预应力金属波纹管与塑料波纹管的区别.doc

预应力金属波纹管与塑料波纹管的区别1、 前言 目前大部分的桥梁为预应力混凝土桥，其中多数为后张预应力混凝土桥。对后张预应力钢绞线的防锈是提高耐久性的关键。后张预应力用钢绞线在应力状态下极易锈蚀，而钢绞线又很细，一旦锈蚀则将大幅度降低其承载力。自预应力技术出现以来，最佳的后张预应力筋的防腐措施一直是研究的重点，尤其是近十几年来，世界在飞速发展，后张预应力混凝土结构在实际工程中得到了广泛的应用，预应力筋的防腐越来越引起投资主体、研究者、设计、施工等部门的高度重视，传统上，有粘结后张预应力筋的成孔材料通常采用由薄钢带压制而成的金属波纹管，已拥有较为丰富的经验，并制订了一些国际标准和国家标准，如EN523（1997）、EM534（1997）、JG/T3013-94预应力混凝土用金属螺旋管等。但同时，长期的应用表明，金属波纹管容易引起漏浆，堵管，磨擦阻力系数过，防腐性能差，不能绝缘，不能防止预应力筋受到杂散电流的腐蚀等诸多缺点。 1992年至1996年英国停止使用灌浆的后张有粘结预应力体系引起了对后张预应力筋耐久性全面反思，大量的工程实例研究表明导致金属波纹管中预应力钢材腐蚀的主要原因之一是含氯化物液体从结构薄弱环节的渗入。 采用塑料波纹管取代金属波纹管已成为趋势，目前在欧洲及日本采用非常普遍，由此而诞生了FIP施工指南(1990)应用体内有粘结后张预应力的塑料波纹管施工标准。二、品质状况从预应力塑料波纹管推出初始，在外形设计上首先是竹节式，该设计的缺陷是设备及模具昂贵、笨重，对员工的技能要求较高，同时所制的波纹管与螺旋构形的波纹管相比环刚度差。 随后出现了螺旋式构形，该构形设计的优点是设备及模具轻便、费用低，对员工的技能要求较低，所制的波纹管在同等壁厚的条件下与竹节式波纹管相比环刚度较高，特别是可采用大一号的波纹管作为接管，施工可靠方便，深受施工单位的欢迎，在一些施工指南中都明确规定采用螺旋式波纹管，其缺点是波纹管生产速度慢。 基于螺旋式波纹管有较多的优点及优势，有相当数量的竹节式波纹管厂家已转换成螺旋式波纹管。在塑料波纹管的材质品种上，FIP施工指南和行业标准JT/T529-2004仅允许使用聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）。由于采用聚丙烯（PP）为材质生产塑料波纹管，在材料及生产设备上都有技术避垒（在下一标题“发展趋势”中再详谈），目前国内仅柳州瑞和塑料一家采用聚丙烯（PP）改性料为材质生产预应力塑料波纹管，其他厂家皆采用聚乙烯（PE）为材质生产预应力塑料波纹管，均采再生料生产。 塑料波纹管在预应力工程中使用已有8个年头，积累了丰富的经验，也发现许多不足，以聚乙烯（PE）为材质生产的波纹管都存在二大致命缺陷： 1、无法达标 无论FIP施工指南和行业标准JT/T529-2004，都有一项局部横向荷载检测：即 以800N的载荷R6的作用点向波纹管加压并持荷2min后，受压管材表面不破裂；卸荷5min后残余变形量不得超过管材外径的10% 。在FIB施工指南和JT/T529-2004的波距要求下，任何一家以聚乙烯（PE）为材质生产的波纹管无法达到此项检测要求。 2、难以满足高温条件下的施工要求 JT/T529-2004基本上是等效采用FIP施工指南，而FIP施工指南的时间是1990年、气候适应地点是相对寒冷的欧洲，目前已是2007年，时过境迁，由于工业化进程加速，全球气温变暖已不可逆转，加之我国地处东北亚及亚热带地区，气候炎热，近几年不论北方南方都有高温天气达43、持续近一个月的记录，对此我们进行了一些观察和记录：当气温达35以上，烈日暴晒下的聚乙烯（PE）塑料波纹管，在无外力作用的情况下就呈现出变软下塌的现象；以及混凝土浇筑后水化热作用产生的热量，已接近聚乙烯（PE）的软化温度，给施工及桥梁建成后的安全使用带来严重的事故隐患。 由于存在上述难以逾越障碍，不少厂家在饱受退货、索赔的切肤之痛后，采取下述无奈之举： a、把JT/T529-2004要求的30mm以上波距减少到20mm以下，并确保壁厚在上偏差，情况虽有改善，但仍不符合标准的局部横向荷载要求，也付出了生产成本提高的代价，然而，过密的波距造成混凝土的石头子无法嵌入到波纹管波谷而使波纹管与波纹管外的混凝土分层，影响桥梁的整体强度。 b、买通施工单位和监理，在未浇铸混凝土前，先在波纹管中穿好钢铰线，这是杀鸡取卵的办法，由于波纹管变形至使张拉受损，从而影响桥梁的整体强度。 三、发展趋势在FIP施工指南和行业标准JT/T529-2004中，规定800N径向集中荷载是考虑一个一般体重的人携带一般重物，踩在波纹管上时，波纹管支撑钢筋或其它钢筋对波纹管形成的局部压力；或浇筑混凝土时波纹管上浮，钢筋对波纹管形成的局部约束力。残余变形量不大于内径（圆管）标称值的10，以免影响穿束及局部突出增加磨坏管壁以及至使张拉受损的风险。因此，该检测参数的设订是至为关键的，关系到桥梁的整体强度及寿命。 标准中，塑料波纹管材质仅允许使用聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP），聚乙烯和聚丙烯同为聚烯烃类聚合物，是产量最大的通用型塑料。聚乙烯以其柔韧性及良好的加工性能而被广泛应用于日常生活用品，聚丙烯有较高的机械强度更多的是用于工业零配件。 聚乙烯和聚丙烯材料物性见下表：材质密度拉伸强度热变形温度洛氏硬度新聚乙烯0.96g/cm322PMa6062RHC再生聚乙烯0.99 g/cm313 PMa4060 RHC新聚丙烯0.9 g/cm333PMa8090 RHC瑞和改性聚丙烯0.99 g/cm340 PMa90105 RHC显而易见，导致聚乙烯（PE）为材质生产的波纹管无法达标及难以满足高温条件下的施工要求的主要原因是：聚乙烯（PE）材质强度及耐热性差而造成。 也可以这样说：以聚乙烯为材质的预应力塑料波纹管不适合中国国情，特别是不适合中国南方地区气候及施工条件。 要可提供足够的强度和刚度，但这显然要求高质量的原料、合理的波纹结构及精密的加工工艺。 聚丙烯（PP）塑料制品的高强度、耐热性，成了预应力塑料波纹管材质，在中国的唯一选择，这也是预应力塑料波纹管材质用料的发展方向改性聚丙烯。 然而，聚丙烯可说是集所有塑料的优、缺点于一身，一般来说聚丙烯只能直接用于生产拉丝和薄膜等少数产品外，用于其他产品时（如管材、汽车保险杆、仪表板等）虽有工程塑料般的强度可取代ABS和尼龙，但需对聚丙烯进行改性，而改性塑料是一门涉及机械、高分子材料、精细化工领域的学科，同时也是一门模糊学科，一般的塑料企业实难进行。 另外，聚丙烯素有“难加工之说”，其主要原因有三：1.对热熔温度过于敏感，在熔融状态下，微量的温度变化其流变性就发生很大变化，对于管材挤出成型就很难保障壁厚均匀。2.熔体强度过低，在熔融状态下，其强度很低，极容易造成熔体破裂