聚乙烯管材是一種由聚乙烯樹脂添加劑經(jīng)擠壓成型的管形產(chǎn)品。目前常用品種有：高密度聚乙烯(HDPE)管材；低密度聚乙烯(LDPE)管材；以及混凝土冷卻用聚乙烯管材(簡稱“PE冷卻管”)。PE冷卻管是近年來國內(nèi)外為適應(yīng)大體積混凝土預(yù)埋水管冷卻而選中的替代產(chǎn)品。
　　
1、PE冷卻管的主要性能
　　
1.1　物理機械性能
　　
PE冷卻管是用高密度聚乙烯樹脂和低密度聚乙烯樹脂及一些改性材料按一定比例混合后經(jīng)擠壓成型的塑料管材。不僅有較高的抵抗內(nèi)外荷載的能力，而且柔性很好。
　
目前，國內(nèi)PE冷卻管的規(guī)格主要有φ32(外徑×壁厚=32 mm×2.3 mm)和φ40(外徑×壁厚=40 mm×4 mm) 兩種。其中φ 40的管子主要用作冷卻回路中的主管和混凝土外部進出水管。我們通常說的PE冷卻管，主要是指φ 32的管子。
　　
表1 32 PE冷卻管的主要物理機械性能
項目                                     試驗實測                               備注
密度／(kg／m3)                 868 
邵氏硬度                              95 A
拉伸屈服應(yīng)力／MPa          25.48
斷裂伸長率／%                   205
內(nèi)壓試驗                               不破                                測試水溫20℃，壓力1.47 MPa
外力沖擊試驗                       不破                                管溫10℃，錘重2 kg,落高2.0 m，降落10次
碾壓試驗                               不破                                管溫10℃，壓扁至50%
彎曲半徑／cm                      25                                   管溫10℃
注：由于PE冷卻管在國內(nèi)屬新產(chǎn)品，因此國家尚無統(tǒng)一的技術(shù)指標，表中試驗實測值均為二灘工程中PE管質(zhì)量較穩(wěn)定時的試驗成果
　　
1.2　熱傳導性能及其對混凝土通水冷卻的影響
　　
單純地從PE材料本身來說，其熱傳導性能很差，但由于PE冷卻管管壁薄，因此其冷卻效果并不比金屬管差很多。計算結(jié)果說明，混凝土冷卻時間，用PE管僅比用鋼管長9%～17%左右。
　　
2、PE冷卻管的現(xiàn)場施工
　　
2.1　準備工作
　　
(1) 施工人員配備?，F(xiàn)場施工人員的配備需根據(jù)混凝土的澆筑強度來決定。若只有1套混凝土澆筑設(shè)備，混凝土從單一方向鋪筑，則配備由4個工人和1個施工員組成的1個施工小組就夠了；若倉面較大，混凝土用2套設(shè)備從兩個方向同時鋪筑，則相應(yīng)地需配備2個組。
　　
(2) 施工工具。鋪埋PE冷卻管需要重約1.5 kg的鐵錘2個，長300 mm或350 mm的鋸子1把，250 mm的胡桃鉗1把，圓頭鐵鍬1把和幾個火把等簡單工具。
　　
(3) 輔助材料。輔助材料主要有φ 2.8 mm的鐵絲、生料帶、各種管接頭和“U”形鋼筋卡。除“U”形卡用量較大、需要吊運入倉外，其他材料均可由施工人員隨身攜帶到位。
　　
(4) 冷卻水管入倉。由于PE冷卻管是成卷包裝的，1卷長達200 m的φ 32管子重不到35 kg，因此可采用人工搬運入倉，也可用起吊設(shè)備吊運，一次可吊10卷。
　　
2.2　管路布置與定位
　　
根據(jù)冷卻管鋪埋位置的不同，管路鋪設(shè)與定位方法也有區(qū)別，主要有三種情況。
　　
(1) 冷卻水管布置在巖基面上。在巖基面上鋪埋PE冷卻管時，必須做好加固工作。
　　
(2) 冷卻水管布置在老混凝土面上。管子定位和加固由在老混凝土收倉時就按設(shè)計位置預(yù)插好的細鐵絲捆綁。這種布置有兩大缺點，一個是在老混凝面上鋪砂漿墊層時，砂漿卸料很容易沖壞冷卻管，且砂漿入倉后，不能用機械趕料；另一個是振搗器不敢直插老混凝土頂面振搗混凝土，因而會影響混凝土的振搗質(zhì)量和上、下層混凝土的結(jié)合強度。
　　
(3) 冷卻水管布置在各澆筑層最后一個鋪層底部。鋪設(shè)過程是：當混凝土平倉振搗密實后，將冷卻管按設(shè)計位置拉直擺放在混凝土上，然后用榔頭將“U”形卡打入混凝土固定管子。“U”形卡的間距約1.5～2.0 m。只要有5 m寬的位置混凝土振實了，即可開始鋪管。這種鋪管方式的優(yōu)點有：①冷卻水管施工與混凝土澆筑平行作業(yè)，冷卻管鋪埋不占用大壩的施工時間；②上、下鋪層混凝土在振搗器工作時有一定的流動性，冷卻水管能在混凝土中輕微移動，因而能從振搗器的尖端滑脫而免遭破壞；③萬一冷卻管被尖石擠壓或因其他原因破壞了，可由人工挖除混凝土，修復(fù)破管，這既不影響混凝土澆筑，而且勞動強度也不大。
　　
2.3　管路連接
　　
大體積混凝土結(jié)構(gòu)倉面都較大；單層冷卻水管長度在1 000 m以上者有200層(指冷卻水管埋設(shè)層)。如此長的管路，若采用單根冷卻水管，勢必影響混凝土的冷卻速度和冷卻效果。因此，把一層冷卻水管分了3、4甚至5條子回路用三通并聯(lián)于同一對進回水主管上，主管流量為各子回路流量之和。
　
除大倉面中子回路并聯(lián)于主管時需要用三通連接外，所有層次的冷卻水管都需用彎管接頭(彎頭)與裝在供水盒子里的進出水管連接；φ 40 mm主管末端與φ 32 mm冷卻管相接時，需用變徑接頭(變接)連接；另外，雖然PE冷卻管1卷長200 m，但有時1條子回路會長達300 m，這樣就需用直管接頭(直通)加長。一般情況下，一層含4條子回路的冷卻管，共需三通6個、彎頭2個、變接2個和直通約4個。
　　
在用內(nèi)接頭連接PE管時，需先把冷卻管用火把或其他熱源烘烤至柔軟，再將接頭插入，待管子恢復(fù)一定硬度后，用兩股φ2.8 mm的鐵絲捆緊，為保險起見，在接頭外周纏有3～4層生料帶。
　　　　
2.4　冷卻水管破壞與修復(fù)
　　
PE冷卻管發(fā)生破壞的原因主要有以下幾種。
　
(1) 混凝土下料不當?；炷亮陷^稀而下料高度及速度又控制不當?shù)脑挘瑒t冷卻水管在混凝土急速沖泄而移位的過程中，很容易被鋼筋或其他硬物阻攔而彎折甚至割斷。
　　
(2) 混凝土施工設(shè)備擠壓或振破。大型的混凝土平倉振搗設(shè)備都很重，若冷卻管上部混凝土墊層過薄的話，則冷卻水管很容易被大而尖的石頭或設(shè)備履帶板擠壓破壞。當混凝土骨料離散嚴重，大石集中時，由于混凝土在振搗作用下無流動性，冷卻管無法從振搗棒尖端滑離而易為振搗棒振破。
　　
(3) 管路鋪設(shè)不當或接頭連接不好。當接頭沒接好時，不僅接頭漏水難以避免，而且接頭很容易被扯脫。
　　
(4) 管材質(zhì)量不好。
　　
2.5　冷卻水管通水
　　
冷卻水管鋪好后應(yīng)立即通入0.34 MPa以上的壓力水，以便監(jiān)測冷卻水管在混凝土澆筑過程中是否因意外而破壞。在施工過程中，冷卻水管的通水方式有兩種：一種是直接用彎頭把冷卻主管與裝在供水盒子中的豎向管連接，從供水盒子供水；另外一種供水方式，是在冷卻水管鋪好后，用在澆筑倉附近的清基或養(yǎng)護水臨時通水，混凝土澆完后再從倉外用彎頭與豎向管連接從供水盒子通冷卻水，在施工過程中這種供水方式很方便，不僅彎頭可留在混凝土澆完后再連接，還能觀察水流的變化，一旦管子破了，能立急停水，修復(fù)破管，但這種供水方式需要在澆筑倉附近有足夠壓力的水源，且水溫不宜太高。
　　
3、存在的問題與改進措施
　　
3.1　管材的質(zhì)量問題
　　
管材質(zhì)量是決定PE冷卻管在工程實踐中能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　
3.2　管接頭的改進
　　
連接PE冷卻管用的管接頭，我們稱之為外接頭。這種接頭不僅造價昂貴，而且使用起來有諸多缺陷。外接頭是套在冷卻管外周使用的，它靠帶齒的卡環(huán)和絲冒蓋箍在管子周圍固定和鎖緊冷卻管，而起止水作用的是一個夾在冷卻管與卡環(huán)之間的橡皮環(huán)。這種接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，在穿套管子的時候也費力，絲蓋須借助管鉗才能擰緊。更嚴重的是，當冷卻管的外徑因各種原因而偏小時，則不僅止水環(huán)止不了水，而且管子也會因鎖不緊而被拉出。
　　
為了解決這一問題，我們設(shè)計了尼龍內(nèi)接頭(簡稱“內(nèi)接頭”)，它是一種以尼龍為主要原料生產(chǎn)的通過插入管子內(nèi)部連接管子的管接頭。以φ 40、φ 32、φ 40 mm的三通為例，內(nèi)接頭的結(jié)構(gòu)是非常簡單的，使用也很方便。內(nèi)接頭靠接頭前端的倒臺階和管子外的鐵絲捆綁固定，在倒臺階和捆綁鐵絲的共同作用下其牢固性相當好。由于內(nèi)接頭的外徑一般都做得比管子內(nèi)徑稍大，接頭是在管子被烤熱變?nèi)彳洉r強行插入的，加上管外有柔性較好的鐵絲箍緊，因此，其自身的止水效果已很不錯，可以不需輔助以其他止水材料。
　　
3.3　管道鋪設(shè)方法
　　
影響PE冷卻管鋪設(shè)速度和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是“放管”。經(jīng)廣大施工與技術(shù)管理人員的努力，摸索出了一種新的PE冷卻管放管方法，這種新的放管方法只需2個人，1人牽拉已放出的管子鋪設(shè)定位，另1人抱著尚未釋放的部分，根據(jù)管子的盤卷方向左右翻轉(zhuǎn)。這樣釋放出來的管子，能消除盤卷時形成的如簧似的圓圈，鋪在倉面上很順直，而且釋放速度極快。
　　
3.4PE冷卻管在應(yīng)用中的局限性
　　
PE冷卻管畢竟是一種塑料制品，其強度、尤其是在抵抗外力沖擊和利器割劃方面遠不如金屬管。因此，PE冷卻管的應(yīng)用有一定的局限性。這主要表現(xiàn)在不宜用于低級配高流態(tài)的混凝土倉面和鋼筋過于密集的地方。當混凝土料很稀時，一方面是管子容易被沖亂、破壞；另一方面是管子破了，很難排除混凝土予以修復(fù)。若遇到這種情況可以焊鋼筋架子，把管子捆在鋼筋架子上或用其他辦法來解決。但這樣就體現(xiàn)不出PE冷卻管的優(yōu)點了。最困難的是，在密集的鋼筋網(wǎng)格中鋪設(shè)和修補PE冷卻管，可采用鋼塑結(jié)合的方法來解決的。即在鋼筋密集區(qū)用 25(1英寸)的鋼冷卻管，在鋼筋區(qū)以外的部位仍使用PE冷卻管。鋼管和PE管用一頭對焊另一頭為竹節(jié)的鐵制內(nèi)接頭連接。
　　
3.5　對混凝土質(zhì)量的影響
　
PE冷卻管是一種塑料制品，盡管冷卻結(jié)束后都要用水泥灌漿回填，但對壩體強度多少有一點影響，這在壩體設(shè)計時應(yīng)予以考慮。另外，在施工過程中，若冷卻水管破了而沒有被及時發(fā)現(xiàn)修補好，則冷卻水會帶走破管附近的部分水泥漿，從而影響混凝土質(zhì)量。