農(nóng)村家用水壓式沼氣池的建造與施工

農(nóng)村家用水壓式沼氣池的建造與施工一、池型結構農(nóng)村家用沼氣池，一般可按照以下四種方式進行分類：①按儲氣方式可分為水壓式、浮罩式和氣袋式，在實際應用中，水壓式最為普遍，浮罩式次之；②按發(fā)酵池的幾何形狀分為圓筒形池、球形池、長方形池、方池、拱形池、圓管形池、橢球形池、紡錘形池、扁球形狀池等，其中，圓筒形池和球形池應用最為普遍；③安建池材料分為磚結構池、塑料（或橡膠）結構池、抗堿玻璃纖維水泥結構池、鋼結構等，在實際應用中，最為普遍的是混凝土結構池；④按沼氣池埋設位置分為地上式、半埋式和地下式，在實際應用中，以地下式為主。除此以外，也有按照發(fā)醇工藝進行分類的。實際應用最廣的水壓式沼氣池，是指地下埋設、混凝土結構、圓筒形（或球形）的水壓式沼氣池。水壓式沼氣池具有構造合理、施工簡單、造價較低、管理使用方便等優(yōu)點，但是，氣壓不穩(wěn)定，對產(chǎn)氣不利，對燃燒器具的設計也帶來困難，同時，對防漏要求很高。（一）組成與功能家用水壓式沼氣池一般由進料口、進料管、發(fā)醇間、活動蓋、導氣管、出料管、出料間（水壓間）等組成（見圖）。圖3-1農(nóng)村家用圓筒形水壓式沼氣池示意圖1、進料口；2、進實管；3、發(fā)酵間；4、儲氣部分；5、出料管；6、進料間（水壓間）；7、活動蓋；8、導氣管1.進料管一般采取直管斜插方式，在池蓋支座附近斜插于料液中，或者以1：0.9坡度斜插于池墻1/2高度處，這樣做施工方便，進料順暢，攪拌方便。2.發(fā)醇間這是沼氣池的主題，又可分為發(fā)醇部分和儲氣部分。按一定配料比發(fā)醇原料的發(fā)醇部分進行發(fā)醇，其液面上的空間為儲氣部分。3.活動蓋設備在池蓋的頂部，呈瓶塞狀，上大下小。活動蓋可以按需要開啟或關閉，是一個裝配式的部件。其功能主要有：（1）在進行沼氣池的維修和清除沉渣時，打開活動蓋以排除池內(nèi)有害氣體，并便于通風、采光，使操作安全；（2）在沼氣池大換料時，活動蓋口可起到吞吐的作用；（3）當采用土模法施工時，可作為挖取芯土的入口；（4）當遇到導氣管堵塞、氣壓表失靈等特殊情況，造成池內(nèi)氣壓過大時，活動蓋即被沖開，從而降低池內(nèi)氣壓，使池體得到保護；（5）另外，當?shù)貎?nèi)發(fā)醇表面嚴重結殼，影響產(chǎn)氣時，可以打開活動蓋，破碎浮渣層，攪動料液。近年來，隨著小型高效沼氣池技術的發(fā)展，有些采取底層出料且設有較大出料口的沼氣池，施工簡單，便于出料，因而不再設置活動蓋，其出料口已基本取代了池蓋的功能。4.出料間是為儲存沼氣、維持正常氣壓和便于出料而設置的，其大小及高度由沼氣氣壓和儲氣量決定。出料間與發(fā)醇間的連接，一般隨著出料方式的不同而存在兩種方式：①當滿足沉降、殺滅寄生蟲卵的需要，采取中層出料時，出料間通過安裝于其下部的出料管，與發(fā)醇間連接；②為便于出料、免除一年一度的大換料，采取底層出料時，出料間通過其下部的出料口，與發(fā)醇間直接相通。（二）工作原理在水壓式朝氣池中，當發(fā)醇產(chǎn)生沼氣逐步增多時，氣壓隨之增高（沼氣氣壓的大小可由安裝于輸氣管線路上的壓力表或壓力計顯示），出料間液面和池內(nèi)液面形成壓力差，因而將發(fā)醇間內(nèi)的料液壓到出料間，直至內(nèi)外壓力平衡為止。當用戶使用沼氣時，池內(nèi)氣壓下降，出料間中的料液便壓回發(fā)醇間內(nèi)，一維持內(nèi)外壓力新的平衡。這樣，不斷的產(chǎn)氣和用氣，使發(fā)醇間和出料間的液面不斷地升降，始終維持壓力平衡的狀態(tài)。（三）圓筒形池的優(yōu)點（1）結構受力性能良好，受力各階段在池內(nèi)外軸對稱載作用下，池體各部位大部分處于受壓狀態(tài)，池墻下部雖有少部分受拉區(qū)，但拉力并不大，便于采用磚、石、混凝土等，其抗壓強度遠大于抗拉強度的脆性圬工材料，使結構厚度大大減薄，沼氣池的土建造價相應降低。（2）同一容積的沼氣池，在相同受力條件下，圓形池的表面積比較小，僅次于球形池。（3）池"死角"少，有利于甲烷菌的活動，且容易解決密閉問題。二、現(xiàn)場施工建造方法對于沼氣池這樣一個密閉裝置，到達到結構牢靠、不漏水、不漏氣的目的，除了合理設計以外，沼氣池的施工是極其重要的一環(huán)。應按設計圖紙或標準圖集，任職細致地進行施工，確保施工質(zhì)量。家用沼氣池質(zhì)量的好壞，結構和布局是否合理，直接關系到產(chǎn)氣的多少和產(chǎn)氣質(zhì)量的好壞。因此，建修沼氣池要做到設計合理，機構簡單，施工方便，堅固耐用，造價低廉。保證建池質(zhì)量，做到不漏氣、不漏水?，F(xiàn)以最普遍的水壓式沼氣池加以說明。（一）保證建池的基本技術要求1.合理的池體結構①采用"三結合"建池，即將沼氣池有豬圈、廁所建在一起，并相連通，使人、畜糞尿隨時流入沼氣池，以達到能經(jīng)常進料的目的，節(jié)省勞動力。同時能利于改善農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生；②要求"圓、小、淺"。"圓"指建造圓筒形或球形沼氣池。因球體的表面積最小，省工省料。"淺"指沼氣池的埋置深度要淺，一般是指池蓋拱頂?shù)淖钚÷裰蒙疃葹?0cm左右，上面覆土，由于埋得較淺可充分利用陽光照曬拱頂和水壓箱，以提高池溫，增加產(chǎn)氣量；同時也可使填土荷載與池內(nèi)基本處于平衡狀態(tài)。"小"指能滿足一戶家庭使用的前提下，應盡量縮小池容，不但可節(jié)省建池材料，同時還易解決發(fā)醇原料的不足；③有合理的活動蓋。它安裝在沼氣池拱頂部活動蓋口上，其大小為65-75cm；④直管進料。用直水泥管斜插入發(fā)醇間，不應拐彎，有利于發(fā)醇原料進的主池體的發(fā)醇間，也便于人工攪拌；⑤中層出料。進出料間的下口上沿位置，應在同一水平線上，即設在池墻的1/2處比較合適；⑥進出料口加蓋。蓋的大小要與進出料口大小相適宜。加蓋可保溫又能保持衛(wèi)生、安全；⑦進、出料間的上口水平位置，應高于池蓋，這樣可使進、出料間起到水壓箱的作用，避免產(chǎn)生較多時，發(fā)醇液溢到池外；⑧沼氣池削球殼體的矢跨比一定要合理。矢跨比，即弧形拱蓋和池底的矢高（拱弧高）與池內(nèi)的直徑比（見圖）。3-2矢跨比示圖矢跨比=F:D根據(jù)無彎矩薄膜內(nèi)力計算，削球殼體的池蓋矢跨比為1：5，池底矢跨比為1：8；這是池蓋的環(huán)向內(nèi)力，由壓力變?yōu)槔Φ姆纸缇€。因此，要求沼氣池的矢跨比等于或大于這個數(shù)值，一般池蓋矢跨比取值為1/5～1/4，池底矢跨比取值為1/10-1/8；⑨在高水位地區(qū)建池，池底要求建成鍋底形（即反拱形）。鍋底形池承受的地下水壓力大，而且省工省料。地下水位不高的地區(qū)，可建成平底形池底。2.正確合理選擇及使用建筑材料①選擇建筑材料要因地制宜；②要正確使用建池材料。如石灰。須先用水發(fā)透，過篩除去雜塊方可使用。砂子不能混有雜草、泥土，用前一定要過篩。水泥要防潮濕，若水泥結塊，應降低標號使用。碎石一定要洗凈后再使用③要保證建池材料的標號和質(zhì)量，建池用的膠凝材料，必須上水硬性的。（a）水泥標號325或425號皆可；（b）磚應在75號以上，同時要求平整、無裂紋、翹曲等；(c)石塊應經(jīng)過修整，一般修成15cm厚即可；(d)石灰要用塊石灰，使用前必須用水熟化，過濾成石灰膏，并經(jīng)儲存7天左右可用；(e)砂子要用中砂；（f）石子要用卵石或碎石，料徑為0.5-2cm；(g)混凝土一般用100號或150號，其水泥、砂子、石子之比為1：3：5或1：2：4。3、沼氣池設計的幾何尺寸現(xiàn)以圓筒形沼氣池為例作一介紹。為了便于施工時查閱，現(xiàn)將圓筒形沼氣池不同容積的主要設計尺寸如下（見表）：池型容積（m3） 用地范圍 埋置深度（H） 池內(nèi)直徑（D） 池墻高（H） 削球形池蓋 削球形池底 出料時間（水壓箱） 長 寬 曲率半徑（P1） 矢高（f1） 曲率半徑（P2） 矢高（f2） 長（d1） 寬（d2）6 4.58 2.88 2.14 2.40 1.0 1.74 0.48 2.55 0.30 1.0 0.88 4.88 3.18 2.24 2.70 1.0 1.96 0.54 2.86 0.34 1.2 1.010 5.18 3.48 2.34 3.00 1.0 2.18 0.60 3.18 0.38 1.3 1.012 5.38 3.78 2.40 3.20 1.0 2.32 0.64 3.40 0.40 1.4 1.0(二)建池材料目前，我國農(nóng)村建池用材料有：混凝土：、磚、料石，這里主要介紹上述幾種材料及制品的材性、配制和使用，對有關膠凝材料的硬化機理只作一般性的闡述。1、普通粘土磚普通粘土：磚采用粘土制成磚坯，經(jīng)過干燥、入窯、高溫(900～1000f)焙燒而成的地方性材料。建池用的磚無特殊要求，青磚、紅磚，手工磚或或機制磚均可使用。普通粘土磚從強度劃分為50、75、100、150、200號五種。任一一項強度指標達不到者，應降低標號使用：50號磚只限于手工磚使用。其質(zhì)量符合下列主要技術要求：幾何尺寸：240mm×ll5nlm×53mm；容量：1600～1800kg／m3；外觀：尺寸應整齊，各平面應平整，無過大翹曲，一般應無裂紋；敲擊聲脆，斷面組織均勻。建池用磚，一般選用50號、?5號、100號二種，其幾種尺寸可不受上述限制，但不得用欠火磚。池蓋用磚，棱角應完整無缺，否則影響砌筑質(zhì)量。2、石材在山區(qū)、丘陵或盛產(chǎn)石材的地區(qū)建造沼氣池，可用石材加工正成板石或條石砌筑發(fā)酵間和出料間。用于建造沼氣池的石料，多選用組織緊密、均勻、無裂紋、無風化或弱風化的砂巖或石灰?guī)r。這樣的巖石易于加工。石材的抗壓強度是用5cm×5cm×5cm的立方試件用標準試驗方法所得的抗壓極限強度。按抗壓強度，石材的標號劃分為100，150、200、300、400、500，600、800、1000九種?？箟簭姸鹊拇笮∪Q于巖石的礦物成分，結晶粗細，膠結物質(zhì)的種類及均勻性、荷重與節(jié)理方向等因素。用于建造沼氣池的石材，有耐水性要求。石材的耐水性，用軟化系數(shù)表達(石材浸入水中后的抗壓強度和干燥狀態(tài)下的抗壓強度比值稱為石材軟化系數(shù))。高耐水性的石材，軟化系數(shù)大于0.9；中耐水性者，軟化系數(shù)為o.7～0.9；低耐水性者為0.6～0.?。用于沼氣池的石材，-般取軟化系數(shù)為0.7～0.9，已能保證建池質(zhì)量。 3、石灰石灰是山石灰?guī)r經(jīng)高溫煅燒而成。凡含氧化鎂小于7％的稱為鈣石灰，大干7％的為鎂石灰。(1)石灰的熟化：施工現(xiàn)場，石灰在使用前，一般都澆-定數(shù)量的水，使之熟化。熟化后的石灰稱為熟石灰或消石灰，其主要成分是氫氧化鈣。熟化過程中加少量水，生成粉狀熟石灰，隨著加水量的增加，則成石灰膏或石灰漿。石灰熟化的速度與石灰?guī)r的成分和煅燒質(zhì)量有關。過火石灰的表面有玻璃狀硬殼，但熟化速度慢，而且未熟化顆粒也多。當石灰未徹底熟化前用于混凝土或砂漿中，由于它能繼續(xù)熟化，體積膨脹導致混凝土發(fā)生裂縫或局部脫落，危害很大。欠火石灰中心有石灰石硬塊，熟化后往往渣子較多。鈣質(zhì)石灰熟化速度較鎂質(zhì)石灰快，施工現(xiàn)場適于采用。（2）石灰的硬化：石灰的硬化包括以下兩種反應：由于石灰漿內(nèi)水分的蒸發(fā)，使氫氧化鈣從飽和溶液中析出膠體，以后又從膠體轉(zhuǎn)化為結晶體，這一過程稱為石灰的結晶。在喪表面與空氣相接觸的氫氧化鈣吸收空氣中的碳酸氣(二氧化碳)生成碳酸鈣。這-過程稱為石灰的碳化。由于空氣中碳酸氣(二氧化碳)含量稀薄，又由于面層結成的碳酸鈣薄層阻礙碳酸氣的深入也阻礙內(nèi)部水分的燕發(fā)，因此，石灰的硬化速度是相當緩慢的。(3)塊灰的外觀檢查：塊狀生石灰、碎屑、粉末越少越好，-般不得超過總重的30%；煤渣、石屑等雜質(zhì)含量不得大于8%。過火、欠火塊灰要少。(4)石灰的等級劃分：石灰的活性、產(chǎn)漿量及未熟化顆粒含量是劃分石灰等級的依據(jù)。活性，以氧化鈣和氧化鎂的含量表示，含量越多，活性越高、質(zhì)量越好?；钚杂没瘜W分析法測定。產(chǎn)漿量：以每千克塊灰產(chǎn)漿的升數(shù)表示。欠火、過火或雜質(zhì)含量過多的石灰，其產(chǎn)漿量都較低。未熟化顆粒含量：指石灰中不能熟化的渣子（干重）所占的百分比。未熟化顆粒越多的石灰，其質(zhì)量越差。(5)石灰的應用；在建造沼氣池的工程中，熟石灰被用作砌筑砂漿和密封砂漿的改性材料。石灰摻入水泥砂漿中可以增加砂漿的韌性、保水性、和易性。必須指出，由于石灰是氣硬性材料．又能溶解于水，而埋設在地下的沼氣池長期處于潮濕環(huán)境，因此，石灰不得單獨作為膠凝材料建造沼氣池，而且，即使石灰作為改性材料用于砂漿中，也應加以控制。使用過程中，石灰膏應過篩，消除石灰膏中未熟化的顆粒，否則將造成隱患。4、水泥建池用水泥有普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。（1）普通硅酸鹽水泥：普通硅酸鹽水泥的主要礦物成分有四種：一是鋁酸三鈣：水化速度最快，水化時放熱量最高，硬化時體積收縮也最大，強度的發(fā)展是早期快而不高，后期強度卻有下降趨勢。如果這種成分在水泥中含量過多，會使水泥很快邊硬，產(chǎn)生急凝，無法施工。這種礦物占水泥總重的7%～15%。二是硅酸三鈣：水化速度較快，體積收縮較小，水化時放熱量及放熱速度次于鋁酸三鈣，強度發(fā)展也較快，且不斷增長，是決定硅酸鹽水泥強度的主要成分，這種礦物占水泥總重的37%～60%。三是鐵鋁酸四鈣：水化速度也很快，僅次于鋁酸三鈣，其早期強度發(fā)展較慢，后期強度發(fā)展較快，體積收縮較大，這種礦物成分占水泥總重的10%～18%。四是硅酸二鈣：水化速度、水化放熱與體積收縮都最慢、最低和最小。強度發(fā)展是早期較慢、后期較快，是保證水泥后期強度的主要成分。這種礦物占水泥總重量的15%～37%。普通水泥的硬化，水泥加入適量的水，調(diào)整塑料性漿體，產(chǎn)生物理、化學反應，漿體逐漸變濃、失去塑性、稱為初凝。隨著時間的延長，達到開始具有強度時稱為終凝。終凝后繼續(xù)增長成為硬化。凝結和硬化總稱為硬化過程。由此，水泥硬化過程也就是水泥顆粒與水作用的過程，故水泥的凝結和硬化速度與下述主要因素有關：①水泥顆粒的礦物組成，鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量大的水泥，凝結硬化快；②水泥的細度：水泥顆粒越細，總表面積越大，與水接觸面積越大，則水化越快，凝結硬化也越快；③硬化時的溫濕度：濕度越大溫度越高，則水化越快，凝結硬化也越快。反之，凝結硬化越慢，溫度低于0℃，凝結硬化停止；④水泥中加水的比例：加水太多，水泥并不能馬上吸收，反而變稀，增大顆粒間距，凝結硬化減慢。（2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥：火山灰質(zhì)水泥的抗蝕和抗水性都較強，可用于在下，水中及有侵蝕的工程；水化熱低；在常溫下，凝結硬化較慢，但在較高溫度（75～85℃）和較高濕度（相對濕度95%～100%條件下）強度發(fā)展較快；低溫時，強度增長很慢，故不宜低溫（8℃以下）施工。硬化時需水量多，應保持充分的溫濕度。（３）渣硅酸鹽水泥：礦渣水泥的主要性質(zhì)與火山灰質(zhì)水泥相似，故使用范圍及應用特點也與它基本相同。但其抗蝕和耐水性普通水泥好而次于火山灰質(zhì)水泥，礦渣水泥的泌水性較大而耐熱性較好。5、普通混凝土（1）混凝土的組成材料：①水泥：（a）品種選擇，沼氣池內(nèi)發(fā)醇液的pH值一般為7-8，故水泥可采用一般水泥的任何品種。但地下水含硫酸鹽類、碳酸鹽類等有害物質(zhì)超過規(guī)定值時，對普通書你有腐蝕作用，應選用礦渣水泥或火山灰質(zhì)水泥。（b）標號的選擇，中小型沼氣池的池墻和圈梁所用的混凝土標號一般均在200號以下，故水泥號一般選用325、425號，不需采用包標號水泥。②細骨料：在混凝土中凡粒徑為0.15～0.5mm的骨料稱為細骨料。一般以天然砂（包括河砂、海砂、山砂）為細骨料砂的質(zhì)量要求：砂的有害雜質(zhì)含量：（a）含泥量不應超過砂重的3%；（b）云母含量不超過砂重的3%；（c）硫化物及硫酸鹽：折成三氧化硫不應大于砂重的1%。（d）有機雜質(zhì)：有機雜質(zhì)一般以比色法測定其含量，規(guī)定在砂的樣品上部的氫氧化鈉溶液的顏色不得深于標準的淡黃色。有害雜質(zhì)含量多而又必須使用時，可用清水或石灰水沖洗，并重做實驗。如其合格，即可使用。砂的顆粒粗細和級配：在混凝土拌合物中，水泥漿包裹在砂粒表面并填充砂粒間的空隙。因此，當砂的總表面積小和空隙率小撕，所需的水泥漿就少。這不但能節(jié)省水泥用量，且由于水泥漿的中間層薄，游離水相對減少，粘結力得以發(fā)揮，混凝土的強度耐久性及其技術性得以提高。為了使砂的總表面積和空隙率減少，就需要具有優(yōu)良的級配的砂和按具體情況選擇較粗的砂。砂的顆粒級配指砂中各級顆粒的搭配關系；優(yōu)良的顆粒級配則是指砂的大小顆粒搭配已經(jīng)使砂的空隙率達到了最小的程度。砂的級配以篩分法測定，標準篩的孔徑分別為5、2.5、1.2、0.6、0.3、0.15mm。砂的顆粒粗細，經(jīng)細度模數(shù)表示。細度模數(shù)在2.5以上者為粗砂，在1.8～2.5者為中砂，1.8以下者為細砂。砂的選擇，首先選用中砂和粗砂。如當?shù)責o粗砂和中砂，只有細砂時，則須控制混凝土的砂率及用水量，以降低水泥用量。③粗骨料：在混凝土中，凡粒徑大于5mm的骨料稱為粗骨料，粗骨料一般采用卵石和碎石。卵石質(zhì)量要求：有害物質(zhì)含量，含泥量不應大于2%；有機物質(zhì)含量用比色法測定，應不深于標準色，硫化物及硫酸鹽含量，以三氧化硫計，不應大于1%。顆料粗細和級配，卵石的顆粒級配，亦用篩分法測定。標準篩的孔徑分別為80、40、20、5mm的圓孔篩。級配好的卵石，空隙率小，容重大。此外，針片狀顆粒含量不應大于15%；軟弱顆粒含量不應大于10%。碎石：碎石的強度應大于混凝土強度的1.5倍，其質(zhì)量要求與卵石相同。碎石的優(yōu)點是原巖強度均勻，表面粗糙，與水泥漿結合力強，較純潔；其缺點是混凝土的和易性小，施工時不如卵石那樣易于澆灌和搗實。但石子的選擇，必須根據(jù)就地取材、經(jīng)濟合理的原則，綜合考慮。④水：一般用飲用水（如自來水、井水、河水）拌合混凝土。其它如泉水、沼澤水、海水等可能含有對水泥有害的物質(zhì)，應當通過化學分析以檢驗其酸堿度、硫化物等，也可以用質(zhì)量好的水做混凝土強度的對比試驗，如結果一致，即可使用。（2）建池用混凝土的質(zhì)量要求：建造沼氣池的混凝土，應考慮混凝土拌合物的易性和強度，其它如混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、耐熱性以及脹縮性等也應符合有關要求。①混凝土拌合物和易性是指混凝土拌合物在保證質(zhì)地均勻，各組成成分不離析的條件下，適于施工要求的綜合性質(zhì)。和易性好的混凝土拌合物，易于攪拌均勻；澆灌時不發(fā)生離析、泌水現(xiàn)象，有一定的流動性，易于充滿模板，也易于搗實，使混凝土內(nèi)部質(zhì)地均勻致密，強度和耐久性得到保證。由于施工要求的不同，混凝土可分為塑性混凝土和干硬性混凝土，其和易性以坍落度或工作度表示。對于塑性混凝土，可用坍落度測定。對于低流動性或干硬性混凝土用工作度來測定。②混凝土的強度：混凝土強度的主要指標為抗壓強度。混凝土拌合物用20cm×20cm×20cm的立方體試模成型，在標準條件下（溫度20±3℃、相對濕度90℅以上）養(yǎng)護28天進行抗壓試驗，以所得強度（N/cm2）劃分等級（標號）?；炷量箟簭姸取⒊c粗、細骨料的質(zhì)量有關外，水泥標號、水灰比、養(yǎng)護齡期、養(yǎng)護溫度以及密實度等與混凝土強度有很大關系。水泥標號和水灰比是影響混凝土強度的主要因素。當其他條件相同時，水泥標號越高，則泥混凝土強度越高；水灰比越大，則混凝土強度越低。試驗表明，當水泥、粗細骨料相同的條件下，混凝土28天的抗壓強度與水灰比的關系是非線性的，但為了計算方便，多采用直線關系。普通混凝土，在無外加劑而又標準養(yǎng)護的條件下，其強度的增長是初期快，后期緩慢?；炷?天齡期的強度為5.88～6.86N/cm2、28天為9.807N/cm2、3個月為1.25N/cm2、6個月為1.5N/cm2、1年為17.16N/cm2、2年為19.6N/cm2、4-5年為22.07N/cm2......。上一頁[1][2][3][4][5][6]下一頁（3）養(yǎng)護溫度、濕度與混凝土強度的關系：水泥硬化時，在水分充足的情況下，溫度越高、混凝土強度發(fā)展越快；當水分不足，溫度高時，強度發(fā)展邊慢，到零度時，硬化不但停止，還可能因結冰膨脹導致混凝土強度降低或破壞。（4）混凝土搗實與強度的關系：澆灌混凝土時，必須充分搗實。機械振搗，最宜于干硬性和低流動混凝土施工。對流動性較大的混凝土拌合物，應致意掌握振搗時間，如其振搗時間過長，往往產(chǎn)生泌水或分層，使混凝土質(zhì)量不均，強度降低。（5）混凝土的配合比：配合比設計，在于正確選擇混凝土各組成材料的用量，以滿足設計與施工要求。目前，一般采用理論計算與試驗相結合的簡易方法。在實際運用時，以最常見的建池材料為例，配制150克混凝土時，水、325號水泥、中砂、碎石的重量比一般為0.65：1：2.34：4.53；配置50號混凝土時，水、石灰粉、325號水泥、砂、石的重量比一般為1：1：1：3.76：8.77。6、砌筑砂漿砂漿由膠凝材料、細骨料和水調(diào)制而成。砌筑沼氣池砂漿常用水泥砂漿。池蓋部位由于施工的需要加少量的石灰膏。(1)砂漿的性質(zhì)：砂漿的組成材料經(jīng)充分拌合，在初凝前應具有良好的和易性，使其不僅在運輸和施工過程中拌合物不易產(chǎn)生分層、析水現(xiàn)象，而且易于在磚、石或砌塊面上鋪成均勻的薄層，能與底面很好的粘結，既能保證工程質(zhì)量，也能提高勞動生產(chǎn)率。和易性不良的砂漿施工困難，強度、密實度和耐久性能都較差。砂漿的和易性以流動性和保水性表示。流動性；砂漿的流動性亦稱稠度，是用標準圓錐體在砂漿內(nèi)的沉入深度表示，以厘米為單位。保水性：保水性是指砂漿拌臺后經(jīng)過運輸?shù)绞褂?，砂漿分層離析快慢的性質(zhì)。(2)砂漿的強度：砂漿的強度以抗壓極限強度為主要指標，即以每邊長為7.07cm的立方體試塊，在溫度為20±3℃、相對濕度90%少；以上、室內(nèi)不通風處養(yǎng)護28天后的平均抗壓極限強度，定為砂漿的標號。砌筑沼氣所用砂漿的標號常用50、75兩種。當砂漿用于磚上時，砂漿中的水大部分被磚石所吸收，但砂漿具有一定的保水能力，當水泥用量不變時，即使用水量改變，最后砂漿中的水灰比仍基本不變，所以砂漿強度主要取決于水泥活性和水泥用量。水泥用量、水泥標號和砂漿強度之間的關系見表3-2。表3-2水泥用量、水泥標號和砂漿強度之關系表Rc水泥標號Qc水泥300320340360380400420440460480500Rs砂漿1001516171819202122232425110171820212223242526272912019212223252627283031321302223252628293l32333536140242628293133343637394115027293132343638404143451603032343638404244464850170333537394144464850525518036384043454850525557601903941444749525457593265200424548505356596264677021045485l5457606366697275220495255586264687275788123053565963667073778l8487240566064687l75798286909425060646872768084889296100260646872778185909498102l06270687377828G9l95100105109113280727782879196101106110115120290768287929710210711211712212830081869297102108113119124130135注：Qc-1m3砂漿中水泥用量(kg)，Rs-一砂漿養(yǎng)護28天的強度(kg／cm2)；Rc--水泥標號。對砌體來說，砌體抗壓強度主要取決于砌筑材料(如磚石、砌塊)的強度。實驗表明，砂漿強度變化30%～40%，相應的砌體強度變化為5%～7%。(3)配制砂漿的原材料：①水泥：用于砂漿中水泥品種一般為普通水泥，水泥的標號一般為砂漿標號的4～5倍較為適宜。如不能達到此要求時，為了滿足砂漿拌合物的和易性，可在砂漿中摻入摻合料，常用的摻合料為石灰膏。這樣配制的砂漿即為混合砂漿。②砂；砂漿常刷天然砂，有時也用爐渣砂，砂的最大粒徑不應大于1/5～1/4灰縫厚度。用于磚砌體，不能大于0.25mm。砂子中的有害物質(zhì)含量，粘土及塵灰含量：100號以上的砂漿不應超過5%；25～50號砂漿，不應超過10%。使用潔凈的砂，必須增加攪拌時間，以除去包圍在砂粒表面的粘土層。硫化物(折合三氧化硫計）含量不應大于2%。有機物的含量，用比色法鑒定，不應超過標準色。③水：凡可飲用的水，均可拌制砂漿。7、密封材料作為人工制取沼氣的厭氧密閉發(fā)醇裝置十分重要的是要求沼氣池不漏水、不漏氣、而目前沼氣池的結構層大部分采用混凝土、磚、石等建筑材料，這些材料均存在相當數(shù)量的毛細孔道，因此，必須在結構層上罩以密封層，以確保使用要。對于密封材料除上述兩大基本要求以外，還要求具有良好的耐腐蝕性、韌性、粘結性，耐久、耐溫、耐磨等性能，且需收縮量小、極限延伸變形大、施工簡便、成本低等。目前，我國農(nóng)村家用沼氣池密封材料采用水泥砂漿及石蠟兩種材料，其施工技術要點詳見的施工技術部分。試驗和實踐說明，只有掌握要領、精心施工，沼氣池的抗?jié)B漏性能均能滿足使用要求及檢驗標準（沼氣池晝夜漏氣量不大于3%）。應該注意，上述密封材料均屬于脆性材料，延伸性能是比較差的，所以，我國有關部門正在研究性能更為良好且經(jīng)濟的密封材。（三）土方工程1、池坑開挖放線沼氣池池坑開挖時，首先要按設計池身尺寸定位放線，放線尺寸為：池身外包尺寸+2倍池身外填土層厚度（或操作現(xiàn)場尺寸）+2倍放坡尺寸。其中，關于放坡尺寸，可根據(jù)不同土質(zhì)確定挖方最大坡度：當土層具有天然濕度，構造均勻，水文地質(zhì)條件良好，在無地下水時，深度在5m以內(nèi)，不加支撐的基坑，可分別確定邊坡坡度（高：寬）為--砂土1：1，亞砂土1：0.67，干黃土1：0.25。在實際應用中，砂質(zhì)較多的應加大邊坡坡度，如遇地下水時，也要求放大坡坡度。當所要求的坡度較大而又限于場地位置時，要注意土方的開挖對鄰近房屋基礎的影響，必要時應使用臨時支撐。當放位灰線劃定后，在線外四角離線約1m處打釘4根定位木樁，作為沼氣池施工時的控制樁。在對角木樁間拉上聯(lián)線，其交點作為沼氣池的中心。沼氣池尺寸一中線卦線為基準，施工時隨時校驗。2、淤泥或淤泥質(zhì)土的土方工程淤泥和淤泥質(zhì)土的特點是含水量大而易淤，在挖掘土方時，會有不同程度的回淤，使池坑不易按設計尺寸成形，甚至會由于坑底土掏松或破壞而使沼氣池建成后下沉，造成進、出料管與池身聯(lián)結處發(fā)生拉裂事故。如果坑壁側淤，宜用適當支撐或改用沉井做池。如坑底升淤，發(fā)生回淤量過大時，挖到設計標高后，以大卵石進行地基加固處理。3、流砂土的土方工程在地下水位以下的亞砂土和粉砂土，在開挖池坑時會造成流砂土，如有相當?shù)呐潘O備，使地下水位降至挖掘標高，則不會造成流砂土。如在具體情況下，降不低地下水位，而流砂土已造成時，則會增加土方工程量而且會把池底下及池坑四周的土掏松，影響建池和池旁建筑物的質(zhì)量問題，故不宜再挖；應改變池身的設計標高，將沼氣池升高。如果能抽水降低地下水位來開挖土方，也要注意因降低水位而對于緊緊相鄰的建筑物發(fā)生不均勻沉降的影響。4、土方處理挖出的土方要堆放在離池坑遠一點的地方，同時也禁止在池坑附近堆放重物，以免發(fā)生塌方。（四）地下水處理地下水位較高地區(qū)建池，應盡量選擇在枯水季節(jié)施工，并采取有效措施進行排水。建池期間，發(fā)現(xiàn)有池下水滲出，一般采取"排、降"的方法。池體基本建成后，若有滲漏?？刹捎?排、引、堵"的方法，或進行綜合處理。1、盲溝及集水坑排水當池坑大開挖，池坑壁浸水時，池坑適當放大，在池墻外側做環(huán)形盲溝，將水引向低處，用人工或機械排出。盲溝內(nèi)填碎石瓦片，防止泥土淤塞，待池墻砌筑完成后，池墻與坑壁間用粘土回填夯實，起防水層作用。2、深井排水若地下水流量較大。在池坑2m以外設1～3個深井，使井底比池底低800～1000mm，由池壁盲溝或池底十字形盲溝將水引至深井，用人工或機械抽出深井集水，使水位降至施工操作面以下。3、沉井排水在高地下水位地區(qū)建池，池坑開挖時，由于水位高，土壤浸水飽和，坑壁不斷垮坍，如果坑中抽水，由于坑壁內(nèi)外水的壓差造成坑壁外的砂子連續(xù)不斷地由水帶入坑內(nèi)，此現(xiàn)象稱為流砂。產(chǎn)生上述問題后，池子無法繼續(xù)施工。面對這種情況，可照沉井施工原理，進行擋土排水，防止流砂和土方倒塌，確保施工的順利進行。簡易的沉井方法是用無底無蓋的混凝土圓筒放入，隨土方開挖，圓筒隨之下沉，直至設計位置，最后向筒底拋以卵石，并在沉井法施工的集水井內(nèi)不斷抽水，同時澆灌混凝土池底，并填塞集水井，直至全部完成（五）圓筒形沼氣施工圓筒形沼氣池的施工技術，概括起來可以歸納為兩大類，第一類為砌塊建池技術，第二類為整體建池技術，現(xiàn)分述如下。1、砌塊建池施工技術砌塊建池在我國農(nóng)村沼氣池施工中占有相當大的比例，這種技術具有以下特點：可以加快建池速度。利用夏秋季節(jié)建池材料資源較先充足的時機，預制砌塊，避免冬季集中建池與農(nóng)田水利工程爭物資，爭勞力，以達到常年備料、常年建池；適應性強。對于各類地基均可采用砌塊建池；混凝土塊既可集中預制，也可分散生產(chǎn)，可以達到標準化、工廠化成批生產(chǎn)，商品化成套供應，現(xiàn)場裝配化施工，從而保證質(zhì)量、節(jié)約材料（特別是木材）、降低成本、施工簡便、節(jié)約勞力。（1）砌塊類型:就廣泛意義講,所謂砌塊就是供砌筑用的預制塊體,包括磚、料石、混凝土砌塊，其規(guī)格和質(zhì)量要滿足設計要求。（2）池底施工要點：沼氣池池坑開挖后，盡量防止地基土淋雨或浸泡，應立既進行底板施工。當基坑表面被水浸泡或動破壞時，土層必須清理。底板施工前，按設計要求將墻基用水平器具操平，并在坑壁四周打上水平木樁，作為控制標高。按設計圖修整池底，然后用大卵石和碎磚、碎石鋪底，對于前者要求石與石之間嵌緊，對于后者要求夯實，再在上面澆灌混凝土棉層，搗固須密實。（3）池墻施工要點。待池底混凝土強度達到50%設計強度后，即可砌筑池墻，砌筑時應注意以下幾點：①砌筑前必須將混凝土、條石、磚等砌塊浸水，使砌塊吸足水，面干內(nèi)濕，這樣可避免砌縫收縮開裂或砌塊之間粘接不牢。②砌塊安砌須橫平豎直，橫縫豎縫均需砂漿飽滿，并須錯縫。砌完一圈后，必須用楔形小石子或磚塊將砌塊嵌緊。③砌塊嵌緊完畢后，再次檢查豎縫砂漿是否飽滿，并進行內(nèi)外清縫。④為了避免砂漿脫水，注意澆水養(yǎng)護。（4）墻外回填施工要點：池墻砌體和老土間的回填土必須緊實，這是保證沼氣池的質(zhì)量的一個重要工序。①回填土要有一定的濕度，含水量控制在20%～25%之間，簡易測試辦法是"受捏成團、落地即散"過于過濕均難以夯實。②分層、對稱、均勻、薄層夯土，每層以虛鋪15cm為宜，夯至10cm。③回填土的夯實應在砌筑砌塊的砂漿初凝前進行。安砌池墻與回填夯實的間隙的時間，夏季不超過3h，冬季不超過6h，更不得過夜。④進出料管的施工和回填上應與池墻施工在同一標高處進行。（5）池蓋支座施工要點：①圈梁：澆灌池蓋和池墻交界處的圈梁混凝土可采用兩塊弧形板，分別置于池墻內(nèi)外側，手扶木板，澆灌低流動性混凝土，并拍緊抹光，待做成所要求的斜面后，立即脫模，移動模板，澆搗下，依次全部完成。②支墩：在圈梁與老土之間，澆灌大卵石混凝土（或漿砌塊石、卵石），使池蓋的水平推力均勻傳至地基上。（6）池蓋施工要點：待圈梁混凝土強度達到70%設計標號后，方可進行池蓋施工。用小型砌塊或磚砌筑池蓋，可以不需拱架，也不用支撐，即采用無模懸砌卷拱法施工。砌筑時，應選用規(guī)則的磚，磚不宜濕透，利用磚仍然能吸收砂漿中少量水分，加快凝結。磚用混合漿，拌合要均勻。磚時灰漿應飽滿，為了防止未砌滿一圈時磚塊下落，可采用口型臨時卡具，將新砌筑的磚和已砌完的上一圈磚臨時固定住，每隔一塊或兩塊設卡具一道，也可用人工扶住最邊緣的磚，或用木棒靠扶，吊重線掛扶等簡易可行的辦法。待砌完一圈后，各磚塊之間應用扁石子、碎瓦片嵌緊。這樣，已砌完的磚便形成了開口球殼，由于殼體作用，使其能承受一定荷載。為了保證池蓋的幾何尺寸，在砌筑時可采用牽線的辦法加以校準，即根據(jù)設計圖的曲率中心，打入木樁，釘上釘子，將細鉛絲一端拴住釘子，在其上量得設計圖中池蓋之曲率半徑，以釘子為中心，轉(zhuǎn)動曲率線，便保證了具有等曲率半徑削球形池蓋的幾何形狀。砌筑池蓋收口部分，用整塊磚砌筑圓度不好控制，須改用半磚砌筑，厚度為11.5cm.。砌筑池蓋時可邊砌筑、邊抹池蓋面層砂漿、邊回填土，以利施工操作，并可增強殼體的穩(wěn)定性。施工過程中不允許在池蓋局部施工加集中沖擊荷載。（7）水泥砂漿封層施工要點：①基層刷漿。將基層上的混凝土毛邊或砌筑砂漿的灰耳及松散砂漿清除、洗凈后，再涂刷水泥凈漿一層。②用1：2.5水泥砂漿干地底層、中層、每層厚度4mm。每層抹灰均需用抹灰刀壓實。所使用的砂需要清水洗凈，使含泥量縮小到最低限度。面層抹灰要求抹平，并收磨打光，不現(xiàn)砂粒。為提高密封效果，增加各層之間的粘結力，在各層之間均刷純水泥漿。③在面層抹灰完成后，用水泥凈漿涂刷2～3遍，形成罩面層。④施工中注意澆水養(yǎng)護。上一頁[1][2][3][4][5][6]下一頁2、整體建池施工技術所謂整體建池即整體現(xiàn)澆混凝土，其施工要點如下：⑴大開挖池坑時，要求池坑按設計圖尺寸修挖圓直。池底現(xiàn)澆與砌塊建筑相同。池墻和池蓋現(xiàn)澆混凝土，要求模板尺寸準確同時具有足夠的剛度，并應在模板的外表面做好隔層。混凝土要拌合均勻，要控制水灰比。為便于操作在混凝土內(nèi)加入減水劑是較好的方法，混凝土注入模板內(nèi)，要求搗固密實，不允許有蜂窩麻面現(xiàn)象，確保質(zhì)量。⑵若采用就地抽槽（即土胎模）澆灌混凝土，要求土模尺寸準確，修筑整齊，厚度基本一致，在搗固時決不允許鋼釬與土接觸，否則胎模之土落入混凝土中造成隱患，質(zhì)量得不到保證。在中心取土時，一定要待混凝土強度達到設計標號的70%以后，方可進行。另外，需注意不要用鎬或鋤頭碰動池蓋，以免池蓋受集中動力荷載敲擊引起池蓋垮塌，造成傷亡事故。⑶加強池體的澆水養(yǎng)護，以便混凝土的強度得到充分發(fā)揮。⑷沼氣池內(nèi)壁密封層施工和砌塊建池相同。在抹灰以前，全池內(nèi)壁要清潔干凈方可刷漿或抹灰。(六)拱形沼氣池施工1、池址選擇拱形沼氣池在進行池址選擇時，除