一种长方体空腔式木塑渠道及其制造方法与流程

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种长方体空腔式木塑渠道及其制造方法。

背景技术：

在农业灌溉工程中，一般采用混凝土、石砌、砖砌等人工衬砌渠道。这些渠道输水效率相对较低，渠道糙率大，尤其是石砌、砖砌衬砌的渠道糙率较大。另外，这些传统渠道占地面积大，建设投资及工期长，人工和日常维护成本高，不便于安装和拆卸。

目前，混凝土、石砌、砖砌渠道衬砌的主要破坏类型为冬春季节发生的冻融破坏。在秋季排水不能净空的情况下，渠道内残留的水会使渠道结构含水量较大，温度降低后这些渠道渠坡会发生酥松、剥落现象，增加了渠道的输水糙率，渠道发生破坏，输水能力降低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种经久耐用、防水能力强的长方体空腔式木塑渠道及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种长方体空腔式木塑渠道，所述长方体空腔式木塑渠道由多个长方体空腔式单体组成，每个所述长方体空腔式单体的任意两个相对侧均为敞口侧，多个长方体空腔式单体的敞口侧依次首尾连接，每个所述长方体空腔式单体外表面均匀设有多个纵向加强筋，每个所述长方体空腔式单体底部均设有齿状结构，每个长方体空腔式单体上端壁均为顶盖。

一种上述长方体空腔式木塑渠道的制造方法，所述长方体空腔式木塑渠道的制造方法是按以下步骤进行的：

步骤一、所述长方体空腔式木塑渠道的材料为木塑复合材料，所述木塑复合材料的原料按照重量份数由30～50份木质纤维粉料、50～70份聚烯烃塑料、0.5～3份纤维素酶改性剂、2～10份聚烯烃弹性体POE 、2～10份滑石粉、0.1～0.5份抗紫外线剂、0.5～4份相容剂组成；按上述重量份数称取各原料，先将纤维素酶改性剂制备成纤维素酶改性剂水溶液，该水溶液的浓度为0.5%~3%，，并将其喷洒在木质纤维粉料和滑石粉上，在温度20～70℃条件下放置48 h，然后于100~110℃干燥，使木质纤维粉料和滑石粉含水率均低于5％；

步骤二、将改性后的木质纤维粉料与滑石粉置于高速混合机中，先以1000～1500r/min的转速混合3～5min，再以2000～3000r/min的转速混合6～10min，最后以1000～1500r/min的转速混合3～5min；

步骤三、将聚烯烃塑料、聚烯烃弹性体POE、抗紫外线剂及相容剂放入高速混合机中，在转速为750r/min～1500r/min的条件下，混合5min～10min，随后将混合物料加入到料筒温度为150℃～200℃的双螺杆挤出机中进行造粒；

步骤四、将步骤二得到的混合物与步骤三制备的粒料在高速混合机中先以500～750r/min的转速混合3～5min，再以1000～1500r/min的转速混合6～10min，最后以500～750r/min的转速混合3～5min，混合完毕后加入到双螺杆挤出机中挤出塑化粒料；

步骤五、在加工温度为150℃～200℃的条件下，将步骤四得到的塑化粒料进行一体挤出成型，得到长方体空腔式木塑渠道。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（1）本发明既可以输水，又可以作为分割田块的田埂，即将土田埂转变为既能够挡水、又能够输水的空心田埂，减少双重占地。

（2）本发明采用木塑复合材料制作而成的渠道，该渠道改变了以往传统渠道的特点，能够进行任意热变形、异形、切割、焊接等处理，满足渠道高效输水要求。

（3）渠道占地面积减少：本发明的渠道与传统梯形衬砌渠道及U型渠道相比，占地面积减少30%～80%，并且本发明的渠道顶端为封闭式支撑面，田间管理人员可以在上面行走。

（4）防渗性能好：木塑复合材料自身表面是塑料层，防水性能好；并且在单体与单体的接头处采用机械连接与胶接相结合的复合连接形式，具有良好的防渗效果。

（5）输水能力提高：混凝土或砖砌渠道衬砌的渠道糙率一般在0.016~0.025，而本发明渠道的渠道糙率可参照塑料的光滑程度高，其糙率在0.012~0.015之间，较传统渠道的糙率小30%～50%，输水能力大大提高。

（6）渠道高效节水：采用渠道后，下渗水量几乎为零，水面蒸发量也几乎为零，渠道高效节水能力大大提高，渠道本身灌溉水利用系数达到95%～98%，较传统渠道提高了15%～20%。

（7）韧性高，不易发生冻胀破坏，使用寿命延长：木塑复合材料经过增韧（填加聚烯烃弹性体POE）处理，力学性能提高，可有效减轻水渠在冬季发生冻胀破坏，同时设有纵向加强筋，可有效延长其使用寿命，使用寿命为15~20年。

（8）结构简单：拆卸、安装及运输方便，绿色环保，具有可回收等特点。

（9）可塑性、可切割、可焊接特点：木塑材料具有塑料特性，即可人工加热变形处理，可机械切割开口，可焊延长或接入智能设备（如智能水表、智能闸阀及物联网监测设备）等特点。

（10）抗老化性能好：通过在木塑复合材料中添加抗紫外线剂，降低光辐射对渠道的腐蚀，具有抗老化性能。

附图说明

图1为本发明的长方体空腔式木塑渠道纵剖面示意图；

图2为本发明的长方体空腔式木塑渠道俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图1和图2所示，本实施方式记载的是一种长方体空腔式木塑渠道，所述长方体空腔式木塑渠道由多个长方体空腔式单体A组成，每个所述长方体空腔式单体A的任意两个相对侧均为敞口侧，多个长方体空腔式单体A的敞口侧依次首尾连接，每个所述长方体空腔式单体A外表面均匀设有多个纵向加强筋B，每个所述长方体空腔式单体A底部均设有齿状结构C，每个长方体空腔式单体A上端壁均为顶盖D。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种长方体空腔式木塑渠道，所述每个长方体空腔式单体A长度均为1～1.5m，每个长方体空腔式单体A宽度均为200～600mm，每个长方体空腔式单体A高度均为300～700mm，每个长方体空腔式单体A的顶盖D壁厚均为10～15mm，每个长方体空腔式单体A的其余两侧壁及底壁厚均为8～15mm，每个长方体空腔式单体A底部的齿状结构C长度均为30mm～50mm，每个长方体空腔式单体A底部的齿状结构C厚度均为10mm～20mm，每个长方体空腔式单体A的顶盖D上端均设有砼板E，每个所述砼板E厚度均为30mm。

具体实施方式三：具体实施方式一或二所述的一种长方体空腔式木塑渠道，每相邻两个所述长方体空腔式单体A之间采用切口半搭接方式连接。

具体实施方式四：具体实施方式三所述的一种长方体空腔式木塑渠道，每相邻两个所述长方体空腔式单体A连接的敞口侧均具有切口，每相邻两个长方体空腔式单体A连接的切口处经过打磨及涂覆硅烷偶联剂溶液处理后均采用胶接方式连接（先用砂纸对连接处切口表面进行打磨，涂覆硅烷偶联剂溶液，以增加木塑复合材料表面的胶接强度。静置20min～30min后，在连接处均匀涂覆粘合剂，实现胶结及半搭接方式连接）。

具体实施方式五：具体实施方式四所述的一种长方体空腔式木塑渠道，每相邻两个所述长方体空腔式单体A之间的切口连接处的外表面的胶接宽度均为30～50mm，每相邻两个所述长方体空腔式单体A连接处均利用木塑长条及连接件（连接件为铆钉）将二者连接为一体。

具体实施方式六：一种具体实施方式一至五中任一具体实施方式所述的长方体空腔式木塑渠道的制造方法，所述长方体空腔式木塑渠道的制造方法是按以下步骤进行的：

步骤一、所述长方体空腔式木塑渠道的材料为木塑复合材料，所述木塑复合材料的原料按照重量份数由30～50份木质纤维粉料、50～70份聚烯烃塑料、0.5～3份纤维素酶改性剂、2～10份聚烯烃弹性体POE 、2～10份滑石粉、0.1～0.5份抗紫外线剂、0.5～4份相容剂组成；按上述重量份数称取各原料，先将纤维素酶改性剂制备成纤维素酶改性剂水溶液，该水溶液的浓度为0.5%~3%，，并将其喷洒在木质纤维粉料和滑石粉上，在温度20～70℃条件下放置48 h，然后于100~110℃干燥，使木质纤维粉料和滑石粉含水率均低于5％；

步骤二、将改性后的木质纤维粉料与滑石粉置于高速混合机中，先以1000～1500r/min的转速混合3～5min，再以2000～3000r/min的转速混合6～10min，最后以1000～1500r/min的转速混合3～5min；

步骤三、将聚烯烃塑料、聚烯烃弹性体POE、抗紫外线剂及相容剂放入高速混合机中，在转速为750r/min～1500r/min的条件下，混合5min～10min，随后将混合物料加入到料筒温度为150℃～200℃的双螺杆挤出机中进行造粒；

步骤四、将步骤二得到的混合物与步骤三制备的粒料在高速混合机中先以500～750r/min的转速混合3～5min，再以1000～1500r/min的转速混合6～10min，最后以500～750r/min的转速混合3～5min，混合完毕后加入到双螺杆挤出机中挤出塑化粒料；

步骤五、在加工温度为150℃～200℃的条件下，将步骤四得到的塑化粒料进行一体挤出成型，得到长方体空腔式木塑渠道。

具体实施方式七：具体实施方式六所述的长方体空腔式木塑渠道的制造方法，步骤一中，所述聚烯烃塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的一种或其中几种的混合物。

具体实施方式八：具体实施方式六所述的长方体空腔式木塑渠道的制造方法，步骤一中，所述的抗紫外线剂为：紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327、光稳定剂AM-101、光稳定剂744中的一种或几种。

具体实施方式九：具体实施方式六所述的长方体空腔式木塑渠道的制造方法，步骤一中，所述的相容剂为：马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的混合物。

实施例：

如图1和图2所示，该渠道镶嵌在现有田埂上，嵌入深10cm以上，起到固定渠道的作用，嵌入深度不宜超过渠道的高度，为开口放水预留空间；实施时间一般在春季水稻田泡田之前或秋季水稻成熟收割之后，需田间无水条件进行工程施工，以保障渠道干爽，便于单体之间接口安装；渠道下部可直接安装在土层基础上即可，渠道适应变形能力强，且在地块田埂之上，冬季冻胀影响小。

步骤一：准备阶段：清除田埂杂草，如草根过多或土壤过厚，应将土壤一同清除，渠道安装基础平整宽度40cm～80cm，长度按设计渠道长度铺装，清基处理后，尽可能利用小型设备平整、利用负重设施压实，土基压实后，敷设5cm厚砂垫层，满足渠道平整安装；

步骤二：渠道安装：渠道属轻质材料制作而成，一般不需要设备吊装，仅依靠人工搬抬即可，搬抬时2人抬2端，第3人抬中间，尽量使渠道保持水平，避免将渠道中部枕在凸出物上，造成局部过大压强，损坏渠道；安装时，尽量用木楔将渠道固定稳妥，使之不发生左右晃动，以满足单体之间对接，单体接口采用胶接、机械连接或铆接，相邻两段长方体空腔式单体的连接处涂覆粘合剂或粘贴纤维布，以提高防渗性能；

步骤三：渠道安装完毕后处理：渠道两侧进行培土，培土为就地取田埂土即可，不足部分可适当外取，培土后进行压实处理，压实过程中尽量不要磕碰渠道，避免局部压强过大而损坏渠道；土方完成后，将事先准备好的预制砼板铺设在渠道凹槽中，砼板之间对其铺装，缝隙宜小不宜大，平整嵌入渠道顶端即可，这样砼板及两侧培土能够有效遮挡阳光直射，从而进一步提高了渠道的使用寿命；

步骤四：智能电动控制阀：渠道两侧为水田田块，渠道侧面切割出能够安装智能电动控制阀大小的孔洞，达到自动化控制，通过上位机管理程序发出指令开启或关闭水阀，按水田灌溉制度，实现灌水时间、灌水次数、灌水量的自动化管理的成效，其电力来源于架设渠道两侧的太阳能冲蓄电池。

智能电动控制阀具有以下特点：（1）输入信号为现场总线设备的数字信号；（2）具有通信功能，能够方便地与上位机进行通信，实现数据交换和数据共享，达到物联网互通成效；（3）可采用太阳能冲蓄电池供电方式，形成自动充电放电，符合现场总线有关标准的规定；（4）可实现开放系统互连的有关功能，例如可互换性、可互操作性等；（5）采用全数字、双向通信，基于网络通信或移动通信智能控制。