论高密度聚乙烯在工程中的应用

周静

摘 要：高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，在工程中一般作为管材使用，具有质量轻、韧性好、耐高压、寿命长等优点。本文着重介绍了其材料特性与在工程领域的应用，同时介绍了高密度聚乙烯土工膜的优点与铺设要求，展示了这种材料的优秀性能。

关键词：高密度聚乙烯；材料性能；工程应用；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

随着科技发展及环保要求的逐步提高，建筑材料总是以更优质量，更低价格不断迭代升级，越来越多的新材质管材在建筑工程中被应用[1-4]。高密度聚乙烯是国家要求以塑代水泥、以塑代钢的首推之选，对节约能源、保护环境、减少污染有着很深远的意义[5-6]，本文就高密度聚乙烯的性能和工程应用进行概述。

1 HDPE管材的材料特性和执行标准

高密度聚乙烯（HDPE），是一种高结晶度、非极性的热塑性树脂。这种树脂本身为没有气味、没有毒害的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941～0.960。因为其有着非常优秀的耐热性和耐寒性，稳定性非常强，还有着较高的刚性和韧性，耐酸碱、耐有机溶剂及电绝缘性优良。高敏度聚乙烯管材是双层构造，内侧较为平顺，外壁为等矩阵排布的梯形中空构造，相比于传统的钢筋混凝土管材，HDPE管材的质量更轻、安装和运输都较为便利，但是这种管材的承压能力和强度比钢筋混凝土管要差。在设备制造、技术标准及成型工艺上已经十分完善，在美国等发达国家应用的比较普遍，在拉丁美洲很多国家的生产制造也相当成熟，当地价格更有竞争力，国内也陆续采用此管材。HDPE有着很好的力学性能，具体指标见表1。高密度聚乙烯管材在不同的国家有着不同的执行标准，具体标准见表2。

2 HDPE管材在相关领域的工程应用

在2017年我国管道的发展目标为：全国新建住宅室内排水管道塑料管道利用率达到85%，基本上较少使用或少用传统铸铁管。铸铁管体大，易腐蚀生锈。高密度聚乙烯管道建筑线材套管利用率达到90%，在建设雨水排放利用率达到80%以上，建筑供水、供热管利用率到達85%，基本淘汰传统铁铸管。城市给水管（管径小于400mm）高密度聚乙烯管道利用率达到80%，高密度聚乙烯管道在村里供水管道利用率达到90%，城市燃气管道高密度聚乙烯管道利用率到达40%，城市排水管道应用高密度聚乙烯管道达50%以上。

目前高密度聚乙烯管材已经普遍应用于下述工程：（1）市政给排水：随着城市建筑的发展，楼层间的给水管道的需求量变的非常高，截止到2017年已经达到了700kt，随着城市建设规模的扩大，优质的高密度聚乙烯管材的应用量只会越来越高。（2）大型水利工程：排污、输水、引水排毒管道。（3）煤炭工业：各类型的通风系统、输煤工程。（4）燃气管道：截止2017年燃气管道的需求量已经达到了170万t，目前我国的燃气管道主要依靠国外进口，这也说明了在我国国内发展高密度聚乙烯的势在必行。（5）农田灌溉：随着科技的发展，我国农业发展逐步进入现代化农业的范畴之中。农田经营管理规模较大，只靠人力资源远远不够，需要更多的涉及到机械、管理、计算机监控管理等运行。就灌溉领域而言，可以实现计算机温湿度控制，水量灌溉可以准确运行。浇灌最初使用聚氯乙烯（PVC），近年来因为高密度聚乙烯管材密度低，韧性好，耐腐蚀，绝缘性能好，施工安装方便，高密度聚乙烯管道在农田灌溉这一领域快速发展。虽然高密度聚乙烯管埋管排水管道和污水管道使用刚刚开始，但强调在全球可持续发展战略中，环保意识逐渐提高，目前高密度聚乙烯管道已应用80kt，未来还有着更大的需求量。（6）化学工业：由于高密度聚乙烯十分耐腐蚀，所以可以特别的贮存、运送化学溶液。（7）电力行业：电厂建设通常需要大量用水，传统室外供水管道常采用无缝钢管。由于燃煤机组通常在海边，防腐蚀需求高，同时综合考虑成本、施工周期及养护，高密度聚乙烯管已经越来越多的应用于此。

3 HDPE土工膜

3.1 HDPE土工膜优点

土工膜是一种或多种的聚合物与色料、炭黑等外加剂制作而成的不透水性材料，是近些年国内应用于防渗、垃圾填埋等领域的主要材料之一，它具有以下的优点：（1）HDPE土工膜是一种柔性防水材料，有着极高的防渗系数（1×10-17cm/s）。（2）HDPE土工膜拥有杰出的耐热性和耐寒性，其适应周围环境温度为高温110℃、低温-70℃。（3）HDPE土工膜拥有杰出的化学稳定性，是抵抗强酸、碱、油的侵蚀的优秀防腐材料。（4）HDPE土工膜拥有极高的抗张力强度，导致它具有很高的抗拉强度可以达到高标准工程目标。（5）HDPE土工膜拥有极高的耐候性，有很强的抗老化性能，能长时间暴漏在空气中而保持原有的性能。（6）HDPE土工膜有着优秀的整体机能，因为其很强的抗拉强度与断裂伸长率，使其能够在各类不同的地质恶劣与气候条件下使用，可以很好的适应地质不均匀沉降应变。（7）HDPE土工膜应用优质原生塑料与碳黑粒子，不添加任何防腐剂，HDPE已被我国用来代替PVC作为食品包装袋和保鲜膜材料。endprint

3.2 HDPE土工膜实际工程铺设要求

根据城市扩建规划，将HPPE土工膜应用于某一垃圾填埋场，具体铺设要求如下：（1）HEPE土工膜的铺设应由对应的合格验收证明文件组成。（2）HDPE土工膜切割前，应精确测量其尺寸，然后根据实际切割，一般凭借图形尺寸一一编号，详细写在特殊表格上。（3）膜与膜的接缝宽度一般不小于10cm，这就造成了焊接线平行于斜坡方向的最大斜率。（4）通常在角落和变形区域，接缝应切短。除个别需求外，斜坡的坡度大于1：6时，1.5米之内不得设置焊缝。HDPE在铺设时，应避免人造折痕的产生，当温度低时，应拉紧，铺平。（5）在铺设土方时，要注意制服平整，不要扭曲，折叠，重叠，要特别注意拉伸量超过其强度和变形的极限，这可能被局部屋顶破坏或撕裂。当斜坡构造时，应保持弹性极限，避免使其超过土层的弹性极限。铺设方向应该沿着斜坡。注意调节残留膜，避免应力集中和人為损坏，需要土工膜和基础，并确保匹配水平，在下游侧凸折，土膜应放松和支撑，不要折叠。（6）HDPE土工膜在完成铺设之后，应尽可能降低膜上的走动、移动器材，防止渗膜造成风险的工具，均不应在膜上或走路进行隔膜，以免导致意外损坏。

结束语

HDPE管作为一种绿色新型环保的管材，综合性能非常优越，在城市的发展建设中起着尤为重要的作用，HDPE管虽然在我国起步发展不久，但随着它在工程的作用被人们不断的加深认识，HDPE管材有着更广阔的发展前景。

参考文献

[1]郝建忠，谭永成.高密度聚乙烯双重壁管材在工程中的应用[J].中外建筑，2003（4）：116-117.

[2]王贤龙.高密度聚乙烯（HDPE）管在市政排水工程中的应用[J].商品与质量：建筑与发展，2009（20）：54-55.

[3]耿雅妮，张军，李美娟.高密度聚乙烯管材在市政排水工程中的应用[J].山西建筑，2009，35（15）：155-156.

[4]梅巍，陆一梅，丛旭日，等.高密度聚乙烯管（HDPE管）在市政工程的应用[J].今日科苑，2008（20）：57-57.

[5]范建宏.高密度聚乙烯管（HDPE管）简介[J].山西建筑，2006，32（5）：146-147.

[6]姜凯，王莉，卢晓英，等.管材专用高密度聚乙烯的研究进展[J].合成树脂及塑料，2012（3）：76-79.endprint