连续梁群锚高强钢绞线预应力施工工法_secret

'连续梁群锚高强钢绞线预应力施工工法l工法特点22适用范围23QM系列预应力材料及结构件25工艺流程56主要工序施工方法57劳动力组织88质量注意事项89文明、安全施工措施810经济效益分析811工程实例9近年来公路交通建设飞速发展，由此桥梁施工技术也得到了迅猛发展，各种桥梁结构形式都不断地得到实践与应用。其中群锚预应力高强钢绞线连续梁桥板体系，以其特有的优势占有了一定的比重。该体系在国外已有三十多年的历史，而且目前仍是处于主导地位的预应 力体系；在我国则还只是近几年发展起来的，但从其设计构配件制作及机械制造方面，已有较为完善的体系，为其施工创造了必要的条件。本工法便是实现该体系而特定的施工工法。l工法特点该体系是在引进瑞士VSL系列的基础上发展起来的，在此基础上我国又自行研究、设计、生产了QM预应力体系。1．l通过QML连接器将预应力钢绞线随连续梁弯矩图曲线连接起来，形成多跨连续梁（如图1．l所示），施工中按图示分段逐段张拉，逐段连接，从而形成连续梁构造。1．2目前国内该体系施工尚无较为完整的阐述，而本工法基本详尽、系统、全面地介绍了其材料，零件，施工机械及施工方法，对各种规格钢绞线相应系列均有介绍。1．3利用本工法，无需再要其他参考资料，即可进行该体系施工技术准备工作。2适用范围本工法适用于建筑、桥梁等工程中的连续梁预应力施工。3QM系列预应力材料及结构件3．l高强钢绞线QM系列均采用低松驰高强钢绞线；它由六根碳素钢丝围绕一根蕊丝用绞线机扭绞而成。3．2锚具QM体系锚具分为张拉端锚、固定端锚和连接器三种型号；其规格和型号表示方法如下：每束中钢绞线根数锚具按钢绞线直径的编号，见表3．2锚具类型；张拉端锚不作标记，G表示固端锚，L表示连接器群锚体系标记QML13——12研制单位为了使QM锚具能适应我国钢绞线规格的不统一，锚具制造时考虑到了其具有一定的通用性，各型号锚具适用范围见表3．2。其中QM12与QMI3系列、QM15与QM157系列之间，除了夹片齿绞部分的螺纹底孔直径有所区别外，其他几何尺寸完全一致，使用中应注意选择。锚具系列代号表3.2钢绞线直径mm12-12.512.7-12.915-15.215.7对应锚具系列QM12QM13QM15QM15.7 3．2．l张拉端锚具QM型张拉端锚具的结构见图3．2．l所示。它是由锚板、夹片、锚下喇叭型垫板、螺旋筋、钢绞线和金属波纹管几部分组成。垫板上设带有M27×2螺纹的孔，供施工中灌浆或排气用。3．2．2固定端锚具多跨连续梁预应力均采用一端张拉，因此固端锚可有两种类型：一是采用与张拉端完全相同的锚头；二是采用埋入式的固定端H型自锚锚具，H型自锚锚具结构见图3．2．2－l所示，由带梨形自锚头的一段钢绞线、支托用钢筋网、螺旋筋、灌浆孔和金属波纹管等部分组成。其原理是利用一小型千斤顶将每个钢绞线端头顶压成梨形的散花状而形成自锚锚头，并利用裸露部分的钢绞线和自锚头同砼的粘结作用而将钢绞线束的张拉力传给端部砼。每个顶压成型后的钢绞线自锚头标准尺寸见图3．2．2－2。括号内的数字为QM12、QM13系列梨形头的尺寸。3．2．3QML连接器见图3．2．3，它是在QM张拉锚具的基础上由连续板、钢环、带锚头的钢绞线，罩筒及金属波管等几部分组成。它的锚固板中心区域具有和普通锚板排列相同的锚固锥孔，用以张拉和锚固前一段钢绞线束。锚固板周边具有数量与中心锚孔相同的等距离U形槽，将事先作好的带有锚固头的钢绞线按顺序逐根挂入槽内，从而形成下一段钢绞线束，然后罩上罩筒，套入钢环，将波纹管与罩筒连接，并用胶带对连接点进行密封即形成钢绞线连接器，待下跨张拉后，连接器的前后两段便形成整体效果。3．2．4QML连接器中的钢绞线锚固头它分为A型和B型两种：A型是采用夹片式锚固头，见图3．2．4－l所示；而B型则是挤压式锚固头，它通过一专用模具将特制挤压元件与钢绞线一同挤压从而形成锚固头，见图3．2．4－2所示。4施工机具（见表4） 4．l预应力张拉机YCQ系列千斤顶是为QM型锚具配套研制的专用设备。它采用穿心式双作用的结构形式，其构造原理见图4．l所示：该系列千斤顶的特点是：（1）油泵额定工作压力63MPa，与国外同类产品压力等级一致；（2）采用短行程（15－200mm）构造；（3）不顶压结构，根据QM锚具自锚性能可靠的特点，千斤顶的前部采用限位板代替了以往的顶压器，其作用是张拉过程中，限制锚具夹片后退，保证夹片有均匀一致和所要求的回缩值；（4）千斤顶后部采用工具锚，锚板通过螺栓与专用组合工具夹片套相连接，这样夹片退出时仍为整体，操作简便、灵活；（5）自重较原来的千斤顶减少了15％～20％。施工机具一览表表4机具名称及型号数量说明YCQ系列千斤顶1若施工紧张，应备用一台高压油泵1根据千斤顶匹配设备压花机YH-31配套有专用小油泵锚固头积压机TY-451配套有专用小油泵砂轮切割机1台式、手持式各一台波纹管卷扬机1专用设备砂浆泵1压力大于4MPa千斤顶使用过程中，应注意其准确性；凡出现下列情况之一者，需对千斤顶进行维修后，重新标定（标定见第五部分）。l）新使用的千斤顶2)千斤顶经过拆卸修理3）千斤顶久置后重新使用4）更换压力表5）压力表受到碰撞或出现失灵现象6）张拉伸长值与计算伸长值之差不符合规范要求7）千斤顶连续使用超过半年8）液压油管更换后4．2QML联接器挤压式锚固头挤压机TY—45型挤压机是QML型联接器的施工配套设备，能用于挤压φ12、φ12．9、φ15及φ15．7等各种规格钢绞线的锚固头，其结构见图4．2所示。其特点如下：（1）额定油压为63MPa，工作压力高，性能可靠，操作方便。（2）挤压不同直径的钢绞线时，只需更换挤压模具即可，同时更换端板后，还可用于顶压A型夹片式锚固头，通用性强。4．3压花机 YH3压花机是为钢绞线压花所特制的专用工具（包括千斤顶也是特制的），工作原理是：将钢绞线按设计长度放入压花模具，采用手柄式杠杆夹具夹住钢绞线，然后用特制千斤顶顶压其端头即可形成梨花状。施工平面原理见图4．3所示。压花机的保养程序：（1）每压50个“花头”后，必须用夹具油少许，抹在夹具齿纹处；用汽油或柴油清洗柱塞底板；上紧夹具手柄螺栓。（2）每压500个“花头”后，须拆下全部零件，检查夹具有无裂痕和齿纹磨损情况，如有损坏，应予以更换。张拉及锚固（砼达到强度要求时）支模绑扎下部钢筋安放波纹管穿钢绞线锚具安装及波纹管定位绑扎上部钢筋浇注砼及养护灌浆养护切割钢绞线余量、封锚拆除模板波纹管制作钢绞线制作（下料、压花、制作积压头）5工艺流程工艺流程见图5．l。6主要工序施工方法6．l钢绞线下料6．1．1钢绞线下料前，首先要检查其质量。在外观方面：应逐盘检查，不应有折断、横裂和相互交叉的钢丝；其表面不得有润滑剂、油渍、裂缝、小刺、劈裂及机械损伤；表面允许有轻微浮锈，但不得锈蚀成肉眼可见的麻坑；还应检查其直径和捻距是否符合设计要求。在力学性能方面：应从每批中取5％盘（但不少于3盘），在每盘中端部正常部位取样检查其屈服强度、破断强度及延伸率。6．1．2计算下料长度LL＝L。＋L1＋L2L。：预留孔道曲线上度；LI：张拉端预留长度：包括锚板厚度，限位板厚度，千斤顶长度，夹片式工作板厚度，外留长度（一般取值10cm ）；L。：固定端预留长度：当为QM锚具时，L2为锚板厚度；当为QML锚具时，L。＝0；当为H型锚时，L2为H锚距砼面的距离取负值。6．l．3下料用砂轮切割机切断。然后去掉切割面的毛刺；如果切割后出现“散丝”现象，则应在切割前距切割点两端5cm处用细铁丝绑扎后切割。6．2H锚压花对于自锚锚头，下料后应进行压花制作。首先应试制压花头，检查其长度及直径是否符合标准，并准确地确定应顶压的钢绞线长度（具体作法参见材料、机具部分），然后进行批量生产。6．3QML联接器锚固头的制作6．3．1挤压前应检查钢绞线端部是否齐整，不得歪斜；按钢绞线直径查对挤压原件，钢丝衬套是否配套；尺寸是否符合规格（见表6．3．l）；挤压元件上涂有防锈油，挤压时起润滑作用，如果表面粘上了泥土、灰砂，则必须用柴油清洗干净，否则容易损坏模具。6．3．2挤压前应将钢丝衬套套入钢绞线端部并旋紧，使其裹紧钢绞线，然后套上元件。钢丝衬套长度见图6．3．2。挤压元件尺寸13系列12系列d14.9+0.07-0.0314.2+0.07-0.03D29-0.129-0.1A42+1.542+1.5B556．3．3挤压完毕后应检查其质量。外观方面：挤压后的元件端面应基本平整，不得倾斜过大；表面不得有裂痕或缺口。力学性能方面：每批操作（或每500件）应对试件进行力学试验，用试验机试拉，应力达80％时不滑脱，不破坏为合格。6．3．4若为夹片式锚固头，可按前叙装配即可。6．4波纹管埋设6．4．l根据设计的断面位置，先将制作好的波纹管排放到位，然后用短头连接管段将其连接成为整体。6．4．2为了方便施工，先将钢绞线穿好后，按照设计的曲线及固定点对波纹管进行固定。一般可用钢筋卡子，按间距1米进行绑扎固定即可。6．4．3预留灌浆排气孔。波纹管安装完毕之后，应在固定端锚具处及跨中各高点设置排气孔，排气管一般用内径16mm，外径20mm的塑料管，其与波纹管之间采用塑料瓦的连接，见图6．4．3。6．5穿钢绞线6．5．1待波纹管连接成型后，先将张拉端锚具喇叭口垫板安装固定并与波纹管连接固定。6．5．2穿钢绞线。为了穿束方便，先不固定波纹管，将固定端波纹管口抬起与工作面基本等高，并将该端起头一段按一定坡度临时固定，然后即可穿束。6．5．3根据实践经验，一般跨距小于30米时，可用人工整体穿束，若遇个别穿束困 难，可采取先4—5根，再3－4根，最后23根的办法穿束；若跨大于30米，则需采用穿束机单根穿束，而且时常需用穿束牵引弹（见图6．5．3）。6．5．4钢绞线束编号，为了钢绞线不至打绞，必须逐根对钢绞线进行编号，然后按号对位与锚具连接或固定。若是单根穿束；则可逐根编号；若整体穿束，则可在固定端锚具制作时，按事先编排好的顺序进行编号并作好编号记录便于张拉时按号锚固。6．6锚具安装及制作钢绞线穿束完毕后，即可分别对锚具进行安装，制作及安装顺序前面已有介绍；锚具的安装及波纹管接点都必须牢固可靠，以保证砼施工中不致锚具脱落、松动及接口裂缝。6．7钢绞线张拉6．7．l准备工作6．7．1．l千斤顶的标定：为保证张拉控制应力的准确，在出现第四节第1条中所叙八种情况之一时，应对张拉机系统--包括千斤顶，压力表及油路胶管进行“油压值—张拉力”的标定。压力表的精度不得低于1．5级，标定可使用SC30OkN压力传感器作为测力设备，测力设备的精度不得低于2％。标定时以千斤顶的主动工作动态为准，分级记录，连续作三次试验，取其平均值，制定标定曲线或计算其一次回归直线方程，从而确定“压力—油压表读数”关系，再根据张拉力计算相应的油压表读数。6．7．1．2张拉力及伸长值计算根据设计的张拉要求（一般后张法为极限强度的80％）及钢绞线的极限强度σ进行计算σk＝σ×80％，σ为锚固应力。考虑张拉损失，一般采用超张拉3％进行调整，因此张拉力P＝n×（l＋3％）×σ×A＝0.824×n×A×σ（n为每束钢绞线根数，A为每根钢绞线断面积），张拉要求张拉力及伸长值双控指标，因此尚需计算钢绞线张拉伸长值上L＝（l＋3％）σk×L／E（E＝2.1×10N／mm2，L为置于张拉范围内的钢绞线长度）。6．7．2安装锚具：构件端部安装锚板前，应将锚具垫板喇叭口中的杂物清除干净；锚板上的锥孔内不得有泥土、砂粒等杂物；钢绞线表面不得带有灰浆痕迹、粘有泥砂等；如有要用钢丝刷清除干净。然后按先排列好的顺序，将钢绞线逐根结入锚板的孔内，并将锚板推至垫板处。6．7．3安装夹片：用钢丝圈将夹片夹在一起，其表面的机油不必清除，但应保持清洁；将夹片逐套套在钢绞线上，推入锚板锥孔中并压紧即可。6．7．4安装千斤顶：将与锚具规格相对应的限位板（其孔数和排列顺序与锚板相同），套在钢绞线上，并推至锚板处；将千斤顶套到钢绞线束上；在工具锚上套牵引帽，然后将钢绞线尾部逐根穿入帽内即可将工具锚套入钢绞线上，然后用力将工具锚夹片、工具锚板、千斤顶及限位板顶紧即可张拉。6．7．5张拉与锚固6．7．5．l由于锚板与垫板，限位板与锚板，千斤顶与限位板之间均有一定间隙，因此第一次只张拉到控制张拉力的10％，此时不计实际伸长值，伸长值按计算值计ΔL1＝0．lΔL（ΔL为达到控制张拉力的计算伸长值）。6．7．5．2第一次张拉完毕后，回油，此时锚具夹片会自动锚固，向前推动千斤顶及工具锚，重新张拉到10％P时记下千斤顶内筒伸出值，然后继续张拉到设计值，再记下千斤顶内筒伸出值；两值之差为ΔL2。6．7．5．3若千斤顶行程不足，可重新回油，并记下伸长值；再次张拉到设计值，再记下伸长值，两次伸长值之和记为ΔL2。 6．7．5．4根据双控原则应将计算值ΔL与实际伸长值ΔL1＋ΔL2相比较二者差值不得超过计算伸长值的6％，即［ΔL－（ΔLl+ΔL2）］／ΔL≤6％。若不符此要求，则应暂停施工查找原因，并使其符合要求。6．7．5．5张拉完毕后，即用水泥砂浆封堵夹片处缝隙准备灌浆。6．7．5．6灌浆：张拉完毕后，应立即进行灌浆。灌浆时应按设计标号配制水泥净浆，可适当添加些微膨胀剂；灌浆时，将带有闸阀的、有螺纹丝扣的钢管旋入锚具垫板的螺纹孔，然后与灌浆管相接，进行灌浆；灌浆过程中，应有专人封堵排气孔，待浆液将要溢出孔口时，立即用事前作好的软木塞堵住孔口，并敲打紧实，同时关闭闸阀，以保持其压力。且每灌浆台班均需作3组试块，以考察灌浆强度及强度增长情况。6．7．5．7将钢绞线余量用切割机切除。全张拉施工过程见图6．7．5．7。7劳动力组织劳动力使用情况一览表表7.1工种工序小组作业人数工序名称电工油泵操作工钢筋工砼工记录员其他备注钢绞线下料122压花112挤压锚固头1112其中卷管机操作工人1名波纹管制作13波纹管安装4穿钢绞线4张拉11212灌浆11214以上工序流水作业116216 注：除油泵操作工、电工、卷管机操作工、灌浆操作工外，其余各工种只需稍微培训即可。8质量注意事项8．l该预应力体系为后张法，且孔道连续成曲线型，一旦孔道堵塞，将造成极为严重的问题，因此波纹管间的连接，波纹管与锚孔或罩筒的连接都必须牢固可靠；浇注砼时，必须看清波纹管的位置，不得让振动棒碰坏了波纹管，以避免砼浆漏入孔道造成堵塞。8．2张拉时给油速度应缓慢均匀，可适当先快后慢，快达到设计张拉力时，更应小心谨慎，避免过多超张拉或由于突然加油造成钢绞线断裂。否则，由于锚具是自锚体系，无法卸去张拉力，从而造成严重后果。8．3波纹管制作完备用于预留管道前，钢绞线下料前，“花头”锚固头等使用前，都应逐一检查，不合质量标准者一律不得用于工程中去。8．4张拉完毕后，应尽快灌浆，使钢绞线与波纹管形成整体。灌浆一定要饱满。8．5钢绞线张拉前不得挠动模板支撑体系。质量验收应符合相应的规范和质量标准。9文明、安全施工措施9．l施工中所使用的机械种类较多，加之与其他工种协同作业。必须统一调度、规划好施工现场。9．2张拉过程中使用的小型工具、零件较多，应设专用工具箱，避免遗失。9．3施工现场用电较多，且多为露天作业，电闸箱必须做到设施齐全。9．4钢绞线开始张拉到灌浆完毕，为防止钢绞线断裂，钢绞线端头不得站人，所有操作人员应站于千斤顶两侧。操作油泵人员必须用心专一，避免过度张拉。10经济效益分析10．l该体系的特点是结构受力合理、充分利用了钢材、砼的力学性能，减轻了自重，节省了大量的钢材及砼材料。10．2施工机具设备简单，操作容易，为桥梁施工提供了一条良好的途径。10．3技术装备程度高，实际现场施工简单，施工进度快，缩短了施工周期。10．4目前桥梁设计中，该种结构体系正逐步占据相当地位，具有良好经济效益和社会效益。利用本工法则可使该体系在施工范围内也具相应优势。11工程实例11．1青岛***桥全长425m，桥板施工仅用7．5个月，全桥总产值2400万元，该工程为公司创利460万元。大桥已施工完毕，质量工期均得到青岛市有关方面好评。11．2现正在施工中的青岛市***高架桥也是采用该体系。桥长1．57km，计划工期12个月。 聚乙烯（PE）简介1.1聚乙烯化学名称：聚乙烯英文名称：polyethylene，简称PE结构式：聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。1.1.1聚乙烯的性能1.一般性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无嗅、无味、无毒，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀。工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒，制成半透明的颗粒状物料。PE易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度，也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。2.力学性能PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外，其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大，除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE由于支化度大，结晶度低，密度小，各项力学性能较低，但韧性良好，耐冲击。HDPE支化度小，结晶度高，密度大，拉伸强度、刚度和硬度较高，韧性较差些。相对分子质量增大，分子链间作用力相应增大，所有力学性能，包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表1-1。表1-1几种PE力学性能数据性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸强度／MPa拉伸弹性模量／MPa压缩强度／MPa缺口冲击强度／kJ·m-2弯曲强度／MPa41～467～20100～30012.580～9012～1740～5015～25250～550—＞7015～2560～7021～37400～130022.540～7025～4064～6730～50150～800—＞100—3.热性能PE受热后，随温度的升高，结晶部分逐渐熔化，无定形部分逐渐增多。其 熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125～137℃，MDPE的熔点约为126～134℃，LDPE的熔点约为105～115℃。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。PE的玻璃化温度（Tg）随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异，而且因测试方法不同有较大差别，一般在-50℃以下。PE在一般环境下韧性良好，耐低温性(耐寒性)优良，PE的脆化温度(Tb)约为-80～-50℃，随相对分子质量增大脆化温度降低，如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140℃。PE的热变形温度(THD)较低，不同PE的热变形温度也有差别，LDPE约为38～50℃(0.45MPa，下同)，MDPE约为50～75℃，HDPE约为60～80℃。PE的最高连续使用温度不算太低，LDPE约为82～100℃，MDPE约为105～121℃，HDPE为121℃，均高于PS和PVC。PE的热稳定性较好，在惰性气氛中，其热分解温度超过300℃。PE的比热容和热导率较大，不宜作为绝热材料选用。PE的线胀系数约在(15～30)×10-5K-1之间，其制品尺寸随温度改变变化较大。几种PE的热性能见表1-2。表1-2几种PE热性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯熔点／℃热降解温度(氮气)／℃热变形温度(0.45MPa)／℃脆化温度／℃线性膨胀系数／(×10-5K-1)比热容／J·(kg·K)-1热导率/W·(m·K)-1105～115＞30038～50-80～-5016～242218～23010.35120～125＞30050～75-100～-75———125～137＞30060～80-100～-7011～161925～23010.42190～210＞30075～85-140～-70———4.电性能PE分子结构中没有极性基团，因此具有优异的电性能，几种PE的电性能见表1-3。PE的体积电阻率较高，介电常数和介电损耗因数较小，几乎不受频率的影响，因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小，小于0.01％（质量分数），电性能不受环境湿度的影响。尽管PE具有优良的介电性能和绝缘性，但由于耐热性不够高，作为绝缘材料使用，只能达到Y级（工作温度≤90℃）。表1-3聚乙烯的电性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯体积电阻率/Ω·cm介电常数/F·m-1（106Hz）≥10162.25～2.35＜0.0005≥10162.20～2.30＜0.0005≥10162.30～2.35＜0.0005≥1017≤2.35＜0.0005 介电损耗因数（106Hz）介电强度/kV·mm-1＞2045～7018～28＞355.化学稳定性PE是非极性结晶聚合物，具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液，如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液(包括具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等)，即使在较高的浓度下对PE也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂对聚乙烯有缓慢侵蚀作用。PE在室温下不溶于任何溶剂，但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。随着温度的升高，PE结晶逐渐被破坏，大分子与溶剂的作用增强，当达到一定温度后PE可溶于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等。如LDPE能溶于60℃的苯中，HDPE能溶于80～90℃的苯中，超过100℃后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油和石蜡中。但即使在较高温度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化，具体表现为伸长率和耐寒性降低，力学性能和电性能下降，并逐渐变脆、产生裂纹，最终丧失使用性能。为了防止PE的氧化降解，便于贮存、加工和应用，一般使用的PE原料在合成过程中已加入了稳定剂，可满足一般的加工和使用要求。如需进一步提高耐老化性能，可在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等。6.卫生性PE分子链主要由碳、氢构成，本身毒性极低，但为了改善PE性能，在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧剂和光稳定剂等塑料助剂，可能影响到它的卫生性。树脂生产厂家在聚合时总是选用无毒助剂，且用量极少，一般树脂不会受到污染。PE长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质接触容易引起溶胀，PE中有些低相对分子质量组分可能会溶于其中，因此，长期使用PE容器盛装食用油脂会产生一种蜡味，影响食用效果。1.1.2聚乙烯的分类聚乙烯的生产方法不同，其密度及熔体流动速率也不同。按密度大小主要分为低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯 （MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）。其中线性低密度聚乙烯属于低密度聚乙烯中的一种，是工业上常用的聚乙烯，其他分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。按相对分子质量可分为低相对分子质量聚乙烯、普通相对分子质量聚乙烯、超高相对分子质量聚乙烯。按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯。1.低密度聚乙烯英文名称：Lowdensitypolyethylene，简称LDPE低密度聚乙烯，又称高压聚乙烯。无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒，密度0.910～0.925g/cm3，质轻，柔性，具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性（可耐-70℃），但力学强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整，结晶度较低（55%～65%），熔点105～115℃。LDPE可采用热塑性成型加工的各种成型工艺，如注射、挤出、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型、热风焊、热焊接等，成型加工性好。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、吹塑中空成型制品、涂层和人造革等。2.高密度聚乙烯英文名称：HighDensityPolyethylene，简称HDPE高密度聚乙烯，又称低压聚乙烯。无毒、无味、无臭，白色颗粒，分子为线型结构，很少有支化现象,是典型的结晶高聚物。力学性能均优于低密度聚乙烯，熔点比低密度聚乙烯高，约125～137℃，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100～-70℃，密度为0.941～0.960g/cm3。常温下不溶于一般溶剂，但在脂肪烃、芳香烃和卤代烃中长时间接触时能溶胀，在70℃以上时稍溶于甲苯、醋酸中。在空气中加热和受日光影响发生氧化作用。能耐大多数酸碱的侵蚀。吸水性小，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，介电性能、耐环境应力开裂性亦较好。HDPE可采用注射、挤出、吹塑、滚塑等成型方法，生产薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带，绳缆、 鱼网和编织用纤维、电线电缆等。3.线性低密度聚乙烯英文名称：LinearLowDensityPolyethylene，简称LLDPE线形低密度聚乙烯被认为是“第三代聚乙烯”的新品种，是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，密度0.918～0.935g/cm3。与LDPE相比，具有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，且软化温度和熔融温度较高，还具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。LLDPE可通过注射、挤出、吹塑等成型方法生产农膜、包装薄膜、复合薄膜、管材、中空容器、电线、电缆绝缘层等。由于不存在长支链，LLDPE的65％～70％用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名称：Mediumdensitypolyethylene，简称MDPE中密度聚乙烯是在合成过程中用α-烯烃共聚，控制密度而成。MDPE的密度为0.926～0.953g/cm3，结晶度为70％～80％，平均相对分子质量为20万，拉伸强度为8～24MPa，断裂伸长率为50％～60％，熔融温度126～135℃，熔体流动速率为0.1～35g／10min，热变形温度(0.46MPa)49～74℃。MDPE最突出的特点是耐环境应力开裂性及强度的长期保持性。MDPE可用挤出、注射、吹塑、滚塑、旋转、粉末成型加工方法，生产工艺参数与HDPE和LDPF相似，常用于管材、薄膜、中空容器等。5.超高相对分子质量聚乙烯英文名称：ultra-highmolecularweightpolyethylene，简称UHMWPE超高相对分子质量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。其相对分子质量达到300～600万，密度0.936～0.964g/cm3，热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。UHMWPE因相对分子质量高而具有其他塑料无可比拟的优异性能，如耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能，广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工 及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于超高相对分子质量聚乙烯优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用，而且，超高相对分子质量聚乙烯耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。超高相对分子质量聚乙烯纤维的复合材料在军事上已用作装甲车辆的壳体、雷达的防护罩壳、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。由于超高相对分子质量聚乙烯熔融状态的粘度高达108Pa·s，流动性极差，其熔体流动速率几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来，通过对普通加工设备的改造，已使超高相对分子质量聚乙烯由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。6.茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯(mPE)是近年来迅速发展的一类新型高分子树脂，其相对分子质量分布窄，分子链结构和组成分布均一，具有优异的力学性能和光学性能，已被广泛应用于包装、电气绝缘制品等。1.1.3聚乙烯的成型加工PE的熔体粘度比PVC低，流动性能好，不需加入增塑剂已具有很好的成型加工性能。前文已介绍了各类聚乙烯可采用的成型加工方法，下面主要介绍在成型过程中应注意的几个问题。①聚乙烯属于结晶性塑料，吸湿小，成型前不需充分干燥，熔体流动性极好，流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分。不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大。注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。②PE的热容量较大，但成型加工温度却较低，成型加工温度的确定主要取决于相对分子质量、密度和结晶度。LDPE在180℃左右，HDPE在220℃左右，最高成型加工温度一般不超过280℃。③熔融状态下，PE具有氧化倾向，因而，成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。④PE的熔体粘度对剪切速率敏感，随剪切速率的增大下降得较多。当剪切速率超过临界值后，易出现熔体破裂等流动缺陷。 ⑤制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。不论采取快速冷却还是缓慢冷却，应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。⑥收缩范围和收缩值大(一般成型收缩率为1.5％～5.0％)，方向性明显，易变形翘曲，冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。⑦软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。1.1.4聚乙烯的改性聚乙烯属非极性聚合物，与无机物、极性高分子相容性弱，因此其功能性较差，采用改性可提高PE的耐热老化性、高速加工性、冲击强度、粘接性、生物相容性等性质。常用的改性方法包括物理改性和化学改性。1.物理改性物理改性是在PE基体中加入另一组分(无机组分、有机组分或聚合物等)的一种改性方法。常用的方法有增强改性、共混改性、填充改性。（1）增强改性增强改性是指填充后对聚合物有增强效果的改性。加入的增强剂有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、合成纤维、棉麻纤维、晶须等。自增强改性也属于增强改性的一种。①自增强改性。所谓自增强就是使用特殊的加工成型方法，使得材料内部组织形成伸直链晶体，材料内部大分子晶体沿应力方向有序排列，材料的宏观强度得到大幅度提高，同时分子链有序排列将使结晶度提高，从而使材料的强度进一步提高，由于所形成的增强相与基体相的分子结构相同，因而不存在外增强材料中普遍存在的界面问题。如采用超高相对分子质量聚乙烯(UHMPE)纤维增强LDPE，在加热加压成型的条件下，可以形成良好的界面，最大限度发挥基体和纤维的强度。②纤维增强改性。纤维增强聚合物基复合材料由于具有比强度高、比刚度高等优点而得到广泛应用。如采用经KH-550偶联剂处理的长玻璃纤维(LGF)与PE复合制备的PE／LGF复合材料，当LGF加入量为3O％(质量分数)、长度约为35mm时，复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为52.5MPa和52kJ／m。③晶须改性。晶须的加入能够大幅度提高HDPE材料的力学性能，包括短期力学性能及耐长期蠕变性能。晶须对HDPE 材料的增强作用主要归因于它们之间的良好界面粘接，同时刚性的晶须则能够承担较大的外界应力使复合材料的模量得到提高。④纳米粒子增强改性。少量无机刚性粒子填充PE可同时起到增韧与增强的作用。如将表面处理过的纳米SiO2粒子填充mLLDPE-LDPE，SiO2纳米粒子均匀分散于基材中，与基材形成牢固的界面结合，当填充质量分数为2％时，拉伸强度、断裂伸长率分别提高了13.7MPa和174.9％。（2）共混改性共混改性主要目的是改善PE的韧性、冲击强度、粘接性、高速加工性等各种缺陷，使其具有较好的综合性能。共混改性主要是向PE基体中加入另一种聚合物，如塑料类、弹性体类等聚合物，以及不同种类的PE之间进行共混。①PE系列的共混改性。单一组分的PE往往很难满足加工要求，而通过不同种类PE之间的共混改性可以获得性能优良的PE材料。如通过LDPE与LLDPE共混，解决了LDPE因大量添加阻燃剂和抗静电剂等助剂造成力学性能急剧降低的问题；LLDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。②PE与弹性体的共混改性。弹性体具有低的表面张力、较强的极性、突出的增韧作用，因此与PE共混后，既能保持PE的原有性能，同时也可以制备出具有综合优良性能的PE。如LDPE-聚烯烃弹性体(POE)共混物，当POE的质量分数为3O％时，共混体系的拉伸强度达到最大值，为21.5MPa。③PE与塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韧性，但制品的强度和模量较低，与工程塑料等共混可提高复合体系的综合力学性能。但PE和这类高聚物的界面问题也是影响其共混物性能的主要原因，因此通常需要加入界面相容剂以提高共混物的力学性能。（3）填充改性填充改性是在PE基质中加入无机填料或有机填料，一方面可以降低成本达到增重的目的，另一方面可提高PE的功能性，如电性能、阻燃性能等，但同时对复合材料的力学性能和加工性能带来一定程度的影响。无论是无机填料还是有机填料，填料与PE基体的相容性和界面粘接强度是PE填充改性必须面临的问题，而PE是非极性化合物，与填料相容性差，因此，必须对填料进行表面处理。填料的表面处理一般采用物理或化学方法进行处理，在填料表面包覆一层类似于表面活性剂的过渡层，起“分子桥” 的作用，使填料与基体树脂间形成一个良好的粘接界面。常用的填料表面处理技术有：表面活性剂或偶联剂处理技术、低温等离子体技术、聚合填充技术和原位乳液聚合技术等。PE中填充木粉、淀粉、废纸粉、滑石粉、碳酸钙等一类填料，不仅可以改善PE的性能，同时也具有十分重要的健康环保意义。2.化学改性化学改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性处理等方法。其原理是通过化学反应在PE分子链上引入其他链节和功能基团，由此提高材料的力学性能、耐侯性能、抗老化性能和粘接性能等。（1）接枝改性接枝改性是指将具有各种功能的极性单体接枝到PE主链上的一种改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性，同时又增加了其新的功能。常用的接枝单体有丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)、马来酸盐、烯基双酚A醚和活性硅油等。接枝改性的方法主要有溶液法、固相法、熔融法、辐射接枝法、光接枝法等。（2）共聚改性共聚改性是指通过共聚反应将其他大分子链或官能团引入到PE分子链中，从而改变PE的基本性能。主要改性品种有乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其他烯烃（如辛烯POE、环烯烃）共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）等。通过共聚反应，可以改变大分子链的柔顺性或使原来的基团带有反应性官能团，可以起到反应性增容剂的作用。（3）交联改性交联改性是指在聚合物大分子链间形成了化学共价键以取代原来的范德华力，由此极大地改善了诸如耐热性、耐磨性、弹性形变、耐化学药品性及耐环境应力开裂性等一系列物理化学性能，适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。聚乙烯的交联改性方法包括过氧化物交联(化学交联)、高能辐射交联、硅烷接枝交联、紫外光交联。（4）氯化及氯磺化改性氯化聚乙烯是聚乙烯分子中的仲碳原子被氯原子取代后生成的一种高分子氯化物，具有较好的耐候性、耐臭氧性、耐化学药品性、耐寒性、阻燃性和优良的电绝缘性。主要用作聚氯乙烯的改性剂，以改善聚氯乙烯抗冲击性能，氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。 氯磺化聚乙烯是聚乙烯经过氯化和氯磺化反应而制得的具有高饱和结构的特种弹性材料，属于高性能橡胶品种。其结构饱和，无发色基团存在，涂膜的抗氧性、耐油性、耐候性、耐磨性和保色性能优异，且耐酸碱和化学药品的腐蚀，已广泛应用于石油、化工等行业。（5）等离子体改性处理等离子体是由部分电离的导电气体组成，其中包括电子、正离子、负离子，基态的原子或分子、激发态的原子或分子、游离基等类型的活性粒子。在聚乙烯等高分子材料表面改性中主要利用低温等离子体中的活性粒子轰击材料表面，使材料表面分子的化学键被打开，并与等离子体中的氧、氮等活性自由基结合，在高分子材料表面形成含有氧、氮等极性基团，由于表面增加了大量的极性基团从而能明显地提高材料表面的粘接性、印刷性、染色性等。1.1.5聚乙烯的应用聚乙烯是通用塑料中应用最广泛的品种，薄膜是其主要加工产品，其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其他各种注射和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、农业和交通等部门。1.薄膜低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜,这种薄膜有良好的透明性和一定的拉伸强度,广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。高密度聚乙烯薄膜的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜，其强度、韧性均优于低密度聚乙烯，耐刺穿性和刚性也较好，透明性稍优于高密度聚乙烯。此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。2.中空制品高密度聚乙烯强度较高，适宜成型中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。3.管、板材挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工，也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低发泡塑料，作台板和建筑材料。 4.纤维中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。超高相对分子质量聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa）,可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。5.杂品用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。超高相对分子质量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。1.1.6聚乙烯的简易识别方法（1）外观印象白色蜡状，半透明，HDPE透明性更差，用手摸制品有滑腻感；LDPE柔而韧，稍能伸长，HDPE手感较坚硬。（2）水中沉浮比水轻，浮于水面。（3）溶解特性一般熔融后可溶于对二甲苯、三氯苯等。（4）受热表现温度达90～135℃以上变软熔融，315℃以上分解。（5）燃烧现象易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，燃烧时熔融滴落，发出石蜡燃烧时的气味。'