Page 56 - 《橡塑技术与装备》2024年8期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
态。部分河段河道弯曲，岸坡组成岩性抗冲刷、抗掏 连接在一起，构成饱和链结构，只有在分子链的两头
蚀能力差，在河道凹岸主流冲刷河床，岸坡迎流处受 才能表现出微弱的极性。这决定了超高分子量聚乙烯
水流冲刷，岸坡稳定性差，一旦发生险情，危害性较大。 在制作成复合产品时，表现出致命的弱点，即粘结性
场区最大冻土深度 0.4 m。 差，一体性弱，其剥离强度只能达到 70 N/cm，这既
增加了成本，也在有压管材的制作中表现出固有的隐
2 项目特点分析 患。
结合项目背景调查、现场查勘、地勘报告等相关 经管材行业多年探讨研究，加筋聚乙烯复合管管
资料，本项目涉及的配套管道改造工程主要有以下特 材选用一种较为理想的基体材料 —— 特种高分子量线
点 性低密度聚乙烯 (LLDPE)。该材料具有强柔韧性，抗
2.1 管道敷设空间限制大 环境应力开裂能力强 ；粘合力强大，所制复合管剥离
为满足管道施工条件，结合实际情况，将污水及 强度可达 400 N/cm 以上 ；而且耐腐蚀性（绝大多数
供水管线仍需布置于河道内，仅对清淤段进行下挖加 酸碱和有机溶剂）、耐低温性、耐老化性（埋地管材预
深埋设。经河道冲刷计算，管道敷设管顶最小覆土深 期寿命 50 年）也远超 PE100 和其他管道材料。该材
度为 2.0 m。 料主要力学性能详见表 1。
2.2 管材防腐要求高 表 1 线性低密度聚乙烯 (LLDPE) 的主要性能指标表
项目 单位 数值
项目区土和水对混凝土和钢结构具腐蚀性，故选
密度 g/cm 3 0.922
择管材时应重点考虑防腐措施。 屈服拉伸强度 MPa 10.0
断裂拉伸强度 MPa 9.5
2.3 管道施工工期短 断裂伸长率 % 600
根据工程内容及水文气象资料，流域内多年平均 拉伸弹性模量 MPa 350
降水量为 698.1 mm，汛期占全年降水量的 74.6%，雨
3.1.2 钢丝
量集中在 6 月下旬至 9 月上旬。为了降低施工导流建
加筋聚乙烯复合管所用钢丝为碳素弹簧钢丝，拉伸
筑物规模，加快施工进度，减少临时工程投资，本工 强度为 1 800 MPa 至 2 600 MPa，是普通钢材约 300 MPa
程安排于 10 月至翌年 5 月非汛期内施工。
拉伸强度的 6 倍以上 ；钢丝弹性模量为 900 GPa，为普
配套管道改造工程先于主体工程实施，为保证主
通钢材弹性模量 200 GPa 的 4.5 倍，这两项指标对于
体施工工期充足，应尽可能缩短管道施工工期。 管材的强度和环刚度有直接的作用。
管材用钢丝采用镀铜工艺，并且在使用之前经过
3 加筋聚乙烯（PE）复合管技术参数和 “过塑”处理，即在钢丝镀铜表面覆合一薄层聚乙烯粘
性能 合材料，保证它与聚乙烯基底材料的良好熔合。
管材由多层高分子量聚乙烯片材和高强度碳素弹
管壁中钢丝分内外多层分布，管壁要想弯曲就极
簧钢丝层，经专有设备螺旋缠绕、加热加压复合而成。 为不易，除非将上层钢丝或下层钢丝扯断。以 1 根 1.6 mm
对于中大口径或高环刚度要求的管材，可使用塑钢加 直径的钢丝为例，其横截面积是 2 mm ，若拉伸强度
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强肋来增强管材本体的环刚度。
是 2 000 MPa，则拉断的力需要 4 000 N。在实际应
3.1 材料选用 用中，毫米级的空间范围内受到 4 000 N 的力，几乎
3.1.1 基材 是不可能的，所以用较少的材料就可以提供管材很大
管材市场上用量很大的 PE100，有一些明显的弱 的稳定性和很高的环刚度。
点，如拉伸强度一般，只有约 22 MPa；抗冲击性能差， 同时，因钢丝的弹性模量很高，管材受到外力也
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缺口冲击强度只有 20 kJ/m 左右，不耐水锤作用的冲 不易变形，变形后一旦撤除外力，管材立即弹回原样，
击。 这也是一般管材特别是挤塑管所不曾具有的特性。
超高分子量聚乙烯的各项机械性能优秀，但其表 此外，管材环向设置加强肋，加强肋为空心波纹
面极性基本为零，几乎不与任何粘合剂相作用。这是 状，并采用内肋增强结构，最大限度地加大管材强度
由于超高分子量聚乙烯分子链甚长，上百万单位分子 和环刚度，以及减低材料消耗。
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·8· 第 50 卷 第 期
