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【关键词】高分子材料 涂层 泵维修 技术与应用
1 高分子的分类和特点
1.1 高分子分类
按照不同的标准,高分子有很多的分法,不过主要还是以下几种分法:高分子化合物按照其来源分,主要分为合成高分子化合物和天然高分子化合物两种。而在天然的有机高分子化合物中。其成份有淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶这几类;按照高分子化合物结构中的分子链分类,可分为支链型高分子、线型高分子和体型高分子;按照高分子化合物受热时表现的行为不同可将其分为热塑性高分子和热固性高分子。按照高分子化合物的使用情况和工艺性质分类,可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂和密封材料。
1.2 高分子特点
高分子涂层材料是近几年年来在机械制造业和机械修理业当中,快速迅猛发展起来的一项新型材料和新技术。它能够将单一材料的机械零件转化成为复合型材料结构,以金属为基体以便可以承受零件设计的强度,以高分子材料涂层为表面用来改善零件的耐磨性、防震性和抗腐蚀性等。高分子化合物拥有很多跟低分子化合物不同的特殊性能,比如其机械强度较大、可塑性很好、弹性也较高、硬度非常大、耐热、耐磨、耐溶剂、耐腐蚀、气密性恨好、电绝缘性强等,由于高分子材料具有以上的一些特性,使其在各行各业有了比较广阔的应用。可以见得我们平常使用的普通高分子材料,均是将各种添加剂加入高分子化合物中所得到的,这些高分子化合物的性质决定了高分子材料的一些基本性能,因此各种不同添加剂的作用就是在于能够更好地发挥、保持和改进高分子化合物的性能,满足对设备的不同要求,能用在更多不同的方面。
2 高分子涂层与泵维修方面
2.1 泵涂层的防腐性能
在泵工作过程中,经常会输送带有酸性或者碱性的具有腐蚀性介质的液体或固体杂质,这样很容易造成泵的有点腐蚀、缝隙腐蚀、氢脆、侵蚀、磨损等严重后果。当今在施工过程中应用比较多的防腐蚀材料是以环氧树脂为主。在金属材料内和环氧树脂间都存在较好的防腐蚀耐磨性能和粘接强度较高,能够有效的隔断带有腐蚀性的物质与金属表面接触。而对于环氧树脂这种材料能耐绝大多数的酸、碱、盐类的腐蚀,尤其是在氯离子侵蚀严重的海水中用的泵有很好的防腐效果。
2.2 泵耐磨修复和保护
市场上目前生产高分子材料的厂家主要有Devcon(得复康)、Be-lzona(贝尔佐纳)、Metaline、Loctite(乐泰)、ARC、Thortex等等。从聚合物的类型可以将高分子材料分为聚氨酯(PU)和环氧树脂(EP)二种。以聚氨酯(PU)为主要成分的涂层具有类似橡胶的弹性和韧性,细粉的固体(指的是直径小于1 mm的颗粒)耐磨损性能比较良好,并且可以大量吸收汽蚀产生的冲击能量。以环氧树脂(EP)为主要成分的涂层中通常会添加碳化硅、陶瓷的粉末或者颗粒作为填料,这样能够非常有效的增强耐温和耐磨损的性能。
2.3 涂层修复和传统焊补的区别
泵在受到腐蚀或磨损的时候,传统方法会通常采用堆焊、补焊等修补方法,这种方法很容易导致局部产生热应力变形,慢慢改变装配的尺寸,修补后就不能恢复到正常的组装状态了,严重时甚至会导致整个部件成为废品。如果用高分子涂层去修复工件,修复涂层在施工时就会呈现出流体状,在这种情况下再在常温常压下16 个小时就可以完全固化,这种方法不会产生热应力,部件修复后就可以顺利装配。
2.4 涂覆后泵能节能增效
由于铸造缺陷或加工不良等原因,泵过流部件表面经常会出现粗糙的表面,这样会导致摩擦阻力发热,然后引起能量损失。我们常规减小阻力的方法主要是精密机加工、抛光等;亦或者采用不锈钢材料来增强表面的光洁度,这样不仅会大大增加生产成本,而且抛光的金属表面更不能解决腐蚀等问题,特别是在海水介质多的条件下,氯离子浓度极高,很容易侵蚀不锈钢的表面。受腐蚀的金属慢慢表面产生凹坑和裂缝,但如果采用堆焊的方法去修复,就容易导致热应力变形,最终泵体无法回装。另外,本体金属和焊缝金属会容易形成原电池,构成电解双金属腐蚀效应,导致第二次腐蚀。刷涂或喷涂陶瓷环氧树脂,施工后其会流成非常光滑的表面,而且表面也具有油性疏水性,可以大大降低流体的阻力。施工时先用膏状陶瓷修补剂刮抹到金属表面来填补凹坑。再在两边刷涂陶瓷防护剂,使得最终表面变得更加光滑。
3 高分子涂层在实际中的应用
从20世纪初期以来,苏尔寿泵业上海技术服务中心(简称苏尔寿)使用了高分子材料涂层的方法,已经修复了40多套造纸纸浆泵、50多套火电厂FGD浆液循环泵的叶轮、侧板及泵壳。并且,对于水处理用泵、冷却水循环泵、真空泵和搅拌器叶轮的防腐涂层也取得了非常好的效果。具体应用领域见表1。
4 结语
由于高分子化合物具有相对分子质量很大,一般都处于固体或凝胶状态,具有很好的机械强度的特点,又因为其分子是由共价键结合而形成的,因此有非常好的绝缘性和耐腐蚀性能,而且由于其分子链较长,分子的长度与直径之比大于一千,因而有较好的高弹性和可塑性。另外,高分子涂层具有高弹性、熔融性、溶解性、溶液的行为和结晶性等方面特性,所以,高分子涂层在高温油泵蜡油泵、辐射泵等泵的维修中拥有很大的优势,可以解决传统修理方法不能解决的很多问题。因此,高分子涂层在今后维修泵的过程中应用会越来越广泛。
参考文献
[1] 洪啸吟,冯汉保.涂料化学[M].北京:科学出版社,2006
关键词路面沥青再生剂研制
沥青路面的再生利用,能够节约大量的沥青和砂石材料,节省工程投资,同时有利于处治废料、节省能源、保护环境,因而具有显著的经济效益和社会、环境效益。
国外从七十年代石油危机后开始再生剂研制工作,迄今为止,在国外特别是美国已有许多种再生剂应用于路面再生,形成一套比较完整的再生利用技术,并达到标准化的程度。目前国外再生剂正逐步进入我国市场。我国是从八十年代初开始沥青路面再生利用研究的,当时所研制的再生剂主公路,这项工作至今基本上还处于停滞状态。而今一些高等级公路已陆续进入了维修或改建期,开发适用于高等级沥青路面的再生剂这一工作已提到公路工作者的议题。
在东南大学交通学院和常州市化工研究所的合作下,研制出了针对高等级沥青路面的新型再生剂。
本次研究中所用旧料为宁连路高速化改造工程中的翻挖旧沥青混合料,路面已使用七年,所用沥青为克拉玛依AH-70。旧料经破碎、用三氯乙烯抽提、高速离心去矿粉、回收等工序后,得到旧沥青,其基本物理性能与国标AH70#比较如下:
与普通AH70#沥青比较,旧沥青的针入度下降、软化点上升、延度减小。
1再生剂的开发
1.1基本思路
从化学组分的角度分析,我们要使老化沥青恢复原有性能,就要向其中加入一定的分子量小的组分,使组分重新协调。资料显示过去曾有人试图通过比较旧沥青组分和优质沥青的组分,来决定旧沥青中应添加的组分,进而找到与这种组分匹配的再生剂,但这种尝试并没有成功,其原因是:
1由于沥青的化学结构极其复杂,即使化学组分相同的沥青,因油源基属及生产工艺不同,其性能也有很大变化。
2要找到某种固定组分的再生剂,从工艺上来说有相当大的难度,对设备和工艺要求很高,成本亦高。所以必须寻找其它途径。
我国在八十年代初期所使用的再生剂很多就是一些石油工业生产出的轻质油如油、柴油、机油、减五油等或者它们的混合物,一些省份用此再生剂铺筑了许多再生路面。
但是只用轻质油分来再改性旧料,实践证明效果并不是很好。首先,轻质油分在自然界风、热、光等的作用下极易挥发,其中芳香分易于发生氧化、缩合、共聚等反应,分子量会很快变大。所以加入的油分并不能长期稳定的存在于沥青中,对混合料性能的改善也只是一个短期行为。其次,对于反应式:油分主要是芳香分胶质沥青质来说,油分的过量加入,会加快这种不可逆反应的进程,也就是起了加速老化的作用。再者,油分与沥青质的溶度参数相差较大,加入油分后虽能起到降粘的作用,并不能保证形成稳定的高分子浓溶液。所以,用轻油再生的旧沥青混合料其自身的抗老化性能较差,用此混合料铺成的再生沥青路面,有效服务期较短,一般2年左右就又趋于老化。
为使加入的油分能稳定存在于再生混合料中,必须采取有效措施稳定油分。通过大量的试制,我们开发了一种A型再生剂,它是一种增粘树脂与轻油相混溶的合成物,实验证明此种混溶物能有效克服上述缺点。
12机理分析
如何防止再生剂中的轻油在施工过程中和使用期自然环境下稳定存在于沥青中而不发生挥发和老化,我们采取的主要方法是:让轻油与所合成的增粘树脂混溶,以形成一种稳定的高分子溶液。
1沥青之所以能形成稳定的高分子浓溶液,是由于极性化合物与沥青质有较强的结合力,它围在沥青质的周围,使沥青质形成一个个分散的小颗粒而不发生凝聚,进而保持沥青质在芳香分和饱和分中处于悬浮状态。
近年来国外大量研究显示,沥青在从饱和分、芳香分胶质沥青质的迁移过程中几乎不产生极性化合物,而且迁移过程中极性化合物会渐渐变为非极性化合物,这样包围沥青质的极性化合物会越来越少,沥青质就会发生凝聚,表现为老化特征。我们合成的增粘树脂其分子本身含有许多不饱和键,有很强的极性,能有效的包裹沥青质,加入到沥青中后,使沥青中的极性化合物增多,这样可有效延缓沥青质发生凝聚的时间,也就推迟了老化发生的时间。
2增粘树脂属于胶持的一部分,加入增粘树脂后,相对来说,沥青中胶质含量就大,对于组分迁移:油分主要是芳香分胶质沥青质,从化学反应平衡来说,也就减缓了油分向胶质的迁移。进而推迟老化的发生。
1.3再生剂的合成
再生剂的合成工艺关键是增粘树脂的合成,我们选用的主要原料是1-4丁二烯与丙烯酸脂系列物主要是丙烯酸甲脂、丙烯酸乙脂等,在160~170℃的条件下按一定的比例进行共聚。进而再与轻质油份在100℃左右进行混溶。所选用的轻质油分是由几种粘度低、不易挥发的轻质油混合而成。
2再生剂基本性能
21目前市场上很难找到我国八十年代初生产的再生剂,为与我们研制的再生剂进行比较,通过查阅大量资料,我们也合成了一种轻油型再生剂,即将0号轻柴油和30号机械油按60∶40比例混合,此配比是我国八十年代初曾被广泛使用的一种再生剂配比,具有一定的代表性。将A型再生剂与此轻油型再生剂分别进行相关性能试验,结果如表2:
从60℃的粘度比较,轻油型再生剂比A型再生剂要小得多,这是因为A型再生剂中加入了粘度较大的增粘树脂。国外许多资料显示,将再生剂放入薄膜烘箱,在163℃、5小时的情况下,再生剂中的轻质油分挥发,同时也发生了一定程度的组分迁移,向老化方向发展。对不同的老化程度,试验后的再生剂出现不同程度的粘度增大、重量减少,所以以试验前后的粘度比和重量损失率来评价再生剂的抗老化性能。
从表2的试验结果可看出,A型再生剂的试验前后粘度比和重量损失率都比轻油型小,所以我们可以说A型再生剂的抗老化性能要优于传统的轻油型再生剂。
22再生后的沥青基本性能
再生剂的功能就是要恢复已老化沥青的各种性能,将再生剂与老化的沥青按不同的比例相混合。
从表3可看出,再生剂用量为5%~11%时,老化沥青的针入度、软化点均得到明显的改善。延度之所以变化不大,可能与所用的老化国产克拉玛依沥青的含蜡量偏高有关。
可见再生剂的加入能明显改善老化沥青的性能,改善程度与再生剂的掺量有关。
23再生后的沥青抗老化性能
分别将A型再生剂和轻油型再生剂按不同比例加入老化沥青粘度为458pa.s中,进行薄膜烘箱试验,试验结果如表4:
由于轻油型再生剂的粘度比A型再生剂的小许多,所以掺加到老化沥青中时,使老化沥青的粘度降低到相同水平,轻油型再生剂的掺加量要比A型再生剂的小。我们试验时按普通的掺量范围向老化沥青中加再生剂。对比薄膜试验前后的粘度比、针入度比、延度、重量损失率,结果很明显,掺入了A型再生剂的再生沥青比掺入轻油型再生剂的再生沥青抗老化性能要好。
另外,我们将此试验数据与国家规范相对比,对AH-70#沥青的抗老化性能规范中规定:薄膜烘箱试验后,质量损失08%,针入度比55%,延度25℃50cm。对比之下,A型再生剂加入到老化沥青中后经过薄膜烘箱试验,针入度比和质量损失能达到要
求,而试验后的延度比规范值小,这是因为老化沥青掺入再生剂后的延度不够理想67~88cm。
从上面的试验数据我们还可看出,用A型再生剂再生的旧沥青的抗老化性能还是比普通沥青要差。这是因为再生沥青中再生剂与旧沥青的相容性毕竟没有同基质的新沥青的相容性好。从再生后的老化沥青的抗老化性能来看,本次开发的再生剂要优于传统再生剂,但与普通沥青的抗老化性能尚有差距。
24再生后的沥青与新沥青混合后的基本性能
将加入3%再生剂后的旧沥青与新AH70#壳牌按不同的比例相混溶,测定基本性能结果如表5:
可以看出,与新沥青混溶后沥青性能基本能达到AH70#的指标要求,同时薄膜烘箱试验后的性能亦能达到要求。
3结论
通过本次沥青路面再生剂的研制开发,可得出以下结论:
31我国八十年代的再生剂主要是针对渣油路面再生的,本次开发的再生剂是针对高等级沥青路面再生的,填补了这一空白。在保证其它性能的基础上,通过向油分中混溶增粘树脂来提高再生剂的抗老化性能,基本解决了我国传统再生剂的抗老化性能这一弱点,为我国今后再生剂开发提供了一种新的思路。
32再生剂开发中试验所用的旧沥青均为同一种沥青,有其局限性。事实上,再生剂对不同组成的旧沥青的再生改性作用是不同的,本文所述的再生剂开发主要是提供一种再生剂开发的思路,如果具体到大规模的旧沥青路面的再生利用,则应根据旧沥青的性能有针对性地研制生产实用的再生剂。
33现在国外许多再生剂的生产是从石油工业中直接提取树脂和油分,这种再生剂具有很好的稳定性,对我国的再生剂开发来说是一个很好的途径。
34很多国家有再生剂和再生沥青混合料的质量标准,在未来的几年内,随着我国对再生沥青路面的重视,应尽快出台相应的标准。
参考文献
1沈钟王果庭胶体与表面化学化学工业出版社1997.9
2JMSmith著田福助译化工热力学世界图书出版社1990.3
聚丙烯生产实习报告 2006年10月9~10月27日我们河北科技大学2004级高分子材料与工程专业的120多名同学在老师的带领下先后在石家庄炼油厂聚丙稀生产车间进行了生产实习.
首先感谢石家庄炼油厂给我们提供这样的实习机会,感谢十多天里老师在工作和生活上对我们的关心和照顾。使其在我们的大学生涯里留下了精彩的一章。 这次能有机会去工厂实习,我感到非常荣幸。虽然只有三个礼拜的时间,但是在这段时间里,在老师和工人师傅的帮助和指导下,对于一些平常理论的东西,有了感性的认识,感觉受益匪浅。这对我们以后的学习和工作有很大的帮助,我在此感谢学院的领导和老师能给我们这样一次学习的机会,也感谢老师和各位工人师傅的的悉心指导 这次实习是对我们所学理论知识的一次全面的检验,是一次将理论和实践想结合的机会,通过这次实习我们对自己所学理论知识有了更深刻的理解,使我们感觉到自己所学的强弱所在,同时对我国现代石油化工的生产技术、产业现状有了一定的了解,为自己以后走上工作岗位打下了坚实的基础。 在石家庄炼油厂我们在师傅们的指导下学习工艺流程,爬塔参观学习,初步了解了该厂聚丙稀生产的基本流程和相关操作。现场的各种塔、罐、仪表、换热器、加热炉逐一与书本所学对照,了解了它们的基本性能、操作参数以及注意事项。了解了车间的各个工作岗位的基本情况和要求。同时,我们了解到像这样的企业目前在我国是举步维艰,成本和技术应该是制约他们发展的最大障碍。聚丙烯(PP)是目前用量最大的通用塑料之一,因其具有密度小,价格低,无毒性,加工性能优良,耐腐蚀,透明性好,耐用力龟裂及耐化学药品性较佳等,被广泛的应用于化工,机械,汽车,日用品等各个领域,在制品领域中所占的市场份额越来越大,但PP材料的缺点是收缩率大,韧性差,耐磨性差,低温时脆性更大,作为结构件材料,存在许多不足,这就大大限制了PP的进一步推广应用,为此,提高PP的韧性,可以产生可观的经济效应。
在参观实习里,石家庄炼油厂是一家主要从事聚丙稀的生产和销售。
关键词:土木工程材料;教学内容;试验能力;混凝土外加剂
中图分类号:G420文献标志码:A文章编号:10052909(2012)06007603一、土木工程材料内容体系的历史变革
随着社会经济、科技的发展,中国高校土木类专业土木工程材料课程内容体系经历了三个发展阶段。
第一阶段(1953—1978年),引进与消化阶段。由于建国之初,国内经济和科技水平较低,无先例可循,早期教材采用翻译版的苏联教材[1]。此后期出现自编教材,基本沿用苏联的内容体系,教学内容侧重于石材、矿物胶料、烧结材料、金属、沥青等材料的生产、性质与使用。
第二阶段(1979—1999年),自主编制与发展阶段。随着改革开放、、科技水平提高、与欧美科技文化交流深入,以及现代材料学分析方法的引入,教材对建筑材料进行了明确分类[2],阐明了材料组成、结构与性能的本构关系理论,具有重要意义。配合当时土木类人才培养方案,出现了建筑材料、道路建筑材料、水工建筑材料等课程名称,以适应不同的专业需要。
第三阶段(2000年至今),改革与调整阶段。为了培养适应社会发展需要的人才,国家在20世纪90年代末对专业设置方案进行了调整,把原来的建筑工程、道路桥隧、给水排水、水利水电、港口工程等专业合并为土木工程专业。2000年,出现了以土木工程材料命名的教材[3]。新的土木工程材料教材出现了较大变化。一是内容有较大的包容性,在原来建筑材料基础上增加了沥青混合料、高分子材料、纤维增强材料、高性能混凝土,建筑功能材料有较大扩展;二是内容出现了层次性,有高等学校教学版、有应用型普通高等学校版;三是内容体系出现了不同的组织方式,有按递进式组织顺序,如材料基础基体材料结构及结构增强材料复合材料材料的选择与评价[4],也有按并列式顺序,如材料基础无机胶凝材料无机复合材料有机胶凝材料与复合材料金属材料功能材料材料试验;四是教材编写走向大众化,原来只有少数名校师资才有能力编写教材,到如今教材编写日益走向大众化、平民化。二、土木工程材料教学内容体系存在的问题
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
张新胜,胡习兵,马远荣土木工程材料教学体系建设探讨
(一)土木工程材料教学内容的丰富性与教材篇幅的有限性
“大土木”概念的提出使土木工程材料的内容变得更加丰富。如:路面工程中的沥青混合料、路基与地基中水泥石灰稳定粒料材料、房屋建筑工程中的保温隔热及其他建筑功能材料、隧道工程中的速凝材料、水工建筑材料的防腐设计与控制等。由于需要学习的内容多,而课堂教学时间有限,造成了教材编写时要删除许多重要的教学内容,造成了内容体系的不完整,专业宽口径教育理念难以体现。
(二)土木材料的发展性与教学内容的滞后性
土木工程材料的新发展丰富了土木工程材料内容体系。如:传统混凝土,包括水泥、粗、细骨料、水四大组分。由于混凝土外加剂能使混凝土性能和功能得到显著改善和提高,因此,被称为混凝土的第五组分,是混凝土技术的重大突破。当今,外加剂技术日新月异,聚羧酸系高性能外加剂普遍应用,对此大部分教材都未提及。对于外加剂部分内容,目前教材只停留在一般性介绍这个层次,对外加剂对水泥的适应性机理、外加剂的合理掺量、外加剂与混凝土性能的联系、外加剂的检测等内容未作详细介绍。同时,对于一些外加剂对混凝土的负面影响有必要在教材中交代清楚,防止滥用和误用。
近年来,为了调节和改善水泥的性能,提高水泥产量,综合利用工业废渣,在磨制水泥时基本都加入了一定比例的天然或人工无机矿物质混合材料。在混凝土配制时,常直接用磨细的无机矿物质材料取代部分水泥,称为掺合料,使其成为混凝土的第六组分。20世纪90年代以来,中国对第六组分开展了广泛研究,有学者提出六组分设计法。双掺或多掺法在个别行业得到广泛应用,并经实践证明具有较好的效果和意义,这些内容值得引入教材加以阐述和学习。
对于土木工程中的功能材料,如合成高分子材料、装饰性材料、绝热保温材料、复合材料、绿色材料等内容,近年来发展较快,教材为缩短篇幅,对压缩精简内容在课堂中一般不作深入讲解,仅停留在概念介绍的层面,使得这部分内容的教学显得抽象空洞。
(三)教学中存在的问题
土木工程材料教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质与应用,明确工程材料性质与材料结构的关系,为实现和改善材料的功能进行一定的材料设计,在工程中能对材料进行检测和质量控制。材料的结构与构造、材料的参数与性质、材料的设计与配制、现场的检测与控制等环节具有很强的实际操作性。环境条件不同,材料选用不同,设计目标差异很大,这就要求该课程应偏重于材料及其在工程中的应用。目前,土木工程材料在应用教学方面存在以下问题。
一是,重理论轻应用。土木工程材料教材内容体系主要集中阐述各种材料的性能特点与技术性质,工程应用虽有介绍,但结合实际工程特别是典型工程的案例实践不多。如:混凝土的配合比与试配,即是同一配合比,在不同的地方材料或环境条件下,三参数相同,配出的混凝土性能会大不相同。或者说,实现同一目标的混凝土,在不同环境条件下,配合比会有较大区别。由此可以看出具体工程试配的重要性,同时也说明混凝土设计不是仅凭三参数就可以决定混凝土的多组分,配合比设计需与具体组成材料环境条件相结合。
二是,教材提供的部分参数不一定合理。如在混凝土坍落度的选择上,由于现代机械化施工的普及,从实际工程应用看,教材提供的数据较少,在实际工作中难以借鉴。如在混凝土试配过程中,强度对水灰比非常敏感,水灰比变化0.01,强度就会有一个等级的差别。对于确定的试验室配合比,由于试验室的试验小样与现场大样存在差异,在实施时需要结合现场情况作调整,建议引入砂率、水灰比的界限值概念。
三是,教材中试验与检测内容科学性、规范性有待提高。如水泥的细度试验,教材未讲清楚试验结果修正的问题,结果使得同一批次的水泥,不同的试验组,试验结果差别很大,与实际不符。又如混凝土试验,试验室养护条件不到位,学生试验结果缺少说服力。这些在一定程度上影响了学生科学工作态度和规范化操作习惯的养成。
要使教材内容对工程实际有科学的指导作用,需要对教材中的不合理概念、理论、经验数据进行修改和更正,加强材料的工程应用与试验方面的调整与教学[5]。
三、教学内容及其体系的分解、增减、深化和建设
土木工程材料是土木工程中建造各类工程设施所用材料的总称。材料种类繁多,涉及的学科领域广,形成了庞大的土木材料内容体系,以至于目前的教材只能对其作定性的定义。要建设完善土木工程材料教学内容体系,需要对内容体系进行适当分解、深化、组合和重构。笔者建议从以下几个方面着手。
(一)教学内容体系的扩展与组织
为满足国家建设形势发展对土木工程专业人才的要求,需拓宽学生知识面。土木工程材料课程的教学要在建筑工程专业、道路工程专业材料课程内容的基础上进行必要补充。如:增加高性能混凝土一章,内容包括高强度混凝土、大流动性混凝土、掺混合料混凝土、水泥净浆等设计、生产、检测;针对道路工程增加无机结合料、土工材料、速凝材料等内容;针对材料的耐久性,增设材料耐久性设计与控制章节。
内容组织方式上可分册设置教学内容,上册设置土木工程材料各专业方向的共性内容,下册安排高性能混凝土、新型土木材料(宜淡化“新型”二字)、沥青混合料、无机稳定材料、土木材料的防腐与控制等内容,根据专业方向的不同要求学生分阶段有选择地进行选修学习。
(二)教学内容的分解
由于水泥混凝土章节含有水泥的选择、集料的性能要求、混凝土的和易性、混凝土力学及变形性能、耐久性、外加剂、混凝土的配比和检测评定内容,内容篇幅长,课时量大,造成各章教学学时相差悬殊。笔者建议把集料部分与石材一起单独设章,充分体现集料在水泥混凝土、沥青混合料和水泥稳定粒料等复合材料中的地位,对集料材料性能与应用可充分阐述。同样,沥青和沥青基复合材料也可分为两章,以适应不同专业方向选修需要。
(三)教学内容体系的深化
对于高性能、高强混凝土而言,外加剂的性能与质量决定了混凝土的性能和质量,因此有必要深化混凝土外加剂的教学内容,增加外加剂与水泥的相溶性理论[6]、外加剂选择与检测方法等教学内容。此外,适当增加储能调温新材料原理、性能、设计与应用等建筑节能新技术、新材料的介绍。通过收集整理土木工程各条战线上资深专家学者的理论成果、应用经验,认真组织教材编写,使教学内容既有一定的深度和可操作性,又可分析和解决工程实际问题提供指导。
(四)加强应用与试验检测内容建设
结合工程实例和试验检测部分内容,突出土木工程材料基本性能与工程应用教学,重点培养学生的工程概念与工程材料应用能力。加大工程材料应用例题设置,通过讲述实际工程案例,帮助学生全面理解和掌握材料的基本性能与工程应用特性。对于试验部分教学内容,应规范试验程序、改善试验条件、增加部分新试验,培养学生科学、客观、规范、严谨的思维方法。
参考文献:
[1] B.г.斯克拉姆塔耶夫.建筑材料[M].1版.北京:建筑工业出版社,1953.
[2] 黄伯瑜,皮心喜.建筑材料[M].1版.北京:建筑工业出版社,1979.
[3] 陈志源.土木工程材料[M].1版.武汉:武汉理工大学出版社,2000.
[4] 王立久.建筑材料学[M].3版.北京:中国电力出版社,2008.
关键词:建筑防水;质量控制;防水材料;防水施工
0、引言
建筑物的防水是建筑产品必须实现的一个重要功能,它关系到建筑物的使用价值、使用条件和卫生状况等,对人们的生产生活和生活质量的提高具有直接影响。而随着社会经济条件的逐步改善,人们对生活质量的要求越来越高,这从客观上就对防水工程的质量提出了新要求。近几年以来,随着科学技术的不断发展,材料科学得到迅猛发展,新型的防水材料不断涌出来,逐步由多层向单层、由热施工向冷施工的方向发展。面对着这一形势,积极地掌握防水工程的相关知识,对防水工程的施工准备以及质量控制问题进行研究就显得相当必要,对于以后建筑工程的发展具有重要意义。文章在对常见的几种价值防水材料的基本性能及选择进行介绍的基础上,重点对建筑屋面和盥洗室的防水设计及施工进行详细的论述,以期对提高建筑防水的质量,加强建筑防水工程的质量控制起到一定的促进作用。
1、常用的几种防水材料
防水材料是实施防水工程的基本物质条件,是确保建筑物不被雨水侵蚀,防止地下水渗透的根本屏障,防水材料的正确选择与否及质量的优劣对防水工程具有极大的影响。
1.1 刚性防水材料
刚性防水材料主要是指防水混凝士,它具有结构层与防水层的双重功能。其防水机理是通过依靠结构构件和混凝土自身的密实性,加上一定的附加构造措施来达到防水的目的。
1.1.1 作业条件
必须在完成对钢筋、模版的隐检和预检工作,而且在隐检和预检工作中应对穿墙螺栓、设备管道与施工缝等预埋件是否已经做好相应的防水处理。同时,要预先编制好施工方案,对配合比进行试验确定。
1.1.2 材料要求
水泥应该是不低于32.5级的硅酸盐水泥,也可以是矿渣硅酸盐水泥。选择砂子石应该选择中砂,且含沙量应不大于3%,其中的泥块含量不应该大于1%。在选择卵石时,最好选择粒径为5-40mm,且含泥量低于1%的卵石。同时,掺和料的配比要由试验来加以确定,并符合相关的规范要求。
1.2卷材防水材料
主要是指沥青防水卷材,是在用原纸和纤维织物等胎体材料上渗涂沥青,再在其表面撒布粒粉或者是片状材料而制成的一种可以卷曲的防水材料。
我国主要是以石油沥青纸胎为主,它具有低温性能好、防水层耐用,且价格较低的特点。在进行地下防水层施工时,尤其是在地下水位较高时,施工之前要降低地下水。一般要求地下水位到防水层底的高度为30mm以上,且保持到施工完毕为止。同时,施工表面所残留的灰浆硬块和突出物都要认真清除,确保没有空鼓、开裂、起砂与脱皮现象。
1.3 高分子合成材料
高分子合成防水材料主要是以合成橡胶或者是合成树脂为主要成分的膜物质,在这其中掺入其他的辅助材料而配制成的一种多组分防水涂料。与其他常规的材料相比,型式比较新颖。
其中,防水涂料是一种在常温直线呈粘稠状的液体高分子材料。在基层表面涂刷之后,其中的溶剂和水分蒸发,加上各组分间发生化学反应,最终形成一道具有较强韧性的防水膜,进而发挥出防水、防潮的功效。防水涂膜层具有防水面积完整、没有接缝,施工简便且自重较轻等特点。若再配合以灌缝材料的使用,将有效的加强防水性能,延长防水层的使用期限。
2、建筑屋面防水施工质量控制要点分析
2.1 控制混凝土的配合比
在水泥的选择方面,上面已经有了一定的论述,这里适当加以补充。主要标准就是要选用级配良好的粗、细骨料,其中针片状石子、细砂和含泥量等都要进行严格的控制。要注意的是,在夏季温度较高时,要通过洒水等防水进行将为,降低骨料的入模温度。混凝土采用泵送的方式时,要注意到混凝土的坍落度一般在100~140mm之间,尤其是对于屋面斜度较大的建筑,诸如别墅等,混凝土将容易流淌,不能在模板上成形。这时需要在其中掺入泵送剂,有效防止混凝土离析、泌水。同时在保证混凝土强度不发生变化的情况下,节约水泥10%~20%。
2.2 细部、找平层的质量检验
建筑屋面工程的找平层,以及细部(包括水落口、檐沟、天沟、水平垂直出入口、管道根部、阴阳角、屋脊、高低跨的交接处和穿过防水构件的管道周边位置等)构造处的附加层与外墙的门窗套等地方都要进行必要的防水处理,且要达到设计要求。
在对找平层的表面质量进行检验时,其平整度要采用2米靠尺进行检验,通常要求每100平方米的检验不得少于三处。同时,墙面层与靠尺之间的间隙要控制在5mm以内,而且间隙在1米内不得多于一处,间隙要平缓变化。
2.3 外墙面的防水检验
目前,对有防水功能要求的构件进行防水检验时,主要采用人工蓄、淋水检验的方式。
由于外墙面是具有独立防水层的,因此淋水检验一般安排在防水层施工完成后,外墙装饰面施工之前进行。假若既是防水材料,还是装饰材料的,其淋水时间应该安排在装饰面施工之后进行。在进行持续淋水检验时,应该在屋面最顶层安置淋水管网,确保水能自顶层顺墙开始往下流,而且淋水时间在2小时以上。检验作业时,可以采用东西山墙必检,其余外墙面采用抽检的方式,且抽检的面积要高于总面积的10%。
3、卫生间、盥洗室防水施工质量控制要点分析
3.1 预留洞口的处理
对于预留洞口进程处理时,要杜绝采用砖头,碎混凝土、加气块或者是会发生毛细现象的物体进行堵孔,一般采用C20细石混凝土,灌至板底支模厚德三分之二板处,然后用防水砂浆将之抹平。再者,立管板内应该做止水环,尤其是在底部和阴角处应该抹成小圆角,而且地漏的汇水边处要抹成倒人字型的坡口。不论洞口的大小几何,在补洞施工前都要在洞口断面处用1::0.5的素水泥浆周围刷上两道。
3.2 地漏和给、排水管周围的防水施工质量控制
地漏防水控制的关键在于确保地漏(从盖在最上面的篦算起)与周围地面的高度相比要低于5 mm左右,而防水层更应该低于地漏口30mm。因此,防水层的高度与厚度应该进行严格的控制,地漏的周围采用沥青玛蹄或者是油膏进行灌缝操作,然后在上面用防水砂浆抹严,最后待达到一定强度后进行储水试验24小时以上。
(2) 给、排水管周围的防水施工作为整个防水细部的关键处理环节,在板基层应该抹上砂浆,而且比板面高大约100~150 mm,呈光滑的圆弧形。同时,对于处于板基层的给排水管,还应该设置止水环。进行防水层的粘贴时要将整个管道的四周包严,且高于板面300 mm左右,粘贴过程中要保证不存在空鼓渗漏现象。
3.3 其他施工细节
对于处于阴角和穿楼板管道周围的找平层,应该将防水层抹成圆角,这样能有效的减少砂浆的收缩,避免由于应力集中而出现裂纹。对于金属管道,在抹圆角之前要生刷掺有107胶水的水泥素浆作为防水层的结合层,而且找平层还应该进行适当的养护。同时,在具有一定强度,且表面干燥之后再进行改性沥青防水卷材施工的,垂直方向上的铺贴层高度应大于300 mm。
在做保护层用水泥砂浆时,应该在达到养护期后再进行刚性防水层的施工,材料采用40mm厚的C20细石子砼,在其中布筋φ4@200双向。待试水合格之后再进行面层的施工。
参考文献:
[1] 方荣增. 建筑屋面的防水工程施工质量控制探讨. 科技信息. 2010(21).