聚丙烯腈纖維及其合成工藝(DOC)

1、聚丙烯腈纖維及其合成工藝摘 要：聚丙烯腈纖維由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%(質(zhì)量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。丙烯腈的聚合屬于自由基型鏈式反應，通常有丙烯腈經(jīng)自由基引發(fā)劑引發(fā)聚合而成。其聚合方法根據(jù)所用溶劑（介質(zhì)）的不同，可分為均相溶液聚合（一步法）和非均相溶液聚合（二步法）。關(guān)鍵詞：聚丙烯腈纖維；合成工藝；均相溶液聚合；水相沉淀聚合前言聚丙烯腈纖維的商品名是腈綸，由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%(質(zhì)量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。聚丙烯腈纖維的性能極似羊毛，彈性較好，伸長20%時回彈率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔軟，保暖性比羊毛高15%，強度比羊毛高12.5倍，有合成羊毛之

2、稱。因為聚丙烯腈纖維具有柔軟、膨松、不易染、色澤鮮艷、耐光、抗菌、不怕蟲蛀等優(yōu)點，根據(jù)不同的用途的要求，可純紡或與天然纖維混紡，其紡織品被廣泛地用于服裝、裝飾等領(lǐng)域。二、聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)和特性 1、聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)聚丙烯腈自問世，因其嚴重的發(fā)脆、熔點高，當加熱到280290還未熔融就開始分解無法進行紡絲的缺點，應用受到限制。使用第二單體與丙烯腈共聚，聚合物分子間作用力降低，克服了脆性并改善了柔性和彈性，使聚丙烯腈成為重要的合成纖維品種。以后隨著第三單體的引入，進一步改善了纖維的染色性，這樣聚丙烯腈的生產(chǎn)才得到迅速發(fā)展。常用的第二單體有HYPERLINK /zt/we/index.shtml丙烯酸甲

3、酯(CH2CH-COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯CH2C(CH3)COOCH3、HYPERLINK /cgi-bin/ls?c=%b9%a9%d3%a6%d0%c5%cf%a2&i=&s=&w=%b4%d7%cb%e1%d2%d2%cf%a9&d=&k=0&z=&a=&j=&f=醋酸乙烯酯(CH2CHOOCCH3)等中性單體，第三單體有丙烯磺酸CH2C(SO3H)-CH3、丙烯酸(CH2CHCOOH)、衣康酸(CH2=CHCOOHCH2COOH)等。例：由丙烯腈、丙烯酸甲酯和丙烯磺酸聚合成的聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)如下：2、聚丙烯腈的特性（1）聚丙烯腈纖維的熱學性能 聚丙烯腈纖維具有特殊的熱收縮性，將

4、纖維熱拉伸1.11.6倍后驟然冷卻，則纖維的伸長暫時不能恢復，若在松弛狀態(tài)下高溫處理，則纖維會相應地發(fā)生大幅度回縮，這種性質(zhì)稱為聚丙烯腈纖維的熱彈性。（2）聚丙烯腈纖維的吸濕性與染色性 吸濕性較差，標準回潮率為1.22。由于聚丙烯腈纖維中加入了第二、第三單體，改善了染色性，可采用陽離子染料或酸性染料染色。（3）聚丙烯腈纖維的物理性質(zhì)聚丙烯腈為白色粉末狀物質(zhì)，密度為1.141.15g/cm2，在220230軟化的同時發(fā)生分解。聚丙烯腈纖維大分子中含有氰基，能吸收日光中的紫外線而保護分子主鏈，因而聚丙烯腈纖維的耐光性是最好的。成纖聚丙烯腈的分子量通常在10000以上，而且要求分子量分散性較小。（4

5、）聚丙烯腈纖維的化學性質(zhì) 聚丙烯腈對化學藥品的穩(wěn)定性良好，但在濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸的作用下會溶解。耐堿性比錦綸差，在熱稀堿、冷濃堿溶液中會變黃，在熱濃堿溶液中會立即被破壞。三、聚丙烯腈纖維的合成工藝1、聚丙烯腈的合成丙烯腈的聚合屬于自由基型鏈式反應，通常有丙烯腈經(jīng)自由基引發(fā)劑引發(fā)聚合而成。其聚合方法根據(jù)所用溶劑（介質(zhì)）的不同，可分為均相溶液聚合（一步法）和非均相溶液聚合（二步法）。均相溶液聚合，所用的溶劑既能溶解單體，又能溶解聚合物，例如NaSCN水溶液、氯化鋅水溶液等。聚合結(jié)束后，聚合可直接紡絲，使聚合紡絲連續(xù)化。非均相溶液聚合 ，聚合過程中聚合物不斷地呈絮狀沉淀析出，需經(jīng)分離以后用合適的

6、溶劑重新溶解，以制成紡絲原液才可以紡織纖維。均相溶液聚合是采用的溶液是水則稱為“水相沉淀聚合法”。聚丙烯腈纖維以丙烯腈為主（其質(zhì)量含量大于85%）的三元共聚物，第二單體和第三單體的種類、含量和作用如表一所示。表一 與丙烯酸共聚的第二、第三單體單體含量種類作用第二單體3%12%HYPERLINK /zt/we/index.shtml丙烯酸甲酯(CH2CH-COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯CH2C(CH3)COOCH3、HYPERLINK /cgi-bin/ls?c=%b9%a9%d3%a6%d0%c5%cf%a2&i=&s=&w=%b4%d7%cb%e1%d2%d2%cf%a9&d=&k=0&z=

7、&a=&j=&f=醋酸乙烯酯(CH2CHOOCCH3)等中性單體破壞大分子鏈的規(guī)整性，降低大分子鏈的斂密集度，改善染色性和彈性第三單體1%3%第三單體有甲基丙烯磺酸鈉、衣康酸(CH2=CHCOOHCH2COOH)丙烯磺酸CH2C(SO3H)-CH3、丙烯酸(CH2CHCOOH)、等引入親染料的基團2、聚丙烯腈的均相溶液聚合工藝整個流程為分四個工序，分別為配料、聚合、脫除單體及原液準備。2.1均相溶液聚合的配料NaSCN水溶液作為溶劑的均相溶液聚合的配方原料如表二所示。 表二 丙烯腈均相溶液聚合的配方原料及工藝條件組分質(zhì)量份數(shù)聚合工藝條件數(shù)值丙烯腈91.7聚合反應溫度，76-80丙烯酸甲酯7聚合

8、反應時間,h1.2-1.5衣康酸1.3高轉(zhuǎn)化率控制范圍,%70-75偶氮二異丁腈0.75高轉(zhuǎn)化率時聚合物濃度,%11.9-12.75異丙醇（分子量調(diào)節(jié)劑）1-3低轉(zhuǎn)化率控制范圍,%50-55二氧化硫脲（淺色劑）0.75低轉(zhuǎn)化率時聚合物濃度,%10-11硫氰酸鈉水溶液（濃度51-52%）80-80.5攪拌速度，r/min50-802.2均相溶液聚合的聚合過程NaSCN水溶液作為溶劑的均相溶液聚合工藝流程圖如圖一所示，原料丙烯醇、丙烯酸甲脂、衣康酸一鈉鹽溶液(用22%NaOH水溶液將衣康酸配制成13.5%衣康酸一鈉鹽溶液)、偶氮二異丁腈和二氧化硫脲、硫氰酸鈉水溶液均分別計量后連續(xù)地以穩(wěn)定的流量注人

9、混合器內(nèi)，與聚合漿液中脫除出的未反應單體等物充分混合，調(diào)節(jié)pH=4.8-5.2并調(diào)溫后，與異丙醇在輸送管道中混合連續(xù)地送入聚合釜中，在反應釜內(nèi)進行聚合，其聚合工藝條件為：聚合釜反應溫度為76-80，聚合反應時間為1.2-1.5小時，攪拌速度為50-80 r/min。2.3聚合物脫除單體聚合后漿液在兩個脫單體塔內(nèi)真空脫除未聚合的單體。從混合器中抽出一部分混合液冷至9送入單體冷凝器作為噴淋液使用，由兩個脫單體塔分離逸出的混合蒸汽被噴淋液冷凝成液體，一起返回到混合器循環(huán)使用。蒸汽被冷凝成液體，體積大大減小因而形成真空，聚合液中最終單體含量低于0.2%，把聚合物單體通入原液聚合槽中進行進一步的混合及儲

10、存。原液混合槽中的單體送到脫泡桶中，余壓為1.3-3.3Kpa的真空下脫除原液中的氣泡，再與混合消光劑的添加劑在紡前多級混合器中混合，之后再通入原液過濾機除去機械雜質(zhì)，之后聚合物可作為紡絲原液直接送去紡絲。圖一 聚丙烯腈均相聚合工藝流程簡圖（連續(xù)法）2.4原液準備原液準備過程由四個設(shè)備來完成:（1）原液混合槽，若前面工序所得的產(chǎn)物不穩(wěn)定，它的龐大體積起著“混合”和“倉庫”的作用；（2）脫泡桶，真空下脫除原液中的氣泡，有利于紡絲；（3）紡前多級混合器，用以混合消光劑等添加劑；（4）原液過濾器，用以除去原液中的機械雜質(zhì)。3均相溶液聚合工藝的主要控制因素（1）單體的配比及總濃度聚丙烯腈纖維中的三種單

11、體的配比一般是AN(M1):M2:M3 =94.588:510：0.52。用NaSCN水溶液作為溶劑的均相溶液聚合時，反應所得的聚合物溶液可以直接作為紡絲原料去紡絲。根據(jù)產(chǎn)品纖維及紡絲工藝的要求，控制聚合物的分子量在58萬，原液中的聚合物濃度為12.2%13.5%，NaSCN濃度為44%45%。則聚合物配料中的單體總濃度控制在17%21%。表三 單體濃度對聚合反應的影響反應體系中單體濃度，%轉(zhuǎn)化率，%增比粘度，sp868.62.181078.82.521281.82.641482.62.801683.12.79（2）聚合溫度氰酸因單體的沸點較低，故適宜的反應溫度在80以下，一般在7678。（3

12、）原料中雜質(zhì)的影響單體中常含有氫氰酸、乙醛、乙腈等雜質(zhì)，會影響反應速率和降低聚合物的分子量。故各種原料的純度必須控制。（4）聚合時間及轉(zhuǎn)化率聚合時間短，聚合熱來不及散發(fā)，聚合轉(zhuǎn)化率低；聚合時間長，則會降低設(shè)備的生產(chǎn)能力。一般通過調(diào)整引發(fā)劑等因素使得聚合時間控制在1.52.0h，并達到一定的聚合轉(zhuǎn)化率（低轉(zhuǎn)化率在50%55%，中轉(zhuǎn)化率在70%75%）即停止聚合。表四 聚合時間對聚合轉(zhuǎn)化率和聚合分子量的影響 聚合時間/min總固體/%轉(zhuǎn)化率/%分子量AN/56011.567.68530087.88012.1471.48630086.812012.1271.37750088.1（5）介質(zhì)pH值pH小

13、于4時，NaSCN易發(fā)生分解，故一般控制在4.85.2。（6）引發(fā)劑和分子量調(diào)節(jié)劑常用的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，隨引發(fā)劑濃度的增加，聚合速率加快，但聚合分子量降低。分子量調(diào)節(jié)劑為異丙醇，實驗表明，聚合液的平均分子量隨異丙醇的用量增加而遞減，而轉(zhuǎn)化率變化很小，故用異丙醇的加入來調(diào)節(jié)聚合物的分子量大小。圖二 偶氮二異丁腈對AN共聚的影響（7）染色劑二氧化硫脲的影響淺色劑的作用是防止空氣中的氧或其它氧化劑對聚合體系中有機原料或溶劑的氧化，以保持穩(wěn)定。二氧化硫脲(TUP)是一種性能量良好的淺色劑，能改善聚丙烯腈纖維的色澤。加入0.75% 時，透光率可提高到95%，通常加入量為單體量的0.5-1.2%左右

14、。4、均相溶液聚合工藝的特點（1） 聚丙烯腈不溶于丙烯腈，但丙烯腈與丙烯酸甲酯等第二單體共聚合，溶解性能改善，可溶于硫氰酸鈉、二甲基甲酰胺等溶劑中進行均相溶液聚合。（2） 丙烯腈溶液聚合中，存在多種鏈轉(zhuǎn)移反應，由于溶劑的存在，大分子自由基向溶劑的鏈轉(zhuǎn)移，結(jié)果使大分子支化受到抑制。因此，一般選擇鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)適當?shù)娜軇?，且用異丙醇或乙醇作調(diào)節(jié)劑。（3） 丙烯腈聚合中，采用不同溶劑、不同的聚合方法，對引發(fā)劑的選擇也有所不同。例如硫氰酸鈉、二甲基聚砜為溶液常以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑。（4） 丙烯腈單體活性較大，可以同許多單體進行共聚改性，為改善聚丙烯腈纖維性能奠定了基礎(chǔ)。 5、丙烯腈的水相沉淀聚合對聚丙烯

15、腈纖維生產(chǎn)來說，采用水相沉淀聚合供以后取得的聚合物，必須再行溶解才可以紡絲，這種將樹脂生產(chǎn)與紡絲工序分段進行的“聚合”+“溶解紡絲”的方法，故又稱為聚丙烯腈纖維的“二步法”。單體在水中有一定的溶解度，當用水溶性引發(fā)劑引發(fā)聚合時，生成聚合物不溶于水而從水相中沉淀析出，所以稱為“水相沉淀聚合法”。5.1水相沉淀聚合的工藝流程5.1.1水相沉淀聚合的原料工藝條件丙烯腈水相沉淀聚合是聚丙烯腈纖維的主要生產(chǎn)方式之一，它是根據(jù)丙烯腈單體在水中有一定溶解度（20-7.35%，40-7.9%，60-9.10%）而聚合物則不溶于水的特點而進行通常采用水溶性氧化還原引發(fā)體系。引發(fā)劑的分解活化能較低，聚合可以在30

16、50之間甚至還可以在更低溫度下進行。水相沉淀聚合的有反應熱容易控制，產(chǎn)物的分子量分布較均一，聚合速度快，聚合體轉(zhuǎn)化率較高等特點。其工藝條件如表五所示。表五 水相沉淀聚合工藝條件聚合工藝條件數(shù)值聚合溫度/35-55聚合時間/h1-2單體總濃度/%28-30高聚合轉(zhuǎn)化率/%80-85攪拌速度/ r/min55聚合的pH1.9-水相沉淀法的聚合過程圖三 聚丙烯腈（連續(xù)式）水相沉淀聚合工藝流程示意圖丙烯腈連續(xù)式水相沉淀聚合工藝流程如圖三所示，其整個流程分為四個工藝，分別是原料準備、聚合、回收為反應的單體及聚合物后處理。原料丙烯醇、丙烯酸甲脂、第三單體、NaClO3Na2SO3水溶液等引發(fā)劑和水通過計量

17、泵打入聚合釜。用次硝酸調(diào)節(jié)聚合液的pH值為1.9-2.2，在40下進行聚合反應，控制一定的轉(zhuǎn)化率，之后將聚合釜內(nèi)含單體的聚合淤漿壓至堿終止釜，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值使反應終止。將含有單體的淤漿送至脫單體塔，用低壓蒸汽在減壓下驅(qū)趕未反應的單體并將其回收。脫除單體后的聚合物淤漿在脫水離心機中經(jīng)脫水、洗滌、千燥即得粉狀丙烯睛共聚物。5.3水相沉淀法的優(yōu)勢水相沉淀法可以將聚丙烯腈纖維生產(chǎn)與紡絲工序分段進行，一旦發(fā)生停車事故，可以避免互相影響。連續(xù)水相沉淀聚合法有下列優(yōu)點：（1）水相沉淀聚合通常采用水溶性氧化-還原引發(fā)體系，引發(fā)劑分解活化能較低，可在30-55甚至更低的溫度下進行聚合，所得產(chǎn)物色澤較

18、白；（2）水相沉淀聚合的反應熱易于排除，聚合溫度容易控制，從水相得到的產(chǎn)品分子量分布較均一；（3）聚合速率快，聚合物粒子比較均勻，轉(zhuǎn)化率較高；（4）聚合物漿液易于處理，對于紡絲溶液硫氰酸納水溶液的純度要求不像均相法要求的純度那樣高，可省去溶劑回收過程；（5）聚丙烯腈固體粒子干燥后可作半成品出售；（6）選用適當?shù)难趸?還原引發(fā)體系，如以過硫酸鹽作為氧化劑，可使聚丙烯腈分子中含有磺酸基團，可染性增強，使第三單體用量減少,節(jié)約成本。四、聚丙烯腈的合成工藝的評價通過對聚丙烯腈共聚物合成的兩種不同聚合方法和聚合條件的生產(chǎn)工藝對比，兩種工藝各具其優(yōu)缺點。均相溶液聚合，單體可溶于硫氰酸鈉、二甲基甲酰胺等第二

19、單體溶劑中進行反應，溶解性能改善；聚合熱容易導出，避免了由于局部過熱而引起的自動加速現(xiàn)象，聚合物的相對分子質(zhì)量分布較窄，保證了產(chǎn)品質(zhì)量；同時聚合反應容易控制，可以實現(xiàn)連續(xù)聚合、連續(xù)紡絲。但不足的是要考慮溶劑對聚合反映的影響，在溶液聚合中，酸堿度控制不好容易造成分子鏈轉(zhuǎn)移和反應的阻聚；原料的純度必須嚴格控制，否則雜質(zhì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，減低聚合速率和分子量；聚合反應溫度比水相沉淀聚合的反應溫度高出一半，熱能消耗大，另外溶液后處理復雜，增加了溶劑回收工序。水相沉淀聚合通常采用水溶性氧化-還原引發(fā)體系，引發(fā)劑分解活化能較低，聚合溫度低，所得產(chǎn)物色澤較白；聚合的反應熱易于排除，聚合溫度容易控制，所得產(chǎn)品分子

20、量分布均一、平均分子量較高；聚合速率快，聚合物粒子比較均勻，轉(zhuǎn)化率較高，聚合物物料為漿狀液容易處理，溶液后處理簡單；最后得出的產(chǎn)品干燥后即可作為半成品出售，省去溶劑回收過程。但不足的是聚合較多地采用含有堿金屬離子的水溶性引發(fā)體系，聚合釜釜壁容易結(jié)疤，釜內(nèi)聚合體容易沉淀堆積，不僅不利于提高聚丙烯腈原液的性能，而且降低了聚合釜的導熱性和有效容積，影響聚合溫度和聚合時間，同時沉淀物的脫落沉積易使管道堵塞，使聚合釜的攪拌功率上升。聚丙烯腈固體用溶劑重新溶解，以制成紡絲原液，比一步法增加一道“溶解”生產(chǎn)工序，聚合物漿狀物分離、干燥耗能較大。由于“二步法”生產(chǎn)聚丙烯腈纖維質(zhì)量較好，目前世界上生產(chǎn)多采用“二

21、步法”來生產(chǎn)聚丙烯腈纖維。參考文獻趙德仁，張慰盛.，高聚物合成工藝學（第二版），化學工業(yè)出版社，2012.李克友，張菊華，向福如，高分子合成原理及工藝學，科學出版社，1999.陳厚. 兩種聚丙烯睛原絲結(jié)構(gòu)與性能的對比研究J. 金山油化纖，2000,2：1-6.張林，孫鐘，楊明遠.水相沉淀聚合法合成聚丙烯睛的工藝研究J. 現(xiàn)代塑料加工應用，1997,10（2）：8-10.張連敏, 李祥高. 聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)技術(shù)及其應用綜述J. 非織造布，2007,15（2）：35-38.T.Gries. 聚丙烯腈纖維的發(fā)展: 開發(fā)簡史與生產(chǎn)工藝J. 國外紡織技術(shù)，2003,11:9-20.附錄資料：不需要的可

22、以自行刪除地下連續(xù)墻施工工藝標準1、范圍本工藝適用于工業(yè)與民用建筑地下連續(xù)墻基坑工程。地下連續(xù)墻是在地面上采用一種挖槽機械，沿著深開挖工程的周邊軸線，在泥漿護壁條件下，開挖出一條狹長的深槽，清槽后，在槽內(nèi)吊放鋼筋籠，然后用導管法灌筑水下混凝土筑成一個單元槽段，如此逐段進行，在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻壁，作為截水、防滲、承重、擋水結(jié)構(gòu)。本法特點是：施工振動小，墻體剛度大，整體性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工，可用于各種地質(zhì)條件下，包括砂性土層、粒徑50mm以下的砂礫層中施工等。適用于建造建筑物的地下室、地下商場、停車場、地下油庫、擋土墻、高層建

23、筑的深基礎(chǔ)、逆作法施工圍護結(jié)構(gòu)，工業(yè)建筑的深池、坑；豎井等。2、施工準備2.1材料要求2.1.1水泥用32.5號或42.5號普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結(jié)塊。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，應適當增加水泥用量及砂率，以保證坍落度及和易性的要求。其最大粒徑不應大于導管內(nèi)徑的16和鋼筋最小間距的14，且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加劑可根據(jù)需要摻加減水劑、緩凝劑等外加劑，摻入量應通過試驗確定。2.1.5鋼筋按設(shè)計要求選用，應有出廠質(zhì)量證明書或試驗報告單，并應取試樣作機械性能試驗，合格后方可使用。2.1.6泥漿材

24、料泥漿系由土料、水和摻合物組成。拌制泥漿使用膨潤土，細度應為200250目，膨潤率510倍，使用前應取樣進行泥漿配合比試驗。如采取粘土制漿時，應進行物理、化學分析和礦物鑒定，其粘粒含量應大于50%，塑性指數(shù)大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化鋁含量的比值宜為34。摻合物有分散劑、增粘劑(CMC)等。外加劑的選擇和配方需經(jīng)試驗確定，制備泥漿用水應不含雜質(zhì)，pH值為79。2.2主要機具設(shè)備2.2.1成槽設(shè)備有多頭鉆成槽機、抓斗式成槽機、沖擊鉆、砂泵或空氣吸泥機(包括空壓機)、軌道轉(zhuǎn)盤等2.2.2混凝土澆灌機具有混凝土攪拌機、澆灌架(包括儲料斗、吊車或卷揚機)、金屬導管和運輸設(shè)備等。2.2.3

25、制漿機具有泥漿攪拌機、泥漿泵、空壓機、水泵、軟軸攪拌器、旋流器、振動篩、泥漿比重秤、漏斗粘度計、秒表、量筒或量杯、失水量儀、靜切力計、含砂量測定器、pH試紙等。2.2.4槽段接頭設(shè)備有金屬接頭管、履帶或輪胎式起重機、頂升架(包括支承架、大行程千斤頂和油泵等)或振動拔管機等。2.2.5其他機具設(shè)備有鋼筋對焊機，彎曲機，切斷機，交、直流電焊機，大、小平鍬，各種扳手等。2.3作業(yè)條件、2.3.1在工程范圍內(nèi)鉆探，查明地質(zhì)、地層、土質(zhì)以及水文情況，為選擇挖槽機具、泥漿循環(huán)工藝、槽段長度等提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù).。同時進行鉆探，摸清地下連續(xù)墻部位的地下障礙物情況。2.3.2按設(shè)計地面標高進行場地平整，拆遷施

26、工區(qū)域內(nèi)的房屋、通訊、電力設(shè)施以及上下水管道等障礙物，挖除工程部位地面以下m內(nèi)的地下障礙物。施工場地周圍設(shè)置排水系統(tǒng)。2.3.3根據(jù)工程結(jié)構(gòu)、地質(zhì)情況及施工條件制定施工方案，選定并準備機具設(shè)備，進行施工部署、平面規(guī)劃、勞動配備及劃分槽段；確定泥漿配合比、配制及處理方法，編制材料、施工機具需用量計劃及技術(shù)培訓計劃，提出保證質(zhì)量、安全及節(jié)約等的技術(shù)措施。2.3.4按平面及工藝要求設(shè)置臨時設(shè)施，修筑道路，在施工區(qū)域設(shè)置導墻；安裝挖槽、泥漿制配、處理、鋼筋加工機具設(shè)備；安裝水電線路；進行試通水、通電、試運轉(zhuǎn)、試挖槽、混凝土試澆灌。3、操作工藝3.1工藝流程(圖3.1)圖3.1多頭鉆施工及泥漿循環(huán)工藝3

27、.2導墻設(shè)置3.2.1在槽段開挖前，沿連續(xù)墻縱向軸線位置構(gòu)筑導墻，采用現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土澆3.2.2導墻深度一般為12m，其頂面略高于地面50100mm，以防止地表水流入導溝。導墻的厚度一般為100200mm，內(nèi)墻面應垂直，內(nèi)壁凈距應為連續(xù)墻設(shè)計厚度加施工余量(一般為4060mm)。墻面與縱軸線距離的允許偏差為10mm，內(nèi)外導墻間距允許偏蓋5mm，導墻頂面應保持水平。3.2.3導墻宜筑于密實的粘性土地基上。墻背宜以土壁代模，以防止槽外地表水滲入槽內(nèi)。如果墻背側(cè)需回填土時，應用粘性土分層夯實，以免漏漿。每個槽段內(nèi)的導墻應設(shè)一溢漿孔。3.2.4導墻頂面應高出地下水位1m以上，以保證槽內(nèi)泥漿液面

28、高于地下水位0.5m以上，且不低于導墻頂面0.3m。3.2.5導墻混凝土強度應達到70%以上方可拆模。拆模后，應立即將導墻間加木支撐至槽段開挖拆除。嚴禁重型機械通過、停置或作業(yè)，以防導墻開裂或變形。3.3泥漿制備和使用3.3.1泥漿的性能和技術(shù)指標，應根據(jù)成槽方法和地質(zhì)情況而定，一般可按表3.3.1采用。泥漿性能指標表3.3.1項目性能指標檢查方法一般地層軟弱土層密度粘度膠體率穩(wěn)定性失水量pH值泥皮厚度靜切力(1min)含砂量1.041.25kgL1822s95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.0

29、1.5mm30min2050mgcm24%泥漿密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或穩(wěn)定計失水量儀pH試紙失水量儀靜切力計含砂量測定器注：1.密度：表中上限為新制泥漿，下限為循環(huán)泥漿。一般采用膨潤土泥漿時，新漿密度控制在1.041.05；循環(huán)程中的泥漿控制在1.251.30；對于松散易坍地層，密度可適當加大。澆灌混凝土前槽內(nèi)泥漿控制在1.151.25，視土質(zhì)情況而定；2.成槽時，泥漿主要起護壁作用，在一般情況下可只考慮密度、粘度、膠體率三項指標；3.當存在易塌方土層(如砂層或地下水位下的粉砂層等)或采用產(chǎn)生沖擊、沖刷的掘削機械時，應適當考慮，泥漿粘度，宜用2530s。3.

30、3.2在施工過程中應加強檢查和控制泥漿的性能，定時對泥漿性能進行測試，隨時調(diào)泥漿配合比，做好泥漿質(zhì)量檢測記錄。一般作法是：在新漿拌制后靜止24h，測一次全項(含砂量除外)；在成槽過程中，一般每進尺15m或每4h測定一次泥漿密度和粘度。在槽結(jié)束前測一次密度、粘度；澆灌混凝土前測一次密度。兩次取樣位置均應在槽底以上200mm處。失水量和pH值，應在每槽孔的中部和底部各測一次。含砂量可根據(jù)實際情況測定。穩(wěn)定性和膠體率一般在循環(huán)泥漿中不測定。3.3.3泥漿必須經(jīng)過充分攪拌，常用方法有：低速臥式攪拌機攪拌；螺旋槳式攪拌機攪拌；壓縮空氣攪拌；離心泵重復循環(huán)。泥漿攪拌后應在儲漿池內(nèi)靜置24h以上，或加分散劑

31、膨潤土或粘土充分水化后方可使用。3.3.4通過溝槽循環(huán)或混凝土換置排出的泥漿，如重復使用，必須進行凈化再生處理。一般采用重力沉降處理，它是利用泥漿和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥漿進入貯漿池，貯漿池的容積一般為一個單元槽段挖掘量及泥漿槽總體積的2倍以上。沉淀池和貯漿池設(shè)在地上或地下均可，但要視現(xiàn)場條件和工藝要求合理配置。如采用原土造漿循環(huán)時，應將高壓水通過導管從鉆頭孔射出，不得將水直接注入槽孔中。3.3.5在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層施工時，應適當提高泥漿粘度和增加儲備量，并備堵漏材料。如發(fā)生泥漿滲漏，應及時補漿和堵漏，使槽內(nèi)泥漿保持正常。3.4槽段開挖3.4.1挖槽施工前應預先將連續(xù)墻劃分

32、為若干個單元槽段，其長度一般為47m。每個單元槽段由若干個開挖段組成。在導墻頂面劃好槽段的控制標記，如有封閉槽段時，必須采用兩段式成槽，以免導致最后一個槽段無法鉆進。3.4.2成槽前對鉆機進行一次全面檢查，各部件必須連接可靠，特別是鉆頭連接螺栓不得有松脫現(xiàn)象。3.4.3為保證機械運行和工作平穩(wěn)，軌道鋪設(shè)應牢固可靠，道碴應鋪填密實。軌道寬度允許誤差為5mm，軌道標高允許誤差10mm。連續(xù)墻鉆機就位后應使機架平穩(wěn)，并使懸掛中心點和槽段中心一致。鉆機調(diào)好后，應用夾軌器固定牢靠。3.4.4挖槽過程中，應保持槽內(nèi)始終充滿泥漿，以保持槽壁穩(wěn)定。成槽時，依排渣和泥漿循環(huán)方式分為正循環(huán)和反循環(huán)。當采用砂泵排渣

33、時，依砂泵是否潛入泥漿中，又分為泵舉式和泵吸式。一般采用泵舉式反循環(huán)方式排渣，操作簡便，排泥效率高，但開始鉆進須先用正循環(huán)方式，待潛水砂泵電機潛入泥漿中后，再改用反循環(huán)排泥。3.4.5當遇到堅硬地層或遇到局部巖層無法鉆進時，可輔以采用沖擊鉆將其破碎，用空氣吸泥機或砂泵將土渣吸出地面。3.4.6成槽時要隨時掌握槽孔的垂直精度，應利用鉆機的測斜裝置經(jīng)常觀測偏斜情況，不斷調(diào)整鉆機操作，并利用糾偏裝置來調(diào)整下鉆偏斜。3.4.7挖槽時應加強觀測，如槽壁發(fā)生較嚴重的局部坍落時，應及時回填并妥善處理。槽段開挖結(jié)束后，應檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁垂直度等項目，合格后方可進行清槽換漿。在挖槽過程中應作好施工記錄

34、。3.5清槽3.5.1當挖槽達到設(shè)計深度后，應停止鉆進，僅使鉆頭空轉(zhuǎn)而不進尺，將槽底殘留的土打成小顆粒，然后開啟砂泵，利用反循環(huán)抽漿，持續(xù)吸渣1015min，將槽底鉆渣清除干凈。也可用空氣吸泥機進行清槽。3.5.2當采用正循環(huán)清槽時，將鉆頭提高槽底100200mm，空轉(zhuǎn)并保持泥漿正常循環(huán)，以中速壓入泥漿，把槽孔內(nèi)的浮渣置換出來。3.5.3對采用原土造漿的槽孔，成槽后可使鉆頭空轉(zhuǎn)不進尺，同時射水，待排出泥漿密度降到1.1左右，即認為清槽合格。但當清槽后至澆灌混凝土間隔時間較長時，為防止泥漿沉淀和保證槽壁穩(wěn)定，應用符合要求的新泥漿將槽孔的泥漿全部置換出來。3.5.4清理槽底和置換泥漿結(jié)束1h后，槽

35、底沉渣厚度不得大于200mm；澆混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽內(nèi)泥漿密度為1.11.25、粘度為1822s、含砂量應小于8%。3.6鋼筋籠制作及安放3.6.1鋼筋籠的加工制作，要求主筋凈保護層為7080mm。為防止在插入鋼筋籠時擦傷槽面，并確保鋼筋保護層厚度，宜在鋼筋籠上設(shè)置定位鋼筋環(huán)、混凝土墊塊?？v向鋼筋底端距槽底的距離應有100200mm，當采用接頭管時，水平鋼筋的端部至接頭管或混凝土及接頭面應留有100150mm間隙?？v向鋼筋應布置在水平鋼筋的內(nèi)側(cè)。為便于插入槽內(nèi)，利鋼筋底端宜稍向內(nèi)彎折。鋼筋籠的內(nèi)空尺寸，應比導管連接處的外徑大100mm以上。3.6.2為了保證鋼筋籠的幾何尺

36、寸和相對位置準確，鋼筋籠宜在制作平臺上成型。鋼筋籠每棱邊(橫向及豎向)鋼筋的交點處應全部點焊，其余交點處采用交錯點焊。對成型時臨時扎結(jié)的鐵絲，宜將線頭彎向鋼筋籠內(nèi)側(cè)。為保證鋼筋籠在安裝過程中具有足夠的剛度，除結(jié)構(gòu)受力要求外，尚應考慮增設(shè)斜拉補強鋼筋，將縱向鋼筋形成骨架并加適當附加鋼筋。斜拉筋與附加鋼筋必須與設(shè)計主筋焊牢固。鋼筋籠的接頭當采用搭接時，為使接頭能夠承受吊入時的下段鋼筋自重，部分接頭應焊牢固。3.6.3鋼筋籠制作允許偏差值為：主筋間距l(xiāng)0mm；箍筋間距20mm；鋼筋籠厚度和寬目l0mm；鋼筋籠總長度50mm。3.6.4鋼筋籠吊放應使用起吊架，采用雙索或四索起吊，以防起吊時因鋼索的收緊

37、力而目起鋼筋籠變形。同時要注意在起吊時不得拖拉鋼筋籠，以免造成彎曲變形。為避免鋼筋吊起后在空中擺動，應在鋼筋籠下端系上溜繩，用人力加以控制。3.6.5鋼筋籠需要分段吊入接長時，應注意不得使鋼筋籠產(chǎn)生變形。下段鋼筋籠入槽后.臨時穿鋼管擱置在導墻上，再焊接接長上段鋼筋籠。鋼筋籠吊入槽內(nèi)時，吊點中心必須對準槽段中心，豎直緩慢放至設(shè)計標高，再用吊筋穿管擱置在導墻上。如果鋼筋籠不能順利地攝入槽內(nèi)，應重新吊出，查明原因，采取相應措施加以解決，不得強行插入。3.6.6所有用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)的預埋件、預埋鋼筋等，應與鋼筋籠焊牢固。3.7澆注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比應符合下列要求：混凝土的實際配制強度等

38、級應比設(shè)計強度等級高一級；水泥用量不宜少于370kgm3；水灰比不應大于0.6；坍落度宜為1820cm，并應有一定的流動度保持率；坍落度降低至15cm的時間，一般不宜小于lh；擴散度宜為3438cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝土的初凝時間，應能滿足混凝土澆灌和接頭施工工藝要求，一般不宜低于34h。3.7.2接頭管和鋼筋就位后，應檢查沉渣厚度并在4h以內(nèi)澆灌混凝土。澆灌混凝土必使用導管，其內(nèi)徑一般選用250mm，每節(jié)長度一般為2.02.5m。導管要求連接牢靠，接頭用橡膠圈密封，防止漏水。導管接頭若用法蘭連接，應設(shè)錐形法蘭罩，以防拔管時掛住鋼筋。導管在使用前要注意認真檢查和清理，使用后要

39、立即將粘附在導管上的混凝土清除干凈。3.7.3在單元槽段較長時，應使用多根導管澆灌，導管內(nèi)徑與導管間距的關(guān)系一般是：導管內(nèi)徑為150mm，200mm，250mm時，其間距分別為2m、3m、34m，且距槽段端部均不得超過1.5m。為防止泥漿卷入導管內(nèi)，導管在混凝土內(nèi)必須保持適宜的埋置深度，一般應控制在24m為宜。在任何情況下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4導管下口與槽底的間距，以能放出隔水栓和混凝土為度，一般比栓長100200mm。隔水栓應放在泥漿液面上。為防止粗骨料卡住隔水栓，在澆注混凝土前宜先灌入適量的水泥砂漿。隔水栓用鐵絲吊住，待導管上口貯斗內(nèi)混凝土的存量滿足首次澆筑，導管底端能

40、埋入混凝土中0.81.2m時，才能剪斷鐵絲，繼續(xù)澆筑。3.7.5混凝土澆灌應連續(xù)進行，槽內(nèi)混凝土面上升速度一般不宜小于2mh，中途不得間歇。當混凝土不能暢通時，應將導管上下提動，慢提快放，但不宜超過300mm。導管不能作橫向移動。提升導管應避免碰掛鋼筋籠。3.7.6隨著混凝土的上升，要適時提升和拆卸導管，導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，嚴禁把導管底端提出混凝土上面。3.7.7在一個槽段內(nèi)同時使用兩根導管灌注混凝土時，其間距不應大于3.0m，導管距槽段端頭不宜大于1.5m，混凝土應均勻上升，各導管處的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土澆筑完畢，終澆混凝土

41、面高程應高于設(shè)計要求0.30.5m，此部分浮漿層以后鑿去。3.7.8在澆灌過程中應隨時掌握混凝土澆灌量，應有專人每30min測量一次導管埋深和管外混凝土標高。測定應取三個以上測點，用平均值確定混凝土上升狀況，以決定導管的提拔長度。3.8接頭施工3.8.1連續(xù)墻各單元槽段間的接頭型式，一般常用的為半圓形接頭型式。方法是在未開挖一側(cè)的槽段端部先放置接頭管，后放入鋼筋籠，澆灌混凝土，根據(jù)混凝土的凝結(jié)硬化速度，徐徐將接頭管拔出，最后在澆灌段的端面形成半圓形的接合面，在澆筑下段混凝土前，應用特制的鋼絲刷子沿接頭處上下往復移動數(shù)次，刷去接頭處的殘留泥漿，以利新舊混凝土的結(jié)合。3.8.2接頭管一般用10mm

42、厚鋼板卷成。槽孔較深時，做成分節(jié)拼裝式組合管，各單節(jié)長度為6m、4m、2m不等，便于根據(jù)槽深接成合適的長度。外徑比槽孔寬度小1020mm，直徑誤差在3mm以內(nèi)。接頭管表面要求平整光滑，連接緊密可靠，一般采用承插式銷接。各單節(jié)組裝好后，要求上下垂直。3.8.3接頭管一般用起重機組裝、吊放。吊放時要緊貼單元槽段的端部和對準槽段中心，保持接頭管垂直并緩慢地插入槽內(nèi)。下端放至槽底，上端固定在導墻或頂升架上。3.8.4提拔接頭管宜使用頂升架(或較大噸位吊車)，頂升架上安裝有大行程(12m)、起重量較大(50100t)的液壓千斤頂兩臺，配有專用高壓油泵。3.8.5提拔接頭管必須掌握好混凝土的澆灌時間、澆灌

43、高度、混凝土的凝固硬化速度，不失時機地提動和拔出，不能過早、過快和過遲、過緩。如過早、過快，則會造成混凝土壁塌落；過遲、過緩，則由于混凝土強度增長，摩阻力增大，造成提拔不動和埋管事故。一般宜在混凝土開始澆灌后23h即開始提動接頭管，然后使管子回落。以后每隔1520min提動一次，每次提起100200mm，使管子在自重下回落，說明混凝土尚處于塑性狀態(tài)。如管子不回落，管內(nèi)又沒有涌漿等異常現(xiàn)象，宜每隔2030mm拔出0.51.0m，如此重復。在混凝土澆灌結(jié)束后58h內(nèi)將接頭管全部拔出。4、質(zhì)量標準4.1地下連續(xù)墻均應設(shè)置導墻，導墻形式有預制及現(xiàn)澆兩種，現(xiàn)澆導墻形狀有“L”型或倒“L”型，可根據(jù)不同土

44、質(zhì)選用。4.2地下墻施工前宜先試成槽，以檢驗泥漿的配比、成槽機的選型并可復核地質(zhì)資料。4.3作為永久結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，其抗?jié)B質(zhì)量標準可按現(xiàn)行國家標準地下防水工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50208執(zhí)行。4.4地下墻槽段間的連接接頭形式，應根據(jù)地下墻的使用要求選用，且應考慮施工單位的經(jīng)驗，無論選用何種接頭，在澆注混凝土前，接頭處必須刷洗干凈，不留任何泥砂或污物。4.5地下墻與地下室結(jié)構(gòu)頂板、樓板、底板及梁之間連接可預埋鋼筋或接駁器(錐螺紋或直螺紋)，對接駁器也應按原材料檢驗要求，抽樣復驗。數(shù)量每500套為一個檢驗批，每批應抽查3件，復驗內(nèi)容為外觀、尺寸、抗拉試驗等。4.6施工前應檢驗進場的鋼材、電焊條

45、。己完工的導墻應檢查其凈空尺寸，墻面平整度與垂直度。檢查泥漿用的儀器、泥漿循環(huán)系統(tǒng)應完好。地下連續(xù)墻應用商品混凝土。4.7施工中應檢查成槽的垂直度、槽底的淤積物厚度、泥漿比重、鋼筋籠尺寸、澆注導管位置、混凝土上升速度、澆注面標高、地下墻連接面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、鎖口管或接頭箱的拔出時間及速度等。4.8成槽結(jié)束后應對成槽的寬度、深度及傾斜度進行檢驗，重要結(jié)構(gòu)每段槽段都應檢查，一般結(jié)構(gòu)可抽查總槽段數(shù)的20%，每槽段應抽查1個段面。4.9永久性結(jié)構(gòu)的地下墻，在鋼筋籠沉放后，應做二次清孔，沉渣厚度應符合要求。4.10每50m3地下墻應做1組試件，每幅槽段不得少于1組，在強度滿足設(shè)計要求后方可開挖土方。4.11作為永久性結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，土方開挖后應進行逐段檢查，鋼筋混凝土底板也應符合現(xiàn)行國家標準混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50204的規(guī)定。4.12地下連續(xù)墻的鋼筋籠檢驗標準應符合建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)