地下糧倉中聚丙烯防水塑料板焊縫抗水壓強(qiáng)度試驗研究

席達(dá)，王振清，張慶章，丁明

（河南工業(yè)大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450001）

0 前言

地下糧倉具有低溫儲糧、隱蔽性強(qiáng)、節(jié)約國家土地資源等優(yōu)勢。由于聚丙烯塑料力學(xué)性能較好、無毒無害、易于施工、經(jīng)濟(jì)性好，十分適合作為防水內(nèi)襯材料在地下糧倉中使用。塑料焊接工藝技術(shù)成熟；焊接時不產(chǎn)生有毒氣體，綠色環(huán)保；焊接完成后，構(gòu)件密封性能好，防滲防漏，適合在連接塑料板時使用[1]。目前。針對地下糧倉中防水聚丙烯塑料板焊縫抗水壓強(qiáng)度的研究還較少，沒有相應(yīng)的依據(jù)，對實際施工和應(yīng)用帶來困難。

本文提出了可應(yīng)用于地下糧倉的聚丙烯塑料板3種不同類型的焊縫形式，并針對不同的焊縫形式，通過試驗研究其抗水壓強(qiáng)度。

1 聚丙烯塑料板之間采用焊接技術(shù)的優(yōu)勢以及焊接方法的選擇

塑料焊接是一種十分成熟的技術(shù)，在電子、汽車制造、食品等常見行業(yè)中廣泛應(yīng)用。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，塑料在建筑行業(yè)中的應(yīng)用不斷增加。將塑料焊接技術(shù)應(yīng)用到地下糧倉中連接加固防水塑料板是一種創(chuàng)新，有很多無可替代的優(yōu)勢[2-3]：（1）施工工藝簡單，易于操作；（2）構(gòu)件在很短的時間內(nèi)熔解并重新結(jié)合，可縮短工期；（3）采用塑料焊接技術(shù)連接和加固后的構(gòu)件水密性、氣密性好，可以很好地保證構(gòu)件的整體性；（4）目前工程中常用的熱風(fēng)焊接技術(shù)，焊縫力學(xué)性能好，焊接設(shè)備便于攜帶，焊接工藝簡單易操作，是一種成熟的塑料焊接技術(shù)[4]。

2 適用于地下糧倉的幾種不同的焊縫形式

地下糧倉位于地下，密閉性好，人員和施工機(jī)械進(jìn)出都較為困難，所以在保證焊縫強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量保證焊縫形式簡單、施工方便，同時兼顧經(jīng)濟(jì)性。基于以上幾點，本文提出了3種適用于地下糧倉的聚丙烯塑料板的焊縫形式，見圖1。

圖1 焊縫形式

2.1 坡口焊縫

坡口焊是形式較為簡單，結(jié)構(gòu)較為基礎(chǔ)的一種焊縫形式。沿著2塊塑料板待焊接的2條邊切出平整的斜坡，斜坡角度可根據(jù)工程需要確定。將2個斜坡對接在一起，在中間的坡口填入聚丙烯塑料焊條焊接，焊接方式采用熱風(fēng)焊。這種焊縫的特點為形式簡單，經(jīng)濟(jì)性好，易于施工。

2.2 焊接蓋板的坡口焊縫

這種焊接形式較坡口焊稍微復(fù)雜，在焊接完成的聚丙烯坡口焊試件上增加一個聚丙烯塑料蓋板，蓋板尺寸可根據(jù)工程需要確定，蓋板與底部聚丙烯塑料板之間采用角焊的方式，將蓋板平鋪在坡口焊的坡口上，把焊條填入蓋板側(cè)邊與底板間的直角內(nèi)，焊接方式采用熱風(fēng)焊。該焊縫為坡口焊縫的一種加固形式，力學(xué)性能更好，形式也較為簡單。

2.3 粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫

這種焊縫是在焊接蓋板的坡口焊縫的基礎(chǔ)上增加了粘合劑，比焊接蓋板的坡口焊縫形式稍微復(fù)雜。將蓋板平鋪在坡口焊的坡口上，在蓋板和底板之間涂抹無毒無害、力學(xué)性能和防水性能好、可在糧倉中使用的粘合劑。待粘合劑完全凝固后再把焊條填入蓋板側(cè)邊與底板間的直角內(nèi)，進(jìn)行熱風(fēng)焊。該焊縫為焊接蓋板的坡口焊縫的一種加固形式，防水抗?jié)B性能較好，力學(xué)性能較前2種焊縫也更好，施工工藝稍顯復(fù)雜。

3 不同塑料板度厚度及焊縫形式的抗水壓性能試驗

3.1 材料準(zhǔn)備及試件制作

試驗的目的是測試不同塑料板厚度、不同焊縫形式的焊縫可以抵抗實際地下深度的水壓及塑料板厚度和焊縫形式對焊縫抵抗水壓力大小的影響。參考《土木工程實驗手冊》設(shè)計試件，試件的長、寬分別為500 mm、250 mm，坡口角度為90°，粘合劑選擇無毒無害，防水性能和力學(xué)性能較好的雙組分硅酮結(jié)構(gòu)膠，蓋板的長、寬分別為100 mm、200 mm。厚度分別為5、8、10 mm。帶蓋板的試件，蓋板厚度和底板相同。焊縫形式分別為坡口焊縫、焊接蓋板的坡口焊縫、粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫。試驗共分為9組。

試驗?zāi)M工程實際情況，將試件粘貼在底部帶有注水口的混凝土板上。將粘貼完成試件靜置7 d，待結(jié)構(gòu)膠完全凝固后方可進(jìn)行試驗。

3.2 水壓試驗過程及結(jié)果

試驗采用QJ-1.5/14自動增壓泵（揚程0～100 m）模擬地下水，自動增壓泵可以不斷對水加壓。加壓時采用分級加載的方式，每級0.1 MPa，加載時間2 min。發(fā)現(xiàn)試件破壞時停止加壓，記錄破壞時的壓強(qiáng)。試驗裝置見圖2。

圖2 試驗加載

在焊縫坡口角度為90°、焊料為聚丙烯焊條、試件蓋板與底板厚度相同的條件下，得到各試件抗水壓強(qiáng)度和對應(yīng)破壞壓強(qiáng)的地下水深度如表1所示。

表1 焊縫試件抗水壓強(qiáng)度試驗數(shù)據(jù)

3.3 水壓實驗結(jié)果分析

將抗水壓強(qiáng)度試驗數(shù)據(jù)以塑料板厚度和焊縫形式為依據(jù)，分為2部分進(jìn)行分析。根據(jù)抗水壓強(qiáng)度可以計算出對應(yīng)的地下水深度。

3.3.1 塑料板厚度對試件抗水壓強(qiáng)度的影響

控制焊縫形式，將聚丙烯塑料板厚度作為影響因素對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。當(dāng)聚丙烯塑料板從5 mm增加至8 mm，坡口焊縫、焊接蓋板的坡口焊縫、粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫抗水壓強(qiáng)度分別提高了43.2%、87.1%、89.9%；當(dāng)塑料板從8 mm增加至10 mm，坡口焊縫、焊接蓋板的坡口焊縫、粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫抗水壓強(qiáng)度分別提高了33.3%、31.9%、25.2%。

3.3.2 焊縫形式對試件抗水壓強(qiáng)度的影響

控制塑料板厚度，將焊縫形式作為影響因素對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。塑料板厚度為5 mm時，焊接蓋板的坡口焊縫比坡口焊縫抗水壓能力提高約40.1%，粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫比焊接蓋板的坡口焊縫抗水壓能力提高了約11.3%；塑料板厚度為8 mm時，焊接蓋板的坡口焊縫比坡口焊縫抗水壓能力提高了約84.1%，粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫比焊接蓋板的坡口焊縫抗水壓能力提高了約12.9%；塑料板厚度為10 mm時，焊接蓋板的坡口焊縫比坡口焊縫抗水壓能力提高了約82.1%，粘貼并焊接蓋板的坡口焊縫比焊接蓋板的坡口焊縫抗水壓能力提高了約7.2%。

4 結(jié)語

結(jié)合施工條件和實際工程情況，提出了3種聚丙烯塑料板焊縫形式，并通過試驗分析了不同塑料板厚度、不同焊縫形式對焊縫抗水壓強(qiáng)度的影響，對防水塑料板焊接提供新的理論依據(jù)和實際方法，為地下糧倉防水防潮工程提供新的思路，對實際工程有一定的指導(dǎo)意義。