CN102720182A - 一种可导电的塑料排水板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可导电的塑料排水板，包括两面均设有排水凹槽的基板、金属丝和滤膜，其中，基板由导电塑料制成，金属丝贯穿插入基板中且与排水凹槽平行，滤膜包裹基板。本发明可用作电渗法电极，和电渗法传统采用的金属电极相比，采用本发明作为电渗电极，在保证固结速度的同时，还避免了电极在电渗过程中的腐蚀，增强了电渗法的实用性，为电渗法的推广提供了可能。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种可导电的塑料排水板。
背景技术
软土、淤泥、污泥、尾矿等细颗粒介质往往具有很高的含水量，但水力渗透系数却很小，因此排水固结很困难。对于上述低水力渗透性细颗粒介质进行排水固结，电渗法是非常适用的方法，采用电渗法可以高效地排除土中水，从而可以缩短排水固结的工期，达到更好的加固效果，而且电渗法在排水固结过程中，产生的是负孔隙水压力，不需要像堆载预压法那样考虑堆载速率及稳定性问题。
传统电渗法是在土中插入金属电极，并通以直流电，在直流电场作用下，土中水从阳极流向阴极，从而实现排水固结。但金属电极在电渗过程中容易被腐蚀。金属电极被腐蚀之后会由于表面氧化物的“钝化”作用导致导电性能下降，而且如果金属电极在某些位置因为“点蚀”而断开，则会造成整个电路电阻的急剧增大。由于金属电极的腐蚀问题导致电渗法在排水固结应用方面尚未得到推广。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种既能充当耐腐蚀的电极、又能提供排水排气通道的可导电的塑料排水板，该塑料排水板可用作电渗法的电极。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可导电的塑料排水板，包括两面均设有排水凹槽的基板、金属丝和滤膜，其中，基板由导电塑料制成，金属丝贯穿插入基板中且与排水凹槽平行，滤膜包裹基板。
上述导电塑料的电阻率为10-3·m，所述的导电塑料包括聚乙烯、炭黑和石墨，其中，聚乙烯、炭黑、石墨的质量比为1：（0.3～0.35）：（0.05～0.1）。
上述金属丝为铜丝，直径为1～2mm。
与现有技术相比，本发明具有以下的特点：
本发明采用电阻率达到10-3·m的导电塑料作为基板，其中埋入金属丝。本发明所提供的导电塑料基板本身的导电性配合其中埋入的金属丝可以实现将电压传递到土体深处的目的。将本发明用作电渗法电极，导电塑料基板同时起到导电和避免金属丝腐蚀的作用，而且，导电塑料基板两面的排水槽还可以提供良好的排水排气通道。和电渗法传统采用的金属电极相比，采用本发明作为电渗电极，在保证固结速度的同时，还避免了电极在电渗过程中的腐蚀，增强了电渗法的实用性，为电渗法的推广提供了可能。另外，和传统的电渗电极相比，本发明更方便施工。
附图说明
图1为本发明一种实施例的俯视示意图；
图2为本发明一种实施例的前视示意图。
图3为电渗排水固结试验装置；
图4为电渗排水固结速度对比试验结果。
图中，1-排水凹槽，2-金属丝，3-弧面凸起。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供的一种可导电的塑料排水板，包括两面均设有排水凹槽的基板、金属丝和滤膜，基板由导电塑料制成，基板中插入金属丝，滤波包裹基板。基板在避免金属丝腐蚀的同时，其两面的排水凹槽还可以提供良好的排水排气通道；在电渗排水固结过程中，电极常常需要插入土层10~20m的深度，而导电塑料的导电性能无法到达金属电极那样好，因此，在每块塑料排水板中埋入金属丝，一方面起到更好地传递电压的作用，另一方面也方便接线。作为优选，所采用的金属丝为铜丝，直径为1mm。
目前的导电塑料难以达到较高的导电性能，一般用来作为半导体材料或者防静电材料，且在提高其导电性能的同时其力学性能会下降。如果本发明中所用的导电塑料的导电性能过低，那么将本发明用于电渗法电极时，将会严重影响到电渗法的固结效率。因此，本发明中导电塑料的电阻率不能太低。作为优选，本发明中导电塑料的电阻率为10-3·m，其包括聚乙烯、炭黑和石墨，其中，聚乙烯、炭黑、石墨的质量比为1：（0.3～0.35）：（0.05～0.1）。
图1、图2仅示意了本发明中基板和金属丝的外观及两者的位置关系，滤膜用来将图中的插入有金属丝的基板包裹，因为所使用的滤膜和滤膜的包裹方式均是采用的现有技术，所以图中未画出滤膜。图1所示为本具体实施的上表面，其下表面具有和上表面一样的形貌，在本具体实施中，基板长度为100mm、厚度为0.8mm，其两面均匀设有若干平行的排水凹槽1，排水凹槽宽度为3mm，排水凹槽壁厚0.8mm，该块基板上插入有两根铜丝2，铜丝2直径为1mm，铜丝2所在基板处的上、下表面均有一个长6mm、高2.5mm的弧面凸起3。
下面将对本发明的技术效果做详细说明：
首先采用如下制造工艺制备本发明产品：按配比称取原材料进行混合得到混合物料，并控制混合物料温度为70℃，混合物料经熔化，通过挤出机挤出到成型模具，同时加入铜丝，经三辊压光工艺后冷却定型，上述挤出及压光工艺的温度控制在188~198℃。
将上述具体实施的产品用作电渗法电极，做如下对比试验：
1）电极腐蚀对比试验
分别取2根直径为1.5mm的铝、铁、铜导线作为正负电极，埋入土体中，分别采用如下方式通电：采用40伏直流稳压电源进行通电，先以顶部为正极、底部为负极通电10.5小时，然后进行电极转换，以顶部为负极、底部为正极再通电98.5小时。通电结束后，观察并测量各电极的腐蚀程度，电蚀情况如表1、2所示。
表1 顶部电极腐蚀情况
| 电极材料 | 铝 | 铁 | 铜 |
| 原质量（g） | 3.68 | 9.44 | 11.97 |
| 腐蚀后质量（g） | 3.03 | 8.22 | 11.4 |
| 腐蚀量（g） | 0.65 | 1.22 | 0.57 |
| 腐蚀百分比（%） | 17.66 | 12.92 | 4.76 |
表2 底部电极腐蚀情况
| 电极材料 | 铝 | 铁 | 铜 |
| 原质量（g） | 3.72 | 9.44 | 12.1 |
| 腐蚀后质量（g） | 3.37 | 5.33 | 8.86 |
| 腐蚀量（g） | 0.35 | 4.11 | 3.24 |
| 腐蚀百分比（%） | 9.41 | 43.54 | 26.78 |
从表1和表2中可以看出，上述三种金属电极在电渗过程中均容易被腐蚀。通过观察发现在电极上存在严重的沉积现象，电极腐蚀和沉积物“钝化”作用将极大降低电渗效果。
采用上述相同的通电方式对原质量为100.5g的本发明产品进行电极腐蚀试验，通电前后本发明产品的质量没有变化，且未观察到金属丝有腐蚀现象，也未观察到金属丝表面有沉积现象。
2）电渗排水固结速度的对比试验
分别以本发明和金属铁为电极，采用图3所示的装置进行电渗排水固结试验，来比较本发明和金属铁的排水固结速度。该试验所用土体为荆州膨润土，本发明电极的试验电势梯度为1.36V/cm，金属铁电极的试验电势梯度为0.59V/cm。为了便于对比，将两组试验结果统一换算为单位电势梯度下的累积电渗排水量随时间的变化，结果如图4所示，从图中可以看出，本发明电极能够达到和金属电极相似的电渗排水速率；且随着电渗过程的进行，因为本发明电极不被腐蚀，而金属电极则因腐蚀及“钝化”等会导致其导电性能下降，因此在后期，本发明电极的电渗排水固结速度肯定会优于金属电极。
Claims (4)
1.一种可导电的塑料排水板，其特征在于，包括：
两面均设有排水凹槽的基板、金属丝和滤膜，其中，基板由导电塑料制成，金属丝贯穿插入基板中且与排水凹槽平行，滤膜包裹基板。
2.根据权利要求1所述的可导电的塑料排水板，其特征在于：
所述的导电塑料的电阻率为10-3Ω·m。
3.根据权利要求2所述的可导电的塑料排水板，其特征在于：
所述的导电塑料包括聚乙烯、炭黑和石墨，其中，聚乙烯、炭黑、石墨的质量比为1：（0.3～0.35）：（0.05～0.1）。
4.根据权利要求1所述的可导电的塑料排水板，其特征在于：
所述的金属丝为铜丝，直径为1～2mm。
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