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聚乙烯管材在混凝土後冷中的利用

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:531时间:2019-11-18

聚乙烯管材是一種由聚乙烯樹脂摻進(或不摻進)添加劑經擠壓成型的管形產品。目前常用品種有:高密度聚乙烯(HDPE)管材;低密度聚乙烯(LDPE)管材;和混凝土冷卻用聚乙烯管材(簡稱“PE冷卻管”)。PE冷卻管是近年來國內外為適應大體積混凝土預埋水管冷卻而選中的替換產品,下麵作專門先容 。

  1PE冷卻管的首要性能

  1.1 物理機械性能

  PE冷卻管是用高密度聚乙烯樹脂和低密度聚乙烯樹脂(HDPE、LDPE、LLDPE)及一些改性材料按一定比例混合後經擠壓成型的塑料管材。它不僅有較高的抵抗內外荷載的能力,而且柔性很好 。標準的PE冷卻管為雪白半透明,能看見管內水流中的汽泡。

  目前,國內PE冷卻管的規格首要有φ32(外徑×壁厚=32 mm×2.3 mm)和φ40(外徑×壁厚=40 mm×4 mm) 兩種。其中 40的管子首要用作冷卻回路中的主管和混凝土外部進出水管。是以,我們通常所說的PE冷卻管,首要是指φ 32的管子,其首要物理機械性能列於表1。

  表1 32 PE冷卻管的首要物理機械性能

項  目試驗實測備  注密度/(kg/m3)868邵氏硬度95 A拉伸屈服應力/MPa25.48斷裂伸長率/%205內壓試驗不破測試水溫20℃,壓力1.47 MPa外力衝擊試驗不破管溫10℃ ,錘重2 kg,落高2.0 m,降落10次碾壓試驗不破管溫10℃,壓扁至50%彎曲半徑/cm25管溫10℃

  注:由於PE冷卻管在國內屬新產品,是以國家尚無同一的技術指標,表中試驗實測值均為二灘工程中PE管質量較穩定時的試驗成果

  1.2 熱傳導性能及其對混凝土通水冷卻的影響

  作為混凝土通水冷卻用的PE管材,僅具有良好的物理機械性能是不夠的,人們更關注它的熱傳導性能及其對混凝土通水冷卻的影響。

  單純地從PE材料本身來說,其熱傳導性能很差,導熱係數僅為0.26~0.79 W/(m.K),但由於PE冷卻管管壁薄,僅為2.0~2.3 mm ,是以其冷卻效果並不比金屬管差很多。筆者曾就幾種不同的混凝土配合比及冷卻水管布置間距做了一些理論計算,計算結果說明,混凝土冷卻時間,用PE管僅比用鋼管長9%~17%擺布。

  2 二灘拱壩采用PE冷卻管的條件和意義

  按原設計,二灘拱壩將采用傳統的鋼冷卻管。實際工程中,由於壩基開挖拖延工期達半年之久,若不采取有效措施加快大壩混凝土的施工進度以挽回損失的工期,則二灘水電站的合同發電時間將推遲1 a,經濟損失巨大。關於這個題目 ,1994年下半年,業主、監理工程師、設計院和承包商進行了大量的方案比較和論證,最後一致以為,用PE冷卻管解決溫控題目,將基礎強束縛區混凝土澆築層厚從1.5 m改為3.0 m這一方案效益最好。但需進一步論證PE管的可用性,由於國內當時還沒有采用PE冷卻管的經驗,對PE管的強度和熱傳導性能沒有足夠的信心。是以,承包商 、監理工程師和PE管製造商曾做過大量關於PE管抵抗外力衝擊、摩擦、擠壓和內水壓力和導熱性能方麵的試驗,為PE冷卻管在工程中的利用提供了充分的根據和寶貴的經驗。

  實踐證實,二灘拱壩采用PE冷卻管不僅縮短了大壩混凝土澆築工在即5個月,保證了電站1998年7月1日投產發電,而且節省了大量資金。據統計,二灘拱壩僅冷卻管材一項,即節省本錢1 000多萬元,加上施工縫處理、混凝土養護、施工職員與設備和輔助材料等方麵的節省,其經濟效益十分可觀。經壩體抽樣檢查 ,合格率達100%,良好率達90%以上。基礎強束縛區混凝土澆築層厚從1.5 m改為3.0 m後,混凝土最高溫度均在28℃以下(均勻27.2℃) ,完全能滿足施工期對混凝土的溫控防裂要求。

  3PE冷卻管的現場施工

  3.1 籌辦工作

  (1) 施工職員配備。現場施工職員的配備需根據混凝土的澆築強度來決定 。一般而言,若隻有1套混凝土澆築設備,混凝土從單一方向展築,則配備由4個工人和1個施工員構成的1個施工小組就夠了;若倉麵較大,混凝土用2套設備從兩個方向同時展築,則相應地需配備2個組。另外還需安排1個具有技術及組織治理能力的人做各工種和小組間的協調工作。

  (2) 施工工具。展埋PE冷卻管需要重約1.5 kg的鐵錘2個 ,長300 mm或350 mm的鋸子1把,250 mm的胡桃鉗1把,圓頭鐵鍬1把和幾個火把等簡單工具。

  (3) 輔助材料。輔助材料首要有φ 2.8 mm的鐵絲、生料帶(即聚四氟乙烯止水帶)、各種管接頭和“U”形鋼筋卡。這些材料中除“U”形卡用量較大、需要吊運進倉外,其他材料均可由施工職員隨身攜帶到位。

  (4) 冷卻水管進倉。由於PE冷卻管是成卷包裝的,1卷長達200 m的φ 32管子重不到35 kg,是以可采用人工搬運進倉,也可用起吊設備吊運,一次可吊10卷。

  3.2 管路布置與定位

  根據冷卻管展埋位置的不同,管路展設與定位方法也有區別 ,首要有三種情況。

  (1) 冷卻水管布置在岩基麵上。在岩基麵上展埋PE冷卻管時,必須做好加固工作。在二灘大壩的岩基麵上展埋PE冷卻管時,把PE管***在φ 25 mm的螺紋鋼筋上跨越低凹處,用φ 8 mm的圓鋼筋橫向編織並布置部分插筋等措施來定位和加固,這類做法效果不錯。

  (2) 冷卻水管布置在老混凝土麵上。管子定位和加固由在老混凝土收倉時就按設計位置預插好的細鐵絲***。這類布置有兩大缺點,一個是在老混凝麵上展砂漿墊層時,砂漿卸料很輕易衝壞冷卻管,且砂漿進倉後,不能用機械趕料;另一個是振搗器不敢直插老混凝土頂麵振搗混凝土,因此會影響混凝土的振搗質量和上、下層混凝土的結合強度。二灘工程後期,除特殊情況外,已不再采用這類布置方法了。

  (3) 冷卻水管布置在各澆築層最後一個展層底部。這類布置方法是從二灘工程實踐中摸索出來的一種較好的PE冷卻管展埋方法,它的展設過程是 :當混凝土平倉振搗密實後,將冷卻管按設計位置拉直擺放在混凝土上,然後用榔頭將“U”形卡打進混凝土固定管子。“U”形卡的間距約1.5~2.0 m。隻要有5 m寬的位置混凝土振實了,即可開始展管。這類展管方式的優點有:①冷卻水管施工與混凝土澆築平行作業,冷卻管展埋不占用大壩的施工時間;②上 、下展層混凝土在振搗器工作時有一定的活動性,冷卻水管能在混凝土中稍微移動,因此能從振搗器的尖端滑脫而免遭破壞;③萬一冷卻管被尖石擠壓或因其他啟事破壞了,可由人工挖除混凝土 ,修複破管,這既不影響混凝土澆築,而且勞動強度也不大。


  3.3 管路連接

  大體積混凝土結構倉麵都較大 ,如二灘拱壩有近100個倉麵(指3 m高的混凝土澆築倉)麵積在1 000 m2以上;單層冷卻水管長度在1 000 m以上者有200層(指冷卻水管埋設層)。如此長的管路,若采用單根冷卻水管,勢必影響混凝土的冷卻速度和冷卻效果。是以,我們把一層冷卻水管分了3、4甚至5條子回路用三通並聯於同一對進回水主管上(見圖1),主管流量為各子回路流量之和(子回路最小流量為20 L/min)。

  除大倉麵中子回路並聯於主管時需要用三通連接外,所有層次的冷卻水管都需用彎管接頭(彎頭)與裝在供水盒子裏的進出水管連接;φ 40 mm主管末端與φ 32 mm冷卻管相接時,需用變徑接頭(變接)連接;另外,固然PE冷卻管1卷長200 m,但有時1條子回路會長達300 m,如許就需用直管接頭(直通)加長。一般情況下,一層含4條子回路的冷卻管 ,共需三通6個、彎頭2個、變接2個和直通約4個。由於這些接頭大多位於倉麵的邊沿,是以,所有接頭都可在管路展設完畢後再連接,有些接頭(如彎頭)可以在混凝土澆築之前或以後連接。

  二灘工程中,用的PE冷卻管接頭首要是尼龍內接頭。在用內接頭連接PE管時,需先把冷卻管用火把或其他熱源烘烤至柔軟,再將接頭插進,待管子恢複一定硬度後,用兩股φ2.8 mm的鐵絲捆緊,為保險起見,在接頭外周纏有3~4層生料帶。在二灘工程中,凡纏了生料帶的內接頭,至今沒有發現漏水現象。

  

圖1 冷卻水管子回路用三通並聯於主管上示意

  3.4 冷卻水管破壞與修複

  PE冷卻管發生破壞的啟事首要有以下幾種。

  (1) 混凝土下料不當。若混凝土料較稀而下料高度及速度又控製不當的話,則冷卻水管在混凝土急速衝泄而移位的過程中,很輕易被鋼筋或其他硬物禁止而彎折甚至切斷。當混凝土中大而尖銳的石頭較多時,下料過高,冷卻水管還會被大石衝扁或衝爛。

  (2) 混凝土施工設備擠壓或振破。大型的混凝土平倉振搗設備都很重,如二灘大壩上采用的平倉機和振搗車分別為11 t和21 t,如此重的施工設備在上麵行走,若冷卻管上部混凝土墊層過薄的話,則冷卻水管很輕易被大而尖的石頭或設備履帶板擠壓破壞。當混凝土骨料離散嚴重,大石集中時,由於混凝土在振搗感化下無活動性,冷卻管無法從振搗棒尖端滑離而易為振搗棒振破 。

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