論高密度聚乙烯在工程中的應用

周靜

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

關鍵詞：高密度聚乙烯；材料性能；工程應用；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

隨著科技發展及環保要求的逐步提高，建筑材料總是以更優質量，更低價格不斷迭代升級，越來越多的新材質管材在建筑工程中被應用[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，對節約能源、保護環境、減少污染有著很深遠的意義[5-6]，本文就高密度聚乙烯的性能和工程應用進行概述。

1 HDPE管材的材料特性和執行標準

高密度聚乙烯（HDPE），是一種高結晶度、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。因為其有著非常優秀的耐熱性和耐寒性，穩定性非常強，還有著較高的剛性和韌性，耐酸堿、耐有機溶劑及電絕緣性優良。高敏度聚乙烯管材是雙層構造，內側較為平順，外壁為等矩陣排布的梯形中空構造，相比于傳統的鋼筋混凝土管材，HDPE管材的質量更輕、安裝和運輸都較為便利，但是這種管材的承壓能力和強度比鋼筋混凝土管要差。在設備制造、技術標準及成型工藝上已經十分完善，在美國等發達國家應用的比較普遍，在拉丁美洲很多國家的生產制造也相當成熟，當地價格更有競爭力，國內也陸續采用此管材。HDPE有著很好的力學性能，具體指標見表1。高密度聚乙烯管材在不同的國家有著不同的執行標準，具體標準見表2。

2 HDPE管材在相關領域的工程應用

在2017年我國管道的發展目標為：全國新建住宅室內排水管道塑料管道利用率達到85%，基本上較少使用或少用傳統鑄鐵管。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到90%，在建設雨水排放利用率達到80%以上，建筑供水、供熱管利用率到達85%，基本淘汰傳統鐵鑄管。城市給水管（管徑小于400mm）高密度聚乙烯管道利用率達到80%，高密度聚乙烯管道在村里供水管道利用率達到90%，城市燃氣管道高密度聚乙烯管道利用率到達40%，城市排水管道應用高密度聚乙烯管道達50%以上。

目前高密度聚乙烯管材已經普遍應用于下述工程：（1）市政給排水：隨著城市建筑的發展，樓層間的給水管道的需求量變的非常高，截止到2017年已經達到了700kt，隨著城市建設規模的擴大，優質的高密度聚乙烯管材的應用量只會越來越高。（2）大型水利工程：排污、輸水、引水排毒管道。（3）煤炭工業：各類型的通風系統、輸煤工程。（4）燃氣管道：截止2017年燃氣管道的需求量已經達到了170萬t，目前我國的燃氣管道主要依靠國外進口，這也說明了在我國國內發展高密度聚乙烯的勢在必行。（5）農田灌溉：隨著科技的發展，我國農業發展逐步進入現代化農業的范疇之中。農田經營管理規模較大，只靠人力資源遠遠不夠，需要更多的涉及到機械、管理、計算機監控管理等運行。就灌溉領域而言，可以實現計算機溫濕度控制，水量灌溉可以準確運行。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田灌溉這一領域快速發展。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，但強調在全球可持續發展戰略中，環保意識逐漸提高，目前高密度聚乙烯管道已應用80kt，未來還有著更大的需求量。（6）化學工業：由于高密度聚乙烯十分耐腐蝕，所以可以特別的貯存、運送化學溶液。（7）電力行業：電廠建設通常需要大量用水，傳統室外供水管道常采用無縫鋼管。由于燃煤機組通常在海邊，防腐蝕需求高，同時綜合考慮成本、施工周期及養護，高密度聚乙烯管已經越來越多的應用于此。

3 HDPE土工膜

3.1 HDPE土工膜優點

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，是近些年國內應用于防滲、垃圾填埋等領域的主要材料之一，它具有以下的優點：（1）HDPE土工膜是一種柔性防水材料，有著極高的防滲系數（1×10-17cm/s）。（2）HDPE土工膜擁有杰出的耐熱性和耐寒性，其適應周圍環境溫度為高溫110℃、低溫-70℃。（3）HDPE土工膜擁有杰出的化學穩定性，是抵抗強酸、堿、油的侵蝕的優秀防腐材料。（4）HDPE土工膜擁有極高的抗張力強度，導致它具有很高的抗拉強度可以達到高標準工程目標。（5）HDPE土工膜擁有極高的耐候性，有很強的抗老化性能，能長時間暴漏在空氣中而保持原有的性能。（6）HDPE土工膜有著優秀的整體機能，因為其很強的抗拉強度與斷裂伸長率，使其能夠在各類不同的地質惡劣與氣候條件下使用，可以很好的適應地質不均勻沉降應變。（7）HDPE土工膜應用優質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要求

根據城市擴建規劃，將HPPE土工膜應用于某一垃圾填埋場，具體鋪設要求如下：（1）HEPE土工膜的鋪設應由對應的合格驗收證明文件組成。（2）HDPE土工膜切割前，應精確測量其尺寸，然后根據實際切割，一般憑借圖形尺寸一一編號，詳細寫在特殊表格上。（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域，接縫應切短。除個別需求外，斜坡的坡度大于1：6時，1.5米之內不得設置焊縫。HDPE在鋪設時，應避免人造折痕的產生，當溫度低時，應拉緊，鋪平。（5）在鋪設土方時，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度和變形的極限，這可能被局部屋頂破壞或撕裂。當斜坡構造時，應保持彈性極限，避免使其超過土層的彈性極限。鋪設方向應該沿著斜坡。注意調節殘留膜，避免應力集中和人為損壞，需要土工膜和基礎，并確保匹配水平，在下游側凸折，土膜應放松和支撐，不要折疊。（6）HDPE土工膜在完成鋪設之后，應盡可能降低膜上的走動、移動器材，防止滲膜造成風險的工具，均不應在膜上或走路進行隔膜，以免導致意外損壞。

結束語

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

參考文獻

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[2]王賢龍.高密度聚乙烯（HDPE）管在市政排水工程中的應用[J].商品與質量：建筑與發展，2009（20）：54-55.

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