1、目 錄第1章 工程概況11.1 圍護概述11.2 地形環境11.3 施工依據1第2章 圈梁及鋼筋混凝土支撐施工22.1 施工方法的確定22.2 工藝流程說明2 測量放樣2 破除車站基坑內原路面和地連墻頂部混凝土3 圈梁及鋼筋混凝土支撐鋼筋綁扎4 模板支立4 混凝土澆筑52.3 施工質量保證措施5 混凝土澆筑施工保證措施5 鋼筋安裝施工保證措施6第3章 安全文明施工及消防措施7第1章 工程概況1.1 圍護概述某某站位于xxx大道東側綠化帶內,橫穿規劃XX路,為地下二層島式車站,圍護結構為地下連續墻,圈梁與地下連續墻構成復合結構。車站標準段沿基坑深度方向設置四道支撐,車站端頭井沿基坑深度方向設置五
2、道支撐。標準段和兩端頭井部分的第一道支撐為鋼筋混凝土支撐,其截面為長方形,標準段處混凝土支撐700mm900mm、800mm700mm,東、西端頭井處第一道鋼筋混凝土支撐800mm900mm。其余幾道支撐為609mm的鋼管支撐。為保證基坑開挖等施工時圍護結構穩定性,安全度以及整體性,本車站地下連續墻頂部施做一道鋼筋混凝土圈梁,圈梁高度1000mm,寬度1200mm。鋼筋混凝土支撐和圈梁主筋凈保護層厚度為30mm。1.2 地形環境擬建場地位于xxx大道東側綠化帶內,橫穿規劃XX路,本站所在的xxx大道路口東側地塊內現狀為破舊廠房,少量低矮民房,已經派出所辦公樓,該場地地貌單元屬長江三角洲沖積平原
3、。場地地形平坦,但施工期間需按照頂圈梁標高對施工現場進行平整。1.3 施工依據1.xxxxxxxxxxxx站主體圍護結構施工設計圖紙。2. xxxxxxxxxxxx工程地下管線資料。3.建筑基坑工程技術規范(YB925897)4.地下鐵道工程施工及驗收規范(GB502991999(2003版)5.混凝土結構工程施工質量驗收規范(GB502042002)6.鋼筋焊接及驗收規范(JGJ182003)第2章 圈梁及鋼筋混凝土支撐施工2.1 施工方法的確定本車站圈梁及鋼筋混凝土支撐施工時考慮到施工場地及施工進度等各方面要求。由于地面平均標高為5.00m,圈梁及支撐底標高為3m左右,相對高差為2m,出于
4、施工安全考慮,進行混凝土支撐抽條開槽不利于安全施工。擬在基坑具備開挖條件后,將基坑內混凝土支撐底標高以上土體全部挖除,然后鑿除地下墻頂劣質混凝土,再進行混凝土圈梁及支撐的制作。具體工藝流程見下圖:施工準備測量放樣、定位出鋼筋混凝土支撐的中心位置破除基坑內路面、挖除土體破除地連墻頂部劣質混凝土圈梁及混凝土支撐鋼筋綁扎安裝圈梁及鋼筋混凝土支撐模板澆筑圈梁及支撐混凝土鋼筋下料循環施工圖2-1圈梁及鋼筋混凝土支撐施工工藝流程圖2.2 工藝流程說明2.2.1 測量放樣(1)設計采用無錫城市坐標系統,施工放樣采用無錫軌道交通工程獨立坐標系統,高程采用1985國家高程基準。根據設計圖紙提供的坐標計算出每道鋼
5、筋混凝土支撐中線與圈梁交點處坐標,計算成果經技術負責人復核無誤后進行測放,并報監理進行復核。(2)待車站基坑內土體開挖結束后,立即將中心線引入坑內,以控制底模及模板施工,確保鋼筋混凝土支撐中心線的正確無誤。(3)在鋼筋混凝土支撐混凝土澆注前,將其頂面標高放樣于模板面上,以控制鋼筋混凝土支撐頂面標高。(4)待鋼筋混凝土支撐模板拆除后,檢查鋼筋混凝土支撐的中心線和平整度、垂直度是否符合設計及規范要求。表2-1測 量 器 具 一 覽 表序號儀器名稱規格精度數量1全站儀萊卡TCA1800 1.01臺2水準儀賓德2.0mm/km1臺3鋼卷尺50m1mm2把4鋁合金塔尺5m1mm2把2.2.2 破除車站基
6、坑內原路面和地連墻頂部混凝土(1)用液壓錘破除內導墻部位混凝土及車站基坑范圍內的原瀝青混凝土路面。(2)開挖內導墻部位及基坑內鋼筋混凝土支撐底標高以上的全部土體。然后人工用風鎬鑿除地下連續墻頂的劣質混凝土,鑿除至圈梁底標高,且保證地連墻頂部劣質混凝土全部鑿除。在鑿除地連墻頂部劣質混凝土時,為了減少運輸工序,將鑿除后的劣質混凝土直接棄于基坑內,混凝土垃圾與基坑內的土體一起外運。(3)地連墻頂部劣質混凝土鑿除時要注意保護預埋測斜管,不要將其碰斷。如測斜管發生斷裂,應及時用布或編織袋將其封堵、覆蓋,嚴禁讓泥土落入管中。地連墻頂部劣質混凝土在鑿除到圈梁底標高時如沒有全部鑿除,將其全部鑿除。表2-2機
7、械 設 備 配 置 表序 號機械設備名稱 型號規格數 量備 注1液壓錘WY-2001臺破碎2液壓挖掘機機WY-2002臺土體開挖3空氣壓縮機0.93/分6臺破碎4自卸汽車15t6臺土方倒運2.2.3 圈梁及鋼筋混凝土支撐鋼筋綁扎(1)圈梁及第一道鋼筋混凝土支撐的鋼筋嚴格按照設計圖紙要求的規格型號、間距等進行加工,安裝中保證鋼筋級別、安裝位置、直徑、間距、標高、數量符合設計及規范要求,安裝時注意混凝土支撐的底、面層主筋放在最外排。(2)主筋接長若采用單面搭接焊,焊縫長度不小于10d;雙面搭接焊,焊縫長度不小于5d,節點處連接處鋼筋錨固長度不小于35d。(3)鋼筋保護層采用同標號砂漿墊塊支墊,支墊
8、間距為1米左右,并按并列式或交錯式擺放,墊塊與鋼筋固定牢固。(4)鋼筋綁扎中主筋和分布筋、主筋之間、主筋和箍筋的綁扎點應滿足規范要求,鋼筋綁扎搭接長度應滿足設計要求。(5)鋼筋綁扎必須牢固穩定,不得變形松脫。(6)鋼筋綁扎完成后先由項目部質檢人員進行自檢,在自檢合格后報甲方和監理單位驗收,經驗收合格后方可進行下道工序施工。2.2.4 模板支立(1)圈梁及第一道鋼筋混凝土支撐模板采用定型鋼模板,模板支立前應清理干凈并涂刷隔離劑,每次混凝土澆筑之前確保模板清潔光滑。(2)當混凝土支撐開挖至設計標高后,進行整平、復測標高,保證底模的平整及高程位置。同時施作基底100mm厚的混凝土墊層進行加固處理,以
9、防模板在混凝土澆筑后發生沉降,而影響混凝土支撐的質量。 (3)模板安裝必須正確控制軸線位置及截面尺寸。當拼縫10mm的要用老粉批嵌或用白鐵皮封釘,跨度大于4m時,模板應起拱3。為保證模板接縫寬度符合標準要求,施工中應加強對模板的使用、維修、管理。(4)鋼模板加固采用48mm腳手架鋼管雙根雙向配合拉桿進行加固,鋼管水平向兩道,豎向間距不大于1米,鋼模板之間采用栓接件連接,保證模板可靠的承受支撐結構及施工的各項荷載。(5)模板支撐安裝必須平整、牢固、接縫嚴密不漏漿,保證混凝土澆筑質量。(6)模板安裝施工結束后報甲方、監理驗收,經驗收合格后方可進行下道工序施工。(7)模板拆除應根據設計和規范規定的強
10、度要求統一進行,未經技術部門同意,不得隨意拆模。現場增加砼拆模試塊,必要時進行試塊試壓,以保證質量和安全。2.2.5 混凝土澆筑(1)根據圖紙中關于混凝土強度的設計要求,第一道鋼筋混凝土支撐和圈梁混凝土采用C30混凝土。混凝土澆筑采用汽車輸送泵澆筑。(2)主管混凝土的試驗人員一定要明確每次澆搗砼的級配,方量,嚴格把好原材料質量關,水泥、碎石、砂及外摻劑等要達到國家規范規定的標準,及時與砼供應單位溝通信息。(3)砼澆搗前,施工現場應先做好各項準備工作,機械設備、照明設備等應事先檢查,保證完好符合要求,模板內的垃圾和雜物要清理干凈,木模部位要隔夜澆水濕潤。(4)砼攪拌車進場后,應嚴把砼質量關。檢查
11、坍落度、可泵性是否符合要求,應及時進行調整,必要時作退貨處理。(5)振動器的操作要做到“快插慢拔”,砼澆搗應分點振搗,宜先振搗料口處砼,形成自然流淌坡度,然后進行全面振搗,嚴格控制振搗時間、移動間距、插入深度,嚴禁采用振動鋼筋、模板方法來振實砼。(6)在混凝土澆筑前清理干凈模板內雜物,混凝土振搗采用插入式振搗器,振搗間距約為50cm,以混凝土表面泛漿,無大量汽泡產生為止,嚴防混凝土振搗不足或在一處過振而發生走模現象。(7)圈梁與鋼筋混凝土支撐同時施工,分段分批澆筑,接頭處新老混凝土接合面按施工縫要求鑿毛處理,并將澆筑完預留鋼筋上的殘留混凝土及時清理干凈,且其接頭位置留在圈梁上。2.3 施工質量
12、保證措施2.3.1 混凝土澆筑施工保證措施(1)冬季施工混凝土,將選用保溫性能好的模板,做好模板保溫措施。(2)充分利用一天中的高溫時間,在氣溫降至零度前,完成混凝土施工,并采取保暖措施。(3)澆筑混凝土前,應清除鋼筋和模板表面是否粘附著冰雪,如有冰雪粘附,應清除后再進行澆筑。(4)泵送混凝土時,應盡量連續作業,避免中斷,結束時管道要清洗干凈。(5)使用早強劑時要嚴格控制用量,注意使用方法。使用早強劑的混凝土氣泡較多,因此,在施工時宜采用高頻振動器振搗,必要時可進行復振。(6)混凝土澆筑完畢,用保溫材料如麻袋、草包、草簾、鋸末等覆蓋,充分利用水泥水化熱。(7)模板拆除后,應對混凝土采取保溫措施
13、,以免模板一拆除,混凝土表面急速冷卻而產生裂縫。2.3.2 鋼筋安裝施工保證措施(1)鋼筋加工要按規范操作,在運輸、加工過程要輕拿輕放,以避免造成刻痕,撞擊凹陷損壞。(2)鋼筋接頭及澆筑混凝土前將鋼筋上的冰雪凍塊清掃干凈。(3)對澆筑完混凝土面的預留鋼筋上的殘余混凝土及時清理干凈。(4)鋼筋負溫焊接時,采用電弧焊接方法。(5)雪天或施工現場風速超過5.4m/s(3級風)焊接時,采用遮蔽措施,焊接后冷卻的接頭不要碰到冰雪。第3章 安全文明施工及消防措施(1)項目部專職安全員對現場施工人員進行安全教育和安全技術交底。(2)注意掌握天氣情況,按方案做好冬季施工各項準備工作。(3)冬季施工做好防滑措施
14、,雪后、雨后及時清理腳手架及走道板上的積雪和凍冰塊,經檢查各項安全措施合格后方可使用。(4)對各種加熱設備、保溫材料仔細檢查其安全可靠性。(5)加強防火管理,現場有足夠的消防器材,防止火災發生。(6)加強安全用電管理,現場禁止使用裸線,不得私架電線,加強用電線路和電焊機使用的檢查,尤其是要在大風雪后對供電線路進行檢查,防止漏電等現象發生。(7) 施工時注意對監測裝置和降水井點的成品保護。(8)焊接作業人員必須持證上崗,嚴禁無證操作,焊機必須采用接地和漏電保護裝置,以保證操作人員安全。(9) 在進行混凝土破除施工時,其他人員必須遠離作業區,避免被飛濺的碎塊擊傷。(10) 完成基坑臨邊圍護,預留排
15、水溝,做好安全生產及文明施工。在圈梁施工過程中,做好欄桿埋件和踢腳壓條,防止墜物。(11) 加強明排水工作,保持現場的清潔衛生。(12)作業人員進入現場施工必須正確偑戴安全帽第4章 附圖表4-1 附圖編 號圖 名混凝土支撐布置圖聚乙烯(PE)簡介1.1聚乙烯化學名稱:聚乙烯英文名稱:polyethylene,簡稱PE結構式: 聚乙烯是乙烯經聚合制得的一種熱塑性樹脂,也包括乙烯與少量-烯烴的共聚物。聚乙烯是五大合成樹脂之一,是我國合成樹脂中產能最大、進口量最多的品種。聚乙烯的性能1.一般性能聚乙烯為白色蠟狀半透明材料,柔而韌,比水輕,無嗅、無味、無毒,常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,但由于其為線
16、性分子可緩慢溶于某些有機溶劑,且不發生溶脹。工業上為使用和貯存的方便通常在聚合后加入適量的塑料助劑進行造粒,制成半透明的顆粒狀物料。PE易燃,燃燒時有蠟味,并伴有熔融滴落現象。聚乙烯的性質因品種而異,主要取決于分子結構和密度,也與聚合工藝及后期造粒過程中加入的塑料助劑有關。2.力學性能PE是典型的軟而韌的聚合物。除沖擊強度較高外,其他力學性能絕對值在塑料材料中都是較低的。PE密度增大,除韌性以外的力學性能都有所提高。LDPE由于支化度大,結晶度低,密度小,各項力學性能較低,但韌性良好,耐沖擊。HDPE支化度小,結晶度高,密度大,拉伸強度、剛度和硬度較高,韌性較差些。相對分子質量增大,分子鏈間作
17、用力相應增大,所有力學性能,包括韌性也都提高。幾種PE的力學性能見表1-1。表1-1 幾種PE力學性能數據性能LDPELLDPEHDPE超高相對分子質量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸強度MPa拉伸彈性模量MPa壓縮強度MPa缺口沖擊強度kJm-2彎曲強度MPa414672010030012.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.熱性能PE受熱后,隨溫度的升高,結晶部分逐漸熔化,無定形部分逐漸增多。其熔點與結晶度和結晶形態有關。HDPE的熔點約為125137,MDPE的熔點約為126134,
18、LDPE的熔點約為105115。相對分子質量對PE的熔融溫度基本上無影響。PE的玻璃化溫度(Tg)隨相對分子質量、結晶度和支化程度的不同而異,而且因測試方法不同有較大差別,一般在-50以下。PE在一般環境下韌性良好,耐低溫性(耐寒性)優良,PE的脆化溫度(Tb)約為-80-50,隨相對分子質量增大脆化溫度降低,如超高相對分子質量聚乙烯的脆化溫度低于-140。PE的熱變形溫度(THD)較低,不同PE的熱變形溫度也有差別,LDPE約為3850(0.45MPa,下同),MDPE約為5075,HDPE約為6080。PE的最高連續使用溫度不算太低,LDPE約為82100,MDPE約為105121,HDP
19、E為121,均高于PS和PVC。PE的熱穩定性較好,在惰性氣氛中,其熱分解溫度超過300。PE的比熱容和熱導率較大,不宜作為絕熱材料選用。PE的線脹系數約在(1530)10-5K-1之間,其制品尺寸隨溫度改變變化較大。幾種PE的熱性能見表1-2。表1-2幾種PE熱性能性能LDPELLDPEHDPE超高相對分子質量聚乙烯熔點熱降解溫度(氮氣)熱變形溫度(0.45MPa)脆化溫度線性膨脹系數(10-5K-1)比熱容J(kgK)-1熱導率/ W(mK)-11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-
20、701116192523010.421902103007585-140-704.電性能PE分子結構中沒有極性基團,因此具有優異的電性能,幾種PE的電性能見表1-3。PE的體積電阻率較高,介電常數和介電損耗因數較小,幾乎不受頻率的影響,因而適宜于制備高頻絕緣材料。它的吸濕性很小,小于0.01(質量分數),電性能不受環境濕度的影響。盡管PE具有優良的介電性能和絕緣性,但由于耐熱性不夠高,作為絕緣材料使用,只能達到Y級(工作溫度90)。表1-3聚乙烯的電性能性能LDPELLDPEHDPE超高相對分子質量聚乙烯體積電阻率/cm介電常數/Fm-1(106Hz)介電損耗因數(106Hz)介電強度/kVmm
21、-110162.252.350.00052010162.202.300.0005457010162.302.350.0005182810172.350.0005355.化學穩定性PE是非極性結晶聚合物,具有優良的化學穩定性。室溫下它能耐酸、堿和鹽類的水溶液,如鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀以及各類鹽溶液(包括具有氧化性的高錳酸鉀溶液和重鉻酸鹽溶液等),即使在較高的濃度下對PE也無顯著作用。但濃硫酸和濃硝酸及其他氧化劑對聚乙烯有緩慢侵蝕作用。PE在室溫下不溶于任何溶劑,但溶度參數相近的溶劑可使其溶脹。隨著溫度的升高,PE結晶逐漸被破壞,大分子與溶劑的作用增強,當達到一定溫
22、度后PE可溶于脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等。如LDPE能溶于60的苯中,HDPE能溶于8090的苯中,超過100后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氫萘、十氫萘、石油醚、礦物油和石蠟中。但即使在較高溫度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE在大氣、陽光和氧的作用下易發生老化,具體表現為伸長率和耐寒性降低,力學性能和電性能下降,并逐漸變脆、產生裂紋,最終喪失使用性能。為了防止PE的氧化降解,便于貯存、加工和應用,一般使用的PE原料在合成過程中已加入了穩定劑,可滿足一般的加工和使用要求。如需進一步提高耐老化性能,可在PE中添加抗氧劑和光穩定劑等。6.衛生性PE分子鏈主要由碳、氫構成,
23、本身毒性極低,但為了改善PE性能,在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧劑和光穩定劑等塑料助劑,可能影響到它的衛生性。樹脂生產廠家在聚合時總是選用無毒助劑,且用量極少,一般樹脂不會受到污染。PE長期與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴類物質接觸容易引起溶脹,PE中有些低相對分子質量組分可能會溶于其中,因此,長期使用PE容器盛裝食用油脂會產生一種蠟味,影響食用效果。1.1.2聚乙烯的分類聚乙烯的生產方法不同,其密度及熔體流動速率也不同。按密度大小主要分為低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。其中線性低密度聚乙烯屬于低密度聚乙烯中的一種,
24、是工業上常用的聚乙烯,其他分類法有時把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。按相對分子質量可分為低相對分子質量聚乙烯、普通相對分子質量聚乙烯、超高相對分子質量聚乙烯。按生產方法可分為低壓法聚乙烯、中壓法聚乙烯和高壓法聚乙烯。1.低密度聚乙烯英文名稱: Low density polyethylene,簡稱LDPE低密度聚乙烯,又稱高壓聚乙烯。無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒,密度0.9100.925g/cm3,質輕,柔性,具有良好的延伸性、電絕緣性、化學穩定性、加工性能和耐低溫性(可耐-70),但力學強度、隔濕性、隔氣性和耐溶劑性較差。分子結構不夠規整,結晶度較低(55%65%),熔
25、點105115。LDPE可采用熱塑性成型加工的各種成型工藝,如注射、擠出、吹塑、旋轉成型、涂覆、發泡工藝、熱成型、熱風焊、熱焊接等,成型加工性好。主要用作農膜、工業用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、吹塑中空成型制品、涂層和人造革等。2.高密度聚乙烯英文名稱:High Density Polyethylene,簡稱HDPE高密度聚乙烯,又稱低壓聚乙烯。無毒、無味、無臭,白色顆粒,分子為線型結構,很少有支化現象,是典型的結晶高聚物。力學性能均優于低密度聚乙烯,熔點比低密度聚乙烯高,約125137,其脆化溫度比低密度聚乙烯低,約-100-70,密度為0.941
26、0.960g/cm3。常溫下不溶于一般溶劑,但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長時間接觸時能溶脹,在70以上時稍溶于甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發生氧化作用。能耐大多數酸堿的侵蝕。吸水性小,具有良好的耐熱性和耐寒性,化學穩定性好,還具有較高的剛性和韌性,介電性能、耐環境應力開裂性亦較好。HDPE可采用注射、擠出、吹塑、滾塑等成型方法,生產薄膜制品、日用品及工業用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結扎帶,繩纜、魚網和編織用纖維、電線電纜等。3.線性低密度聚乙烯英文名稱:Linear Low Density Polyethylene,簡稱LLDPE線形低密度聚乙烯被認為是“第三代聚乙烯
27、”的新品種,是乙烯與少量高級-烯烴(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化劑作用下,經高壓或低壓聚合而成的一種共聚物,為無毒、無味、無臭的乳白色顆粒,密度0.9180.935g/cm3。與LDPE相比,具有強度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優點,且軟化溫度和熔融溫度較高,還具有良好的耐環境應力開裂性,耐沖擊強度、耐撕裂強度等性能。并可耐酸、堿、有機溶劑等。LLDPE可通過注射、擠出、吹塑等成型方法生產農膜、包裝薄膜、復合薄膜、管材、中空容器、電線、電纜絕緣層等。由于不存在長支鏈,LLDPE的 6570用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名稱:Medium density
28、polyethylene,簡稱MDPE中密度聚乙烯是在合成過程中用-烯烴共聚,控制密度而成。MDPE的密度為0.9260.953g/cm3,結晶度為7080,平均相對分子質量為20萬,拉伸強度為824MPa,斷裂伸長率為5060,熔融溫度126135,熔體流動速率為0.135g10min,熱變形溫度(0.46MPa)4974。MDPE最突出的特點是耐環境應力開裂性及強度的長期保持性。MDPE可用擠出、注射、吹塑、滾塑、旋轉、粉末成型加工方法,生產工藝參數與HDPE和LDPF相似,常用于管材、薄膜、中空容器等。5.超高相對分子質量聚乙烯英文名稱:ultra-high molecular weig
29、ht polyethylene,簡稱UHMWPE超高相對分子質量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨,是一種線型結構的具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。其相對分子質量達到300600萬,密度0.9360.964g/cm3,熱變形溫度(0.46MPa)85,熔點130136。UHMWPE因相對分子質量高而具有其他塑料無可比擬的優異性能,如耐沖擊、耐磨損、自潤滑性、耐化學腐蝕等性能,廣泛應用于機械、運輸、紡織、造紙、礦業、農業、化工及體育運動器械等領域,其中以大型包裝容器和管道的應用最為廣泛。另外,由于超高相對分子質量聚乙烯優異的生理惰性,已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關節等在臨床醫學上使用,而且,
30、超高相對分子質量聚乙烯耐低溫性能優異,在-40時仍具有較高的沖擊強度,甚至可在-269下使用。超高相對分子質量聚乙烯纖維的復合材料在軍事上已用作裝甲車輛的殼體、雷達的防護罩殼、頭盔等;體育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。由于超高相對分子質量聚乙烯熔融狀態的粘度高達108Pas,流動性極差,其熔體流動速率幾乎為零,所以很難用一般的機械加工方法進行加工。近年來,通過對普通加工設備的改造,已使超高相對分子質量聚乙烯由最初的壓制-燒結成型發展為擠出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。6.茂金屬聚乙烯茂金屬聚乙烯(mPE)是近年來迅速發展的一類新型高分子樹脂,其相對分子質量分布窄,分子鏈結構和組成
31、分布均一,具有優異的力學性能和光學性能,已被廣泛應用于包裝、電氣絕緣制品等。1.1.3聚乙烯的成型加工PE的熔體粘度比PVC低,流動性能好,不需加入增塑劑已具有很好的成型加工性能。前文已介紹了各類聚乙烯可采用的成型加工方法,下面主要介紹在成型過程中應注意的幾個問題。聚乙烯屬于結晶性塑料,吸濕小,成型前不需充分干燥,熔體流動性極好,流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分。不宜用直接澆口,以防收縮不均,內應力增大。注意選擇澆口位置,防止產生縮孔和變形。PE的熱容量較大,但成型加工溫度卻較低,成型加工溫度的確定主要取決于相對分子質量、密度和結晶度。LDPE在180左右,
32、 HDPE在220左右,最高成型加工溫度一般不超過280。熔融狀態下,PE具有氧化傾向,因而,成型加工中應盡量減少熔體與空氣的接觸及在高溫下的停留時間。PE的熔體粘度對剪切速率敏感,隨剪切速率的增大下降得較多。當剪切速率超過臨界值后,易出現熔體破裂等流動缺陷。制品的結晶度取決于成型加工中對冷卻速率的控制。不論采取快速冷卻還是緩慢冷卻,應盡量使制品各部分冷卻速率均勻一致,以免產生內應力,降低制品的力學性能。收縮范圍和收縮值大(一般成型收縮率為1.55.0),方向性明顯,易變形翹曲,冷卻速度宜慢,模具設冷料穴,并有冷卻系統。軟質塑件有較淺的側凹槽時,可強行脫模。1.1.4聚乙烯的改性聚乙烯屬非極性
33、聚合物,與無機物、極性高分子相容性弱,因此其功能性較差,采用改性可提高PE的耐熱老化性、高速加工性、沖擊強度、粘接性、生物相容性等性質。常用的改性方法包括物理改性和化學改性。1.物理改性物理改性是在PE基體中加入另一組分(無機組分、有機組分或聚合物等)的一種改性方法。常用的方法有增強改性、共混改性、填充改性。(1)增強改性 增強改性是指填充后對聚合物有增強效果的改性。加入的增強劑有玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、合成纖維、棉麻纖維、晶須等。自增強改性也屬于增強改性的一種。自增強改性。所謂自增強就是使用特殊的加工成型方法,使得材料內部組織形成伸直鏈晶體,材料內部大分子晶體沿應力方向有序排列,材料的宏
34、觀強度得到大幅度提高,同時分子鏈有序排列將使結晶度提高,從而使材料的強度進一步提高,由于所形成的增強相與基體相的分子結構相同,因而不存在外增強材料中普遍存在的界面問題。如采用超高相對分子質量聚乙烯(UHMPE)纖維增強LDPE,在加熱加壓成型的條件下,可以形成良好的界面,最大限度發揮基體和纖維的強度。纖維增強改性。纖維增強聚合物基復合材料由于具有比強度高、比剛度高等優點而得到廣泛應用。如采用經KH-550偶聯劑處理的長玻璃纖維(LGF)與PE復合制備的PELGF復合材料,當LGF加入量為3O(質量分數)、長度約為35mm時,復合材料的拉伸強度和沖擊強度分別為52.5MPa和52kJm。晶須改性
35、。晶須的加入能夠大幅度提高HDPE材料的力學性能,包括短期力學性能及耐長期蠕變性能。晶須對HDPE材料的增強作用主要歸因于它們之間的良好界面粘接,同時剛性的晶須則能夠承擔較大的外界應力使復合材料的模量得到提高。納米粒子增強改性。少量無機剛性粒子填充PE可同時起到增韌與增強的作用。如將表面處理過的納米SiO2粒子填充mLLDPE-LDPE,SiO2納米粒子均勻分散于基材中,與基材形成牢固的界面結合,當填充質量分數為2時,拉伸強度、斷裂伸長率分別提高了13.7MPa和174.9。(2)共混改性 共混改性主要目的是改善PE的韌性、沖擊強度、粘接性、高速加工性等各種缺陷,使其具有較好的綜合性能。共混改
36、性主要是向PE基體中加入另一種聚合物,如塑料類、彈性體類等聚合物,以及不同種類的PE之間進行共混。PE系列的共混改性。單一組分的PE往往很難滿足加工要求,而通過不同種類PE之間的共混改性可以獲得性能優良的PE材料。如通過LDPE與LLDPE共混,解決了LDPE因大量添加阻燃劑和抗靜電劑等助劑造成力學性能急劇降低的問題;LLDPE與HDPE共混后可以提高產品的綜合性能。PE與彈性體的共混改性。彈性體具有低的表面張力、較強的極性、突出的增韌作用,因此與PE共混后,既能保持PE的原有性能,同時也可以制備出具有綜合優良性能的PE。如LDPE-聚烯烴彈性體(POE)共混物,當POE的質量分數為3O時,共
37、混體系的拉伸強度達到最大值,為21.5 MPa。PE與塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韌性,但制品的強度和模量較低,與工程塑料等共混可提高復合體系的綜合力學性能。但PE和這類高聚物的界面問題也是影響其共混物性能的主要原因,因此通常需要加入界面相容劑以提高共混物的力學性能。(3)填充改性 填充改性是在PE基質中加入無機填料或有機填料,一方面可以降低成本達到增重的目的,另一方面可提高PE的功能性,如電性能、阻燃性能等,但同時對復合材料的力學性能和加工性能帶來一定程度的影響。無論是無機填料還是有機填料,填料與PE基體的相容性和界面粘接強度是PE填充改性必須面臨的問題,而PE是非極性化合物,與填料相容
38、性差,因此,必須對填料進行表面處理。填料的表面處理一般采用物理或化學方法進行處理,在填料表面包覆一層類似于表面活性劑的過渡層,起“分子橋”的作用,使填料與基體樹脂間形成一個良好的粘接界面。常用的填料表面處理技術有:表面活性劑或偶聯劑處理技術、低溫等離子體技術、聚合填充技術和原位乳液聚合技術等。PE中填充木粉、淀粉、廢紙粉、滑石粉、碳酸鈣等一類填料,不僅可以改善PE的性能,同時也具有十分重要的健康環保意義。2.化學改性化學改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交聯改性、氯化及氯磺化改性和等離子體改性處理等方法。其原理是通過化學反應在PE分子鏈上引入其他鏈節和功能基團,由此提高材料的力學性能、耐侯性
39、能、抗老化性能和粘接性能等。(1)接枝改性 接枝改性是指將具有各種功能的極性單體接枝到PE主鏈上的一種改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性,同時又增加了其新的功能。常用的接枝單體有丙烯酸(AA)、馬來酸酐(MA)、馬來酸鹽、烯基雙酚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、輻射接枝法、光接枝法等。(2)共聚改性 共聚改性是指通過共聚反應將其他大分子鏈或官能團引入到PE分子鏈中,從而改變PE的基本性能。主要改性品種有乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其他烯烴(如辛烯POE、環烯烴)共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物(EAA、 EMAA 、EEA、E
40、MA、EMMA、EMAH)等。通過共聚反應,可以改變大分子鏈的柔順性或使原來的基團帶有反應性官能團,可以起到反應性增容劑的作用。(3)交聯改性 交聯改性是指在聚合物大分子鏈間形成了化學共價鍵以取代原來的范德華力,由此極大地改善了諸如耐熱性、耐磨性、彈性形變、耐化學藥品性及耐環境應力開裂性等一系列物理化學性能,適于作大型管材、電纜電線以及滾塑制品等。聚乙烯的交聯改性方法包括過氧化物交聯(化學交聯)、高能輻射交聯、硅烷接枝交聯、紫外光交聯。(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種高分子氯化物,具有較好的耐候性、耐臭氧性、耐化學藥品性、耐寒性、阻燃性和優良的
41、電絕緣性。主要用作聚氯乙烯的改性劑,以改善聚氯乙烯抗沖擊性能,氯化聚乙烯本身還可作為電絕緣材料和地面材料。氯磺化聚乙烯是聚乙烯經過氯化和氯磺化反應而制得的具有高飽和結構的特種彈性材料,屬于高性能橡膠品種。其結構飽和,無發色基團存在,涂膜的抗氧性、耐油性、耐候性、耐磨性和保色性能優異,且耐酸堿和化學藥品的腐蝕,已廣泛應用于石油、化工等行業。(5)等離子體改性處理 等離子體是由部分電離的導電氣體組成,其中包括電子、正離子、負離子,基態的原子或分子、激發態的原子或分子、游離基等類型的活性粒子。在聚乙烯等高分子材料表面改性中主要利用低溫等離子體中的活性粒子轟擊材料表面,使材料表面分子的化學鍵被打開,并
42、與等離子體中的氧、氮等活性自由基結合,在高分子材料表面形成含有氧、氮等極性基團,由于表面增加了大量的極性基團從而能明顯地提高材料表面的粘接性、印刷性、染色性等。1.1.5聚乙烯的應用聚乙烯是通用塑料中應用最廣泛的品種,薄膜是其主要加工產品,其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其他各種注射和吹塑制品、管材和電線、電纜的絕緣和護套等。主要用于包裝、農業和交通等部門。1.薄膜低密度聚乙烯總產量的一半以上經吹塑制成薄膜,這種薄膜有良好的透明性和一定的拉伸強度,廣泛用作各種食品、衣物、醫藥、化肥、工業品的包裝材料以及農用薄膜。也可用擠出法加工成復合薄膜用于包裝重物。高密度聚乙烯薄膜的強度高、耐低溫、
43、防潮,并有良好的印刷性和可加工性。線型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其強度、韌性均優于低密度聚乙烯,耐刺穿性和剛性也較好,透明性稍優于高密度聚乙烯。此外,還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層,制成高分子復合材料。2.中空制品高密度聚乙烯強度較高,適宜成型中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用澆鑄法制成槽車罐和貯罐等大型容器。3.管、板材擠出法可生產聚乙烯管材,高密度聚乙烯管強度較高,適于地下鋪設。擠出的板材可進行二次加工,也可用發泡擠出和發泡注射法將高密度聚乙烯制成低發泡塑料,作臺板和建筑材料。4.纖維中國稱為乙綸,一般采用低壓聚乙烯作原料,紡制成合成纖維。乙綸
44、主要用于生產漁網和繩索,或紡成短纖維后用作絮片,也可用于工業耐酸堿織物。超高相對分子質量聚乙烯纖維(強度可達34GPa),可用作防彈背心,汽車和海上作業用的復合材料。5.雜品用注射成型法生產的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等。制造結構件時要用高密度聚乙烯。超高相對分子質量聚乙烯適于制作減震,耐磨及傳動零件。1.1.6聚乙烯的簡易識別方法(1)外觀印象 白色蠟狀,半透明,HDPE透明性更差,用手摸制品有滑膩感;LDPE柔而韌,稍能伸長,HDPE手感較堅硬。(2)水中沉浮 比水輕,浮于水面。(3)溶解特性 一般熔融后可溶于對二甲苯、三氯苯等。(4)受熱表現 溫度達90135以上變軟熔融,315以上分解。(5)燃燒現象 易燃,離火后繼續燃燒,火焰上端呈黃色,下端藍色,燃燒時熔融滴落,發出石蠟燃燒時的氣味。