高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜防渗技术在垃圾处理场中的应用

1、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜防渗技术在垃圾处理场中的应用(云南建工市政建设有限公司 李 龙)摘要：通过对高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜防渗技术在晋宁垃圾处理场中的应用，得出高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜在垃圾处理场的施工工艺中的重点、难点的施工方法，以及其在其他领域的广泛应用前景。关键词：HDPE、防渗、热融焊接、破坏试验。晋宁县生活垃圾处理场位于晋宁县城南六公里处的中和乡乌龙村双沟箐，工程建设规模用地160亩，填埋场设计有效库容33.5万立方米，日均处理生活垃圾87.8吨，设计使用年限18年，批准概算总投资为2197.08万元。垃圾填埋场渗漏污染环境危害非常巨大。土壤被污染后，将会盐碱化、

2、毒化，土壤中的寄生虫、致病菌等病原体能使人致病。渗透也会污染地下水，并最终进入人类的食物链，对人体造成严重伤害。国外从80年代开始在垃圾填埋场防渗处理中使用12毫米厚的HDPE高密度聚乙烯土工膜，目前已成为一项成熟的技术并得到越来越多的应用。我国环保型垃圾填埋场起步较晚，但近年在国家环保总局的关注下及国民环保意识的提高，采取HDPE防渗处理的环保型垃圾填埋场已经在全国得到广泛应用。一、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜特点及性能高密度聚乙烯 ( HDPE ）是指在每 1000 个碳原子中含有不多于 5 个支链的线性分子所组成的聚合物，在所有各类聚乙烯中， HDPE 模量最高，渗透性最小，同时具有良

3、好的拉伸强度、耐腐蚀性和稳定性，为乳白色半透明至不透明的热塑性树脂。PE防渗膜是高分子聚合物,无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为110130,密度为0.9180.965g/cm3；具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好，具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好，防渗性能最高，随着密度的上升，机械性能和阻隔性能会相对提高，耐热，和抗拉强度也更高；可耐强酸、强碱腐蚀，油盐、有机溶剂等。HDPE防渗膜选用优质的聚乙烯原生树脂，主要成分为97.5%的高密度聚乙烯，约2.5%的碳黑、抗老化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、稳定剂等辅料。二、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜施工技术高密度

4、聚乙烯（HDPE）防渗膜这一道工序是整个基础中最为关键的一道工序，整个工程的成败取决于密度聚乙烯（HDPE）防渗膜的施工质量，也就是说一旦高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜发生渗漏，造成地下水污染，后果将无法弥补。因此，在材料准备、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜铺设、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜焊接、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜验收施工过程中必须对每一过程、每一环节严密组织，精心施工。1、材料准备 （1）高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜幅宽为7m,长100m，厚度1.5mm。 （2）穿膜管根部防渗元件工厂预制，阴阳角现场焊接。（3）HDPE防渗膜技术指标，对进场的材料必须对下表的各项指标进行检验

5、合格方可使用,HDPE防渗膜按照ASTM、GB/T17643-1998等标准进行检验。名 称要 求实测值比 重0.940.97片材厚度对于任何测量和所有测量的平均值为1.5mm±31.510底面和顶面有纹理有纹理断裂伸长率纵横两向650780接缝强度（Mpa）2024.5直角撕裂强度（N/mm）110136.51.5mm厚度产品抗戳穿力（N）130153耐环境应力开裂能力20（h）150018002000C时氧化诱导时间（min）2035水蒸气渗透系数（g.cm./cm2.s.pa）1.0×10-168.5×10-17使用温度范围（0C）-6060注：表中数据测试

6、执行标准：拉伸性能美国ASTMD638-92b直角撕裂强度QB/T113091抗戳穿力美国FTMS101C方法2065水蒸气渗透系数美国ADTME9694耐环境应力开裂能力GB184293氧化诱导时间ISO/TR10837所提出的技术要求与所需执行的“ASTM”标准中各条款出现矛盾时，应首先按“ASTM”执行。2、施工操作程序3、HDPE防渗膜的铺设施工（1）安装施工根据具体现场情况和当时气候条件适当预放2%5%的伸放量；安装基底表面要夯实整平，去掉树根、石块等尖锐物体；在槽底铺设20mm经过筛后的细粘土，碾压至槽底设计标高，平整度在允许范围内（15mm）平缓变化，坡度均匀，坡向一致，并符合图

7、纸要求，槽底干燥无积水。（2）基底阴阳角需修整圆顺，圆角半径50cm；（3）焊接缝表面必须清理干净；焊接缝需错位安装避免出现十字焊接缝，可采用T型安装铺设；（4）采用边沟锚固填埋方式或压条密封安装；接缝搭接宽度为10cm15cm。（5）铺设前，对每天所用的卷材进行编号，并按照预先的顺序进行铺设，防渗膜必须进行一次性铺设，并加快进行焊接，以缩小因风和水造成的损坏，铺设和焊接必须在同一天进行，且平行铺设两卷必须保证接缝焊接同时进行。（6）铺设卷材时，将膜自然展开避免大角对折，特别是在弯角处，在坡上铺设时从坡底倒拉到坡上到锚固沟，拉膜时应使膜两端受力平均，避免将膜拉伤。（7）对铺设好的防渗膜要及时压

8、放细沙袋，以防被风刮起。4、HDPE防渗膜的焊接施工（1）焊接设备（2）焊接方式：平行接口用双轨（热熔）焊机（TH-2）焊接；T型接口处使用TJH挤出焊机焊接，渗虑管接口处使用盟奇M36挤出焊机焊接；修补划伤处使用热风焊枪进行焊接修补。（3）焊接工作展开之前，必须进行试焊接以确保焊接功能、焊接方法、焊接温度等边界条件无误后方可进行正式焊接，接缝处有油污灰尘等杂物要及时清理干净，接缝处要进行打磨处理，宽度要和焊缝一致，不得超过30mm，打毛用力要轻，以清除表面蜡，使其粗糙，保证焊接质量。（4）定向焊接平行于最大坡度线，即由上至下不得与斜坡相交。（5）将在转角处的接缝、不规则几何减少到最小。（6）

9、水平接缝与坡度端或顶端至少保持1.8m距离，弯角保留810cm距离，避免膜在温度变化时伸缩影响膜的均匀受力。（7）对接焊面材料有重叠部分不得小于15cm。（8）对于防渗膜施工完毕，经目测、真空捡漏、取样试验合格后材可以进行下一道工序。（9）现场焊接图例：防渗膜铺设裁剪 陡坡焊接基础挤压焊挤出焊接5、渗滤管安装（1）高密度聚乙烯（HDPE）渗滤管，是把垃圾渗滤液收集输送到垃圾填埋场污水处理场进行处理的管道，施工时必须保证渗滤管孔洞不被堵塞，接口严密，坡度正确，流水通畅。（2）渗滤管主、次管道平面位置、标高、坡降必须符合设计要求。（3）渗滤管的安装在气温5400C之间进行，雨天不得施工安装。（4）

10、管道安装的顺序应由低到高，先安装总管，后安装支管，再安装坑内管网。（5）管道焊接用平口对焊机焊接，应遵守焊接操作工艺。（6）渗滤液收集管铺设完毕后，在填埋坑内全面铺设20mm粒径石子，厚300mm，做为垃圾渗滤液的渗滤层。高密度聚乙烯（HDPE）渗滤管技术指标必须符合下表方可使用性 质单位参 数性 质单位参 数密度g/cm20.9530.955抗扭刚度N/mm2240屈服应力N/mm222管材抗压强度MPa16屈服点延伸率%15老化年龄年70断裂点延伸率%800使用温度范围0C-60+60极限抗拉强度N/mm232三、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜焊缝检验高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜这一道工

11、序是整个基础中最为关键的一道工序，整个工程的成败取决于密度聚乙烯（HDPE）防渗膜的施工质量，也就是说一旦高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜发生渗漏，造成地下水污染，后果将无法弥补，而焊缝质量的好坏则是防渗膜施工中的重点，因此对防渗膜焊缝施工质量的检验至关重要，对焊缝质量的检验有：正压检验、负压检验、破坏性试验、闭水试验四种。 1、正压检验：将焊缝两头封死，用针刺充气加压，压力保持在2.03KPa以上，稳压5min，降压小于10为合格。每500m焊缝取一个试样，进行检验，取样的20个试件经检验都合格。2、负压检验：真空抽气压力降低至3.39KPa，稳压1020s为合格，凡采用挤压焊机进行施焊的部位

12、，都必须100进行负压检验，32个挤压焊机进行施焊的部位经检验100合格。3、破坏性试验：破坏性试验系用以检验防渗焊接的接缝强度和剥离附着性，每500m焊缝应取一个试样，试样至少为30cm×40cm,切成10条，剥离和剪切交替进行，各检测5个样条，共有90样条通过为合格，20组试样，共200条试件经过检验，共有98通过检验。试 件4、闭水试验：在渗滤管穿透防渗膜的部位，因无法进行真空检测，可以采用闭水试验，24h无渗漏为合格，45个渗漏管闭水试验全部合格。四、垃圾处理场防渗材料经济技术性能比较目前适用于垃圾处理场防渗层的材料主要有：优质黄粘土，澎润土（钠基澎润土）、彭润土板、高密度聚

13、乙烯（HDPE）等材料，三类防渗材料的防渗效果如下：1、彭润土板澎润土板是以钠基澎润土为原料，经过进一步的研磨加工制成（最大粒径200目）的外壳为硬纸板内充钠基澎润土粉的板块，渗透系数K1×107cm/s。遇水后将迅速膨胀45倍，形成一种胶状不透水胶泥，施工难度相对较大，因每块彭润土板尺寸较小，搭接损耗较大，一般为810左右，每平方米的价格为8590元左右，每天可以完成200m2。2、澎润土与黄粘土混合 澎润土与黄粘土按照规定的比例配方混合压实做为基础防渗层的方法，该方法要求保证黄粘土的颗粒粒径200目，渗透系数K1×107cm/s，与澎润土均匀搅拌，并控制在一定适度的前提

14、下机械分层压实，总厚度必须2m，可取得较为理想的抗渗效果，如果粘土土源得不到保证，搅拌不均匀都将直接影响抗渗效果，在晋宁县附近，适合做防渗层的黄粘土很少，按照规范要求2m厚每平方米价格为90110元左右，施工难度非常大，不容易保证施工质量。3、高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜 （1）防渗系数高-HDPE防渗膜具有普通防水材料无法比拟的防渗效果，水蒸汽渗透系数K<=1.0×10-16g.cm/c cm2.s.pa。（2）化学稳定性-HDPE防渗膜具有优异的化学稳定性，广泛用于污水处理，化学反应池，垃圾填埋场。耐高低温，耐沥青,油及焦油，耐酸、碱、盐等80多种强酸强碱化学介质腐蚀（3

15、）耐老化性能-HDPE防渗膜具有优良的抗老化、抗紫外线、抗分解能力，可裸露使用，材料使用寿命达50-70年，为环境防渗提供很好的材料保证。（4）抗植物根系-HDPE防渗膜具有优异抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系。（5）高机械强度-HDPE防渗膜具有良好机械强度优良的弹性和变形能力使其非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降，断裂拉伸强度28Mpa，断裂延伸率700% 。（5）经济效益好-HDPE防渗膜采用新型技术提高了防渗效果，但生产工艺更加科学、迅捷，产品成本低于传统防水材料，经实际测算采用HDPE防渗膜的工程要节约成本30%左右，本工程施工价格每平方米为63元。（6）施工速度

16、快HDPE防渗膜有很高的灵活性，有多种规格多种铺设形式满足不同工程防渗要求，采用热熔焊接，焊缝强度高，施工方便、快速，本工程33000m2,40天完成，825 m2/天。  （7） 环保无毒性HDPE防渗膜采用的材料均为无毒环保材料，防渗原理是普通物理变化，不产生任何有害物质，是环保、养殖、饮用水池的最佳选择。4、防渗材料各项经济技术指标对比表材料技术参数优质黄粘土钠基黄粘土与彭润土混合钠基彭润土板高密度聚乙烯渗透系数K1×107cm/s（垂直渗透系数）K1×107cm/s（垂直渗透系数）K1×107cm/s（垂直渗透系数）K1×1016cm/

17、sg.cm/cm2.s.pa（水蒸气渗透系数）膨胀系数（短路拉伸率）40.36500800抗老化性能天然矿物质无老化问题天然矿物质无老化问题3050年5070年适应温度110110606070110拉伸强度（Mpa）2028直角撕裂强度（N/mm）110110耐环境应力开裂能力F120（h）15001500参考价格（元/M2）85110（厚度：2m）6771（厚度：1.5mm）5660（厚度：1.5mm）材料规格1m×1m/块70m×100m/卷材料搭接损失量8101.52.3施工难易程度及可靠性保证施工难度较大性能比较可靠施工难度较大性能比较可靠施工难度较大性能比较可靠施工难度较小性能可靠防渗效果较好良