玻璃钢聚脲灯桩技术创新及应用

◎ 刘健 北海航标处



玻璃钢聚脲灯桩技术创新及应用

◎ 刘健 北海航标处

摘 要：航标作为船舶助航设施，是实现航海保障工作的重要载体。开展航标科技创新，加大新材料的研发，解决我们工作中难点问题，提升服务水平，成为航保工作研究重要方向。本文介绍我们北海航标处课题研发的航标新型产品--玻璃钢聚脲航标灯桩，能有效解决传统材料灯桩建设、维护中存在困难，行业应用前景广阔，可供同行参考。

关键词：航标 玻璃钢 灯桩

玻璃钢（frp）诞生于19世纪40年代，其由玻璃纤维与一种或数种热固性或热塑性树脂复合而成。玻璃钢由两部分材料组成，一部分称为增强材料，即玻璃纤维，在复合材料中起骨架作用；另一部分称为基体材料，即热固性或热塑性树脂，在复合材料中起粘结作用。将玻璃纤维浸渍了树脂的液态原料后，经过模压、真空导流等方法预成型，然后将树脂固化，就制成了玻璃钢。

1.玻璃钢聚脲航标灯桩的构造

玻璃钢聚脲灯桩由玻璃钢桩体，内衬角钢结构骨架，表面喷涂聚脲层精制而成，表面无钢质材料外露。桩体呈圆柱形，壁厚约6mm，高度、颜色可定制。外观如右下图。

灯桩桩体由底部、中部段和上部结构，通过法兰连接成型。

灯桩底部直径为1.8米，锥形向上收窄与中段衔接，当灯桩安装位置受限时，可根据需要定制。底部高1.6米，与定制基础预埋件相连，设计有防盗门进出灯桩。

中部段直径0.8米，由若干小节组成，每节高1.6米，可设计为管形和槽形。

上部结构为工作平台段，直径1.5米，围拦高1.2米， 采用缕空设计，平台设计有蓄电池室、太阳能板、灯器安装平台。灯桩有内置式玻璃钢型材爬梯，有避雷及排水系统。内部构造如左下图。

左下图

右下图

2.玻璃钢聚脲灯桩的优点及创新技术

玻璃钢聚脲灯桩重量轻、硬度高，耐腐蚀、抗老化、聚脲涂层色彩鲜艳持久，日常维护方便快捷，工艺环保，建造周期短，运输、安装方便等诸多优点。

2.1玻璃钢聚脲灯桩优点

（1）灯桩采用的玻璃钢壳体，内衬钢结构骨架，有效提高灯桩强度，增强承重、抗弯和抗扭能力。

（2）灯桩表面喷涂聚脲涂层，颜色鲜艳有弹性，加强灯桩的保护。人体接触舒适，并能有效缓冲外力的冲击，抵抗海上恶劣工作环境的影响，延长灯桩使用寿命。

（3）玻璃钢聚脲灯桩的人性化设计。灯桩设计有内置玻璃钢型材爬梯，防腐且方便上下灯桩，安全有保障。工作平台配套有电池室和灯座，太阳能硅板安装方向可灵活；防雷引下线整体相连。设有排水挑管，确保外观整洁靓丽。

（4）玻璃钢聚脲灯桩重量轻，不生锈，可分段组装，方便迁移。玻璃钢聚脲灯桩以玻璃钢材料为主，由于重量较轻，且灯桩可分节、可分边，最小作业单元仅重40多公斤，方便生产、运输；灯桩内衬的钢材得到玻璃钢阻隔空气的有效保护，节约了维护成本。玻璃钢聚脲灯桩可搬迁，重复使用，有效保障国家资产的安全。

（5）方便辖区统一标准建设和管理。玻璃钢聚脲灯桩让用户可根据需要，在同一辖区将灯桩定建设成统一的高度，统一的颜色，以方便航标用户识别和管理，进行标准化建设。

2.2玻璃钢聚脲灯桩创新技术运用

玻璃钢聚脲灯桩在研发过程中，借鉴纯玻璃钢灯桩、钢管灯桩等同类型灯桩的建造经验，引入先进生产技术和制作工艺，使玻璃钢性能有了大幅提升，技术上更先进，质量更可靠。

（1）最先进的“真空导流”制作技术。“真空导流”即将专用树脂和纤维布，密封在模具与真空袋之间，通过抽真空的方法，使树脂填充到纤维布中加压密实成型。“真空导流”技术能精确控制玻璃钢中的胶含量和产品厚度，减少桩体中的气泡存在，使玻璃钢性能更均匀，进一步提高了产品的力学性能，改善产品表面质量；“真空导流”技术使得玻璃钢生产能够在绝对封闭的环境中完成，从根本上解决了树脂和纤维布在制作过程中散发的刺激性气味造成空气污染问题，对环境更友好。

（2）在纯玻璃钢灯桩的基础上引入钢结构加强筋。纯玻璃钢结构灯桩使用多年，外观鲜艳，结构牢固。新型玻璃钢聚脲灯桩，创造性地增加了钢材内衬，使灯桩的稳定性显著增强，强度也有了明显提高，大大增加了灯桩的维护安全和使用寿命。

（3）表面喷涂成熟材料聚脲保护层。聚脲（SPUA）涂层是一种具有弹性的新型“万能”涂装材料，是目前世界上最先进的涂装技术，应用十分广泛。聚脲涂料综合力学性能突出，耐介质性能优异 ，户外耐老化性能无与伦比，且附着力强，固化快速，通常5秒钟就会凝胶，不会流挂，1分钟即可达到材料强度。由于聚脲本身较强的材料亲和性，所以在在损坏或变色时在表面直接涂涮油漆进行保养即可，维护便利。

3.玻璃钢灯桩在航标建设上的应用

纯玻璃钢灯桩在航保行业早有应用，但玻璃钢聚脲灯桩为北海航标处利用社会优势资源进行课题研发，始于2008年，灯桩的关键性技术经过反复推敲，多次实验后定型并改良。到2015年，我处辖区建设、制造近100座，从实际使用情况看，玻璃钢聚脲灯桩施工简单、外观鲜艳、富有特色，特别适合在港口码头、堤头、小岛、沿岸干出礁建设，建筑高度以5－20米最佳。

4.灯桩抗风能力

经请玻璃钢行业协会核算：由于玻璃钢聚脲灯桩自身重量较轻，受地震载荷的影响非常小，几乎可以忽略不计。经计算。灯桩在60m/s时的载荷最大应力约为74MPa，远低于聚脲弹性体复合材料灯桩的强度水平。

从已安装使用的灯桩看，在经历2015年13级台风“彩云”等多个强台风直击的考验，台风过后灯桩完好无损，从理论和实践上满足应用要求。

5.使用寿命及经济效益

从建造成本方面，对比相同规模的灯桩建设，传统钢筋混凝土灯桩，造价从60－300万元不等，玻璃钢聚脲灯桩约为20-40万元，约为传统灯桩的五分之一。若与同类型的钢结构灯桩则造价相当，但钢结构灯桩在海上环境下，很容易生锈，每年需要人工除锈和油漆保养，按一年2万元的保养费用算，10年就可用玻璃钢聚脲灯桩重建一次，而且从目视效果上看，玻璃钢聚脲灯桩优势明显。综合分析灯桩的性价比，玻璃钢聚脲灯桩最为突出，经济效益十分明显。

结合之前我处使用的纯玻璃钢灯桩测算，保守估计，玻璃钢聚脲灯桩使用寿命大于30年。

新型玻璃钢聚脲灯桩在航标上的使用还处于起步阶段，但在促进航保科技创新、新技术、新材料研究应用等方面，意义重大。为我们的航标建造、管理、养护等方面带来良好的工作成效，鉴于玻璃钢聚脲灯桩材料的成熟性，技术的可靠性，工艺的先进性，行业适应性以及在经济、环保、便捷等方面具有无可比拟的优势，行业应用前景广阔。