桩基础施工技术
一、沉入桩施工
沉入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩。断面形式常用的有实心方桩和空心管桩两种。管桩(包括普通的和预应力的)一般由工厂以离心成型法制 成。沉入桩的施工方法主要有:锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。这里介 绍锤击沉桩的施工方法。

锤击沉桩一般适用于中密砂类土、黏土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中,因此一般桩径不能太大(不大于0.6m),入土深度在40m左右,否则对沉桩设备要 求较高。沉桩设备是桩基施工的质量的关键,应根据土质、工程量、桩的种类、规格、尺寸、施工期限、现场水电供应等条件选择。

2. 施工要点

(1) 沉桩前,应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检査;开锤前应再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩的中轴线是否一致;锤击沉桩开始时,应严格控制各种桩锤的 动能;用坠锤和单动气锤时,提锤高度不宜超过0.50m;用双动气锤时,可少开气阀降低 气压和进气量,以减少每分钟的锤击数;用柴油机锤时,可控制供油量以减少锤击能量; 如桩尖已沉入到设计标高,但沉入度仍达不到要求时,应继续下沉至达到要求的沉入度为止。沉桩时,如遇到沉入度突然发生急剧变化;桩身突然发生倾斜、移位;桩不下沉,桩 锤有严重的回弹;桩顶破碎或桩身开裂、变形;桩侧地面有严重隆起等现象时,应立即停止锤击,查明原因,采取措施后方可继续施工。

(2) 沉桩过程中应注意:桩帽与桩周围应有5 - 10mm间隙,以便锤击时桩在桩帽内可作微小的自由转动,避免桩身产生超过许可的扭转应力;打桩机的导向杆应予固定,以便施打时稳定桩身;导向杆设置应保证桩锤上、下活动自由;预制桩顶面应附有适合桩帽大小的桩垫,其厚度视桩垫材料、桩长及桩尖所受抗力大小决定;桩垫破碎后应及时更换;选用的桩帽,应将锤的冲击力均匀分布于桩顶面。

3. 锤击沉桩的停锤控制标准

(1) 设计桩尖标高处为硬塑黏土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时,根据贯人度变化并对照地质资料,确认桩尖已沉入该土层,贯入度达到控制贯入度。

(2) 当贯入度已达到控制贯人度,而桩尖标高未到达设计标高时,应继续锤入0.10m 左右(或锤击30 ~ 50次),如无异常变化即可停锤;若桩尖标高比设计标高高得多时,应 报有关部门研究确定。

(3) 设计桩尖标高处为一般黏土或其他松软土层时,应以标高控制,贯入度作为校核。当桩尖已达设计标高,而贯入度仍较大时,应继续锤击,使其接近控制贯入度。

(4) 在同一桩基中,各桩的最终贯入度应大致接近,而沉入深度不宜相差过大,避免基础产生不均匀沉降。如因土质变化太大,致使各桩贯入度或沉桩深度相差过大时,应报有关部门研究,另行制订停锤标准。对于特殊设计的桩,当桩尖标高比设计标高高或低时(如拱桥的桥台桩等),应按设计要求处理。

从沉桩开始时起,应严格控制桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中, 不得采用顶、拉桩头或桩身办法来纠偏,以防桩身开裂并增加桩身附加弯矩。

二、钻孔灌注桩施工

1. 钻孔灌注桩的特点
钻孔灌注桩桩长可以根据持力土层的起伏面变化,并按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋,钢筋用量较少,便于施工,故应用较为普遍。

2. 钻孔灌注桩施工的主要工序
钻孔前应先布置施工平台。当场地为浅水时,宜采用筑岛法施工。筑岛面积应按钻孔方法、机具大小等要求决定,高度应高于最高施工水位0.5 ~ 1.0m。当场地为深水时,可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台,也可采用浮式施工平台。平台须牢靠稳定,能承受工作时所有静、动荷载。

钻孔灌注桩施工的主要工序有:埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等。

1) 埋设护筒
护筒能稳定孔壁、防止坍孔,还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。

护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径宜比桩径大20 ~ 40cm。 一般常用钢护筒,在陆上与深水中均能使用。

护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0 ~ 2.0m。当钻孔内有承压水时,应高于稳定后的 承压水位2.0m以上;当处于潮水影响地区时,应高出最高施工水位1.5 ~ 2.0m,并应釆取 稳定护筒内水头的措施。

护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况埋置深度宜为 2~4m,特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床,应沉入 局部冲刷线以下不小于1.0~1.5m,护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。

旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填黏质土必须分层夯实。水域护筒设置,应严格注意平面位置、竖向倾斜、倾斜角(指斜桩)和两节护筒的连接质量均需符合要求。沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的办法。

护筒中心竖直线应与桩中心线重合,除设计另有规定外,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%,干处可实测定位,水域可依靠导向架定位。

2) 泥浆制备
钻孔泥浆由水、黏土(或膨润土)和添加剂按适当配合比配制而成,通过泥浆搅拌机或人工调和,贮存在泥浆池内,再用泥浆泵输入钻孔内。钻孔泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止塌孔的作用。

钻孔泥浆的性能指标可根据钻孔方法,地质情况具体选用。对大直径或超长钻孔灌注桩,泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料条件等确定。在地质复杂,覆盖层较厚,护筒下沉不到岩层的情况下,宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆。

3) 钻孔

根据井孔中土(钻渣)的取岀方法不同,常用的方法有:螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔、旋挖钻机钻孔。

(1) 正循环回转钻孔:系利用钻具旋转切削土体钻进,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼 头,通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻渣沿钻孔上升,从护筒顶部排浆孔排出 至沉淀池,钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进 行,在适用的土层中钻进速度较快,但需设置泥浆槽、沉淀池等,施工占地较多,且机具设备较复杂。

(2) 反循环回转钻孔:与正循环法不同的是,泥浆输入钻孔内,然后泥浆挟带钻渣从钻头的钻杆下口吸进,通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高,但接长 钻杆时装卸麻烦,钻渣容易堵塞管路。另外,因泥浆是从上向下流动,孔壁坍塌的可能性 较正循环法的大,为此需用较高质量的泥浆。

(3) 冲击钻孔:冲击钻成孔灌注桩适用于黄土、黏性土或粉质黏土和人工杂填土层,特别适合于在有孤石的砂砾石层、漂石层、硬土层、岩层中使用。施工中应根据现场 地质状况,合理的选择冲击钻。冲击钻成孔一个最重要的关键点,就是泥浆护壁,护壁泥浆含沙量一定要小。泥浆的浓度可以根据试验测定或经验判断,泥浆太浓钻孔速度慢,泥浆太轻护壁容易坍塌。

开始钻进宜慢不宜快,因为护筒刃脚周围岩层要密实有个过程,需反复冲击挤压,因 为这个位置最容易穿孔。施工中注意垂直度校正,2~3m后立即校正,钻孔太深且偏差太 大只有回填重来。岩层一般是倾斜,与钻机接触面位置垂直,此处位置通过回填卵石反复冲钻,直到岩层平整,然后再继续钻进,防止卡钻、孔位倾(斜等。

施工过程中护筒及时跟进,护筒内的水头一定要保持,随时检查控制泥浆指标,不可马虎。随时检查钻机、钢丝绳等,防止掉钻;每天根据钻渣判断地质情况,做好地质柱状 图标识;钻至设计位置后通知监理一起验收,共同确定孔底地质与设计是否一致;钻孔整 个过程控制应严谨,防止刃脚穿孔、塌孔、偏孔、十字孔、卡钻、埋钻、吊钻事故发生。

(4) 旋挖钻机钻孔:旋挖钻机是一种高度集成的桩基施工机械,采用一体化设计、 履带式360。回转底盘及桅杆式钻杆,一般为全液压系统。旋挖钻机采用桶式钻斗,钻机就 位后,调整钻杆垂直度,注入调制好的泥浆,然后进行钻孔。当钻斗下降到预定深度后, 旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,仪表自动显示桶满时,钻斗底部关闭,提升钻斗 将土卸于堆放地点。钻进施工过程中应保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁,反复循环直至成孔。

旋挖钻机特殊的桶型钻斗直接取土出渣,不需接长钻杆,钻孔时孔口注浆以保持孔内泥浆高度即可,因而能大大缩短成孔时间,提高施工效率。由于带有自动垂直度控制和自 动回位控制,成孔垂直度和孔位等能得到保证。桶钻取土上提过程中对孔壁扰动较小,桶 钻周边设有溢浆孔,溢出泥浆可起到护壁作用。

旋挖钻机一般适用黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机,可适用微风化岩层的钻孔 施工。

4)成孔检査与清孔

钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量,是钻孔桩成败的关键。为此,除了钻孔过程中严谨操作、密切观测监督外,在钻孔达到设计要求深度后,应采用适当器具对孔 深、孔径和孔的倾斜度进行检验,符合设计及规范要求后,方可清孔。

(1) 清孔的方法:有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等,应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。其中抽浆法清孔较为彻底, 适用于各种钻孔方法的灌注桩。对孔壁易坍塌的钻孔,清孔时操作要细心,防止塌孔。

(2) 清孔的质量要求:对摩擦桩,孔底沉淀厚度应符合设计规定,设计未规定时, 对于直径小于1.5m的桩,≤200mm;对桩径大于1.5m或桩长大于40m或土质较差的桩, ≤300mm;对支承桩,孔底沉淀厚度不大于设计规定,设计未规定时,≤50mm。清孔后的泥浆指标,相对密度为1.03 ~ 1.10,黏度为17~20Pa s,含砂率小于2%,胶体率大于98%。
在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土之前,应再次检査孔内的泥浆指标和孔底沉淀厚度;如超过规定,应进行第二次清孔,符合要求后方可灌注水下混凝土。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。

5) 钢筋笼制作与吊装

灌注桩钢筋骨架的制作、运输与安装应符合下列规定:
(1) 制作时应采取必要措施,保证骨架的刚度,主筋的接头应错开布置。大直径长 桩的钢筋骨架宜在胎架上分段制作并编号,安装时应按编号顺序连接。

(2) 应在骨架外侧设置控制混凝土保护层厚度的垫块,垫块的间距在竖向不应大于2m,在横向圆周不应少于4处。

(3) 钢筋骨架在运输过程中,应采取适当的措施防止其变形。骨架的顶端应设置吊环。骨架入孔一般用吊机,或采用钻机钻架、灌注塔架等,起吊应按骨架节段的编号入孔。

(4) 安装钢筋骨架时,应将其吊挂在孔口的钢护筒上,或在孔口地面上设置扩大受力面积的装置进行吊挂,不得直接将钢筋骨架支承在孔底。

6) 灌注水下混凝土

灌注水下混凝土的搅拌机能力,应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间,则应掺入缓凝剂。

水下灌注混凝土的泵送机具宜采用混凝土泵,距离稍远的宜采用混凝土搅拌运输车。 采用普通汽车运输时,运输容器应严密坚实,不漏浆、不吸水,便于装卸,混凝土不应离析。

水下混凝土一般用钢导管灌注,导管内径为200 ~ 350mm,视桩径大小而定。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁采用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的 1.3 倍。

导管应自下而上顺序编号,单节导管作好标示尺度,导管吊装设备能力应充分满足施工要求。导管应定时进行水密试验,以确保桩基施工质量。

灌注水下混凝土时,混凝土拌合物运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度等,如不符合要求,应进行第二次拌合,二次拌合后仍不符合要求时,不得使用。首批混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(,1.0m)和填充导管底部的需要。首批混凝土拌合物下落后,混凝土应连续灌注,导管的埋置深度宜控制在2 ~ 6m。在灌注过程中,特别是潮汐地区和有承压力地下水地区,应注意保持孔内水头;应经常测探井孔内混凝土面的位置, 及时地调整导管埋深。
为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时,应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上,即可恢复正常灌注速度。灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般不小于0.5m,以保证混凝土强度,多余部分接桩前必须凿除,桩头应无松散层。

请不要随意更改以太的经典解释意义……这是不对的!

本来以太这个定义就面临诸多质疑、被官科否定,
你们还来随便修改它的原始意义、这不是添乱吗?

经典`以太论':解释`光/电磁波)在真空中光速传导的物理介导机制或介质,

如果你想开发`以太论'、你的理论得契合这个逻辑点,
以太不是万能的,它有解释的具体对象与语境,背离其原始意义解释……都是对以太现象的误解读!

如果你们认为星球伴有一种你们认定的东西,你们可以给它重新命名,但别拿以太开涮

以太的经典解释意义:就是用来解释光/电磁波)在真空中光速传播的介导机制或介质

比如声波传导有声材这种介质
水波传导有水分子这种介质

所以以前的科班前人就假想了光/电磁波)的传播介质叫`以太'

看明白没有?
以太这个定义、不是让你们随便更改它的原始意义的!

如果你解释了`光/电磁波)的传导机制、它的传导载体就是以太,否则……别叫以太!

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我的以太论:〈真空以太ˇ普朗克时空场〉
以太:就是时空场架构!
`真空以太ˇ普朗克时空场):如图1

因为`物丨粒子)、包括`光/电磁波),是`时空场ˇ激发态)
所以`以太激发'、就是解释`光/电磁波)光速传播的物理原理与机制!

`粒子'也是`电磁能量系统'……`球维对称ˇ光速振荡场丨球谐光囤),所以`物丨粒子)也是`以太激发态'

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木秀于林间 :不能修改?你怎么这么死脑筋?原来的以太是整个宇宙是一整块,显然解释不了那么多天文现像,它已被迈莫实验否定了,当然要改。

回复 木秀于林间 :以太,只负责解释`光/电磁波)在真空中光速传播的介导原理或机制……请不要给以太加戏
迈莫实验也是对以太的误解读得到的结论,我的理论通过修改迈莫实验的理解、得到新的解释

木秀于林风摧之 回复 端意_R_致格 :怎么修改迈莫实验的理解?
回:
①以太,就是`时空场架构',
②没有以太风,以太是固定不动的:理想静系,因为`时空场'是猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉解出来的`物质基态',
③光/电磁波):是以太场的`递归激发'……称`电磁极化效应',
电磁极化效应光速传替、就是电磁波光速传播的物理原理与机制

基于上面的重新解释,我们重新看迈莫实验,得到的公式,画图3分析

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以太激发……`电磁极化效应'
三种`极化矢':s^=e^|电极化矢)×h^丨磁极化矢)
①这就是真实的`空间三维'表征
②加权效应:就是电磁波S^丨玻印亭向量)=E^|电场)ⅩH^|磁场)

真空以太ˇ普朗克时空场):时空晶体/晶胞、小宇宙、热宇称微元、时空极化元、时空场透镜

真空以太:是`时空场ˇ激发态效应)的载体,
凡基于真空传导的物理效应都与真空以太有关,
①物理态(如粒子、光/电磁波)的激发与传播/运动
②引力波(引力子)、库仑力波(子)、电场/磁场建立与传播
③时空场:不会弯曲,是引力场作用下影响`极化矢偏转'导致光/电磁波)传播线路偏转
即时空场架构是固定不动的,但`电磁极化效应|极化矢)会弯曲极化而偏转传播方向图4

真空以太:就象多米诺骨牌的每一个骨牌架构,
每一个骨牌翻转、对应`真空以太ˇ激发态效应),
然后骨牌递次翻倒、实现能量的传递,对应`电磁极化效应'产生的`电磁极化能量'的光速传导……宏观展现就是所谓的光速电磁波/光波)

粒子:也是`电磁能量系统'、内禀波速也是光速……`球维对称ˇ光速振荡场丨球谐光囤)

粒子激发:宇宙场是全息场,因为遵守`全息场ˇ稳定性原理)、所以在某一时空点激发`时空振荡',产生的一个具有`波粒二象性'的`物理态'……这就是基于`场论'诠释的`基本粒子态丨荷)

引力波:是二个粒子的粒子场发生交积的相干场效应光速传播,
粒子场基于真空以太诠释,那粒子场相干交积效应当然也基于真空以太诠释
所以:引力波也是基于真以太诠释

凡基于真空场效应实现物理传替……都是光速,
因为真空场架构是时空运行的物理载体,它规定了时空的运行速度是光速大小,

光/电磁波)速度是光速……因为光/电磁波)是基于`真空场ˇ激发态效应)产生与能量传替的
粒子内禀波速是光速:因为粒子就是`时空场振荡'激发的态
引力波是光速:因为引力波基于粒子场相干效应解释、粒子场波速是光速,所粒子场相干效应传导速度也是光速

时空场的分立量子化构造,是猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉解出来的,
因为〈量子场方程〉可以解出`分立量子化结构',比如〈薛定谔方程〉解出分立量子化的能级轨道

时空的量子化,也是这么解出来的
时空量子化后,就产生了结构……这就是真空以太的解释意义

我给出的真空场函数描述,是基于我开发的〈全息场方程〉解出的结构,
是对〈超统一ˇ上帝场方程〉的近似与模拟

听我说,我开发的〈全息场方程〉是猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉的近似与模拟……或许有人就想……你配吗?

配不配、你来质疑一下就可以了,

猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉是用来解释我们宇宙中的核心展现`宇宙三性'的
①时空场架构
②物丨粒子)问题:这就是所谓的'上帝造物问题'
③宇宙场ˇ演化动力学):比如解释`哈勃测量ˇ星系加速远离现象)的`上帝之力'

我的理论能不能解释呢?
我的理论正是解释这种东西的!
13楼就是我的〈全息场方程〉解出的解释`粒子是什么东西'的结果……你能发现什么缺陷?
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元子:你连时空、场是啥都没整明白,整天拿着时空忽悠
电是啥?磁是啥?

回复 元子 :场:由函数描描述的一种物理实体架构
时空:是猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉解出来的一种`物质基态ˇ场架构),它的场函数描述见上
电、磁,是二种`时空场ˇ激发态效应|电磁极化效应)的加权效应在宏观测量表象的二种展现
时空场架构的真空场函数:1楼图1

元子:回复 端意_R_致格 :函数?你在搞笑吗?数学是什么?它只是描述物理的工具,你这样本末倒置有意义吗?

回复 元子 :数学就是物理研究的工具,用函数描述场架构、就叫波函数

没有数学描述、你也好意思说搞物理

什么叫规范场?
描述物理用函数,函数是方程求解结果,函数描述对应真实物理现象的展示……明白没有?
函数是用来表达真实物理现象的展示的!

函数也是论证理论对错的有效判据,你给出一个方程描述一个物理现象的展示原理,求解方程得到公式解……如果公式解拟合真实现象的展示,那你这套理论就有说服力、否则就不对,这就叫:科学要符合逻辑与实践!

不是说我随便yy一套理论、那就可以叫科学的,你得接受逻辑与实践的检验与论证……民科如此、官科亦如此!

官科为什么要否定以太论?
因为官科对以太观误解读了、所以MM实验测不到MM效应就判了以太观的死刑,
实际上这是一个误判,
重新解读以太观……得到只有在地球相对以太静系高速运动才能测到MM效应,所以MM实验判以太死刑不正确
具体见1楼图3的解释

我们说牛顿万有引力公式是科学的,这不是靠嘴巴讲的、不是说牛顿是官科权威所以对,而是因为万有引力公式符合实践的真实展示……拟合卡文迪许扭称实验的测量结果、
可不是靠傻的犟对口型争得的荣誉!

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时空场的`分立量子化'结构,与我们求解经典量子场方程如〈薛定谔方程〉解出`分立量子化'的`能级轨道解'是不一样的,

时空的量子化结构更高级!

〈薛定谔方程〉解出的`能级轨道'只是一种`横向分型ˇ分立量子化结构),
`时空量子化结构'不仅`横向分型ˇ分立量子化)、而且`纵向分型ˇ分立量子化)

1楼图1的`量子化结构'就是`横向分型ˇ分立量子化)的结构描述

什么叫`纵向分型ˇ分立量子化) ?

你可以简单理解物质世界的纵向分微结构,
物体纵向分微:是分子或原子
原子纵向分微:是电子+原子核+能级轨道
原子核纵向分微:是质子+中子
质子/中子纵向分微:是夸克
……
夸克纵向分微:是更细小的粒子
……
这就叫`纵向分型',是`分型思想'在纵深结构上的描述

时空的`纵向分型ˇ分立量子化)就是这种`纵深方向'的`分立量子化'结构……每一纵深的结构诠释一个`时空层'、每一个时空层称`膜宇宙'

所以:时空是分层的!
这与`能级轨道'是不一样的结构描述

我们现在的所有数学方程或理论、都没有涉及到这种思想
原则上讲,猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉要能同时解出时空场的`横向分型ˇ分立量子化)与`纵向分型ˇ分立量子化),这种方程……只能叫`神级科学'了!

我的〈全息场方程〉则是`假设时空分层'推出的结论,
所以,只能叫是对猜想中的〈超统一ˇ上帝场方程〉模拟与近似

虽然我的〈全息场方程〉离〈超统一ˇ上帝场方程〉这种`神级科学'档次有点远,但我自认为我模拟的结果是拟合物质世界的真实展现的,
13楼就是我的〈全息场方程〉求解的结果,它拟合了`粒子态'的`波粒二象性'逻辑点……
而且我可以拓展求出粒子的场质量公式,同样拟合质量现象的真实展现……场质量大小与距离近似无关!

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当然,我讲的以太不是粒子,而是时空场架构……`真空以太ˇ普朗克时空场)

时空场激发、解释物|粒子)的产生与传播/运动,

所以时空场就是所谓的以太

因为以太的经典意义,就是解释光/电磁波)在真空中光速传播的物理原理、介导机制或介质,
谁解释了这个介导原理、那这个介导原理的载体就是以太

时空场的激发态效应能解释光电磁波的产生与传播原理,所以时空场就是所谓的以太

以太不是粒子,而是一种时空场架构、是物质的基态
而物质是时空场的激发态

全面解析低烟无卤电缆料

目前使用的低烟无卤阻燃电缆料通常有聚烯烃和乙丙两大类,其中以低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料为主流,本文将对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的配方技术、性能、挤塑设备及工艺做一分析。

一、配方技术
低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料通常由聚烯烃共混树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。有时为了降低其燃烧时的发烟量,还加入了一些发烟抑制剂,如钒、镍、钼、铁、硅、氮系化合物。其阻燃机理为:燃烧时,阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁会释放出结晶水,吸收大量热量;与此同时,脱水反应会产生大量水蒸汽,它可以稀释可燃性气体,从而阻止燃烧,另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳,阻断了高聚物与外界热氧反应的通道,最终材料阻燃、自熄。
  低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要具有较好的阻燃性,配方中氢氧化铝、氢氧化镁必须有较大的填充量,通常要达到150份以上,而大量的无机阻燃剂填充必将导致材料在物理机械性能、电气性能和挤塑工艺性能方面大大劣化。为了解决其阻燃性和物理机械等性能方面的平衡,使材料能充分满足最终使用的技术要求,常用的方法有:一方面对聚烯烃材料进行改性、接枝,以提高聚烯烃材料极性;另一方面是对无机阻燃剂的表面进行化学改性,通常用偶联剂处理。

二、性能
大量无机阻燃剂的使用赋予了低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料阻燃、低烟、无卤、低毒等特性,同时也使其在物理机械性能、电气性能和工艺性能等方面与其他非阻燃及含卤阻燃材料存在差异。由于低烟无卤电线电缆使用场合及其配套产品生产工艺不同,性能要求也不尽相同,如在抗张强度、断裂伸长率、老化温度和指标、体积电阻系数、耐油性能、耐刮磨性能、柔软性、阻燃要求等方面,不同的电缆往往有所偏重。在无卤材料技术中,以上有的指标是相互制约的,不可能有一种全能的产品能满足以上所有各类电线电缆的要求,比较突出的是:断裂伸长率与阻燃性之间的矛盾、柔软度与热变形及老化性能之间的矛盾。材料厂家能做到的只能是在满足基本性能要求的基础上,在某些性能之间进行优劣平衡,以不同牌号的产品适应不同要求的电线电缆。以下对常规低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料性能做一介绍。
1、阻燃特性
  低烟无卤阻燃电缆料除具有阻燃性外,与含卤阻燃电缆料相比,还具有低烟、无卤、低腐蚀、低毒等特性。
(1)氧指数
  目前在国内主要以GB/T 2406方法来测试常温下阻燃电缆料的氧指数,以考核材料的阻燃性,高温下的氧指数对阻燃电线电缆来说尽管也比较重要,但因为测试条件等因素,一般很少进行测试。另外一个与材料阻燃性密切相关的参数——温度指数也很少测试。其测试方法在NES 715中有规定,表示了在环境温度到底升到多高时,材料能在空气中点燃。低烟无卤电缆料常温下氧指数达到33-35即可满足一般电缆阻燃要求,其温度指数为300左右。
  氧指数作为世界范围内最常用的燃烧试验,并不能作为判断材料阻燃性的唯一指标,材料自熄性的考核似乎更能贴切地衡量材料的阻燃性能。例如聚氯乙烯或含卤阻燃聚烯烃氧指数只要达到30左右,用其做为绝缘截面为0.5mm2的电线即可通过UL 标准中的VW-1燃烧试验,而低烟无卤阻燃聚烯烃材料氧指数即使达到34以上,也未必能满足VW-1燃烧要求。另外,同样是低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,氧指数高的产品自熄性也未必就好。例如:用碳酸钙和聚硅氧烷作阻燃剂的无卤料经过适当的基材配合,氧指数可做得较高,甚至达到36-38,但很可能自熄性不如氧指数为32-34的聚烯烃/矿物氢氧化物体系。国外有的用户已开始采用UL 94中的V-0等级来考核无卤材料的自熄性,作为对氧指数考核指标的补充。现在在阻燃指标方面,有一种更为接近实际燃烧性能的锥体量热计法越来越受到人们的关注,该方法可对材料燃烧时的着火时间、发热速度、总发热量等燃烧参数进行定量评价。经实验表明,发热速度越大的无卤材料,向周围传播热量越容易,越有可能扩大燃烧范围,即易于延燃、自熄性差,而氧指数高的无卤材料发热速度不一定就比氧指数低的发热速度小。尽管单纯用氧指数来考核材料的阻燃性,存在一定的局限性,但由于其测试方法简便易行,且对于同一类材料在绝大多数情况下来说还是可以相对表明其阻燃性的差异,所以通常把氧指数作为材料阻燃性的一项考核指标,也未尝不可。
(2)烟密度
  成品电缆一般采用GB/T17651的成束燃烧方法测试电缆燃烧后的透光率来考核电缆低烟性能,低烟无卤电缆透光率达到60%以上符合要求。对材料来说,一般采用GB/T8323的方法来测试其有焰及无焰燃烧时的最大烟密度Dm,以此来考核材料的发烟性能。低烟无卤电缆料燃烧时的发烟性远低于含卤阻燃电缆料,其指标一般为有焰Dm≦100,无焰Dm≦200,而含卤阻燃电缆料有焰及无焰Dm均为300以上。
  (3)卤素含量
  目前有IEC 754-1和MIL-C-24643A两种方法用来测定卤素及氢卤酸气体含量。前者不适于卤酸气体含量低于5mg/g的场合,即不适于无卤材料含卤量的测定,后者为采用χ射线原理测量体系卤元素的含量,测试精度为0.2%,严格意义上来说凭此方法也不能完全判定被测材料是否丝毫不含卤素。因此很多无卤材料标准中不将卤素含量做为一项考核指标,更多地是通过PH值及电导率来表征其无卤性。只有BS、IEC 等标准中将无卤体系中卤化氢释放量的指标定在≦5mg/g,作为分界点考核。
  (4)腐蚀性
  IEC 1991年公布IEC 754-2,通过测定PH值和电导率来测试电缆材料燃烧时释放气体的酸度,并规定测得PH≧4.3及电导率≦10μs/mm为无卤、低腐蚀标准。IL-C-24643A规范中规定电缆材料燃烧时释放出的气体,卤素含量≦0.2%作为无卤、低腐蚀性标准。低烟无卤电缆料PH值一般为4.5-6.0,电导率为0.7-5μs/mm。
  (5)毒性指数
  毒性指数目前主要采用NES 713,即气体分析法来检测,英国海军在海军工程标准NES 518-1983“降低火灾危险的电缆护套规范”中规定了无卤材料毒性指数不大于5,国内通常也采用这一指标,但国外对一些无卤绝缘产品也有不大于3的要求。

2、物理机械及电气性能
由于大量的无机阻燃剂填充,使低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的物理机械性能及电气性能比非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料均有所降低,主要表现在以下几个方面:
(1)抗张强度及断裂伸长率降低。无卤电缆料抗张强度在10-14Mpa左右,断裂伸长率在150-250%左右;
(2)抗老化性能有所降低。大量无机阻燃剂的加入,使无卤电缆料抗老化性能受到较大影响。热塑型无卤阻燃电缆料一般以经100℃×168hr老化后,抗张强度及断裂伸长率变化率不大于±30%做为考核指标;
(3)热变形变大。由于无卤阻燃电缆料中高VA含量EVA比例较大,致使其耐热变形性能较差,一般以80℃×4hr变形率不大于50%做为考核指标;
(4)柔软度较差。一般无卤阻燃聚烯烃电缆料邵氏A硬度均超过HA90,邵氏D硬度超过HD40。
(5)耐外伤性能较差,经外力擦划后易有伤痕。该性能的降低程度与配方有密切关系,不同品种的无卤电缆料差异很大。
(6)耐潮湿性能较差。由于无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝的加入,使无卤阻燃电缆料极易吸湿,若无真空铝箔包装,常态下其贮存期最好不要超过1个月,否则将吸潮影响使用。经对比实验发现,无卤阻燃电缆料浸水一天后,体积电阻率将下降60~80%。
(7)体积电阻率及电气击穿强度有所下降。与含卤阻燃聚烯烃电缆料相比下降并不很明显,但与非阻燃聚烯烃电缆料相比下降却比较明显。
(8)介电常数ε及介质损耗角正切tgδ急剧下降。

三、测试标准
1.无卤:
IEC 60754-1:Halogen Content HCL<0.5%;
IEC 60754-2:PH>4.3,Conductor<10us/mm
2.低烟:
IEC 61034-1,IEC 61034-2,透光率>=60%;低卤要求烟密度Dm<300,最小透光率>30%;
3.低毒:
NES 713(英国海军标准);TI(毒性指数),最大不超过5
气体的毒性用NES713方法评测,毒性指数是指通过测试规定燃烧条件下产生的。
1、燃烧时卤酸(HCL)释放量少于5mg/g ----IEC60754-1
2、PH值≥4.3 --------------------------IEC60754-2
3、导电率≤10μS/mm --------------------IEC60754-2
4、透光率(烟密度)≥60%--------------- IEC 61034-1
符合以上四点要求可称为低烟无卤料
注:IEC60754-1、IEC60754-2是无卤标准,IEC61034-1是低烟标准

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