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你听过塑料声测管吗?使用性能及外形如何?

2020-05-24

    基桩检测时,很少选用塑料声测管,因为塑料管道热膨胀系数大、外壁光滑,可能与混凝土局部脱开。对于声测管的材料研究,目前国内外大多数研究均集中于钢质声测管的强度、连接和密封性方面。虽然钢质声测管检测技术得到了普遍推广,但钢材的大量耗用和昂贵的检测成本仍然是一个问题。国内也进行了相关塑料声测管的开发,但是材料与结构的优化尚待进一步的研究与探索,特别是能否考虑再生、经济和环保的塑料材料,并在管体结构上加以优化,函待创新与探索。

    如果声测管管材、强度及接口形式设计不合理,则会在很大程度上影响检测结果。声测管埋设施工中,由于现有声测管的接口设计不合理,混凝土的水化热作用、钢筋笼安放及混凝土浇筑过程中存在的较大作用力,可能导致检测管变形、断裂、漏浆等,从而直接影响到对检测结果的分析判断,甚至无法给出桩身的完整性类别。一般而言,钢质声测管的超声波透过率较塑料管低很多,即塑料声测管接受信号的能力比钢管强。但由于塑料管与混凝土粘结性差、强度低,故在基桩检测中尚未得到广泛应用。因此,开发一种可保证声测管贯通率、检测准确性且经济指标高的替代管材,对于基桩检测具有十分重要的意义。

    目前用作声测管的多是价格相对低廉的UPVC排水管道,管接口之间的连接国内一般采用管箍(也称套管)进行胶水粘接,而美国材料试验协会标准[4]建议采用胶水粘接和螺纹连接。W. Y.  Chan等通过一系列试验对UPVC声测管和钢管的声波穿透能力进行了比较,发现在相同条件下,40160 mm管径范围内,UPVC管接受的信号强度是钢管接受信号强度的3一4倍;且由于圆形管道断面可以聚焦超声波,故接收端所在声测管管径增大会导致接受的信号强度也增大。

UPVC管有如下缺点:

1)其环刚度低,将排水用UPVC管道用作声测管时通常壁厚需增大一号,如将原为DN50管道壁厚改为DN75管道壁厚,即壁厚在3 mm以上。例如,某工程选用原来壁厚为1 mm的UPVC管作为声测管,其强度不够,灌注桩身混凝土时被挤压,产生变形甚至破裂,水泥砂浆流人管内导致堵管,后来改用壁厚为3 mm的声测管才解决问题

2)其外壁光滑,与混凝土粘结性差,故美国材料试验协会标准规定UPVC声测管使用前外壁应打磨粗糙。

3)塑料材料的热膨胀系数大,混凝土硬化后塑料管因水化热散去温度下降而产生收缩,导致混凝土与UPVG管局部脱开,从而造成检测误判。因此,本文将选用合适的塑料材质,研发一种新型管体与管接头连接的设计外观及插套自密封连接方式,以克服以往塑料声测管在基桩检测中的诸多缺点,并实现“以塑代钢”,从而取得再生利用废塑料、减少高耗能的钢材等社会经济效益。

1、塑料声测管接口形式要求
    声测管的连接要求具有一定的密封性能和抗变形强度,由于其需要承受混凝土浇筑等诸多施工工序导致的侧压力,因此其管壁厚度需要具有一定的刚度。对声测管混凝土浇筑时间不能选在进浆或检'时,或者出现漏水现象时。声测管常见的工程故障有堵塞、换能器被卡住、漏水或过度倾斜等。声测管的材质、壁厚、接口类型对声波透射的检测结果影响很大,材质和壁厚决定声测管强度、超声波透过率、热膨胀变形大小以及与混凝土的结合程度。接口通常是声测管在灌注桩浇筑混凝土后最容易出现问题的部位,其密封性能和抗变形强度决定了声测管能否在一定的压强下不泄漏、不变形。

    如何快速而有效地连接声测管己成为基桩完整性检测技术l的一个新的重要课题,更是一项重大挑战。钢管声测管需要通过焊接或钳压进行连接,在基桩完整性检测数量多的前提下需要较多的施工时间,且施工工效甚低。声测管的连接要求简洁便利,以实现基桩得到快速高效的检测。下面将介绍一种新型插套自密封连接方式塑料声测管,其操作简单,连接便捷,施工效益高。

2、接口构造设计
    新型塑料声测管外圆壁上设置有沿管子长度方向延伸的多条纵向凸筋以及与纵向凸筋平行的环向加强横筋,这些纵向凸筋与连接套内圆壁上的凹槽进行嵌合,可以防止管子连接后发生转动,确保连接牢固可靠。新型塑料声测管顺直通畅,对检测设备无损害,确保基桩检测可靠、安全,且其连接准确率保持在95%以上。
    在管体外壁设置了矩形或梯形状纵向凸条和横向凸条,凸条的间隙形成管体凹槽,2段管体通过管箍连接后可防止管体相互转动图1。
    声测管2段管体通过管箍连接,管体和管箍均为塑料经挤塑成型。在管体内壁设置了橡胶圈固定槽,通过橡胶圈的热胀冷缩和挤压作用来确保2段管体的密封性图1。密封圈置于管箍内壁,其为“0”型橡胶材,数量为1个、2个或多个。管接头由管箍和管箍内凸环等组成,其内经与管体外径尺寸一致,两端密封圈可确保其密封性。

    管体最底部,即混凝土基桩的最低标高处,采用底盖密封,以防止基桩底部砂土或混凝土残渣进人管体(图1(c))。管体和管箍在挤塑成型过程中,因加人了抗冲击基材、增强稳定基材等,故与UPVC材质制作的塑料声测管相比,其具有更大的强度和韧性。

3、使用性能
    常见的基桩检测故障有声测管堵塞、换能器被卡住、声测管漏水或过度倾斜等。如果管体发生过大的弯曲变形,换能器就容易在管体的某一中间位置被卡住;如果管体破损或者管接头出现渗漏,则混凝土浆液会进人声测管内部,从而引起检测故障。

因此,声测管的使用性能要求除具有一定的密封性能和抗变形强度,还应具有足够的抗渗漏性。
    插套自密封连接方式是通过喇叭口承插套接、并在形成的空隙中加人填充料(胶粘剂、丝麻、油绳、水泥等)予以密封的一种连接方法。此连接方式的管箍能达到高性能声测管的技术指标要求,从而确保连接处达到声测管的渗漏性技术指标要求,即注人水压为0. 7 MPa时无渗漏。
    由于新型塑料声测管设计了多条凸筋和环状加强筋,致使管子骨架牢固,管壁的抗折强度和刚度得到增强,这也是基桩完整性检测的基础与前提。参照现行的声测管标准,其需满足以下主要技术指标:轴向抗拉强度)10 MPa;拉伸试验的伸长率)14% ,即需进行压扁试验,且需做到当两压平板间距离达到声测管外径的3/4时不出现裂纹;环刚度0. 7 MPa;进行扭矩试验且需做到在120 N·m扭力距下持续10 min,接头不发生滑移;进行拉拔试验,且需做到在常温下应能承受300 N的拉拔力,且持续60 min连接部分无松动、断裂现象;热膨胀系数为0. 036 mm/ ( m。℃)以下;进行振动试验,且需做到在1. 2 MPa试验压力下,持续10万次振动,接头无渗漏和脱落现象。


来源:http://www.57269.net/news/2020524443.html
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