論高密度聚乙烯在工程中的應(yīng)用

周靜

摘 要：高密度聚乙烯是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂，在工程中一般作為管材使用，具有質(zhì)量輕、韌性好、耐高壓、壽命長等優(yōu)點。本文著重介紹了其材料特性與在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，同時介紹了高密度聚乙烯土工膜的優(yōu)點與鋪設(shè)要求，展示了這種材料的優(yōu)秀性能。

關(guān)鍵詞：高密度聚乙烯；材料性能；工程應(yīng)用；土工膜

Abstract：High-density polyethylene is a high degree of crystallinity， non-polar thermoplastic resin， in the project generally used as a pipe， with light weight， good toughness， high pressure， long life and other advantages. This paper focuses on the application of its material properties and engineering applications. At the same time， it introduces the advantages and laying requirements of high density polyethylene geomembrane， and shows the excellent performance of this material.

Keyword：High density polyethylene； material properties； engineering application； geomembrane

引言

隨著科技發(fā)展及環(huán)保要求的逐步提高，建筑材料總是以更優(yōu)質(zhì)量，更低價格不斷迭代升級，越來越多的新材質(zhì)管材在建筑工程中被應(yīng)用[1-4]。高密度聚乙烯是國家要求以塑代水泥、以塑代鋼的首推之選，對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、減少污染有著很深遠(yuǎn)的意義[5-6]，本文就高密度聚乙烯的性能和工程應(yīng)用進(jìn)行概述。

1 HDPE管材的材料特性和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

高密度聚乙烯（HDPE），是一種高結(jié)晶度、非極性的熱塑性樹脂。這種樹脂本身為沒有氣味、沒有毒害的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941～0.960。因為其有著非常優(yōu)秀的耐熱性和耐寒性，穩(wěn)定性非常強(qiáng)，還有著較高的剛性和韌性，耐酸堿、耐有機(jī)溶劑及電絕緣性優(yōu)良。高敏度聚乙烯管材是雙層構(gòu)造，內(nèi)側(cè)較為平順，外壁為等矩陣排布的梯形中空構(gòu)造，相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土管材，HDPE管材的質(zhì)量更輕、安裝和運(yùn)輸都較為便利，但是這種管材的承壓能力和強(qiáng)度比鋼筋混凝土管要差。在設(shè)備制造、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及成型工藝上已經(jīng)十分完善，在美國等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的比較普遍，在拉丁美洲很多國家的生產(chǎn)制造也相當(dāng)成熟，當(dāng)?shù)貎r格更有競爭力，國內(nèi)也陸續(xù)采用此管材。HDPE有著很好的力學(xué)性能，具體指標(biāo)見表1。高密度聚乙烯管材在不同的國家有著不同的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2 HDPE管材在相關(guān)領(lǐng)域的工程應(yīng)用

在2017年我國管道的發(fā)展目標(biāo)為：全國新建住宅室內(nèi)排水管道塑料管道利用率達(dá)到85%，基本上較少使用或少用傳統(tǒng)鑄鐵管。鑄鐵管體大，易腐蝕生銹。高密度聚乙烯管道建筑線材套管利用率達(dá)到90%，在建設(shè)雨水排放利用率達(dá)到80%以上，建筑供水、供熱管利用率到達(dá)85%，基本淘汰傳統(tǒng)鐵鑄管。城市給水管（管徑小于400mm）高密度聚乙烯管道利用率達(dá)到80%，高密度聚乙烯管道在村里供水管道利用率達(dá)到90%，城市燃?xì)夤艿栏呙芏染垡蚁┕艿览寐实竭_(dá)40%，城市排水管道應(yīng)用高密度聚乙烯管道達(dá)50%以上。

目前高密度聚乙烯管材已經(jīng)普遍應(yīng)用于下述工程：（1）市政給排水：隨著城市建筑的發(fā)展，樓層間的給水管道的需求量變的非常高，截止到2017年已經(jīng)達(dá)到了700kt，隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)的高密度聚乙烯管材的應(yīng)用量只會越來越高。（2）大型水利工程：排污、輸水、引水排毒管道。（3）煤炭工業(yè)：各類型的通風(fēng)系統(tǒng)、輸煤工程。（4）燃?xì)夤艿溃航刂?017年燃?xì)夤艿赖男枨罅恳呀?jīng)達(dá)到了170萬t，目前我國的燃?xì)夤艿乐饕揽繃膺M(jìn)口，這也說明了在我國國內(nèi)發(fā)展高密度聚乙烯的勢在必行。（5）農(nóng)田灌溉：隨著科技的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展逐步進(jìn)入現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的范疇之中。農(nóng)田經(jīng)營管理規(guī)模較大，只靠人力資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要更多的涉及到機(jī)械、管理、計算機(jī)監(jiān)控管理等運(yùn)行。就灌溉領(lǐng)域而言，可以實現(xiàn)計算機(jī)溫濕度控制，水量灌溉可以準(zhǔn)確運(yùn)行。澆灌最初使用聚氯乙烯（PVC），近年來因為高密度聚乙烯管材密度低，韌性好，耐腐蝕，絕緣性能好，施工安裝方便，高密度聚乙烯管道在農(nóng)田灌溉這一領(lǐng)域快速發(fā)展。雖然高密度聚乙烯管埋管排水管道和污水管道使用剛剛開始，但強(qiáng)調(diào)在全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，環(huán)保意識逐漸提高，目前高密度聚乙烯管道已應(yīng)用80kt，未來還有著更大的需求量。（6）化學(xué)工業(yè)：由于高密度聚乙烯十分耐腐蝕，所以可以特別的貯存、運(yùn)送化學(xué)溶液。（7）電力行業(yè)：電廠建設(shè)通常需要大量用水，傳統(tǒng)室外供水管道常采用無縫鋼管。由于燃煤機(jī)組通常在海邊，防腐蝕需求高，同時綜合考慮成本、施工周期及養(yǎng)護(hù)，高密度聚乙烯管已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于此。

3 HDPE土工膜

3.1 HDPE土工膜優(yōu)點

土工膜是一種或多種的聚合物與色料、炭黑等外加劑制作而成的不透水性材料，是近些年國內(nèi)應(yīng)用于防滲、垃圾填埋等領(lǐng)域的主要材料之一，它具有以下的優(yōu)點：（1）HDPE土工膜是一種柔性防水材料，有著極高的防滲系數(shù)（1×10-17cm/s）。（2）HDPE土工膜擁有杰出的耐熱性和耐寒性，其適應(yīng)周圍環(huán)境溫度為高溫110℃、低溫-70℃。（3）HDPE土工膜擁有杰出的化學(xué)穩(wěn)定性，是抵抗強(qiáng)酸、堿、油的侵蝕的優(yōu)秀防腐材料。（4）HDPE土工膜擁有極高的抗張力強(qiáng)度，導(dǎo)致它具有很高的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)工程目標(biāo)。（5）HDPE土工膜擁有極高的耐候性，有很強(qiáng)的抗老化性能，能長時間暴漏在空氣中而保持原有的性能。（6）HDPE土工膜有著優(yōu)秀的整體機(jī)能，因為其很強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率，使其能夠在各類不同的地質(zhì)惡劣與氣候條件下使用，可以很好的適應(yīng)地質(zhì)不均勻沉降應(yīng)變。（7）HDPE土工膜應(yīng)用優(yōu)質(zhì)原生塑料與碳黑粒子，不添加任何防腐劑，HDPE已被我國用來代替PVC作為食品包裝袋和保鮮膜材料。endprint

3.2 HDPE土工膜實際工程鋪設(shè)要求

根據(jù)城市擴(kuò)建規(guī)劃，將HPPE土工膜應(yīng)用于某一垃圾填埋場，具體鋪設(shè)要求如下：（1）HEPE土工膜的鋪設(shè)應(yīng)由對應(yīng)的合格驗收證明文件組成。（2）HDPE土工膜切割前，應(yīng)精確測量其尺寸，然后根據(jù)實際切割，一般憑借圖形尺寸一一編號，詳細(xì)寫在特殊表格上。（3）膜與膜的接縫寬度一般不小于10cm，這就造成了焊接線平行于斜坡方向的最大斜率。（4）通常在角落和變形區(qū)域，接縫應(yīng)切短。除個別需求外，斜坡的坡度大于1：6時，1.5米之內(nèi)不得設(shè)置焊縫。HDPE在鋪設(shè)時，應(yīng)避免人造折痕的產(chǎn)生，當(dāng)溫度低時，應(yīng)拉緊，鋪平。（5）在鋪設(shè)土方時，要注意制服平整，不要扭曲，折疊，重疊，要特別注意拉伸量超過其強(qiáng)度和變形的極限，這可能被局部屋頂破壞或撕裂。當(dāng)斜坡構(gòu)造時，應(yīng)保持彈性極限，避免使其超過土層的彈性極限。鋪設(shè)方向應(yīng)該沿著斜坡。注意調(diào)節(jié)殘留膜，避免應(yīng)力集中和人為損壞，需要土工膜和基礎(chǔ)，并確保匹配水平，在下游側(cè)凸折，土膜應(yīng)放松和支撐，不要折疊。（6）HDPE土工膜在完成鋪設(shè)之后，應(yīng)盡可能降低膜上的走動、移動器材，防止?jié)B膜造成風(fēng)險的工具，均不應(yīng)在膜上或走路進(jìn)行隔膜，以免導(dǎo)致意外損壞。

結(jié)束語

HDPE管作為一種綠色新型環(huán)保的管材，綜合性能非常優(yōu)越，在城市的發(fā)展建設(shè)中起著尤為重要的作用，HDPE管雖然在我國起步發(fā)展不久，但隨著它在工程的作用被人們不斷的加深認(rèn)識，HDPE管材有著更廣闊的發(fā)展前景。

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