性樹(shù)脂復(fù)合而成。玻璃鋼由兩部分材料組成，一部分稱為增強(qiáng)材料，即玻璃纖維，在復(fù)合材料中起骨架作用；另一部分稱為基體材料，即熱固性或熱塑性樹(shù)脂，在復(fù)合材料中起粘結(jié)作用。將玻璃纖維浸漬了樹(shù)脂的液態(tài)原料后，經(jīng)過(guò)模壓、真空導(dǎo)流等方法預(yù)成型，然后將樹(shù)脂固化，就制成了玻璃鋼。

1.玻璃鋼聚脲航標(biāo)燈樁的構(gòu)造

玻璃鋼聚脲燈樁由玻璃鋼樁體，內(nèi)襯角鋼結(jié)構(gòu)骨架，表面噴涂聚脲層精制而成，表面無(wú)鋼質(zhì)材料外露。樁體呈圓柱形，壁厚約6mm，高度、顏色可定制。外觀如右下圖。

燈樁樁體由底部、中部段和上部結(jié)構(gòu)，通過(guò)法蘭連接成型。

燈樁底部直徑為1.8米，錐形向上收窄與中段銜接，當(dāng)燈樁安裝位置受限時(shí)，可根據(jù)需要定制。底部高1.6米，與定制基礎(chǔ)預(yù)埋件相連，設(shè)計(jì)有防盜門進(jìn)出燈樁。

中部段直徑0.8米，由若干小節(jié)組成，每節(jié)高1.6米，可設(shè)計(jì)為管形和槽形。

上部結(jié)構(gòu)為工作平臺(tái)段，直徑1.5米，圍攔高1.2米， 采用縷空設(shè)計(jì)，平臺(tái)設(shè)計(jì)有蓄電池室、太陽(yáng)能板、燈器安裝平臺(tái)。燈樁有內(nèi)置式玻璃鋼型材爬梯，有避雷及排水系統(tǒng)。內(nèi)部構(gòu)造如左下圖。

左下圖

右下圖

2.玻璃鋼聚脲燈樁的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新技術(shù)

玻璃鋼聚脲燈樁重量輕、硬度高，耐腐蝕、抗老化、聚脲涂層色彩鮮艷持久，日常維護(hù)方便快捷，工藝環(huán)保，建造周期短，運(yùn)輸、安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.1玻璃鋼聚脲燈樁優(yōu)點(diǎn)

（1）燈樁采用的玻璃鋼殼體，內(nèi)襯鋼結(jié)構(gòu)骨架，有效提高燈樁強(qiáng)度，增強(qiáng)承重、抗彎和抗扭能力。

（2）燈樁表面噴涂聚脲涂層，顏色鮮艷有彈性，加強(qiáng)燈樁的保護(hù)。人體接觸舒適，并能有效緩沖外力的沖擊，抵抗海上惡劣工作環(huán)境的影響，延長(zhǎng)燈樁使用壽命。

（3）玻璃鋼聚脲燈樁的人性化設(shè)計(jì)。燈樁設(shè)計(jì)有內(nèi)置玻璃鋼型材爬梯，防腐且方便上下燈樁，安全有保障。工作平臺(tái)配套有電池室和燈座，太陽(yáng)能硅板安裝方向可靈活；防雷引下線整體相連。設(shè)有排水挑管，確保外觀整潔靚麗。

（4）玻璃鋼聚脲燈樁重量輕，不生銹，可分段組裝，方便遷移。玻璃鋼聚脲燈樁以玻璃鋼材料為主，由于重量較輕，且燈樁可分節(jié)、可分邊，最小作業(yè)單元僅重40多公斤，方便生產(chǎn)、運(yùn)輸；燈樁內(nèi)襯的鋼材得到玻璃鋼阻隔空氣的有效保護(hù)，節(jié)約了維護(hù)成本。玻璃鋼聚脲燈樁可搬遷，重復(fù)使用，有效保障國(guó)家資產(chǎn)的安全。

（5）方便轄區(qū)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和管理。玻璃鋼聚脲燈樁讓用戶可根據(jù)需要，在同一轄區(qū)將燈樁定建設(shè)成統(tǒng)一的高度，統(tǒng)一的顏色，以方便航標(biāo)用戶識(shí)別和管理，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2.2玻璃鋼聚脲燈樁創(chuàng)新技術(shù)運(yùn)用

玻璃鋼聚脲燈樁在研發(fā)過(guò)程中，借鑒純玻璃鋼燈樁、鋼管燈樁等同類型燈樁的建造經(jīng)驗(yàn)，引入先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和制作工藝，使玻璃鋼性能有了大幅提升，技術(shù)上更先進(jìn)，質(zhì)量更可靠。

（1）最先進(jìn)的“真空導(dǎo)流”制作技術(shù)。“真空導(dǎo)流”即將專用樹(shù)脂和纖維布，密封在模具與真空袋之間，通過(guò)抽真空的方法，使樹(shù)脂填充到纖維布中加壓密實(shí)成型。“真空導(dǎo)流”技術(shù)能精確控制玻璃鋼中的膠含量和產(chǎn)品厚度，減少樁體中的氣泡存在，使玻璃鋼性能更均勻，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，改善產(chǎn)品表面質(zhì)量；“真空導(dǎo)流”技術(shù)使得玻璃鋼生產(chǎn)能夠在絕對(duì)封閉的環(huán)境中完成，從根本上解決了樹(shù)脂和纖維布在制作過(guò)程中散發(fā)的刺激性氣味造成空氣污染問(wèn)題，對(duì)環(huán)境更友好。

（2）在純玻璃鋼燈樁的基礎(chǔ)上引入鋼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋。純玻璃鋼結(jié)構(gòu)燈樁使用多年，外觀鮮艷，結(jié)構(gòu)牢固。新型玻璃鋼聚脲燈樁，創(chuàng)造性地增加了鋼材內(nèi)襯，使燈樁的穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，強(qiáng)度也有了明顯提高，大大增加了燈樁的維護(hù)安全和使用壽命。

（3）表面噴涂成熟材料聚脲保護(hù)層。聚脲（SPUA）涂層是一種具有彈性的新型“萬(wàn)能”涂裝材料，是目前世界上最先進(jìn)的涂裝技術(shù)，應(yīng)用十分廣泛。聚脲涂料綜合力學(xué)性能突出，耐介質(zhì)性能優(yōu)異 ，戶外耐老化性能無(wú)與倫比，且附著力強(qiáng)，固化快速，通常5秒鐘就會(huì)凝膠，不會(huì)流掛，1分鐘即可達(dá)到材料強(qiáng)度。由于聚脲本身較強(qiáng)的材料親和性，所以在在損壞或變色時(shí)在表面直接涂涮油漆進(jìn)行保養(yǎng)即可，維護(hù)便利。

3.玻璃鋼燈樁在航標(biāo)建設(shè)上的應(yīng)用

純玻璃鋼燈樁在航保行業(yè)早有應(yīng)用，但玻璃鋼聚脲燈樁為北海航標(biāo)處利用社會(huì)優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行課題研發(fā)，始于2008年，燈樁的關(guān)鍵性技術(shù)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲，多次實(shí)驗(yàn)后定型并改良。到2015年，我處轄區(qū)建設(shè)、制造近100座，從實(shí)際使用情況看，玻璃鋼聚脲燈樁施工簡(jiǎn)單、外觀鮮艷、富有特色，特別適合在港口碼頭、堤頭、小島、沿岸干出礁建設(shè)，建筑高度以5－20米最佳。

4.燈樁抗風(fēng)能力

經(jīng)請(qǐng)玻璃鋼行業(yè)協(xié)會(huì)核算：由于玻璃鋼聚脲燈樁自身重量較輕，受地震載荷的影響非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。經(jīng)計(jì)算。燈樁在60m/s時(shí)的載荷最大應(yīng)力約為74MPa，遠(yuǎn)低于聚脲彈性體復(fù)合材料燈樁的強(qiáng)度水平。

從已安裝使用的燈樁看，在經(jīng)歷2015年13級(jí)臺(tái)風(fēng)“彩云”等多個(gè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)直擊的考驗(yàn)，臺(tái)風(fēng)過(guò)后燈樁完好無(wú)損，從理論和實(shí)踐上滿足應(yīng)用要求。

5.使用壽命及經(jīng)濟(jì)效益

從建造成本方面，對(duì)比相同規(guī)模的燈樁建設(shè)，傳統(tǒng)鋼筋混凝土燈樁，造價(jià)從60－300萬(wàn)元不等，玻璃鋼聚脲燈樁約為20-40萬(wàn)元，約為傳統(tǒng)燈樁的五分之一。若與同類型的鋼結(jié)構(gòu)燈樁則造價(jià)相當(dāng)，但鋼結(jié)構(gòu)燈樁在海上環(huán)境下，很容易生銹，每年需要人工除銹和油漆保養(yǎng)，按一年2萬(wàn)元的保養(yǎng)費(fèi)用算，10年就可用玻璃鋼聚脲燈樁重建一次，而且從目視效果上看，玻璃鋼聚脲燈樁優(yōu)勢(shì)明顯。綜合分析燈樁的性價(jià)比，玻璃鋼聚脲燈樁最為突出，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

結(jié)合之前我處使用的純玻璃鋼燈樁測(cè)算，保守估計(jì)，玻璃鋼聚脲燈樁使用壽命大于30年。

新型玻璃鋼聚脲燈樁在航標(biāo)上的使用還處于起步階段，但在促進(jìn)航保科技創(chuàng)新、新技術(shù)、新材料研究應(yīng)用等方面，意義重大。為我們的航標(biāo)建造、管理、養(yǎng)護(hù)等方面帶來(lái)良好的工作成效，鑒于玻璃鋼聚脲燈樁材料的成熟性，技術(shù)的可靠性，工藝的先進(jìn)性，行業(yè)適應(yīng)性以及在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、便捷等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，行業(yè)應(yīng)用前景廣闊。