玻璃鋼聚脲燈樁技術創新及應用

◎ 劉健 北海航標處

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玻璃鋼聚脲燈樁技術創新及應用

◎ 劉健 北海航標處

摘 要：航標作為船舶助航設施，是實現航海保障工作的重要載體。開展航標科技創新，加大新材料的研發，解決我們工作中難點問題，提升服務水平，成為航保工作研究重要方向。本文介紹我們北海航標處課題研發的航標新型產品--玻璃鋼聚脲航標燈樁，能有效解決傳統材料燈樁建設、維護中存在困難，行業應用前景廣闊，可供同行參考。

關鍵詞：航標 玻璃鋼 燈樁

玻璃鋼（frp）誕生于19世紀40年代，其由玻璃纖維與一種或數種熱固性或熱塑性樹脂復合而成。玻璃鋼由兩部分材料組成，一部分稱為增強材料，即玻璃纖維，在復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脂，在復合材料中起粘結作用。將玻璃纖維浸漬了樹脂的液態原料后，經過模壓、真空導流等方法預成型，然后將樹脂固化，就制成了玻璃鋼。

1.玻璃鋼聚脲航標燈樁的構造

玻璃鋼聚脲燈樁由玻璃鋼樁體，內襯角鋼結構骨架，表面噴涂聚脲層精制而成，表面無鋼質材料外露。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、中部段和上部結構，通過法蘭連接成型。

燈樁底部直徑為1.8米，錐形向上收窄與中段銜接，當燈樁安裝位置受限時，可根據需要定制。底部高1.6米，與定制基礎預埋件相連，設計有防盜門進出燈樁。

中部段直徑0.8米，由若干小節組成，每節高1.6米，可設計為管形和槽形。

上部結構為工作平臺段，直徑1.5米，圍攔高1.2米， 采用縷空設計，平臺設計有蓄電池室、太陽能板、燈器安裝平臺。燈樁有內置式玻璃鋼型材爬梯，有避雷及排水系統。內部構造如左下圖。

左下圖

右下圖

2.玻璃鋼聚脲燈樁的優點及創新技術

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，日常維護方便快捷，工藝環保，建造周期短，運輸、安裝方便等諸多優點。

2.1玻璃鋼聚脲燈樁優點

（1）燈樁采用的玻璃鋼殼體，內襯鋼結構骨架，有效提高燈樁強度，增強承重、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，加強燈樁的保護。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境的影響，延長燈樁使用壽命。

（3）玻璃鋼聚脲燈樁的人性化設計。燈樁設計有內置玻璃鋼型材爬梯，防腐且方便上下燈樁，安全有保障。工作平臺配套有電池室和燈座，太陽能硅板安裝方向可靈活；防雷引下線整體相連。設有排水挑管，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、可分邊，最小作業單元僅重40多公斤，方便生產、運輸；燈樁內襯的鋼材得到玻璃鋼阻隔空氣的有效保護，節約了維護成本。玻璃鋼聚脲燈樁可搬遷，重復使用，有效保障國家資產的安全。

（5）方便轄區統一標準建設和管理。玻璃鋼聚脲燈樁讓用戶可根據需要，在同一轄區將燈樁定建設成統一的高度，統一的顏色，以方便航標用戶識別和管理，進行標準化建設。

2.2玻璃鋼聚脲燈樁創新技術運用

玻璃鋼聚脲燈樁在研發過程中，借鑒純玻璃鋼燈樁、鋼管燈樁等同類型燈樁的建造經驗，引入先進生產技術和制作工藝，使玻璃鋼性能有了大幅提升，技術上更先進，質量更可靠。

（1）最先進的“真空導流”制作技術。“真空導流”即將專用樹脂和纖維布，密封在模具與真空袋之間，通過抽真空的方法，使樹脂填充到纖維布中加壓密實成型。“真空導流”技術能精確控制玻璃鋼中的膠含量和產品厚度，減少樁體中的氣泡存在，使玻璃鋼性能更均勻，進一步提高了產品的力學性能，改善產品表面質量；“真空導流”技術使得玻璃鋼生產能夠在絕對封閉的環境中完成，從根本上解決了樹脂和纖維布在制作過程中散發的刺激性氣味造成空氣污染問題，對環境更友好。

（2）在純玻璃鋼燈樁的基礎上引入鋼結構加強筋。純玻璃鋼結構燈樁使用多年，外觀鮮艷，結構牢固。新型玻璃鋼聚脲燈樁，創造性地增加了鋼材內襯，使燈樁的穩定性顯著增強，強度也有了明顯提高，大大增加了燈樁的維護安全和使用壽命。

（3）表面噴涂成熟材料聚脲保護層。聚脲（SPUA）涂層是一種具有彈性的新型“萬能”涂裝材料，是目前世界上最先進的涂裝技術，應用十分廣泛。聚脲涂料綜合力學性能突出，耐介質性能優異 ，戶外耐老化性能無與倫比，且附著力強，固化快速，通常5秒鐘就會凝膠，不會流掛，1分鐘即可達到材料強度。由于聚脲本身較強的材料親和性，所以在在損壞或變色時在表面直接涂涮油漆進行保養即可，維護便利。

3.玻璃鋼燈樁在航標建設上的應用

純玻璃鋼燈樁在航保行業早有應用，但玻璃鋼聚脲燈樁為北海航標處利用社會優勢資源進行課題研發，始于2008年，燈樁的關鍵性技術經過反復推敲，多次實驗后定型并改良。到2015年，我處轄區建設、制造近100座，從實際使用情況看，玻璃鋼聚脲燈樁施工簡單、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，建筑高度以5－20米最佳。

4.燈樁抗風能力

經請玻璃鋼行業協會核算：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。經計算。燈樁在60m/s時的載荷最大應力約為74MPa，遠低于聚脲彈性體復合材料燈樁的強度水平。

從已安裝使用的燈樁看，在經歷2015年13級臺風“彩云”等多個強臺風直擊的考驗，臺風過后燈樁完好無損，從理論和實踐上滿足應用要求。

5.使用壽命及經濟效益

從建造成本方面，對比相同規模的燈樁建設，傳統鋼筋混凝土燈樁，造價從60－300萬元不等，玻璃鋼聚脲燈樁約為20-40萬元，約為傳統燈樁的五分之一。若與同類型的鋼結構燈樁則造價相當，但鋼結構燈樁在海上環境下，很容易生銹，每年需要人工除銹和油漆保養，按一年2萬元的保養費用算，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，玻璃鋼聚脲燈樁優勢明顯。綜合分析燈樁的性價比，玻璃鋼聚脲燈樁最為突出，經濟效益十分明顯。

結合之前我處使用的純玻璃鋼燈樁測算，保守估計，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上的使用還處于起步階段，但在促進航保科技創新、新技術、新材料研究應用等方面，意義重大。為我們的航標建造、管理、養護等方面帶來良好的工作成效，鑒于玻璃鋼聚脲燈樁材料的成熟性，技術的可靠性，工藝的先進性，行業適應性以及在經濟、環保、便捷等方面具有無可比擬的優勢，行業應用前景廣闊。