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李月文新型UPVC声测管的环刚度简析

2021-01-11

    声测管为基桩完整性质量检测的重要手段之一,是声波透射法实行的重要依托介质,具有不可替代的作用。目前,虽然大多数硅桩完整性检测采用钢管,但出于材料多样性及使用便捷性考虑,硬聚氯乙烯(UPVC'.)塑料管逐步被接受与采用。由于UP-VC塑料管的使用性能与钢管相比存在明显差距,需通过增大管壁厚度、异型断面设计、加入增强剂等措施确保必要的强度。在塑料中加入玻璃纤维后制作新型复合材料,不仅热膨胀系数降低,而且强度和低温抗冲击性能大大增强,将短切玻璃纤维改为民玻璃纤维后线性膨胀系数更低、强度更高。管壁还可采用异型结构形式而非单纯的圆柱形,大大提高管外壁与硅的粘结力。某工程采用UPVC'.芯层发泡管材(一种改进的UPVC'.排水管材)作为其50 m深桩的声测管,管径DN50,壁厚3 mm。

    塑料管材品种主要有UPVC}PE}PP}FRP}ABS等,UPVC'.在工程造价、工期、维修成本等方面具有明显优势。为了使UPVC'.塑料管在硅桩完整性检测中得到推广应用,通过UPVC'.塑料管改性,即在常规UPVC'.塑料中加入稳定基材(如UV紫外线吸收剂、抗氧化剂、改性剂等)确保其必要的线性膨胀系数,同时设计多凸筋管壁的新型结构,解决光滑圆壁形式的外壁与浇筑硅的结合性不佳的问题。这样设计的UPVC'.声测管不仅具有足够的环刚度和抗拔拉强度、抗冲击强度,而且其连接无需焊接。另外,根据实际基桩民度所需管壁厚度,该新型塑料声测管外径尺寸有48.6,50.6,52.6,54.6种型号(见表1)。

新型塑料声测管环刚度检测

试验准备
    以最小型号的外径48.6 mm UPVC塑料声测管为试验对象,分组测定管材的环刚度。由于所测试PVC声测管为规则结构的壁管,切割试样时应使其所含的肋、波纹或其他结构最少的点为基准位置,每隔1200沿管材民度方向划线并分别做好标记。将管材切割成民度为300 mm的a}b}c 3个试样即分别旋转1200,2400,360。的管材,试样截面垂直于管材的轴线(见图1)。分别测量a}b}c试样的内径d,do,d,测试时用游标卡尺通过横断面中点处,每隔45。依次测量4处并取算术平均值作为测试结果,得}}do ,d分别为48.24 } 48. 29 } 48.20 mm,平均值d为48.24 mm。

试验方法
    经测试,所用新型UPVC'.声测管的公称直径为48.24 mm,根据UB/T 9647一2015《热塑性塑料管材环刚度的测定》,试验机的压缩速度取(2士0.4)mm/min。根据管材在恒速变形时所测得的力值和变形值确定其环刚度。将管材试样水平放置,按管材的直径确定平板的压缩速度,用两个互相平行的平板垂直方向对试样施加压力,在变形时产生反作用力,用试样截面直径方向变形量为0.034时的力值计算环刚度。

    测试时,首先调节测试环境温度以减小温度对环刚度的影响,待温度恒定为(23士2)℃时将试样的a点位置和压力机上板接触,检查试样的角度,使其民轴平行于压板,然后进行加载(见图2)。压缩试样直到至少达到0.034,即1.44 mm,记录力值和变形量。a点测试完毕后,将压力机卸载,然后旋转试样,将其b点位与压力机上板接触,重复以上试验并记录力值和变形量。同理测试c点。值得注意的是,在每点加载过程中不宜超过管段公称直径的l0%即4.82 mm,以免破坏其本身结构影响后续点的测试准确性。

    计算各点位环刚度5}S,,}S的平均值,得到测试管段的环刚度为22.153 kN/mz。一般工程排水管道位于道路及车行道下,其环向弯曲刚度不宜小于8 kN/mz。该新型UPVC'.塑料声测管的环刚度比常用工程排水管大2.77倍。
    参照现行声测管标准,对该新型UPVC'.塑料声测管进行压扁试验,当两压平板间距离为声测管外径的3/4时不出现裂纹,环刚度为30 kPa即30kN/mz,满足要求。
    要使塑料声测管适用于任何桩民的基桩,还需进一步提升其环刚度指标值。按照现有试验数据,公称直径为48.24 mm的UPVC'.声测管可用于50m以下桩民的基桩检测,对于超过50 m埋深的基桩,需考虑更厚管壁的结构设计,并进一步测试其环刚度值。
    在UPVC'.塑料管中加入稳定基材,增强UPVC'.塑料声测管的强度,从而实现塑料管在硅基桩完整性检测中的应用。依据环刚度测定标准,针对公称直径为48.24 mm的UPVC'.声测管进行分组试验,得测试管段的环刚度为22.153 kN/mz,比常用工程排水管大2.77倍,可满足50 m硅桩声测管强度要求,可在硅桩完整性检测中推广应用。


来源:http://www.57269.net/news/2021111492.html
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