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文档简介
1、塑料成型工艺与模具设计自编期末复习资料 湖南大学 叶久新 王群版 第一 - - 三章塑料成型方法:注射成型 有 浇注系统 成型热塑性塑料压缩成型 无 浇注系统 成型热固性塑料压注成型 有 浇注系统挤出成型 有 浇注系统塑料模具分为:注射模具、压缩模具、传递模具、挤出模具、中空吹塑模具、热成型模具不同温度时聚合物呈现的三种状态:低温态 温度较低时呈玻璃态(固体态),在外力的作用下,有一定的变形,但变形可逆,即外力消失后,其变形也随之消失。高弹态 是橡胶态的弹性体。其变形能力显著增加,但变形仍可逆。黏流态 是粘性流体,常称为熔体。加工不可逆,一经成型冷却,形状保留。聚合物 单体经过聚合反应生成的高
2、分子聚合物塑料 是以合成树脂为主要成分,加入适量的添加剂而组成的混合物。优点:密度小、质量轻;比强度、比刚度高;电气性能好;光学性能好;化学稳定性高;减摩、耐磨及减振、隔音性能好;多种防护性能合成树脂的分子及结构分类: 热固性塑料 热塑性塑料添加剂 包括填充剂(增量作用又有改性效果)、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等。交联-聚合物由线型结构转变为体型结构的反应.降解聚合物分子可能 由于受到热和应力的作用或微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用而导致其相对分子质量降低的现象.塑化-加入的塑料在料筒中进行加热由固体颗粒转化成粘流态并且具有良好的可塑性过程.流动性 塑料熔体在一定的温度、压力作用下填
3、充模具型腔的能力 热塑性塑料检测:熔融流动指数测定法、螺旋线长度试验法影响塑料流动性的因素有以下三个:温度 料温高,则流动性大。压力 注射压力增大,则熔体收剪切作用越大,流动性也越大。模具结构 浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统的设计,溶料的流动阻力等因素流动性较好的塑料有:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维等流动性一般的塑料有:ABS(不透明)、AS、有机玻璃、聚甲醛等 截面形状分流道较小流动性较差的塑料有:聚碳酸酯、硬聚氯乙烯等 截面形状分流道较大热塑性塑料的种类有:通用塑料聚乙烯(PE) 线型结晶,是塑料工业中产量最大的品种,无毒、无味、呈乳白色。聚氯乙烯(PVC) 线型无定型,是世界
4、上产量最大的品种之一,价格便宜、应用广泛。聚苯乙烯(PS)仅次于聚氯乙烯和聚苯乙烯的第三大品种。应用于仪表外壳、指示灯罩聚丙烯(PP) 线型结晶,排名第四用于:板(片)材、管材、法兰、接头、自行车零件工程塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 具有良好的综合性能、耐腐蚀、抗冲击 需调湿 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 透光性塑料 俗称有机玻璃。聚碳酸酯(PC) 线型非结晶,机电、医药、光学、齿轮等 聚酰胺(PA) 线型结晶,俗称尼龙。 齿轮、电气架 日用品 需调湿 聚甲醛(POM)线型结晶氟塑料 是含有氟元素的塑料的总称,主要包括:聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCT-CE)、聚氯乙
5、烯(PVF)和聚偏乙烯(PVDF)塑件后处理:退火处理(减少内应力)和调湿处理(聚酰胺)注射成型的工艺条件:温度、压力、时间。温度:料筒的温度(前高后低) 和喷嘴的温度。压力:塑化压力、注射压力、保压压力、型腔压力塑化压力 是指采用螺杆式注射时,螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。塑化压力又称为背压。背压大小可以通过液压系统中的溢流阀来调整。注射压力 是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。时间 完成一次性注射模塑过程所需要的时间称为成型时间。成型时间直接影响到生产效率和设备利用率,在保证产品质量的前提下,尽量缩短成型周期中个阶段的时间。牵引速度 挤出成型主要是生产连续型材,所以必须设
6、置牵引装置。牵引速度与挤出速度的比值称为牵引比,其比值必须等于或大于1.塑件的尺寸精度影响塑件精度(公差)的因素主要有:模具加工制造误差及磨损、变形,尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损;不同种类塑件收缩率的波动;成型工艺条件的变化;塑件的形状、飞边厚度波动;脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。塑件结构设计1.壁厚设计的基本原则均匀壁厚。即:充模冷却收缩均匀,形状性好,尺寸精度高,生产率高。原因:塑件中的壁厚一般应尽可能一致,否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀,从而在塑件内部产生内应力,导致塑件产生翘曲、缩孔、甚至开裂等缺陷。满足塑件在装配、运输、使用的强度要求成型过程中的塑料流
7、动性有足够的脱模力,避免脱模时损坏2.塑件的脱模斜度(脱模斜度为30-130) 便于脱模,防止脱模时顶伤、顶白、划伤高精度、大尺寸-小 壁厚、复杂、收缩率大、增强塑件大当塑件有特殊要求或精度要求过高时,应选用较小的斜度较高、较大尺寸的塑件,应选用较小的斜度收缩率较大的塑件应取较大的脱模斜度。塑件形状复杂的、不易脱模的,应取较大的脱模斜度。塑件上的凸起或加强筋单边应有4-5的斜度。增强塑件宜取大值当塑件壁厚较大时,因成型时塑件收缩量大,故也应选择较大的脱模斜度。脱模斜度的取向原则是:内孔以小端为基准,符合图样要求,斜度由扩大方向取得;外形以大端为基准,符合图样要求,斜度由缩小方向取得。 3.加强
8、肋 作用是在不增加厚壁的情况下,加强塑件的强度和刚度,避免塑件翘曲变形4.支撑面 保证稳定性5.圆角 减少应力集中,保证熔体的流动性好6.孔 孔间距保证塑件的强度嵌件的用途塑件中镶入嵌件的目的:增强塑件的局部强度、硬度、耐磨性、导电性、延长塑件的寿命;增加塑件的形状和尺寸的稳定性,提高精度;设计原则:线线膨胀系数同塑料线膨胀系数相近,防止嵌件周围塑料开裂嵌件的边缘加工成圆角,避免应力集中;形状要对称,保证冷却收缩率嵌件的定位面要可靠的密封面,H8/h8配合部分采取双向定向,既不转动又不轴向窜动齿轮设计 1.相同结构的齿轮使用相同的塑料 2.轴削边减少应力集中 3.齿轮的内孔与轴采用过渡配合塑件
9、结构设计遵循的原则1.在设计塑件时,应考虑原材料的成型工艺性,如流动性、收缩率等。2.在设计塑件的同时应考虑其模具的总体结构,使模具型腔易于制造模具抽芯和推出机构简单。(3.在保证塑件使用性能物理性能,力学性能电性能等的前提下,力求结构简单,壁厚均匀,使用方便。4对设计的塑件外观要求较高时,应先通过造型,然后逐步绘制图样塑件的标志符号 最佳选择设计是凹坑凸形 塑件上公差原则 孔的公差采用单向正偏差,即下偏差为0;轴的公差采用单向负偏差,即上偏差为0;中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差。第四章完整的注射成型工艺过程 成型前的准备、注射成型过程、塑件的后处理三部分。注射成型 加料 塑化 注射
10、 保压(对于提高塑件的密度、降低收缩和克服塑件表面缺陷)、冷却(时间最长) 脱模 六个步骤。注射模塑工艺的“三要素” 温度 压力 时间分型面选择的一般原则:(首要)符合塑件脱模要求,分型面选在塑件脱模方向最大的投影边缘部位分型线不影响塑件的外观确保塑件留在动模一侧,利于推出且推杆痕迹不显露于外观面确保塑件质量模满足塑件锁紧要求 投影面积小的方向作为侧向分型面;分型线为曲面时,加斜面锁紧合理安排浇注系统,尤其是浇口位置便于模具加工制造考虑排气效果 (分型面与塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面相重合)浇注系统 指塑料熔体从注射喷嘴出后到达型腔之前在模具内流经的通道。由主流道、分流道、浇口、冷料穴
11、(井)组成。浇注系统总体设计原则1)了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性 2)采用尽量短的流程,以减少热量与压力损失3)浇注系统设计应有利于良好的排气 4)防止型芯变形和嵌件位移5)便于修整浇口以保证塑件外观质量 6)浇注系统应结合型腔布局同时考虑7)流动距离比和流动面积比的校核。主流道 主流道与浇口之间的通道,起分流和转向的连接喷射机喷嘴与分流道的一段通道 卧式立式注射机主流道垂直分型面 主流道为锥形设计原则:主流道与喷嘴的对接处设计成半球形主流道的圆锥角2-4主流道大端呈圆角主流道浇口套与定位圈设计成整体式(浇口套与定模座板H7/M6 与定位圈H9/f9)主流道的长度短;防止压力损失,影
12、响熔体的顺利充型浇口套内壁粗糙度值位Rao.8m冷料穴(井) 主流道与分流道末端 存放两次注射间隔产生的冷料和料流前锋的冷料,防止冷料进入型腔而形成各种缺陷,使其保留在动模一侧,便于脱模的功能。 作用增加熔接强度分流道 主流道与浇口之间的通道 起转向、分流作用 实际生产中常采用梯形截面分流道,该分流道容易加工,且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大。 分流道截面形状 梯形(理想)、圆形、半圆形、正方形、U形 型腔和分流道的排列有平衡式和非平衡式两种设计原则:1.塑料流经分流到是压力和温度损失要小2分流道固化时间稍后与制品的,有利于压力的传递及保压3.利于塑料均匀而快速的进入各个型腔4.分流道的长
13、度要短,容积要小5.便于加工及刀具选择浇口 分流道与型腔之间的一段细短通道,作用使从分道过来的塑料熔体快速进入并充满型腔,浇口部分熔体能迅速的凝固而封闭浇口防止型腔内熔体的倒流。类型有:直接浇口、中心浇口(扇形、环形、爪形)、点浇口、潜伏式浇口、护耳形浇口等,其中点浇口是能够自行切断熔体。浇口的特点,浇口可分为限制性 非限制性1)直接浇口优点:浇口横截面积大,模具简单,易于成型,排气好,适用厚壁、高粘度成型深塑件缺点:只用于单腔,有内应力,易变形、气泡、开裂等现象2)中心浇口优点:进料点对称,充型均匀,能消除拼缝线且排气顺利 扇形、环形、爪形、轮辐式3)点浇口的优点:开模时浇口可自动拉断,有利
14、于自动化操作;浇口残留痕迹小,不影响塑件外观;易成型,适用于双分型面/三板式(才能将浇注系统的凝料拉出来)缺点:压力损失大;模具必须采用三板式结构,结构复杂,成型周期长。对于投影面积大或者容易变形的塑件,应采用多点浇口,以减小翘曲变形。4)侧浇口的优点:典型的矩形侧浇口,改变浇口的宽度b和厚度t,可以调整成型时间。侧浇口可以根据塑件的形状特征选择浇口位置,浇口设在分型面加工容易,修整方便;除去浇口方凝料便,浇口痕迹小,因此,侧浇口广泛地应用于小型塑件,适用于两板式多型腔模具。缺点:塑件容易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷,注射压力损失较大(选用的注射力采取较大),壳形塑件容易排气不良。5)潜伏式浇
15、口的优点:潜具有点浇口的各种特点;可以采用较为简单的两板式一次开模;塑件和流道分别设置推出机构;开模分型或推出时浇口即被自动切断易实现自动化,;浇口位置选择范围更广;缺点:分型或推出时必须具有较大的力来切断浇口,拉出倾向凝料。对于强韧性塑料或脆性塑料,潜伏式浇口是不合适的。排气系统 间隙排气、分型面排气;排气塞(槽)排气;强制排气排气是塑件成型的需要,引气是塑件脱模的需要。注射模中各零部件 按作用可分为 成型零部件和结构零部件(装配定位安装)两大类成型零部件(结构设计): 构成型腔的零部件成为成型零件凹模、凸模、型芯、螺纹型芯和型环,已经各种成型环和成型镶块等凹模结构设计 整体式 整体嵌入式(
16、加工效率高,装拆方便,可以保证各个型腔形状、尺寸一致) 组合式 镶嵌式凸模(主型芯)结构设计 整体式(便于加工) 组合式 螺纹型芯和型环结构设计 1)必须考虑塑料收缩率 2)表面粗糙度值要小3)螺纹始端和末端按塑料螺纹结构要求设计,以防止从塑件上拧下时拉毛塑料螺纹4)固定螺母的螺纹型芯不必放收缩率,按普通螺纹制造即可。固定板 一般采用碳素结构钢制造脱模(推出)机构 脱出塑件的机构设计原则:塑件滞留于动模,动模侧必有拉料杆保证塑件不变形损坏力求良好的塑件外观推杆机构应动作可靠合模时应使推杆机构正确复位类型 P144-P1154推杆脱模机构 推出部件、推板、推杆固定板、导向部件和复位部件等组成。优
17、点:最常用、简单形式 具有制造简单、更换方便、推出效果好 适用于脱模阻力小塑件缺点:顶出面积一般较小,容易引起应力集中而顶坏塑件,不适于脱模斜度小和顶出阻力大的管形或箱形塑件推管脱模机构 对于圆环形(齿轮)、薄壁圆筒形塑件或局部为圆筒形的塑件,可用此机构。优点:推顶平稳可靠,整个周边推顶塑件,塑件受力均匀,无变形、无推出痕迹,同轴度高 缺点:对于薄壁深筒型塑件和软性塑料塑件,因其易变形,不易单独采用推管推出,应同时采用其他推出元件脱模板(推件板:使塑件不易变形)脱模机构 深腔薄壁的容器、大圆筒形塑料以及不允许有推杆痕迹的塑件都可采用此机构。优点:顶出均匀、力量大,运动平稳,塑件不易变形,表面无
18、顶出痕迹,结构简单,无需设置复位装置 缺点:对于非圆形的塑件,其配合部分加工困难,并因增加推件板而使模具重量有所增加,对于大型深腔容器,尤其是采用软质塑料时,要在推件板附近设置引气装置,防止在脱模过程中形成真推块脱模机构 平板状带凸模的塑件,圆筒形塑件型芯 成型塑件内表面的凸状零件。型腔/模膛(凹模) 成型塑件外表面的零件(即凹模型腔) 是用来填充塑料熔体以成型制品的空间复位形式 复位杆复位、 弹簧复位干涉现象 合模过程中滑块的复位先于推杆的复位致使滑块上的侧型芯与推杆相碰撞,造成模具损坏。避免侧型芯与推杆不发生干涉的条件 措施: 1.谁退干线与活动型芯复位 2.推杆的推出不超过活动型芯的最低
19、面 3.避免推杆与型芯的水平投影重合倾斜角越大时,抽拔力就越小,抽芯距就越大冷却系统 作用: 带走高温塑料熔体所放出的热量; 将模具温度控制在设定的范围内 设计原则1)动、定模分别冷却,保持冷却平衡 2)冷却水孔应尽量多,模模具内温度梯度越小,冷却越均匀3)冷却水孔至型腔表面距离应尽量相等, 4)浇口处加强冷却5)冷却水道进、出口温差应尽量小 6)冷却系统水道应尽量避免与其他机构发生干涉现象 7)塑件越厚,水管孔径越大 8)标记冷却水通道的水流方向不均匀的冷却会使制品表面 光泽不一,出模后产生热变形。侧抽芯机构 当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧塑有凹凸形状时,除极少数情况可以强行脱模外,一
20、般必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构,在塑件脱模前,先将其脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做侧向抽心机构。侧向分型抽芯机构驱动方式分类 手动、机动、液压(气动)、联合作用 塑件内外表面的形状设计在满足使用性能的前提下,应尽量使其有利于成型,尽量不采用侧向抽芯机构机动式分型抽芯机构 特点 抽芯力大灵活方便、生产率高、容易实现自动化、无需另外添置设备根据传动零件分类 斜导柱抽芯、斜滑块抽芯、弯销抽芯、斜导槽抽芯、楔块抽芯、齿轮齿条抽芯、斜槽抽芯、弹簧抽芯齿轮齿条侧抽芯 较长抽芯距,较大抽芯力斜滑块抽芯 当塑件侧面的孔或凹槽较浅,抽芯距不大,但成型面积较大,需要抽芯力较大导向定
21、位机构 导柱导向(间隙配合H7/h6) 和 锥面定位两种类型 作用 导向(维持动定模正确合模,引导动模正确合模) 定位 支撑 承受注射时侧压力斜导柱和滑块 特点 结构简单、制造方便、安全可靠 斜导柱与其他固定的模板之间为过渡配合 斜导柱工作端的端部设计成锥台形,则工作端部锥台的斜角小于斜导柱的斜角 安装位置: 1.斜导柱在定模、滑块在动模(有干涉可能) 2.斜导柱在动模、滑块在定模 3.斜导柱和滑块同在定模上 4.斜导柱和滑块同在动模上楔紧块 在塑件注射过程中,侧型芯在抽芯方向受到熔体较大的推力作用,这个力通过滑块传给斜导柱,而一般斜导柱为细长杆,受力后容易变形。因此必须设置楔紧块,以压紧滑块
22、。 楔紧块角度=斜导柱角度+23 1222 楔紧块作用 使滑块、活动型芯不致产生位移;保护斜导柱和保证滑块在成型时位置精度。楔紧块的楔角必须大于斜导柱的斜角,一般楔角度为斜导柱斜角+(2-3)注射成型的特点1)它具有成型周期短能一次成型外形复杂,尺寸精确,带有金属或非金属的塑料制件2)对成型各种塑料的适用性强3)生产效率高,易于实现全自动化生产等一系列有点4)注射成型的设备价格及模具制造费用成本较高,不适合单件及批量较小的塑件的生产。液压抽芯或气压抽芯机构优点 抽芯力大,抽芯距长,侧型芯或侧型腔的移动不受开模时间或推出时间的限制,抽芯动作比较平稳 缺点 成本高口模 是成型管材外部表面轮廓的机头
23、零件,口模内径决定塑料管材外径。 一般模具表面粗糙度值要比塑件的要求低1-2 级。 凸模粗糙度值要求比凹模大尺寸的模具型腔在设计时,一般以刚度设计为准;小尺村的模具型腔,设计时以强度设计为基准 大题1.如图所示注射模具(18分)(1)指出图示模具的结构类型双分型面模或三板模(2)该模具的浇口类型 点浇口(3)该模具采用了何种推出机构 推板推出机构(4)标出图示注射模具的各零件名称。1定距拉板 2弹簧 3限位销 4、12 导柱 5推件板 6型芯固定板 7支承板 8支架 (垫块) 9推板 10推杆固定板 11推杆 13中间板 14定模座板2. 已知:塑件尺寸如图所示,收缩率Scp=0.6%,计算成
24、型零件的工作尺寸。(模具制造公差取塑件公差的1/3)(12分)3.改错题 P34 塑件壁厚改进 P39-支撑面的改进 P45-塑件表面形状的改进壁厚不均匀 附录资料:不需要的可以自行删除地下连续墙施工工艺标准1、范围本工艺适用于工业与民用建筑地下连续墙基坑工程。地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是:施工振动小,墙体刚度大,整体性好,施工速度快,可省土石方,可用于密集建
25、筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工,可用于各种地质条件下,包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构,工业建筑的深池、坑;竖井等。2、施工准备2.1材料要求2.1.1水泥用32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,要求新鲜无结块。2.1.2砂宜用粒度良好的中、粗砂,含泥量小于5%。2.1.3石子宜采用卵石,如使用碎石,应适当增加水泥用量及砂率,以保证坍落度及和易性的要求。其最大粒径不应大于导管内径的16和钢筋最小间距的14,且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加剂可根
26、据需要掺加减水剂、缓凝剂等外加剂,掺入量应通过试验确定。2.1.5钢筋按设计要求选用,应有出厂质量证明书或试验报告单,并应取试样作机械性能试验,合格后方可使用。2.1.6泥浆材料泥浆系由土料、水和掺合物组成。拌制泥浆使用膨润土,细度应为200250目,膨润率510倍,使用前应取样进行泥浆配合比试验。如采取粘土制浆时,应进行物理、化学分析和矿物鉴定,其粘粒含量应大于50%,塑性指数大于20,含砂量小于5%,二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为34。掺合物有分散剂、增粘剂(CMC)等。外加剂的选择和配方需经试验确定,制备泥浆用水应不含杂质,pH值为79。2.2主要机具设备2.2.1成槽设备有多头钻成槽
27、机、抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)、轨道转盘等2.2.2混凝土浇灌机具有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。2.2.3制浆机具有泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、软轴搅拌器、旋流器、振动筛、泥浆比重秤、漏斗粘度计、秒表、量筒或量杯、失水量仪、静切力计、含砂量测定器、pH试纸等。2.2.4槽段接头设备有金属接头管、履带或轮胎式起重机、顶升架(包括支承架、大行程千斤顶和油泵等)或振动拔管机等。2.2.5其他机具设备有钢筋对焊机,弯曲机,切断机,交、直流电焊机,大、小平锹,各种扳手等。2.3作业条件、2.3.1在工程范围内钻探,查明地质、地层
28、、土质以及水文情况,为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据.。同时进行钻探,摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。2.3.2按设计地面标高进行场地平整,拆迁施工区域内的房屋、通讯、电力设施以及上下水管道等障碍物,挖除工程部位地面以下m内的地下障碍物。施工场地周围设置排水系统。2.3.3根据工程结构、地质情况及施工条件制定施工方案,选定并准备机具设备,进行施工部署、平面规划、劳动配备及划分槽段;确定泥浆配合比、配制及处理方法,编制材料、施工机具需用量计划及技术培训计划,提出保证质量、安全及节约等的技术措施。2.3.4按平面及工艺要求设置临时设施,修筑道路,在施工区域设置导墙;安
29、装挖槽、泥浆制配、处理、钢筋加工机具设备;安装水电线路;进行试通水、通电、试运转、试挖槽、混凝土试浇灌。3、操作工艺3.1工艺流程(图3.1)图3.1多头钻施工及泥浆循环工艺3.2导墙设置3.2.1在槽段开挖前,沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙,采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇3.2.2导墙深度一般为12m,其顶面略高于地面50100mm,以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100200mm,内墙面应垂直,内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为4060mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为10mm,内外导墙间距允许偏盖5mm,导墙顶面应保持水平。3.2.3导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土
30、壁代模,以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时,应用粘性土分层夯实,以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。3.2.4导墙顶面应高出地下水位1m以上,以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上,且不低于导墙顶面0.3m。3.2.5导墙混凝土强度应达到70%以上方可拆模。拆模后,应立即将导墙间加木支撑至槽段开挖拆除。严禁重型机械通过、停置或作业,以防导墙开裂或变形。3.3泥浆制备和使用3.3.1泥浆的性能和技术指标,应根据成槽方法和地质情况而定,一般可按表3.3.1采用。泥浆性能指标表3.3.1项目性能指标检查方法一般地层软弱土层密度粘度胶体率稳定性失水量pH值泥皮厚度静切力(1min)
31、含砂量1.041.25kgL1822s95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.01.5mm30min2050mgcm24%泥浆密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或稳定计失水量仪pH试纸失水量仪静切力计含砂量测定器注:1.密度:表中上限为新制泥浆,下限为循环泥浆。一般采用膨润土泥浆时,新浆密度控制在1.041.05;循环程中的泥浆控制在1.251.30;对于松散易坍地层,密度可适当加大。浇灌混凝土前槽内泥浆控制在1.151.25,视土质情况而定;2.成槽时,泥浆主要起护壁作用,
32、在一般情况下可只考虑密度、粘度、胶体率三项指标;3.当存在易塌方土层(如砂层或地下水位下的粉砂层等)或采用产生冲击、冲刷的掘削机械时,应适当考虑,泥浆粘度,宜用2530s。3.3.2在施工过程中应加强检查和控制泥浆的性能,定时对泥浆性能进行测试,随时调泥浆配合比,做好泥浆质量检测记录。一般作法是:在新浆拌制后静止24h,测一次全项(含砂量除外);在成槽过程中,一般每进尺15m或每4h测定一次泥浆密度和粘度。在槽结束前测一次密度、粘度;浇灌混凝土前测一次密度。两次取样位置均应在槽底以上200mm处。失水量和pH值,应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定。稳定性和胶体率一般在循环
33、泥浆中不测定。3.3.3泥浆必须经过充分搅拌,常用方法有:低速卧式搅拌机搅拌;螺旋桨式搅拌机搅拌;压缩空气搅拌;离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上,或加分散剂膨润土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆,如重复使用,必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理,它是利用泥浆和土渣的密度差,使土渣沉淀,沉淀后的泥浆进入贮浆池,贮浆池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下均可,但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土造浆循环时,应将高压水通过导管从钻头孔射出,不得将水直接注入槽孔中。3.3.5在容易产
34、生泥浆渗漏的土层施工时,应适当提高泥浆粘度和增加储备量,并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏,应及时补浆和堵漏,使槽内泥浆保持正常。3.4槽段开挖3.4.1挖槽施工前应预先将连续墙划分为若干个单元槽段,其长度一般为47m。每个单元槽段由若干个开挖段组成。在导墙顶面划好槽段的控制标记,如有封闭槽段时,必须采用两段式成槽,以免导致最后一个槽段无法钻进。3.4.2成槽前对钻机进行一次全面检查,各部件必须连接可靠,特别是钻头连接螺栓不得有松脱现象。3.4.3为保证机械运行和工作平稳,轨道铺设应牢固可靠,道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为5mm,轨道标高允许误差10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳,并使悬挂中
35、心点和槽段中心一致。钻机调好后,应用夹轨器固定牢靠。3.4.4挖槽过程中,应保持槽内始终充满泥浆,以保持槽壁稳定。成槽时,依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时,依砂泵是否潜入泥浆中,又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣,操作简便,排泥效率高,但开始钻进须先用正循环方式,待潜水砂泵电机潜入泥浆中后,再改用反循环排泥。3.4.5当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时,可辅以采用冲击钻将其破碎,用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面。3.4.6成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度,应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况,不断调整钻机操作,并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。3.4.7挖
36、槽时应加强观测,如槽壁发生较严重的局部坍落时,应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后,应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等项目,合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应作好施工记录。3.5清槽3.5.1当挖槽达到设计深度后,应停止钻进,仅使钻头空转而不进尺,将槽底残留的土打成小颗粒,然后开启砂泵,利用反循环抽浆,持续吸渣1015min,将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。3.5.2当采用正循环清槽时,将钻头提高槽底100200mm,空转并保持泥浆正常循环,以中速压入泥浆,把槽孔内的浮渣置换出来。3.5.3对采用原土造浆的槽孔,成槽后可使钻头空转不进尺,同时射水,待排出泥浆密度降到1.1左
37、右,即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时,为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定,应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。3.5.4清理槽底和置换泥浆结束1h后,槽底沉渣厚度不得大于200mm;浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm,槽内泥浆密度为1.11.25、粘度为1822s、含砂量应小于8%。3.6钢筋笼制作及安放3.6.1钢筋笼的加工制作,要求主筋净保护层为7080mm。为防止在插入钢筋笼时擦伤槽面,并确保钢筋保护层厚度,宜在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有100200mm,当采用接头管时,水平钢筋的端部至接头管或混凝土及接头面应留有100
38、150mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内,利钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸,应比导管连接处的外径大100mm以上。3.6.2为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确,钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊,其余交点处采用交错点焊。对成型时临时扎结的铁丝,宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度,除结构受力要求外,尚应考虑增设斜拉补强钢筋,将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用搭接时,为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重,部分接头应焊牢固。3.6.3钢筋笼制
39、作允许偏差值为:主筋间距l0mm;箍筋间距20mm;钢筋笼厚度和宽目l0mm;钢筋笼总长度50mm。3.6.4钢筋笼吊放应使用起吊架,采用双索或四索起吊,以防起吊时因钢索的收紧力而目起钢筋笼变形。同时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼,以免造成弯曲变形。为避免钢筋吊起后在空中摆动,应在钢筋笼下端系上溜绳,用人力加以控制。3.6.5钢筋笼需要分段吊入接长时,应注意不得使钢筋笼产生变形。下段钢筋笼入槽后.临时穿钢管搁置在导墙上,再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内时,吊点中心必须对准槽段中心,竖直缓慢放至设计标高,再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地摄入槽内,应重新吊出,查明原因,采取相应措施
40、加以解决,不得强行插入。3.6.6所有用于内部结构连续的预埋件、预埋钢筋等,应与钢筋笼焊牢固。3.7浇注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比应符合下列要求:混凝土的实际配制强度等级应比设计强度等级高一级;水泥用量不宜少于370kgm3;水灰比不应大于0.6;坍落度宜为1820cm,并应有一定的流动度保持率;坍落度降低至15cm的时间,一般不宜小于lh;扩散度宜为3438cm;凝土拌合物的含砂率不小于45%;混凝土的初凝时间,应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求,一般不宜低于34h。3.7.2接头管和钢筋就位后,应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必使用导管,其内径一般选用250mm,
41、每节长度一般为2.02.5m。导管要求连接牢靠,接头用橡胶圈密封,防止漏水。导管接头若用法兰连接,应设锥形法兰罩,以防拔管时挂住钢筋。导管在使用前要注意认真检查和清理,使用后要立即将粘附在导管上的混凝土清除干净。3.7.3在单元槽段较长时,应使用多根导管浇灌,导管内径与导管间距的关系一般是:导管内径为150mm,200mm,250mm时,其间距分别为2m、3m、34m,且距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥浆卷入导管内,导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度,一般应控制在24m为宜。在任何情况下,不得小于1.5m或大于6m。,3.7.4导管下口与槽底的间距,以能放出隔水栓和混凝土为度,一般比栓
42、长100200mm。隔水栓应放在泥浆液面上。为防止粗骨料卡住隔水栓,在浇注混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水栓用铁丝吊住,待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑,导管底端能埋入混凝土中0.81.2m时,才能剪断铁丝,继续浇筑。3.7.5混凝土浇灌应连续进行,槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2mh,中途不得间歇。当混凝土不能畅通时,应将导管上下提动,慢提快放,但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼。3.7.6随着混凝土的上升,要适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下一般保持24m。不宜大于6m,并不小于1m,严禁把导管底端提出混凝土上面。3.7.7在一个槽段
43、内同时使用两根导管灌注混凝土时,其间距不应大于3.0m,导管距槽段端头不宜大于1.5m,混凝土应均匀上升,各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m,混凝土浇筑完毕,终浇混凝土面高程应高于设计要求0.30.5m,此部分浮浆层以后凿去。3.7.8在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量,应有专人每30min测量一次导管埋深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点,用平均值确定混凝土上升状况,以决定导管的提拔长度。3.8接头施工3.8.1连续墙各单元槽段间的接头型式,一般常用的为半圆形接头型式。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管,后放入钢筋笼,浇灌混凝土,根据混凝土的凝结硬化速度,徐徐将接头管拔出,
44、最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面,在浇筑下段混凝土前,应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次,刷去接头处的残留泥浆,以利新旧混凝土的结合。3.8.2接头管一般用10mm厚钢板卷成。槽孔较深时,做成分节拼装式组合管,各单节长度为6m、4m、2m不等,便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小1020mm,直径误差在3mm以内。接头管表面要求平整光滑,连接紧密可靠,一般采用承插式销接。各单节组装好后,要求上下垂直。3.8.3接头管一般用起重机组装、吊放。吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心,保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底,上端固定在导墙或顶升架上。3.8.4提拔接头管宜
45、使用顶升架(或较大吨位吊车),顶升架上安装有大行程(12m)、起重量较大(50100t)的液压千斤顶两台,配有专用高压油泵。3.8.5提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度、混凝土的凝固硬化速度,不失时机地提动和拔出,不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快,则会造成混凝土壁塌落;过迟、过缓,则由于混凝土强度增长,摩阻力增大,造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后23h即开始提动接头管,然后使管子回落。以后每隔1520min提动一次,每次提起100200mm,使管子在自重下回落,说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落,管内又没有涌浆等异常现象,宜每隔2030mm拔出0.51.
46、0m,如此重复。在混凝土浇灌结束后58h内将接头管全部拔出。4、质量标准4.1地下连续墙均应设置导墙,导墙形式有预制及现浇两种,现浇导墙形状有“L”型或倒“L”型,可根据不同土质选用。4.2地下墙施工前宜先试成槽,以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可复核地质资料。4.3作为永久结构的地下连续墙,其抗渗质量标准可按现行国家标准地下防水工程施工质量验收规范GB50208执行。4.4地下墙槽段间的连接接头形式,应根据地下墙的使用要求选用,且应考虑施工单位的经验,无论选用何种接头,在浇注混凝土前,接头处必须刷洗干净,不留任何泥砂或污物。4.5地下墙与地下室结构顶板、楼板、底板及梁之间连接可预埋钢筋或接驳
47、器(锥螺纹或直螺纹),对接驳器也应按原材料检验要求,抽样复验。数量每500套为一个检验批,每批应抽查3件,复验内容为外观、尺寸、抗拉试验等。4.6施工前应检验进场的钢材、电焊条。己完工的导墙应检查其净空尺寸,墙面平整度与垂直度。检查泥浆用的仪器、泥浆循环系统应完好。地下连续墙应用商品混凝土。4.7施工中应检查成槽的垂直度、槽底的淤积物厚度、泥浆比重、钢筋笼尺寸、浇注导管位置、混凝土上升速度、浇注面标高、地下墙连接面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、锁口管或接头箱的拔出时间及速度等。4.8成槽结束后应对成槽的宽度、深度及倾斜度进行检验,重要结构每段槽段都应检查,一般结构可抽查总槽段数的20%,每槽段应抽查1个段面。4.9永久性结构的地下墙,在钢筋笼沉放后,应做二次清孔,沉渣厚度应符合要求。4.10每50m3地下墙应做1组试件,每幅槽段不得少于1组,在强度满足设计要求后方可开挖土方。4.11作为永久性结构的地下连续墙,土方开挖后应进行逐段检查,钢筋混凝土底板也应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量
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