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铝及铝合金在城建公辅设施中的应用

2020/3/12 8:55:17 人评论 次浏览 分类:应用

文中所指的城建公辅设施是除房屋与亭阁以外的各种公用建设项目,而且是可用铝材制造的,如灯杆路灯各种站牌护栏座椅垃圾桶天桥等等中国有数以千计城镇,如果有5%10%的城建公辅设施用铝合金材料建造,其用量就可达几十万吨,市场潜力巨大,亟待开发

 

一、铝合金是完美的城建公辅设施材料

 

在当今应用的金属材料中,铝及铝合金的用量仅次于钢铁的,居第二,2017年的消费量全世界约为80855kt,其中原铝约62200kt,再生铝18655kt铝的资源极其丰富,它的储量(地壳中的含量)大于地壳总质量的8%即使现在用的优质铝土矿再过四五十年可能开采完毕,但还有其他矿种,还有社会上积蓄的废铝,还有粉煤中的铝,还有海水中含的铝,今天无法有效利用的含铝矿源,将来就可能轻而易举地提取

 

在城建公辅设施中,灯杆路灯设备庭院灯景观灯草坪灯探头杆等都可以用铝合金制造,还有护栏公交车站牌座椅垃圾桶游艇天桥等也可用铝合金制造

 

1.1铝合金灯杆

 

铝具有前面所述的资源优势外,还具有如下的一系列优点:密度小,为2700kg/m3,为钢材与铸铁的1/3,这对灯杆的运输与安装极为有利,有利于降低施工成本与提高安装安全性;铝的加工成形好,灯杆易压力加工与机械切削加工,对降低生产成本极为有利;在工业大气和海洋环境中有很强的抗腐蚀性能,在服役的五六十年中几乎无腐蚀,不产生腐蚀产物,对环境友好,服务期满后可得到回收,是一种绿色材料;优异的可表面处理性能,可本色拉丝,可阳极氧化着色各种颜色如黑色深棕色中棕色浅棕色本色,喷塑为黑色深棕色白色深绿色等;优秀的低温性能,适用于从北极到南极的任何温度下应用,没有低温脆性,其塑性与强度性能均随着温度的下降而同步上升,而大多数钢种则有低温脆性,随温度下降强度虽有升高,但是塑性则大幅度下降,甚至在严寒的冬天会断裂;铝合金灯杆使用到期后不但可得到回收,再生熔炼铸造的总能耗只不过104GJ/(tAl),仅相当原铝提取总能耗(123GJ/tAl)49%,而且烧损也不大,在先进的双室炉内熔炼其烧损率只不过2%左右

 

1.1.1铝合金灯杆与其他材料灯杆的特性比较

 

灯杆可用多种材料制造:水泥铸铁玻璃钢等水泥灯杆的造价低不需表面处理使用过程中不需维护等是它的优点但水泥灯杆非常重,带来一些缺点,如运输费用高,安装设备昂贵,安装难度也大,且危险性高,服役期满后无回收价值

 

铸铁灯杆,现在用得最多,首批成本低,强度相当高,但在使用过程中会发生严重的腐蚀,须经常定期维护维护费用不菲,重量是铝的3倍,运输安装成本高,回收价值低如用钢管灯杆,需进行热浸镀锌处理,必须注意环保,否则对环境污染严重

 

也有用玻璃钢制造灯杆的,它的质量轻首批成本不高是其主要优点但是缺点不少:没有回收价值,处理困难费用高;不抗紫外线侵袭,日久天长杆体破坏可非常严重,且会变色,维护费高;低温时强度会有较大下降

 

1.1.2铝合金灯杆种类

 

可按用途将铝合金灯杆分为街道路灯庭院灯草坪灯景观灯等这些灯的杆与头顶都可以用铝合金制造,灯杆用铝合金旋压或挤压,灯座为铝合金铸件,杆的材质为6065铝合金,座的材料为ZL1××系铸造铝合金

 

1单臂灯杆

 

单臂灯最常用,用量最大,适于城市主干路次干路支路工厂与学校园林道路广场的照明(图1)道路照明灯的间距一般为50m90m,两边都有

 

1城市主干道两旁的单臂铝合金灯


灯杆长度有6m7m8m9m10m5中国辽宁忠旺集团有限公司城建公辅设施事业部奥科宁克铝业公司萨帕铝业公司与日本联合铝业公司(UACJ)等生产的都如此,已形成定型的系列灯杆分细粗三段,下段的粗,上段的细,辽宁忠旺集团城建设公辅设施事业部生产的单臂灯杆的技术参数见图2当然也有灯杆是整体的,直径由粗到细逐渐变化


图2 忠旺集团城建公辅设施事业部生产的单臂路灯杆的技术参数


2园区灯

 

铝合金园区灯适合于公园庭院高级住宅区别墅区商业步行街休闲广场农家乐街心花园风景旅游区动物园等,灯的高度通常为25m5m,但要求有高的装饰性与观赏性,与园区和谐,也是一道具有观赏性的亮丽的风景线这种观赏性灯是用旋压工艺生产的,当然也可以用挤压法制造,灯杆须经过拉丝阳极氧化喷塑等方法表面处理,灯头可制成各种各样的形状(参见图3和表1)园区灯的底部多蚀刻成水波纹图案,底座为铝合金铸件


图3 庭院、园区灯的 3 种铝合金灯头及灯杆


 1 忠旺集团城建公辅设施事业部生产的园区铝合金灯杆的技术参数


3景观灯

 

广场公园步行街酒店宾馆度假村娱乐场所会馆农家乐等用的户外照明路灯的铝合金灯杆高度一般不超过4m,采用6063-T5铝合金,经挤压工艺与雕花工艺制造,底座为铝合金铸件景观灯是一类装饰型照明灯外形如图4所示,技术参数见表2


图4 景观铝合金灯的外观


 2 忠旺集团公司城建公辅设施事业部景观灯技术参数


4草坪灯

 

铝合金草坪灯的灯柱是用6063铝合金挤压的管材,一般用的高度06m,配有成套的铝制灯具,底座为铝合金铸件,灯柱为直通管材,直径140mm152mm165mm,直埋深度800mm,适用于广场公园步行街街心绿化地草坪儿童娱乐所草坪灯的开孔形式如图5所示,各种各样,以美观为准,它的一些参数见表3


图5 草坪灯系列

 

 3 忠旺集团有限公司生产的铝合金草坪灯技术参数


1.1.3公交车站牌与护栏

 

在大中城市公交车线路上每隔1km15km就有一个公交车站,全国有三四百个大中城市,有几万个车站,都有告示牌,有避雨遮阳棚,有的还有护栏板凳这些都可以用铝合金板材与挤压型材制造,既美观适用,又可以快速组装,不会腐蚀生锈,洁净卫生(图6)


图6 忠旺集团生产的铝合金护栏


1.2公路与城市繁华街道护栏

 铝合金挤压型材与管材是制造公路城市繁华街道交叉路口护栏的上乘材料,在繁华街段交叉路口设置,辟出各种车辆与行人的道路,可以提高车辆与行人速度,减少交通事故率,铝合金护栏还具有美观质轻不生锈使用期长经济环保等优点护栏尺寸:长××高通常为3300mm×400mm×1236mm,质量53kg(6)

 

1.3座椅

城市街道旁公园休闲场所等的铝合金座椅种类繁多,具有质量轻耐腐蚀使用期长洁净卫生,可施以木纹转印,颜色逼真常用座椅板凳尺寸长××高:2760mm×1240mm×520mm,质量72kg材料为6063-T5铝合金,都经过表面处理

 

1.4垃圾桶

城市街道公园休闲娱乐场所旅游景点等,需要大量的垃圾桶,而且要求垃圾桶与放置地点协调一致,外观赏心悦目,铝材经过表面处理是制造垃圾桶的好材料垃圾种类繁多,有些具有很强的腐蚀性,要求垃圾桶材料抗腐蚀,铝材的特点是抗腐蚀重量轻使用期限长回收价值相当高颜色可多样又富光泽常用桶的体积045m3容积019m3质量约244kg此外,全铝易拉罐回收机也可以用铝合金制造

  

1.5游艇

 在有江湖与滨海的城市中,游艇渡船等也是必不可少的,铝合金是制造游艇的最佳材料,常用的船艇铝合金是5×××系的,因为它们对淡水及海水都有强的抗腐蚀性能5083铝合金成型于20世纪30年代,后来出现了性能更好的538350865456铝合金和1999年德国研制成5059铝合金虽然铝合金是良好的材料,但在造船工业用的材料中,铝材的用量仅占用材总量的05%,在全世界2017年生产的铝中,造船工业用的仅占1.6%左右

  

丛林集团忠旺集团是中国目前最大的铝游艇制造企业,此外,还有江龙船舶制造有限公司华澳船舶有限公司等近10家企业,它们对中国游艇快艇的设计与制造做出了突出的贡献丛林集团生产的铝合金豪华商务游艇与拖船分别见图7及图8


图7 丛林集团生产的铝合金豪华商务游艇


图8 丛林集团生产的铝合金拖船


忠旺集团于201710月收购了以澳大利亚为生产基地的铝合金游艇制造企业———银色游艇公司(SilverYachtsLtd)的控股权,这对中国铝合金造船工业走向全世界有着重要意义银色游艇公司是全球顶级游艇公司之一,也是目前全世界唯一一家有能力设计与建造大于70m的大型全铝超级游艇的企业,银色游艇生产的铝合金游艇在速度和燃油效率上达到了顶级水平,是当前航速最快的常规动力游艇在公司的未来计划中,将在澳大利亚及中国扩充运营团队,在中国新建一个造船厂,将建造100m长的超级银色全球艇(SilverGlobal)或商用船舶,以满足日益增长的亚洲市场需求

 

1.6天桥

 

铝合金桥梁的建设已跨越84个春秋(19332017年),全世界已建成的铝合金桥(公路桥过街人行桥铁路桥)约390座,国外的铝合金桥96%以上是公路桥,铁路铝合金桥寥寥无几;中国仅有61座铝合金桥,全为过街人行桥

 

9是中国首座铝合金结构桥梁,2007325日竣工,是德国公司设计制造与建设的,所用铝材也是从德国进口的,主材为6082-T6铝合金整座桥由5大预制件组成,呈工字形,主跨长39m,重11t,其余辅桥跨度15m25m,桥下机动车通行净空48m53m,能满足现有无轨电车通行,天桥距离中河高架桥底25m32m,完全满足行人通行全桥质量仅为同体积钢桥质量的34%在天桥的4个脚上装有4对上下自动扶梯该桥克服了通行净空无法满足使用要求这一技术难题,并解决了杭州市庆春路和中河路的交叉路口人车争道矛盾


图 9 2007 年 3 月中国首座铝合金天桥在杭州建成


中国山东丛林集团迈尔有限公司20147月与卡塔尔多哈市(Doha)正式签约承建该市的一座人行铝合金天桥,工期7个月,20155月正式交付使用(图10)丛林迈尔公司建设的多哈人行铝合金天桥是中国在国外承建的第一座,大型挤压桥梁铝型材是丛林铝业有限公司生产的,以其精巧耐用的设计大气优雅的铝合金外观简易快速的安装流程和高效团结的施工团队等,赢得了客户和当地政府的一致认可和赞誉


图 10 丛林迈尔公司承建的卡塔尔多哈市人行铝合金天桥


丛林迈尔公司是山东丛林集团与德国迈尔公司(PML)的合资企业,依托丛林集团强大的铝合金挤压型材研发生产及深加工优势,充分利用PML公司多年的铝合金桥梁的研发设计安装经验,自2014年组建以来,经过短短的几年砥砺奋进,已成为国内外在此领域生产设计和安装的佼佼者

 

多哈人行铝合金天桥除主体结构外,还包括相应的楼梯电梯井铝塑板包围空调照明系统等,全部由丛林迈尔公司总承包,充分证明了该公司的雄厚势力

 

201712月中国已建成60余座铝合金天桥,其中广西南宁市已建成42座,不但是中国铝合金天桥最多的城市,也是全球这类过街天桥最多的城市2017823日中铝国际工程股份有限公司与北京市政路桥管理养护集团有限公司在北京签署了建设长安街东单-崇文门铝合金天桥协议根据协议,中铝国际工程公司所属中国有色金属工业第六冶金建设有限公司负责此桥的施工此桥建成后将是中国人行铝合金天桥中最雄伟壮观的,将成为此类桥的标杆,为北京市增加了一道亮丽的风景线所用的挤压铝型材是兖矿轻合金有限公司生产的

 

因天桥大小不一,每座天桥的铝材用量也不相同,大的一座桥的用量可达200t,小的一座桥也用50t左右,在城市辅助设施建设中应是用铝最多的单个项目,所以推广铝合金天桥的建设对扩大铝材应用有着重要意义

 

二、未来城市的照明与其他公辅设施

 

铝材在未来城市智能照明与其他智能公辅设施中的应用将大显身手,用于制造各种各样的传感器(城市环境监控显示器噪声传感器空气污染检测器/湿度传感器亮度传感器市政建筑监控),视频监控(安防监控车辆监控)装置,FID系统(特殊人群监控窨井盖监控社区安防监控市政设施监控),紧急呼叫系统(外场分机与监控中心联系监控中心对外场的主动广播),智能照明网络(蜂窝式散热器基于亮度的均匀配光器智能单灯/集中控制器多种模块化设计灯头可选器),无线网络(路灯内嵌WIFI热点),信息发布系统(广告播放时政新闻信息发布),充电桩(电动汽车及电动自行车充电)等等

 

三、小结

 

中国城市公辅设施的铝化率还很低,2017年的仅为05%,与发达国家的20%左右相比相差甚远,是一个亟待开发的铝应用场地,潜力很大,希望大家在这方面多做些宣传工作,到2022年时,城市公辅设施的铝化率争取能达到20%可用铝材制造的公辅设施的面很广,小到景观灯,大到游艇与天桥,包罗万象

来源:材加网

 

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