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(cāng)具有低溫儲(chǔ)糧、隱蔽性強(qiáng)、節(jié)約國(guó)家土地資源等優(yōu)勢(shì)。由于聚丙烯塑料力學(xué)性能較好、無(wú)毒無(wú)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(cāng)中使用。塑料焊接工藝技術(shù)成熟；焊接時(shí)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(shí)使用[1]。目前。針對(duì)地下糧倉(cāng)中防水聚丙烯塑料板焊縫抗水壓強(qiáng)度的研究還較少，沒(méi)有相應(yīng)的依據(jù)，對(duì)實(shí)際施工和應(yīng)用帶來(lái)困難。

本文提出了可應(yīng)用于地下糧倉(cāng)的聚丙烯塑料板3種不同類(lèi)型的焊縫形式，并針對(duì)不同的焊縫形式，通過(guò)試驗(yàn)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(shì)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(chē)制造、食品等常見(jiàn)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(cāng)中連接加固防水塑料板是一種創(chuàng)新，有很多無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)[2-3]：（1）施工工藝簡(jiǎn)單，易于操作；（2）構(gòu)件在很短的時(shí)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(jiǎn)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(cāng)的幾種不同的焊縫形式

地下糧倉(cāng)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(jiǎn)單、施工方便，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性?；谝陨蠋c(diǎn)，本文提出了3種適用于地下糧倉(cāng)的聚丙烯塑料板的焊縫形式，見(jiàn)圖1。

圖1 焊縫形式

2.1 坡口焊縫

坡口焊是形式較為簡(jiǎn)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(gè)斜坡對(duì)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(diǎn)為形式簡(jiǎn)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(gè)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(jiǎn)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(wú)毒無(wú)害、力學(xué)性能和防水性能好、可在糧倉(cāng)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(yàn)

3.1 材料準(zhǔn)備及試件制作

試驗(yàn)的目的是測(cè)試不同塑料板厚度、不同焊縫形式的焊縫可以抵抗實(shí)際地下深度的水壓及塑料板厚度和焊縫形式對(duì)焊縫抵抗水壓力大小的影響。參考《土木工程實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》設(shè)計(jì)試件，試件的長(zhǎng)、寬分別為500 mm、250 mm，坡口角度為90°，粘合劑選擇無(wú)毒無(wú)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(zhǎng)、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(yàn)共分為9組。

試驗(yàn)?zāi)M工程實(shí)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(yàn)。

3.2 水壓試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

試驗(yàn)采用QJ-1.5/14自動(dòng)增壓泵（揚(yáng)程0～100 m）模擬地下水，自動(dòng)增壓泵可以不斷對(duì)水加壓。加壓時(shí)采用分級(jí)加載的方式，每級(jí)0.1 MPa，加載時(shí)間2 min。發(fā)現(xiàn)試件破壞時(shí)停止加壓，記錄破壞時(shí)的壓強(qiáng)。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖2。

圖2 試驗(yàn)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(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)

3.3 水壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將抗水壓強(qiáng)度試驗(yàn)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(jì)算出對(duì)應(yīng)的地下水深度。

3.3.1 塑料板厚度對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。塑料板厚度為5 mm時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(yǔ)

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