复合材料网论文（精选9篇）
复合材料网论文 篇1
郑西客运专线位于我国黄土分布地区的东南部,沿线黄土分布广泛,约占线路总长的90%左右,其中湿陷性黄土区段长度占全线长度的65%。对线路平顺和路基工后沉降有特殊要求的客运专线来说,如何保证路基、桥涵、隧道等工程的安全、可靠、合理、可行,给工程设计理念和工程处理措施提出了新的要求。文中就利用桩网复合地基处理加固湿陷性黄土地基、控制路基沉降作了一些探讨,供设计时参考。
1 桩网复合地基
桩网复合地基(pile-net composite foundation),是指天然地基在地基处理过程中,下部土体得到竖直向增强体“桩”的加强,从而形成桩土复合地基加固区,并在该区上部铺设水平向增强体“网”,从而形成加筋土复合地基加固区,使桩—网—土协同作用,共同承担荷载的人工地基[1]。
桩网复合地基由四部分组成:1)拱上路堤填土;2)柔性拱区;3)桩土加固区;4)下卧层。
在地基部分土体中设置的竖直向增强体“桩”是受力主体,与桩间土形成桩土加固区,承担上部荷载,并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层“网”,形成柔性拱区(上部与下部之间的柔性土拱过渡区)。桩网复合地基中的桩起承载作用,是力学要求;而高强度网则是结构要求,目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比,使桩—网—土协同作用,共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。
2 桩网复合地基静力设计与计算
2.1 荷载
桩网结构地基荷载包括路基面荷载和路基土体自重,其中路基面荷载有钢轨荷载、扣件荷载、轨道板荷载、轨枕荷载和钢筋混凝土基础荷载。由于是静力计算,故不考虑列车荷载。计算式为:
W=w1+γ1H (1)
其中,w1为路基面荷载,kN/m2;γ1为路基填土容重,kN/m3;H为路基填土高度,m。
2.2 桩径
桩径的设计应与当地施工机械相适应。桩径过小,则桩数量增多,成孔和回填工作量增加;桩径过大,则对桩间土体挤密不够,同时对成孔机械能量要求较大,设备基本条件不易达到,过大的桩径也会影响挤密后土的均匀性。结合我国目前的施工机具和设备情况,桩径一般以300 mm～600 mm为宜,大多用400 mm。
2.3 桩距
桩距的设计一般通过试验和计算确定。桩距过大,承载能力不能满足;桩距过小,桩的承载能力不能充分发挥,且给施工造成困难。假设以桩体为中心,以桩距为边长的区域内的桩顶荷载全部由单桩来承载(最不利情况),则可由下式估算合理桩距。
其中,σa为桩容许抗压强度,kPa;Ap为灰土桩截面面积,m2。
为了使桩间土挤密均匀,桩孔尽量采用等边三角形布置。
2.4 桩长
桩孔深度应按湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型及成孔设备的能力等方面考虑,对于湿陷性黄土地基,处理深度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加压力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。另外还要考虑加固层和下卧层土体的工后沉降是否能满足设计要求。
2.5 地基置换率
复合地基置换率为桩体的横断面积与该桩体对应的复合地基面积的比值,若桩体按等边三角形布置,则置换率为:
2.6 地基承载力计算
2.6.1 单桩所承受的荷载
V=(w1+γ1H)×s2 (3)
2.6.2 单桩竖向承载力
1)国内计算法。
Rk=(πd∑qsikli+qpkAp)/K>V
(4)
其中,qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力,kPa;qpk为极限端阻力,kPa;K为安全系数,一般取3.0。
2)日本桩网法。
Qa=(Qp+Qf)/Fs=(3quAp+πdquL/2)/Fs>V (5)
其中,Qp为灰土桩极限端阻力,kN;Qf为灰土桩桩周极限摩阻力,kN;d,L分别为桩径和桩长,m;Fs为安全系数,一般取3.0。
2.6.3 桩网结构承载力
根据桩网结构桩土分担荷载比原理,复合地基的承载力可按下式计算:
fck=mRk/Ap+αβ(1-m)fk>W (6)
其中,fk为天然地基承载力标准值,kPa;α为桩间土强度提高系数;β为桩间土强度发挥系数,硬土取0.1～0.4,软土取0.5～1。
2.7 桩网结构变形沉降
桩网结构地基的变形由加固区土层的变形和桩端以下土层沉降两部分组成。计算时不考虑加固区土体自重,桩顶平均应力按路基面荷载与路基土体自重之和计算,桩底附加应力计算考虑桩底提升1/3桩长,应力按30°角向下扩散后的附加应力。
2.7.1 加固区变形沉降
群桩压缩变形按下式计算:
式中:p0——桩顶处平均应力,kPa;
Δp——桩底处附加应力,kPa;
L——桩长,m;
Eps——桩网复合地基复合弹性模量,MPa。
2.7.2 下卧层变形沉降
下卧层计算采用分层总和法:
式中:pi-1,pi——分别为第i层土上下面附加应力,kPa;
Hi——第i层土厚度,m;计算厚度至附加应力小于自重应力的10%。
2.7.3 总沉降
总变形沉降量为加固区变形量与下卧层沉降量之和,即:S=S1+S2。
3 工程实例
3.1 工程概况
郑西客运专线某试验段,位于渭河南岸Ⅲ级阶地后缘,线路大都以挖方形式通过,工点处地表广布第四系上更新统风积砂质黄土,厚度约30 m,Ⅱ级普通土,5 m以上σ0=130 kPa,5 m以下σ0=150 kPa。砂质黄土具Ⅱ级自重湿陷性,湿陷土层总厚度15 m,天然容重18 kN/m3。当垂直压力为0.1 MPa～0.47 MPa时,平均压缩模量介于11.18 MPa～24.2 MPa之间。当垂直压力为0.4 MPa～1.6 MPa时,其压缩模量介于42.44 MPa～23.67 MPa之间。
选取典型断面进行计算(如图1所示)。线路为双线无砟轨道,路基面宽度b1=13.8 m,路基坡度1∶1.5,路基高度H=1.2 m。路基为A组填料,γ1=20 kN/m3。
3.2 路基面荷载
包括钢轨、扣件、轨道板、双块式轨枕和钢筋混凝土基础在内的路面荷载w1=13.68 kN/m2。
3.3 桩设计参数
采用灰土桩,桩径d=0.4 m,桩距s=0.8 m,等边三角形布置,灰土配比2∶8,桩顶铺设0.5 m厚二八灰土垫层,在垫层顶面铺设一层二布—膜土工布。计算置换率m=22.7%>10%。桩距
3.4 灰土桩桩网结构承载力计算
经计算单桩承受荷载V=19.67 kN,单桩竖向承载力标准值Rk=278 kN>V,日本桩网结构法得出的单桩竖向承载力容许值Qa=911 kN>V,实际上由V<Qa可解得桩长为负值,这说明在黄土地区,只要单桩承载力满足容许承载力,复合地基的承载力不是设计的控制因素,应该用沉降控制设计。
桩网结构的承载力fck=539.7 kPa。
3.5 桩网结构沉降变形计算
加固区变形:S1=(30.74+23.87)×13/64 000=0.011 m。
下卧层计算厚度为1 m,平均附加应力为23.29 kPa,取平均压缩模量为24 MPa,计算得下卧层沉降量为0.97 mm。
总变形沉降量S=0.012 m<0.015 m,符合设计要求。
4 结语
经计算,采用灰土桩桩网结构加固郑西客运专线湿陷性黄土地基,无论是桩网复合地基的承载力,还是工后变形沉降量,均能满足设计要求,故此方案是可行的。
参考文献
[1]饶为国.桩—网复合地基原理及实践[M].北京:中国水利水电出版社,2004:35.
[2]肖宏,蒋关鲁,魏永幸.遂渝线无碴轨道桩网结构地基处理技术[J].铁道工程学报,2006(4):22-25.
[3]乔国峰.浅谈湿陷性黄土地基加固施工技术[J].山西建筑,2007,33(12):119-120.
[4]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002:11.
[5]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003:9.
复合材料网论文 篇2
固网：指原网通公司(重组前)所具有的所有业务，包括固定电话业务、小灵通业务、宽带业务以及相应的增值业务。许昌联通公司固网业务在许昌固网业务中处于主导地位，我公司肩负着许昌党、政、军以及具有较大影响力的企业、事业单位固网通信服务职责。许昌本地具有固网业务的通信商有许昌联通公司、许昌电信公司、许昌铁通公司
固定电话简介：
固定电话优点：信号好、绿色环保无辐射、资费便宜
目标客户：家庭客户中老人、小孩；通话量大的单位、企业、商户
普通电话：指一个用户单独使用并占有一个独立的电话号码的电话。普通电话的基
本通话服务包括本地通话、国内长途、国际长途、港澳台长途等。本地
电话指在同一个长途区号范围内的电话，一个长途区号范围内的电话网
称为本地电话网。在每个县（市、区）内的通话称为区内电话，在县、市、区之间的通话称为区间电话。
计费方式：营业区内： 营业区内用户之间通，通话费采用首次三分钟（不足三分钟
按三分钟计），以后一分钟计费一次（不足一分钟按一分钟计），即3+
1的方式计费，前三分钟0.22元，以后0.11元/分钟。
营业区间：区间的通话费采用一分钟计为一个计费单位（不足一分钟按一分钟计）的方式计费，0.3元/分钟。国内长途直拨：0.07元/6秒。
操作方法：
国内长途：0＋长途区号 ＋ 对方固定电话号码或0 + 对方移动电话号码
国际长途：“00＋国家代码＋被叫电话号码”
港澳台地区长途：“00＋港澳台代码＋被叫电话号码”
如果是分机，需先拨外线的号码，然后再按上述方式拨号。
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336元/年随意打套餐：无月租，送来显，包打许昌联通本地所有电话以及本地
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农家乐套餐政策：适合电话拨打量少的农村客户
卖点：无月租，固定费用少。办理来显（使用费3元/月）和悦铃（使用费2元/月），市、网话同价，每次通话前5分钟为一计费段，费用0.5元，5分钟后每分钟0.1元，其它运营商网话按0.3元/分钟,长途0.07元/6秒。无月租，送幸福农村168
入网条件：一次性预存全年60元费用
新农村最低消费套餐A：适合月均通话费用在15-20元左右，但有时费用突高突低 卖点：无月租，预存费用使用时间长，1年内打完就可以。
标准资费：国内长途忙时0.3元/分钟，闲时0.09元/分钟（闲时：21:00---09:00），免
月租，1年最低消费240元。
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小灵通是移动固定电话，利用小灵通基站接入到固定电话网络，是市话的有效延伸和补充。
小灵通优点：绿色环保无辐射、资费便宜、无漫游
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注重身体健康的人员（辐射小）；通话量大的单位、企业、商户（资费低）；经常省内出差人员（无漫游）。
小灵通业务--资费套餐1——任我行畅聊9分卡
任我行畅聊9分卡资费政策：适合通话较多特别是长途通话费较多客户。卖点：无月租，长途直拨0.09元/分钟，无月租。
资费：来电显示功能使用费0.2元/日，悦铃功能使用费0.1元/日；拨打本地网通固定电话、小灵通、本地移动、本地联通0.09元/分钟，国内长途直拨0.09元/分钟；拨打本地电信、铁通区内通话费0.09元/分钟，拨打本地电信、铁通区间通话费0.30元/分钟。
促销政策：
新用户预存58元话费，赠送80元话费及PIM卡，其中20元自由话费，其余话费按6个月返还，每月返还10元。
老用户：预存50元话费，赠送30元话费，所存话费20元为自由话费，其余每月返10元，分6个月返还。
说明：返还话费当月消费不完可累计；
小灵通业务--资费套餐2——校园联盟A套餐
校园联盟A套餐：适合学校学生使用
卖点：本地通话费低至0.06元/分钟，长途低至0.1元/分钟。
资费政策：预付费，联盟学校区域内本地通话费0.06元/分钟，长途直拨0.1元/分钟。其他区域本地通话费0.1元/分钟
宽带业务--简介
联通宽带网简介
中国联通宽带网（原网通宽带网）是为适应信息化建设需要而规划建设的大容量、高速、可靠性高、技术先进的新一代公用数据通信网，可以向许昌全区包括农村区
域用户提供高速互联网上网业务。它包括ADSL接入方式和以光纤接入方式。特点：骨干网络快：我省出口达到140G
省内网络快：许昌宽带网出口网络带宽40G，是2007年初的8倍，远远满足目前客户上网带宽需求。
接入速度快：宽带网业务以ADSL接入为主，LAN接入为辅的方式，为用户提供100M/10Mbps的上网速率。
宽带业务--应用
高速访问因特网和宽带多媒体通信网
网上炒股、网上购物、进行电子商务
收发电子邮件
影视点播、网络游戏
远程教育、远程医疗
举行电视桌面会议
通过局域网实现社区内的信息共享、互访和传递
智能化家庭服务
宽带业务--优势
速度快：骨干网络快：
我省出口达到140G，许昌宽带网出口网络带宽40G。
盲区少，安装快：
宽带主要利用原有电话线上网，联通网络遍布城乡各各角落，基本不存在宽带盲区，城市地区6小时装通，农村地区24小时装通。
专业的服务队伍：10060“红逗号”星级服务，快速解决宽带网络、电脑终端问题。影响力大：用户群多，许昌门户网站--许昌信息港归我公司维护。
宽带业务--主要产品介绍
1ADSL介绍：利用电话线路接入宽带网的一种方便、快捷上网方式，既能上网又能打电话。目前已经覆盖所有乡镇范围。
特点：
速率高：最高可达8Mbps。
独享带宽，信息传递快速可靠安全。
上网打电话互不干扰
利用电话线，安装接入快捷方便
服务周到：老牌企业，电话预约受理，6小时装通。
资费优惠：亲情1+资费，装宽带送固定电话、小灵通、手机话费，免固定电话月租。
宽带业务--主要产品介绍2——数字家庭介绍
数字家庭介绍：数字家庭是将电视机作为显示屏，连接到宽带网上，可实现上网、视频点播、电视直播等业务的产品。
产品特点：
电视回看——轻轻一点 节目再现
电影频道——火热上线 汇聚经典
音乐频道——视听盛宴 永不落幕
棋牌游戏——休闲生活 智力冲关
时事新闻——天下风云 尽在掌握
都市资讯——把握都市 玩转都市
政务之窗——政务为公 便民易行
职业培训——为企业建立自己的电视培训频道
少儿频道——绚烂童年 精彩相伴
戏曲频道——汇集经典 百赏不厌
宽带业务--主要产品介绍
3宽带商务介绍：“宽带商务”整合了联通公司多种通信业务和IT服务，客户不用购买专用硬件和软件，也不用聘请专业人员进行维护，即可方便的使用企业短信、网络传真、电话会议、企业总机、客服中心、办公自动化、企业邮箱等服务。
特点：能同时向小灵通、移动、联通发短信，并能接收来自小灵通、移动、联通手机用户的反馈短信，发送是否成功一目了然。
语音短信将短信内容以声音形式发给对方。
通过互联网，可以随时随地召开省内、国内多方电话会议。
只要能上网就可以收发传真，没有传真占线的困扰，是无纸化办公及移动办公的理想选择。
宽带业务--资费套餐
1 亲情1+50套餐：预交600元宽带费，使用12个月（续费14个月），每月赠送
小灵通、固定电话拨打联通电话、移动电话市、网话共用话费15元（续费30元/月）（含6元小灵通来显），长途0.15元/分钟。另送如意通手机卡一张含100元话费（自由话费40元，分摊话费60元/12月）
亲情在线66套餐（固话+宽带）：66元/月，包含宽带不限时上网费，含固定电
话1个月随意打联通电话、移动电话市、网话；免固话月租、来显费；长途直拨0.15元/分钟
亲情无限99套餐（固话+宽带+小灵通）：99元/月，包含宽带不限时上网费，含
固定电话1个月随意打联通电话、移动电话市、网话；免固话月租、来显费，含小灵通每月赠送100元本网市、网话费，长途直拨0.09元/分钟
宽带业务--资费套餐
2 假日宽带 ：每年1、2、7、8月份月使用费60元/月。预存一年使用费200元，1、2、7、8月包月费用按50元/月收取。其它月份按当月上网时长计费，每分钟0.04元/分钟,最高100元封顶，无最低消费，没电话捆绑缴费的另交100元使用费押金。
短期宽带：60元/月，需要预交2个月或 2个月以上使用费，没电话捆绑的另交
100元使用费押金。
宽带自由人 ：按0.04元/分钟计费，最低消费10元/月，最高100元/月封顶，没电话捆绑缴费的另交100元使用费押金。
宽带DVD：一次性费用500元/部（宽带基础上加装，一次性费用400元/部）；
使用费30元/月，有我公司宽带或固定电话客户预交按180元/年收取使用费。 宽带业务--资费套餐
3光纤接入资费政策：
新装：一次性费用1000元，设备押金200元。
使用费：
1、经营性光纤（网吧等）：7000元/年，带宽：100M共享
2、非经营性（个人光纤）：6000元/12个月，带宽：50M共享
3、每专线配一个固定IP，每增加一个IP使用费为360元/年/个
融合业务— — — —
亲情1+娱乐：
目标客户：市区中高端家庭客户（含县城）
注重丰富多彩生活方式的城市中高端客户,该类客户群追求时尚，有影视、游戏偏好
使用本地亲情在线、亲情无限等套餐，同时通过与移网月均话务量超过500分钟固话客户
资费标准：
1、宽带用户续存600元使用14个月，每月送30元话费，另送如意通手机卡一张含100元话费（自由话费40元，分摊话费60元/12月，开手机亲情号，功能费每月2元/部，享受固话拨打手机免费，手机拨打固话免600分钟/月通话费，但必办百宝箱5元）。
融合业务
2、预存百宝箱一年使用费60元，可办理宽带新装（工料等其它费用另计），另送如意通手机卡一张含100元话费（自由话费40元，分摊话费60元/12月），开手机亲情号，功能费每月2元/部，享受固话拨打手机免费，手机拨打固话免600分钟/月通话费。
办理原则：
百宝箱和亲情号两项业务相互依存必选项
亲情手机号必须更改为后付费，最多可同时开通三个联通手机亲情号，更改2元/次/号，当月变更，立即生效。
如意通畅听卡B套餐可办理，当月办理，当月生效。
平安1+融合亲情号：
目标客户
县城（不含许昌县原五分局区域）及农村家庭客户。
资费标准：
月功能使用费：每捆绑1个手机亲情号，固定电话收取月功能费1元/月/号；1部家庭固话最多可设置3个本地联通手机亲情号。
通话费：固定电话拨打捆绑手机通话免费；在本地手机拨打捆绑固话每月前280分钟免费(当手机处于漫游状态时，拨打捆绑固话通话时长不在280分钟之内)。亲情号码变更费：1元/次/号，当月变更，立即生效。
用户办理业务后，原有套餐资费及付费方式不变。
平安1+融合亲情号：
目标客户：县城（不含许昌县原五分局区域）及农村家庭客户。
资费标准：
月功能使用费：每捆绑1个手机亲情号，固定电话收取月功能费1元/月/号；1部家庭固话最多可设置3个本地联通手机亲情号。
通话费：固定电话拨打捆绑手机通话免费；在本地手机拨打捆绑固话每月前280分钟免费(当手机处于漫游状态时，拨打捆绑固话通话时长不在280分钟之内)。
桩-网复合地基在工程中的应用 篇3
桩-网复合地基是一种将桩作为竖直向增强体和网作为水平向增强体的联合型复合地基。它综合了这两种地基的长处, 是一种具有良好应用前景的复合地基。桩-网复合地基的主要特点是桩、网、土三者协同工作, 使桩土共同分担荷载, 并具有沉降变形小且完成快、稳定性高、工期短、施工方便等优点, 通过科学合理的设计与施工, 可以在天然地基上布置成疏桩, 减少用桩数量, 进而大幅度降低工程建设成本, 有着巨大的社会效益和经济效益。
桩-网复合地基组成示意图见图1。“桩”一般采用散体材料桩 (如碎石桩) 或柔性桩 (如水泥搅拌桩) , 也可以采用刚性桩 (如低强度桩、钢筋混凝土桩) , 桩主要用于控制沉降, 并提高地基承载力。“网”可以采用土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料中的一种。近年迅速发展推广的土工格栅成为目前最常用的材料。网主要作为抗拉构件起加筋补强的作用, 依靠筋材与土的界面摩擦 (包括咬合、嵌锁) 作用限制其上下土体的侧向变形, 更有效地增强土体的整体性, 调整桩土荷载分担比, 提高地基承载力, 并有效控制沉降和均衡不均匀沉降。
2 工程概况
某工程拟建1座高21.6m的仿古建筑。该建筑上部为3层木结构、下部为高11.60m的石结构, 对沉降敏感。地基土体至上而下依次为:厚度6.60～7.10mm的杂填土 (1) (杂填土下部约4m为老填土, 自重固结已完成, 由砂、残积土等组成;上部2.50～3.00m为新填土, 欠固结, 由大量砖头、混凝土块等建筑垃圾组成) 、厚度2.10～2.60m的粉质粘土 (2) 、厚度5.20～6.90m的淤泥质土 (3) 、厚度为1.20～3.00m的中粗砂 (4) 、厚度为1.10～2.80m的卵石 (5) , 厚度为2.90～7.10m的强风化凝灰岩 (6) , 下卧中风化凝灰岩 (7) ;场地稳定水位标高为11.50～12.00m。场地典型工程地质剖面图见图2, 主要土层物理力学参数指标见表1。
设计要求基础底面压力为280kPa, 由载荷试验确定的天然地基承载力特征值为100kPa, 不仅如此, 地基中还有较厚的软弱土层, 淤泥质土厚达5.20～6.90m, 故天然地基无法满足建筑物的承载力和沉降要求。基础设计方案从造价、工期等方面进行反复比较后, 确定为采用桩-网复合地基, “桩”采用CFG桩 (水泥粉煤灰碎石桩) , “网”采用高强涤纶丝土工格栅。
3 方案设计简介
(1) 挖去杂填土 (1) 上部的新填土后平整场地, 并填筑20cm的砂砾垫层。
(2) 在基坑内采用CFG桩进行软土处理, CFG桩单桩承载力达到360kN, 桩间距1.6m, 正三角形布置, 桩径0.4m, 复合地基置换率m=0.0650, 桩间土承载力折减系数取0.80, 按照《建筑地基处理技术规范》中的规定计算处理后地基承载力特征值达到261kPa。CFG桩施工采用振动沉管法, 桩端进入中粗砂 (4) 0.5m, 桩长约为14.0m, 桩身混凝土强度为C15。
(3) 施工0.5m厚的土工格栅加筋碎石垫层, 铺设两层双向、抗拉强度为50 kN/m的土工格栅碎石垫层, 土工格栅碎石垫层从下而上分别为0.1 m碎石+土工格栅+0.3 m碎石+土工格栅+0.1 m碎石。碎石土最大粒径略小于土工格栅的孔眼, 以增大格栅与碎石之间的咬合力, 土工格栅幅与幅之间的搭接重叠宽度不小于0.1 m, 并用尼龙绳连结, 以保持土工格栅的整体性。铺设加筋碎石垫层后复合地基承载力要达到280kPa以上。
4 地基载荷试验成果与加固效果分析
4.1 载荷试验成果
为了将地基处理前后地基承载力的变化进行对比, 并且分析土工格栅加筋垫层对CFG桩复合地基承载力的影响, 共进行3组载荷试验。每组选取3个点进行试验, 分别为天然地基的载荷试验、无加筋垫层的CFG桩复合地基载荷试验 (在荷载板下铺设了10cm的碎石垫层) 、有完整土工格栅加筋垫层的CFG桩桩-网复合地基的载荷试验。
天然地基平板载荷试验在表层杂填土中的老填土上进行, 采用边长为1m的正方形承压板, 试验的最大加载量超过地基土的极限荷载, 直至地基土破坏。天然地基加荷曲线见图3。
无垫层CFG桩复合地基、桩-网复合地基载荷试验均采用面积为2.56m2的圆形承压板进行单桩复合地基试验, 终止加载量均为1500kN。复合地基加荷曲线见图4。
从图3、图4可以看出, 地基承载力由天然地基的100kPa和CFG桩复合地基的270kPa增至桩-网复合地基的350kPa (由于p-s曲线未出现转折点, 所以取承压板下沉9mm, 即s/b=0.005所对应的荷载定为复合地基的极限承载力) 。桩-网复合地基的承载力可达到天然地基承载力的3倍以上, 也大于CFG桩复合地基的承载力, 而且其沉降也远小于另外两者。由此可见, 桩-网复合地基的加固效果十分明显, 经过现场试验的检验表明该设计方案是安全可靠的, 完全能够满足工程对地基承载力和沉降的要求。
4.2 地基处理成果分析
⑴载荷试验测得的桩-网复合地基的承载力偏于保守。由于试验场地是工程的一部分, 不允许进行破坏性试验, 未能使p-s曲线出现转折点, 因此根据承压板下沉9mm所对应的荷载确定的复合地基极限承载力偏于保守, 尚未充分反映出桩-网结构的作用和效果。
⑵桩-网结构具有显著地减少地基沉降和有效均衡差异沉降的作用。载荷试验表明, 在施加相同 (或相当) 的荷载时, 桩-网复合地基的沉降量远远小于天然地基和CFG桩复合地基的沉降量, 且在试验最大载荷量作用下最大差异沉降仅5.21mm。
5 地基加固效果
桩-网结构能有效传递上部荷载, 从而达到有效减少加固区软土地基的沉降的目的。于场地设置了8个沉降观测点, 在施工过程中进行为期1年的监测, 测得的总沉降量为13.65～19.60mm, 最大差异沉降仅5.95mm, 预估地基最终沉降量为30mm以内, 地基处理效果良好。
6 结语
⑴CFG桩桩-网复合地基可最大限度地发挥CFG桩和土工格栅加筋垫层的优点, 使地基承载力得到成倍的提高, 同时能有效地均衡差异沉降和减少沉降量。
⑵土工格栅加筋垫层极大地提高了复合地基的整体性, 对提高地基承载力和减少沉降变形非常有利。
⑶CFG桩不配筋, 桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料, 大幅降低了投资, 其工程造价约为桩基的1/3～1/2, 并简化了施工, 缩短了工期, 具有明显的经济效益和社会效益。
摘要：提出了将CFG桩和土工格栅加筋垫层联合应用的桩-网结构复合地基, 结合工程实例, 通过现场原位试验, 证明这种复合地基的应用价值。
关键词：CFG桩桩-网复合地基,土工格栅加筋垫层,载荷试验
参考文献
[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用.北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]JGJ79-2002, 建筑地基处理技术规范[S].
优秀网宣员事迹材料 篇4
优秀网宣员>事迹材料
（一）本人一年来，在乡党委、政府的领导关怀下，在村党支部的直接领导下，认真贯彻学习党的>十八大会议精神，全面贯彻落实>科学发展观，以此作为工作和学习的指南，在思想政治上时刻与上级党委保持高度一致，现将主要工作事迹总结如下几个方面：
一、加强思想文化建设
1、认真学习党的路线、方针、政策、法律法规，全面贯彻落实科学发展观，不断提高自己的政策水平。
2、学习《公务员法》《计划生育法》《卫生管理条例》《五五普法》《社会主义核心价值体系》等，积极参加肃宁县党校>培训，丰富自己的业务知识和理论水平。
二、积极做好本职工作
1、纵深投入到“四个覆盖”工作中去。去年8月分，经村“两委”商议，村代会讨论通过，本村修建了集农村文化和计生于一体的大院。
为积极做好农村文化生活建设，县乡出资购置了锣鼓、服装、健身器材等，并组织村民成立了秧歌队，大鼓队、武术队。每天晚上文化大院里都十分热闹，女的排练秧歌舞、男的敲大鼓、打打乒乓球，年长的就耍耍武术。乡亲们不仅扭出了好身体，更扭出了精气神，扭出了文明，扭出了和谐。每天丰富的文化生活受到老百姓的热烈好评。由此，人民日报，中国法制报等多家新闻媒体对我村的文化大院进行了大篇幅的宣传报道；今年1月份，中央七套栏目专门对我村的农村文化生活进行了专题采访。
让全国人民都了解到西柴村老百姓的欢乐农家生活。工作受到县乡领导的一直好评。
2、协助村党支部抓党建工作。一年内召开8次支委会，4次党员大会，主要讨论西柴村的建设与发展。为了改善村容村貌，真正做到村内净化、美化、绿化、亮化。本人积极协助村“两会”的工作，对村内900米的注解进行了拓宽、翻新，并对东西、南北两条大街共600米时兴了水泥路面硬化。>投资13玩元在全村的大街和胡同安装了路灯105盏，每天晚上照明4小时，方便了村民夜间出行。现在我村正由原来的脏、乱、差逐步向洁、净、美转变，党员和群众的精神文明风貌有了很大变化。其次，发展党员，把有知识有文化的年轻知识分子吸收到党组织的队伍来，转正1名，预备党员2名，吸收积极分子5名，其中大专文化1名，中专文化2名。
总之，以上取得的成绩和获得的荣誉都是在领导和乡亲们的支持、关心和帮助下的结果。本人深知自己的工作做得不是很完善，很全面，在今后的工作中会更加努力学习、>克服困难，把县乡领导、村党支部交给的工作做得更好。
优秀网宣员事迹材料
（二）大学先进个人宣传委员先进事迹邓亚，湖南望城人，男，中国共产党党员发展对象，管理工程系41112班学生，现担任班上宣传委员和管理工程系团总支学生会宣传部干事职务。
是一个热爱生活，面对生活的困难从不退缩的人，“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”，他坚信，自己努力了就一定会得到汇报。
在思想政治方面，他积极向上，热爱祖国，热爱中国共产党，拥护中国共产党的领导，积极响应中国共产主义青年的号召，在大一第一学期，就主动递交了入党>申请书，在党校学习的那段时间里，他认真地学习“>三个代表”的重要思想，以理论知识来武装自己，通过党校的学习，他深刻地体会到党员所肩负的重责，作为一名党员，就要时刻本着“全心全意为人民群众服务”的宗旨，就要在最危急的时刻挺身而出，对待社会上不良的行为要敢于批评和改正，以自己的实际行动来鼓舞大家，带动大家，树立起党员的光辉形象，发挥党员的先锋模范作用，使自己不仅在思想上积极入党，在行动上更积极地向党组织靠拢。在实践的同时，他还要求上进，从未放松对专业知识的学习，不断地巩固已学知识，做到温故而知新，在大一的时候就取得了普通话二乙证书，湖南省计算机一级证书以及英语三级证书。
因为在这个充满竞争的社会里，只有不断地充实自己，才能使自己融入这个社会，适应这个社会。
在大一的一年中，荣获院级优秀宣传委员，在“五四”表彰上获得优秀团员等荣誉。
在工作方面，他踏踏实实，认真勤恳，积极负责。他曾担任过班级的宣传委员，生活委员，副班长，现任班上宣传委员和管理系学生会宣传部干事。
出于对工作的热爱与负责，他一直坚守着自己的工作岗位。在班级中，主要负责班级黑板报的出刊，配合团支书主办每月团会活动的策划等工作，并且在每次月刊黑板报评比结果中都取得了优异的名次。在系宣传部，虽然这个部门的工作在活动的形式上受到的限制比较多，活动的内容也比较琐碎复杂，但是只要坚持下去，便可在为大家付出的过程中得到更多>收获。在每次出海报和写通报通知和喜报时，都是对他能力的一次提升和肯定。
在生活方面：
作风正派，坦诚乐观，懂得用宽广的胸怀去包容万事万物，乐于帮助身边的人，得到了同学的支持和拥护，群众基础较为扎实。积极向上的生活态度和广泛的兴趣爱好，因为经常参与一些社会活动，使得他在人际交往和团体协作方面积累了许多经验，形成了较好的组织管理理念和加强了自身的团队合作精神与社交能力，注重团队合作精神和集体观念。
作为一名入党发展对象，时刻监督大家一起搞好寝室卫生工作，发展寝室文化，屡次评得学院周文明寝室和月文明寝室。
他在学校期间虽然取得了很大的进步，但是大学的学习和生活所能给她的并且她所能够接受的毕竟是有限的，面对社会这所没有围墙的大学，他一定会不断地更新自己，不断地给自己充电，充分发挥自己的优点，正视和克服自己的缺点，争取在激烈的社会竞争中不断取得进步和成功。只有把握住今天，才能在今后的学习，工作和生活中，不断完善自我，提高自己，创造出新的辉煌。
复合型绝缘子在网运行研究 篇5
关键词：复合型,绝缘子,在网运行
1 复合绝缘子断裂紧急事故案例
2011年11月, 深圳局所辖500 k V岭深乙线N21塔A相双串复合绝缘子中大号侧串下端接近均压环位置出现断裂, 深圳局即刻紧急停电和更换A相并联串合成绝缘子。为找出复合绝缘子断裂紧急事故的原因, 深圳局及其所委托的权威机构通过试验进行了查明。
1) 深圳局利用红外精确测试技术, 全面检查500 k V岭深甲乙线607串复合绝缘子, 其中红外测温记录显示:87串复合绝缘子的高压端端部温度提升1℃~5℃;58串复合绝缘子的高压端端部温度提升5℃以上, 其余复合绝缘子相对正常。
2) 借助外观检查、污秽测量、红外检测、紫外检测、剖查试验等手段, 发现复合绝缘子的护套和芯棒界面均存在局部放电现象, 在高场强和机械压力的持续作用下, 芯棒逐渐蚀损并断裂。除此之外, 复合绝缘子设计时没有充分考虑均压环, 在电压作用下, 绝缘子的高压端端部强值高于平均水平, 也会引起端部温度上升。
2 复合绝缘子断裂紧急事故检测
为保证复合绝缘子在网正常运行, 笔者针对以上深圳局所辖500 k V岭深乙线N21塔A相双串复合绝缘子断裂紧急事故的案例情况, 对该紧急事故展开全方位的检测, 以提炼出规避复合绝缘子断裂事故的具体方法。
2.1 外观检查
为便于观察, 在复合绝缘子发生断裂后, 将掉串断裂绝缘子和并联但未断裂的绝缘子分别定义为A和B, 待测量的绝缘子外观参数为伞裙、大伞间距、芯棒直径、杆径、大伞直径、小伞直径、单元数、公称长度、公称爬距、表面积, 经比对测量, A、B绝缘子的整体参数均一致, 但老化程度和积污有明显差异, 其中绝缘子A高压端呈深黑色, 绝缘子B高压端呈浅灰色, 可见A的积污程度较为严重。除此之外, 判断绝缘子是否掉串断裂, 还可通过表面光泽进行判断, 并且破损的部位存在多处蚀孔, 除了断口和蚀孔之外没有看到其他破损。
2.2 断口观察
通过外观检查, 找出掉串断裂位置后, 发现断口横断面的形态有差异点, 初步判断导致绝缘子断裂的原因有多方面, 并选择断裂绝缘子距离球头端头51 cm位置的高压端断口进行观察。
断口一:断口位置芯棒蚀孔向对面大约有30%~40%面积呈乳白色, 未发现腐蚀迹象, 而蚀孔右下侧的合模缝位置呈深褐色, 表示该部位芯棒受到长期腐蚀, 并且可能由蚀孔导致。如图1所示。
断口二:断口位置芯棒呈扫帚状, 且相比于下侧断裂位置的乳白色纤维长度, 深褐色的环氧树脂纤维长度更短, 因此, 可初步推断该断口与绝缘子的脆断故障无关, 主要是因为未腐蚀和已腐蚀纤维的受力特征不同。如图2所示。
2.3蚀损点观察
关于断裂绝缘子的蚀损点, 有凸起点和蚀损孔, 将外力轻微施加在凸起位置, 就会马上塌下, 形成蚀损孔。蚀损点主要分布在接近高压端的14个单元内, 并在蚀损点周围发现可能由于机械力造成的芯棒裂纹, 甚至有部分蚀损孔侵蚀到芯棒位置, 并开始腐蚀绝缘子的芯棒。蚀损点形成的复合绝缘子高压侧击穿孔如下图3所示。
2.4 其他检测
除了以上三种检测方法, 断裂绝缘子表面憎水性和污秽度测量、红外特性与异常电晕测量、材料渗透试验和吸水试验等, 均为辅助检测复合绝缘子断裂事故的重要手段。
2.4.1 断裂绝缘子表面憎水检测
按照实验标准分级绝缘子A与B的憎水性, 其中绝缘子A高压端上表面、A高压端下表面、A低压端上表面、A低压端下表面、B高压端上表面、B高压端下表面、B低压端上表面、B低压端下表面的憎水性分级分别为HC5、HC6、HC6、HC3、HC5、HC4, HC6、HC2。通过试验, 可以看出相比于绝缘子B, 复合绝缘子A整体表面的憎水性较差, 尤其是高压端表面的憎水性。
2.4.2 红外特性与异常电晕检测
复合绝缘子A和B在318 k V实验电压下, 分别观察A和B的红外特性, 其中A高压端和中部距离高压端14个单元周围的温度明显上升, 并有明显电晕现象, 而B仅在高压端周围出现温度上升和电晕。由此可以推断, 绝缘子温度上升的原因, 与电晕放电具有直接关联。如下图4所示。
2.4.3 芯棒材料渗透试验和吸水性实验
根据渗透实验的基本要求, 以15 min作为单位观测时间, 发现芯棒材料在这个时间内未能渗透到表面, 而将芯棒材料加工成为50±1 mm的棒段, 并在50℃温度环境中进行烘干, 24 h后放在温度23℃的离子水内浸泡, 24 h后取出吸干表面水分, 再进行称重, 发现复合绝缘子A和B的吸水率都在0.05%以内, 在一定程度上可能会老化材料。通过解剖故障绝缘子, 并分析水分对材料老化的影响, 发现芯棒材料里面的玻璃纤维与水分、臭氧等依次发生离子交换、玻璃侵蚀、腐蚀等反应, 其中离子交换和玻璃侵蚀为芯棒内的玻璃纤维, 而芯棒和护套被腐蚀后, 水与局方产生臭氧, 使得芯棒的机械性能不断下降。尤其是在多雨或者潮湿的季节, 存在缺陷的绝缘子被渗入水蒸气, 使得电导率和泄露电流密度增大, 从而形成发热点, 长期暴露在这种环境中的芯棒, 就会逐渐老化。
3 在网运行预期效益
根据以上复合绝缘子断裂事故的检测分析结果, 我们需要进一步采取措施, 提高绝缘子在网运行的效益水平。
3.1 在网运行措施
关于复合绝缘子的在网运行, 其具体措施包括完善热对流试验, 分析发热与积污之间的关系, 控制场强。
3.1.1 完善热对流试验
上文检测说明复合绝缘子内部存在缺陷, 并在环境温度、相对湿度、风速等环境因素以及材质本身的影响下, 造成温度上升。为此, 我们需要进一步完善热对流试验, 准确掌控环境因素和材质情况, 以便准确描述出绝缘子内部实际温度的变化情况。期间需要借助拍摄器材和取景器材, 取证发热区域的影响情况。通过取证, 发现绝缘子内部温度上升后, 表面温度集中在中心位置, 并逐渐往周围梯形扩散, 从而形成了温线形状。为了避免取证分辨率不足问题, 在观测时候不能选择太大的观察区域, 以及在利用红外摄像机观察发热区域的时候, 要特写发热区域, 这样才能提高热对流试验的完整性和精确度。
3.1.2 分析发热与积污之间的关系
经研究, 可见存在缺陷的绝缘子内局部温度上升后, 外部同位置的积污程度会逐渐加重, 而积污部位在潮湿的环境中, 发热的现象会更加剧烈, 虽然不能完全证明局部发热与积污之间存在必然联系, 但仍可说明两者之间存在相互作用, 需要进一步深入研究。在检测发热绝缘子的时候, 针对已经存在发热现象的绝缘子, 在检查其表面积污程度的同时, 还要检查绝缘子的憎水性、机械性能等, 以此掌握绝缘子整体的电气性能和机械性能, 以及绝缘子的老化状态。
3.1.3 场强控制
鉴于绝缘子沿面场强分布的不均匀现象, 譬如高压端周围的场强比较大, 并引发水珠电晕和发热现象, 而且会起局部放电, 在臭氧和水分环境中发生化学反应, 形成腐蚀性的硝酸, 从而降低了绝缘子的机械性能。为此, 我们需要控制绝缘子端的场强, 笔者建议借助有限元软件, 就高压端沿面场强的分布情况, 合理安排绝缘子均压环的尺寸和安装位置等。
3.2 在网运行效益
通过以上复合绝缘子断裂事故的检测和在网运行控制, 案例工程的在网运行可预计获得以下几方面的效益。
3.2.1 有利表面场强控制值设定
复合绝缘子水珠电晕问题的解决, 对于绝缘子表面场强控制值设定, 能够提供合理的依据, 而且可以解释绝缘子特殊放电和不明闪络的原因, 对于绝缘子断裂事故的控制, 具有非常重要的工程参考意义。
3.2.2 减少绝缘子更换成本
绝缘子断裂的电晕放电、憎水迁移失效、沿面烧蚀、闪络等, 需要更换绝缘子, 以保证电网的可靠性。合理的检测手段和控制手段, 能够保证绝缘子的正常运行, 并且减少断裂事故的发生, 对于线路安全运行的成本控制, 起到实质性的作用。
3.2.3 保证绝缘子的安全运行
本文通过研究, 提出红外图像检测、紫外图像检测等, 适用于电网工程现场的操作需求, 有效地保证绝缘子安全运行。
4 结语
综上所述, 复合绝缘子的在网运行, 断裂事故是亟需解决的工程事故之一, 而文章通过对深圳局所辖500 k V岭深乙线N21塔A相双串复合绝缘子断裂事故检测的研讨, 提出了该工程绝缘子在网运行的控制措施和运行效益, 对其他工程具有一定的参考借鉴意义。
参考文献
[1]苗振鹏.500kV输电线路合成绝缘子断裂原因分析[J].山东电力高等专科学校学报, 2012 (4) :23-25.
[2]孙杰.隔离开关支柱瓷绝缘子断裂实例及预防措施[J].宁夏电力, 2012 (4) :29-30.
[3]杨朝军, 杨根绪.辐离开关支柱瓷绝缘子断裂原因分析和预防[J].电力安全技术, 2012 (4) :60-61.
复合材料网论文 篇6
变电站接地装置是维护站内大型电力设备及运行人员安全的可靠保证与重要措施[1]。当发、变电站遭受雷击或者系统短路故障后,如果站内接地网接地阻值偏高或者材料、结构布置不合理,不仅会使得变压器等重要电力枢纽设备承受过电压造成绝缘破坏的危险,还将造成变电站内外一定区域内的电位偏高,给运行人员的人身安全带来潜在的威胁[2,3]。因此,在变电站接地网的设计及改造时,除了关注变电站接地网的接地电阻值以外,应该综合考虑材料本身对大型接地网的潜在影响。根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压[4]。
国内现行变电站接地网一般以扁钢、镀锌钢最为常见,虽然钢材料成本较低,但钢材料耐腐蚀性差的缺点使得接地网多次测量、检修、改造等二次投入增加[5,6]。近年来,为减少变电站接地网钢材料的腐蚀造成的全寿命周期成本的追加,材料成本较高的铜、铜包钢等接地材料也开始逐渐投入使用。
本文从变电站接地网铜、钢以及铜包钢接地材料实际应用存在的问题出发,对比分析了铜、钢以及铜包钢接地材料腐蚀及运行维护情况,采用CDEGS计算软件[7]对比分析了典型接地网设计中不同土壤条件和不同接地网面积下,铜、钢接地材料在接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的具体差别,为接地网的优化改造提供一定的参考。
1 变电站接地材料的腐蚀
从实际调查情况来看,我国变电站接地网仍以镀锌钢作为主要的接地材料,在一些土壤条件比较差、腐蚀性较强的新建变电站,已经广泛使用铜和铜包钢(镀层厚度一般在0.25 mm以上)接地材料从国内外研究情况来看,铜的耐腐蚀性一般为钢的4倍以上,尽管铜接地网一次建设投资高,但基本可以做到免维护[8]。镀锌钢或者普通钢接地材料易受土壤腐蚀,个别地区使用5～7年腐蚀已近一半,近年来我国出现多起由接地网腐蚀问题酿成的安全事故,如1981年广东员村220 kV变电站、1986年广西合山电厂110 kV开关站、1989年南京热电厂、1985-1986年湖北省胡集、潜江、武钢等3个220 kV变电站、1994年四川华莹发电厂、2009年六安牵引变电站等都曾因变电站接地网腐蚀引发大面积停电,损失严重[9]。
文献[10]给出了镀锌钢和铜包钢接地体的耐腐蚀性能对比,试验结果说明在该土壤条件下铜包钢能显著改善接地体腐蚀,而镀锌钢防腐性能较差实际施工应注意到,铜包钢接地材料在施工时应避免电镀层的破损,否则将形成局部化学原电池加速内芯钢材料的腐蚀。本文对几种接地材料在变电站应用时的接地特性做简要对比分析
2 土壤电阻率对几种接地材料特性的影响
根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压。因此,本节运用CDEGS接地计算软件对不同土壤条件下铜、钢接地网的接地特性进行对比分析。
计算选取的比接地材料电磁参数分别为黄铜、45号钢和不同直径的石墨复合接地材料,各接地材料的电磁参数及直径尺寸如表1所示
假设发、变电站采用面积为100 m×100 m,接地网网孔为10 m×10 m,地网埋深为0.8 m。选取某一边角点为注流点,入地电流取工频1 kA。变电站土壤电阻率分别取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m以及1 000Ω·m。计算结果如下:
2.1 接地电阻对比
表2列出了铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。
由表2可知铜接地材料的接地电阻小于钢及铜包钢材料,且三者差异随着土壤电阻率的增大而减小。这种差异性主要来自于接地材料自身电阻率的不同,随着土壤电阻率的增大,其影响呈降低趋势,这也说明在高土壤电阻率地区仅更换接地材料的降阻效果不明显。
2.2 网内电位差及电位差百分数对比
接地网网内电位差反应了接地网的散流能力,过高的网内电位差使得低压设备的绝缘破坏危险性增大,对比不同土壤条件下的铜、钢接地网的网内电位差如表3所示。
由表3可知,随着土壤电阻率的增大,不同接地材料的网内电位差在数值上均呈现出上升趋势。这是由于土壤电阻率越低,接地体中的电流越容易散流到土壤中,各点电位差越均衡,网内电势差也就越小。随着土壤电阻率的增大,石墨复合接地材料与其他接地材料网内电位差的差异减小。
接地网网内电位差百分数直观地表征接地网各测量点的电位变化梯度,铜、钢接地网电位差百分数对比如图1所示。
由图1可知,相对于铜接地网,钢接地网的网内电位差变化幅度较大,这也说明铜接地体由于电阻率低、磁导率相对较小,电流更容易散流到土壤中,使得网内各点的电位相对平均。
根据以上分析可知,针对散流性相对较差的钢接地网,需根据变电站重要电气设备的安装位置对接地网进行优化,避免网内电位差对于电气设备绝缘的潜在破坏性显得尤为重要。当钢接地网网内电位差较大时,一般可采用增设接地网均压带,在电位极大点设置垂直接地体等优化措施改善接地网电位分布。
2.3 接触电势对比
接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边,距设备水平距离0.8 m,人手触及设备外壳时,手与脚两点之间呈现的电位差,是衡量接地网保障变电站运行人员的重要指标。表4列出铜、钢以及铜包钢组成的接地网在不同土壤条件下接地网的最大接触电势。
由表4仿真计算结果可知,在接地网某一边角注流的前提下,接地网最大接触电势均出现在了4个边角沿45°角外延方向上。其中铜材料接地网散流性能优于钢和铜包钢接地网,其最大接触电势小于钢和铜包钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,这种差别呈现出下降趋势。需要指出的是,接地网的接触电势与注流点位置密切相关。仍以实例所示的接地网为例,改变边角注流点为中心注流点,几种接地材料接地网的最大接触电压均降低。
对于接触电压相对较大的接地网而言,除了防患于未然,加强边角处电气设备的绝缘水平外(如增设绝缘支架等措施,设置警示牌等等),具体到接地网的优化措施包括:在接地网边角处用圆弧形接地网代替直角形接地网,在边角的接地网网格增设接地体数量尤其考虑增设垂直接地体的数量,对于新建变电站接地网,采用非等间距接地网不仅能降低网内电位差,同时可以降低接地网的最大接触电压。
2.4 跨步电压对比
跨步电压是评估变电站接地网安全的重要指标,跨步电压与网内电位差密切相关,对比铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压如表5所示。
由表5仿真计算结果可知,当接地网采用边角注流时,铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压为4个边角外延方向上(计算时采用梯形跨步电位)。与接触电势相类似,铜接地网的跨步电压小于钢和铜包钢接地网的跨步电压,但随着接地网土壤电阻率的增大,三者之间的差别减小。这主要是由于低土壤电阻率下各接地网能够克服接地体的屏蔽效应能散流到接地网中心,随着土壤电阻率的增大,各接地网的散流能力减弱,使得电流密度多集中在接地网周边,从而使得四周的跨步电压增大。
一般对于变电站接地网而言,虽然跨步电压的危险性比接触电压的小,但对于跨步电压超标的接地网,仍要采取接地网优化措施降低潜在危险。如采用地面铺鹅卵石、增设水泥沥青绝缘路面,在人行道附近增设均压带等方式。
3 接地面积对几种接地材料特性的影响
除了土壤电阻率对接地网的接地特性有影响之外,接地面积也直接影响着接地网的接地特性。对于土壤电阻率较高的变电站接地网,一些扩大接地面积、更换接地材料的降阻方式往往不能达到预期效果,下面对不同接地网面积下,铜、钢以及铜包钢等接地材料的接地特性进行对比分析。
取变电站土壤电阻率为300Ω·m,变电电站接地网边长为50 m、100 m、200 m和400 m,网孔设置假设均为10×10 m,埋深均为0.8 m。选取中心网孔为注流点,入地电流仍取工频1 kA。
3.1 接地电阻对比
表6列出了不同接地面积的铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。
由表6可知,在接地面积较小时,铜、钢及铜包钢接地材料的差距不大,随着接地网面积的增大,—三者的差异性增大,这是因为接地电阻有接地网本体电阻、土壤电阻以及接触电阻组成,接地网面积增大,从而使得接地体本体电阻对接地电阻的影响越大。
3.2网内电位差及电位差百分数对比
铜、钢以及铜包钢3种接地材料接地网的网内电位差对比如表7所示。
由表7可知,随着接地网面积的增大,三种接地材料在网内电位差数值上的差异性变大。另外从接地电位差百分数可以直观地表征这一变化。
由图2可知,不同材料的接地网的电位差百分数均呈现出先下降后上升的趋势。其原因主要是接地网面积增大使得有效接地面积趋于饱和,使得边角处的电流密度减小,从而与网内电势最高点的差值表现为上升趋势。
3.3 接触电势对比
不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的最大接触电势对比如表8所示。
随着接地网面积的增大,铜、钢以及铜包钢接地的最大接触电压均降低。同时,随着接地网面积的增大,同样受有效接地面积趋于饱和的影响,各接地网最大接触电势的差异性呈现出明显差异性。
3.4 跨步电压对比
不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的跨步电压对比如图3所示
由图3可知,随着接地网面积的增大,不同接地材料的跨步电压呈现出与接触电压一致的变化特点。随着接地网面积的增大,各接地网的最大跨步电压在数值上均减小,但与其他接地材料的相对差异呈增大趋势。
4 结论
本文从变电站常用接地材料如铜、钢、镀锌钢、铜包钢等接地材料的使用成本及腐蚀问题出发,对比分析了几种接地材料在不同情况下的接地特性,主要结论包括:
(1)钢或镀锌钢材料材料成本较低,但长期耐腐蚀性能不佳,铜或铜包钢接地材料避免因腐蚀造成的二次维护成本,铜包钢接地材料在施工时应保证铜镀层的完整性,避免加速腐蚀钢芯材料。
(2)在低土壤电阻率下,铜接地材料的接地特性优于铜包钢和45#钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,三者在接地电阻、网内电位差及梯度、接触电压和跨步电压等接地特性的差异性降低。应根据实际材料接地特性采取可靠的优化及改造措施。
(3)随着接地网面积的增大,不同的接地材料的有效接地面积趋于饱和,各接地特性之间的差别增大,铜接地材料的接地特性优势明显。
本文所述内容为变电站接地网的设计、接地材料的选择及接地网的优化改造措施提供一定参考。
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复合材料网论文 篇7
某燃气发电厂位于东南沿海港口,厂区属于淤积型泥质海岸地貌,土壤含盐量较高,腐蚀性强。若以钢管埋地则要求提高外防腐等级。通过综合分析认为钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管作为给水管道是经济可行的。
1 设计思路
1.1 管道系统的伸缩节、阀门
根据现场情况,原水温度为0 ℃～36 ℃,在这一温度下可计算出管材的变形量为0.42 mm/m,如此的热胀冷缩变形量只需管材自身的变形即可完全吸收,不会在管体内部产生较大的应力;同时,由于管材具有优良的柔性,可以吸收大部分因管线热胀冷缩或地形沉降引起的变形,所以在管线上不必设置伸缩节。
考虑到管材的壁厚,管道系统阀门宜选用法兰式蝶阀,便于开启、关闭与更换。
1.2 流量水头损失
钢管与钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合给水管的流量水头损失比较见表1。
注:钢管的水头损失计算采用公式:i=0.001 07v2/d1.3j;塑料复合给水管的水头损失计算采用公式:i=0.000 915 Q1.774/d4.774j,Q以m3/s计,dj以m计,v以m/s计
1.3 保护套管
1)管道覆土深度小于1.2m时穿越道路和地下构筑物需加保护套管。工程中相应规格管材对应的钢套管规格见表2。
2)如果管道覆土深度不小于1.2m,可不加设套管。根据现场环境地质条件,管沟不做特别处理,只做整平、夯实即可。只需对弯头、三通、阀门等管件以及消火栓下的基础做素混凝土垫层。
2 现场施工的控制要点
2.1 连接原理
钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的连接采用电热熔连接和法兰连接两种方式。电热熔连接是将复合管承插到电热熔管件中,对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。先使管件内表面熔化而产生熔体,熔体膨胀并充满管材管件的间隙,直至管材外表面也产生熔体,两种熔体互相熔融在一起,冷却成型后,管材与管件紧密连接为一体。
2.2 电热熔连接工艺
1)电热熔连接要素。温度、加热时间和冷却时间是电热熔连接的三个参数,是保证电热熔质量的重要因素。从电热熔原理上看,设置正确的热熔参数,实质上就是给电热熔区域提供恰到好处的热量(电能转化为热能)。2)管材、管件的检查。管材重点检查管体表面是否有过深的划痕,管材内外表面是否有不可恢复的凸起或凹坑,管材端口封口环是否有裂纹或脱落;对管件重点检查铜线圈是否通电、是否有过深的划痕损伤到铜线圈等。3)刮削氧化层。用刮刀将管材焊接面的表皮刮削于净,一般刮削深度为0.2 mm～0.5 mm,如果管材管件在装配时太紧不易承插时,可适当增加刮削量;用砂纸磨头将管件的内表面焊接区打磨一遍,打磨深度以不伤及铜线圈为宜。4)标记承插深度、清洁焊接面。根据管件承插长度要求用标识笔标好管材上的承插深度标识线,用毛巾清洗焊接表面的灰尘或杂物,并用95%以上的酒精清洗一遍管材管件焊接面(以防焊接表面附有有机污渍)。清洁后的焊接面端部用塑料袋套好,避免被污染。5)检测管件线圈、装配管件。装配管件前用万用表检测管件的铜线圈是否通路,如果铜线圈通路正常,则将管材装入电熔管件适当深度,用锤均匀敲击电熔管件四周,直到管件边缘与承插深度标识线重合为止,禁止敲击接线柱位置。6)检查配合。检查管材管件的配合间隙是否均匀,单边最大配合间隙小于1 mm为宜。7)固定连接处。管线装配好之后,固定好接头位置,有直通和大小头要求管件两侧的管材同轴,三通和弯头要求各连接口的管材同面,有扶正器的须用扶正器固定,无扶正器的须用临时支架或支墩固定保护接头,以保证焊接管件时接头上下不受任何外力因素的影响。8)参数修正。检查电源电压和电源连接电缆是否符合焊机正常工作要求,符合则将焊机接上,并插好焊接插头。电热熔参数会因时(季节)、因地(不同地区)、因环境气象条件变化和地质状况的不同作适当的调整,根据管件焊接参数将焊接的参数调节校正。电热熔参数一经确定,决不允许随意改动,必须严格遵守,若电熔机具有温度自动补偿功能,则不需调整加热时间。9)焊接。在确认以上各环节正确无误后,启动焊机进行焊接,并随时监测焊接过程中的参数显示是否正常。10)冷却、局部回填。在电热熔及冷却过程中,不得移动、转动电熔管件和熔合的管道,不得在连接件上施加任何压力。安装管线全部冷却后,埋地管道应进行局部回填(管件连接处暂时不回填),地面以上的管线应进行支架固定检查,才能进行水压试验。
3 施工注意事项
1)管材贮存时,应远离热源、油污和化学品污染,夏季施工时应避免管道长期露天暴晒。2)安装时若现场存在切割的情况,应确保及时重新进行封口,避免钢丝裸露影响管线使用寿命。若现场无法用大型的封口设备,可使用厂家提供的热熔胶条,用热风机吹热使其覆盖切割部分。3)管材装卸和下放管沟底时,应用非金属软带吊装,不得抛摔和受到剧烈的撞击。4)管线装配好之后,接头接合部分应保持相对稳定,确保焊接时管与管件不会因外力出现移位。5)焊接过程,施工操作人员不得中途离开,避免出现管件长时间加热而燃烧的情况。6)焊接后的管件应确保完全冷却方可以外力移动,冷却的时间一般为45 min～90 min。7)清洁后的焊接面端部应确保清洁,不得受到污染。8)管材和管件的承插深度应符合要求。9)管道暂时停止施工时,两端要采取临时封堵措施。10)管线安装完成水压试验前,除管件连接位置外,管线的其他位置均应回填至管顶300 mm～500 mm,才能进行管线水压试验。
4 结语
近几年,钢骨架增强聚乙烯塑料复合给水管应用范围越来越广泛,它具有其他一些管材无法比拟的优越性,如管道内壁光滑、阻力损失小、对水质无任何污染、施工速度约是碳钢管材的1/3等,但在工程实践中,管材和管件规格系列不全等因素也给管材的推广使用带来了一些不利影响。
摘要：以钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管用作盐碱土壤地区消防埋地管道为例,介绍了该管材在设计、施工控制、验收等方面的注意事项,归纳了钢丝网骨架塑料复合管的优越性,以推广该管材的应用。
关键词：钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管,设计,施工
参考文献
[1]CJ/T 189-2007,钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管材及管件行业标准[S].
复合材料网论文 篇8
关键词：钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管,电热熔管件,焊接,优点
广州某乳胶厂项目,首期工程占地面积3万多平方米。由我公司负责施工的有蒸汽管道、不锈钢乳胶管道、中水处理管道、消防管道等多种工艺管道,室外埋地管道多,其中中水系统和消防系统的室外管道采用新型材料钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管,数量达6 000多米,下面就介绍该管材的安装工艺。
1 连接原理
钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管是以缠绕在管材中分布的高强度钢丝为增强骨架,其内外层以高密度聚乙烯为基体,并通过热熔胶复合经连续挤出成型的新型环保管材。钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的连接采用电热熔连接和法兰连接两种方式(见图1,图2)。电热熔连接是将复合管承插到电热熔管件中,对预埋在管件内表面的电热丝通电使其发热。先使管件内表面熔化而产生熔体,熔体膨胀并充满管材管件的间隙,直至管材外表面也产生熔体,两种互相熔融在一起,冷却成型后,管材与管件紧密连接为一体。
2 施工准备
2.1 材料准备
钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管、各种管件、无水酒精、标识笔、棉纱或毛巾、钢绞线或钢丝、砂纸磨头、垫木等。
2.2 机具准备
手提切割机、万用表、榔锤、刮刀、打磨机、水桶、6 mm2电缆线(3芯以上),手动葫芦垫木等。
2.3 作业条件
管道已进行到安装阶段;按设计和技术规范要求等已向施工班组交底;班组已领料和搬运机具到现场。
3 施工工艺
3.1 工艺流程
备料→刮削氧化层→清洁焊接面→标记承插深度→检测管件线圈→装配管件→检查配合→固定接线处→管件编号→焊接→冷却→局部回填(支架安装固定)→试压验收→整体回填竣工。
3.2 安装工艺
1)根据施工图要求和产品技术标准要求核对到场的管件、管材的数量规格,并对所有材料进行安装前的检测。
2)施工作业人员将管材沿安装路线首尾衔接摆放,管材抬放时严禁抛、甩、拖、拽等野蛮施工行为,以免损伤管材。
3)用刮刀将管材焊接面的表皮刮削干净,一般刮削深度为0.2 mm～0.5 mm,如果管材管件在装配时太紧不易承插时,可适当增加刮削量;用砂纸磨头将管件内表面焊接区打磨一遍,打磨深度以不伤及铜线圈为宜。
4)根据管件承插长度要求用标识笔标记好管材上的承插深度标识线,用毛巾清洗焊接表面的灰尘或杂物,用95%以上的酒精洗一遍管材管件焊接面(以防焊接表面附有有机污渍)。
5)装配管件前用万用表检测管件的铜线圈是否通路,如果铜线圈通路情况正常则将管材装入电熔管件适当深度,用榔锤均匀敲击电熔四周,直到管件边缘与承插深度标识线重合为止,禁止敲击接线柱位置。
6)检查管材管件的配合间隙是否均匀,单边最大配合间隙小于1 mm为宜。
7)管线装配好之后,固定接头位置,有直通和大小头要求管件两侧的管材同轴,三通和弯头要求各连接口的管材同面,有扶正器的须用扶正器固定,无扶正器的须用临时支架或支墩固定保护接头,以保证焊接管件时接头上不受任何外力因素的影响。
8)检查电源电压和电源连接电缆是否符合焊机正常工作要求,符合则将焊机接上,并插好焊接插头,根据管件焊接参数将焊机的参数调节校正。
9)在确认以上各环节正确无误之后,启动焊机进行焊接,并随时监测焊接过程中的参数显示是否正常。
10)安装管线全部冷却后,埋地管道应进行局部回填(管件连接处暂不回填),超地面安装管线应进行支架固定检查,然后进行液压实验。液压实验要求按施工设计图纸说明执行,如果图纸无说明的按照该管材配套的技术规程要求执行,强度实验1.5倍工作压力,严密性1.15倍工作压力。试压合格后,对埋地管道进行整体回填夯实。
4 施工重点难点
4.1 管材切割
根据所需管道尺寸断管,管道切割应采用专用割刀或切管工具,切割断面应平整、光滑、无毛刺、清洁,且应垂直于管轴线。断管后要用专用刀具把断面处产生的毛刺去除干净,以免影响电熔接效果。
4.2 电热熔连接
4.2.1 热熔前的准备
1)检查管材及管件的外观。在贮运过程中有明显损坏的管材与管件和电热丝有明显划痕、压伤的管件不应使用;2)检查管材与管件的配合公差。管材插入管件后,单边的缝隙不应超过2 mm。因管材的不圆度使管端不能自由插入管件时,应使用机具对管口进行校正,但不能使用重锤锤击;3)检查管材与管件的结合面,必须清洁、干燥、无油;4)检查焊机电源电压。电源电压应符合(1±10%)×220 V或(1±10%)×380 V的要求;5)应注意管件标识规定的焊接参数所对应厂家的焊机型号,当使用不同厂家生产的焊机时,焊接参数应按规定调整。
4.2.2 电热熔连接
1)熔接前在管端做好插入深度的记号,并必须对管材外表面用锐器进行刮削,刮削厚度为0.1 mm～0.2 mm,刮削长度大于管件承口深度;管件内表面必须清洁,被油品或化学物品污染的管件不能使用;检查内置电热丝之间的间距是否均匀一致,并用万用表测量电热丝是否导通,电热丝有损伤的管件不能使用。2)管道与管件连接时务必将管道插入管件的根部,并使管道与管件处在同一轴线上。接头电热熔接参数已用标识笔明示在管件上,熔接参数是按环境气温为20 ℃时确定的,当环境气温不同时,熔接参数可酌情增减。3)接头在熔接前应将管道固定牢固,在熔接和冷却过程中,必须防止管道移位和受外力的扰动;如管件上作用有自重以外的其他荷载时,则必须对该管件做好支撑。接头的冷却固化时间要充分,以管件表面温度冷却至环境气温时为好。
5 工艺优点
快速:钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的安装无需开牙吐丝、焊接,管件安装无方向性,连接时只要对接管件即可,安装速度比传统的管件快速。埋地安装时,可有效承受由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷,不需做混凝土管道基础,施工快捷,节省安装费用。
铺设安装方便:钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管安装时只需配备专用焊机及小工具,相比传统的丝扣及焊接接法,显得更方便。
密封性好:采用电热熔接法,使管材与管件材质熔为一体,确保管接头不泄漏。对地下运动和端载荷的有效抵抗能力强;聚乙烯的应力松弛可有效地通过形变而消耗应力,具有足够的端载荷抵抗能力,安装时一般不必进行费用昂贵的锚定。
隔振:良好的快速裂纹扩展(RCP)和慢速裂纹增长(SCG)传递抵抗能力。柔韧性好,可抗地震。
6 结语
本文结合对钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的室外埋地施工实际,通过介绍钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管的特性及安装工艺,论述了在安装时应注意的问题和应达到的工艺要求,从而为今后的施工及对这种新材料的广泛推广应用提供一定的参考作用。
参考文献
复合材料网论文 篇9
接地网接地材料多为碳钢或带涂镀层的碳钢,耐蚀性较差,屡次引发变电站接地事故。铜材具有良好的导电性和耐蚀性,已成为一些新建大型变电站的接地材料。土壤是一种复杂的多相体系,同一地区不同深度的土壤,其理化性质,如含氧量、微生物腐蚀性、p H值、电阻率等可能差别很大。气候变化也会影响土壤的理化性质,如降雨可能导致不同深度土层盐类分布差异[1]。因此,埋地深度成为接地网防腐蚀的重要指标。目前,针对接地网材料腐蚀的研究多偏重于实际应用效果分析,理论研究较少,埋地深度对材料腐蚀影响的研究则更少。本工作研究了不同埋地深度下铜质接地网的腐蚀特性,分析了不同深度土层理化性质差异对腐蚀的影响,以期对接地网防腐蚀提供一定的参考。
1 试 验
1. 1 电极材料
所用材料为紫铜,尺寸为ø6 mm×5 mm,化学成分( 质量分数,% ) : P 0. 07,Ni 0. 02,Si 0. 04,Fe 0. 08,Zn 0. 09,S 0. 09,Ag 0. 10,余量为铜。试片一圆面焊接铜导线,另一圆面为工作面。将3根焊接好的紫铜电极用环氧树脂封装,呈三角形分布,彼此间距约为1mm组成三电极体系。封装完成后用砂纸将电极工作面逐级打磨至800目,依次用丙酮和酒精擦洗,放入干燥器中备用。
1. 2 土样及腐蚀条件
在湖南某变电站选点开挖土层,从地面以下60cm深处取土样,经烘干研磨,过20目筛,盛入直径45cm、深60 cm的塑料桶。填土入桶,于表层喷洒除盐水( 25℃时电阻率18 MΩ·cm,下同) 模拟自然条件下的降雨气候,并使土样含水率约为20% 。待水分渗透均匀后埋入紫铜电极,埋地深度分别为25,45 cm,埋地70 d。
1. 3 测试分析
2种深度各取土样约200 g,用除盐水按水土比3∶1混合浸泡,取上部清液测量p H值并用IC -1100离子色谱仪分析其离子含量。
采用Gamry电化学工作站进行电化学测量,采用上述3根紫铜电极组成的三电极体系: 交流阻抗扫描频率为1× ( 105~ 10- 2) Hz,幅值5 m V; 线性极化扫描范围为相对开路电位±10 m V。
对腐蚀后的紫铜电极采用JSM -5600LV扫描电子显微镜( SEM) 观察其微观形貌。
采用JPS-9200型X射线光电子能谱仪( XPS) 分析紫铜电极腐蚀后表面腐蚀产物元素价态和化合成分,采用的铝Ka微聚集单 色器为X射线源,分辨率0. 5 e V。
2 结果与讨论
2. 1 不同深度土层的理化性质
不同深度土样的理化性质分析结果见表1。试验用土为碱性土壤,由于空气中CO2的溶入,使得表层土壤的p H值比深层的略低。不同深度土壤中的离子含量有较明显的差异,在喷洒除盐水湿润土壤的过程中,上层土壤中的可溶性盐随水分向深层迁移。其中Cl-,NO3和SO24等溶解度大、迁移力强[2]的离子在45 cm深的土层中富集。Mg2 +和Ca2 +由于在水中溶解度低,迁移作用微弱,其含量在2个深度土层中没有明显差异。2个土层的含水率均为20% 左右,说明水分已经扩散均匀; 2种深度土层的氧化还原电位Eorp均大于400 m V,土壤基本没有微生物腐蚀性[3];电阻率均在2 000 ~ 10 000Ω·cm,属于中等腐蚀性土壤[3]。
试验周期内土壤温度的变化见图1。可见2种深度土层温度相差基本在1. 0℃以内,腐蚀前10 d土壤温度在20℃附近波动,15 d以后下降至16℃左右并维持稳定。
2. 2 不同深度土层中电极的腐蚀
2. 2. 1 交流阻抗
紫铜在2种深度土层中腐蚀的Nyquist曲线见图2; 其等效电路见图3。其中,R0为土壤电阻; Qf为钝化膜电容; Qdl为界面双电层电容; Rf为钝化膜电阻; Rt为电荷传递电阻; W和Wp为Warburg阻抗。钝化膜电阻Rf值随时间的变化曲线见图4。
土壤中腐蚀介质扩散阻力较大,加之碱性环境下紫铜表面形成的钝化膜使紫铜在腐蚀初期即表现出明显的Warburg阻抗特征。紫铜钝化膜的形成可分为Cu2O膜的生成和Cu2O转化生成Cu O膜2个过程[4]。Cu2O是一种结构紧密、具有半导体特性的氧化膜,对基体有良好的保护作用。在紫铜的腐蚀过程中,一般首先在紧贴基体的表面生成一层Cu2O膜; 随着氧气氧化及腐蚀性离子的侵蚀作用,Cu2O膜进一步被氧化成Cu O。Cu O膜致密程度较差且基本不具有半导体特性,对紫铜的保护作用较差。
( 1) 25 cm深处土层由于试验前期洒水润土过程中的水力淋洗作用,使得此处的离子含量较小,紫铜在埋地后表面很快形成了一层保护膜。另外,浅层土壤中含氧量较高亦可能是促进紫铜迅速成膜的原因。在腐蚀第1周,紫铜表面钝化膜以Cu2O为主,钝化膜较致密,Nyquist曲线低频端表现为无限扩散层Warburg阻抗( Infinite Warburg) 特征。随着腐蚀的进行,钝化膜逐渐增厚,7 d时Rf值上升至试验周期内的最大值( 1. 48×106Ω·cm2) 。同时,氧气的氧化使一部分Cu2O膜转化成Cu O膜,此时Nyquist曲线低频端表现为可渗透有限扩散层Warburg阻抗( Porous Bounded Warburg) 特征,此类Warburg阻抗的出现表明钝化膜阻隔能力有所下降,部分穿透力强的离子( 如Cl-等) 可渗透穿过钝化膜到达金属基体。从第7 d开始,钝化膜电阻Rf值整体呈下降趋势,说明由Cu2O转化生成的Cu O膜越来越多。Cu O膜结构疏松,附着力差,容易脱落,导致膜层电阻值下降。
( 2) 45 cm深处土层紫铜在45 cm深土层中腐蚀,前2周紫铜Nyquist曲线无明显的Warburg阻抗特征,第20 d开始,阻抗低频端逐渐呈45°线性,腐蚀过程由扩散控制。45 cm深处土层盐类离子含量较高,Cl-,NO3等的侵蚀使钝化膜的生长比较困难。另外,深层土壤的厌氧环境也使铜的氧化反应不易进行。45 cm深处土层中钝化膜电阻Rf值在埋地34 d后才上升至106Ω·cm2数量级,41 d后达试验周期内的最大值。与25 cm深处土层中钝化膜的“快速形成,快速破坏”现象不同,45 cm深处土层中钝化膜虽然生长缓慢,但整个试验周期内Rf值基本呈上升趋势,在达最大值后无明显下降,并稳定在3. 50×106Ω·cm2左右。从第20 d开始,45 cm深处土层紫铜腐蚀过程受扩散控制,Nyquist曲线低频端始终表现为无限扩散层Warburg特征,说明钝化膜致密性较好,没有发生明显的Cu2O膜层转化。
2. 2. 2 腐蚀产物形貌及成分
25,45 cm深处土层中紫铜腐蚀70 d后的表面腐蚀产物及Cu元素的XPS谱见图5,表面SEM形貌见图6。
( 1) 25 cm深处土层腐蚀产物的XPS谱中Cu的2P3 /2和2P1 /2杂化轨道电子受光电子激发后分别在932. 53 e V和952. 38 e V处产生特征峰[5]( 见图5a) ;Cu元素XPS谱显示,在2P3 /2和2P1 /2峰之间并未出现特征卫星峰( 见图5b) ,说明Cu以Cu+或Cu0价态存在[6]。紫铜表面几乎呈“裸露”状,腐蚀前打磨留下的痕迹清晰可见,试片表面零星分布着细小的点蚀孔( 见图6a) 。这些现象表明在腐蚀过程中,转化生成的Cu O膜致密性较差,引发了紫铜的点蚀,并在腐蚀后期脱落,紫铜表面仅剩一层厚度极薄的Cu2O膜。
( 2) 45 cm深处土层XPS谱表明,45 cm深处土层中紫铜表面钝化膜为Cu2O膜,且Cu2O的量明显高于25 cm深处土层。试片表面平整致密,有完整的钝化膜覆盖,无明显点蚀坑( 见图6b) ,这与EIS谱的分析结果相吻合。
2. 2. 3 极化曲线
紫铜在2种深度土层中腐蚀的线性极化曲线见图7。土壤介质较大的传质阻力和钝化膜的阻隔作用,使紫铜腐蚀过程受阴极扩散控制,阴极极化曲线不呈线性。本研究中以紫铜材料为参比电极,测量过程中参比电极电位会有小幅变化,因此图7中线性极化曲线不过原点。
极化曲线线性段的斜率即极化电阻Rp随时间的变化曲线见图8。25 cm深处土层中Rp在第1周就达到最大值,随后缓慢下降并趋于稳定。45 cm深处土层中Rp值在前期较小,紫铜腐蚀速率较快,这与45 cm深处土层中的离子含量及腐蚀前期土温较高有关。随着钝化膜的生成及土温的降低,Rp值逐步上升,在41 d时大幅升高。Rp随时间的变化关系与交流阻抗谱、腐蚀产物形貌及成分分析得出的钝化膜生长过程相吻合,且与Rf的变化规律一致。对比2种深度土层Rp随时间变化曲线可知,在腐蚀前3周,2种深度土层中紫铜的腐蚀速率差异不大; 30 d后45 cm深处土层中紫铜腐蚀速率开始显著降低,而25 cm深处土层中紫铜仍维持较快的腐蚀速率并趋于稳定。
对腐蚀70 d后的紫铜进行Tafel极化,测得Tafel斜率: ba= 55. 60 mV / dec,bc= 37. 04 m V / dec。由Jcorr=babc/[Rp( ba+ bc) ]计算得腐蚀70 d后,25 cm深处土层紫铜腐蚀电流密度为91. 01 n A/cm2,45 cm深处土层紫铜腐蚀电流密度为7. 56 n A/cm2,两者相差约13倍。
3 结 论
( 1) 不同土壤深度其理化性能不同,水力淋洗使盐类离子在深层土壤中富集。
( 2) 埋地深度对紫铜在土壤中的腐蚀速率有较大的影响。腐蚀前3周,埋地25 cm和45 cm紫铜腐蚀速率相差不大; 30 d后,埋地45 cm紫铜腐蚀速率明显下降,而埋地25 cm紫铜腐蚀速率仍较高。腐蚀70 d后,埋地45 cm紫铜腐蚀电流密度降至7. 56 n A/cm2,埋地25 cm紫铜腐蚀电流密度为91. 01 n A / cm2。
( 3) 埋地25 cm紫铜表面钝化膜形成迅速,约1周时间即可生长完成,但很快遭受破坏; 致密的Cu2O膜大量转化成Cu O膜,膜层阻隔能力下降,引发紫铜的点蚀,钝化膜在腐蚀后期大面积脱落。埋地45 cm紫铜表面钝化膜形成缓慢,至41 d钝化膜才生长完成; 但膜层致密,保护性强,主要为Cu2O膜,未发生明显膜层转化,紫铜试片无点蚀现象,钝化膜覆盖完整。
摘要：埋地深度是接地网防腐蚀的重要指标,目前对其研究较少。采用交流阻抗谱(EIS)、线性极化法研究了紫铜材料在不同深度土壤中的电化学腐蚀特征,分析了不同深度土壤理化性质的差异对钝化膜生长过程及紫铜腐蚀速率的影响;通过扫描电镜(SEM)和X射线光电子谱(XPS)技术检测了腐蚀后紫铜的表面状况和腐蚀产物的元素价态及成分。结果表明:水力淋洗使盐类离子在深层土壤中富集;紫铜在埋地25cm深处钝化膜仅需1周即可生长完成,氧气的氧化使致密的Cu2O膜转化生成CuO膜,膜层保护作用较差,引发紫铜的点蚀,腐蚀后期钝化膜大面积脱落;埋地45cm深处紫铜钝化膜生长缓慢,长达41d,但膜层完整致密,保护作用强,其主要成分为Cu2O;腐蚀70d后,埋地25cm紫铜腐蚀电流密度为91.01nA/cm2,而45cm深处紫铜仅为7.56nA/cm2。
关键词：土壤腐蚀,埋地深度,紫铜,Cu2O膜,CuO膜,膜层电阻
参考文献
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