软土路基处理方案

1、4、本项目勘察设计重点、难点及应对措施本项目多经过渔田地区，地质条件较为特殊，第四系覆土厚度大，常水位高，多年形成的软土地基给工程带来相对难度，因此，对软土地基的处理非常重要。1）工后沉降规范允许值工后沉降控制表 桥 头涵 洞路 基10cm20cm30cm2）软基处理工艺比价软基处理较常采用的工艺有：塑料排水版（袋装砂井）堆载预压、塑料排水板（袋装砂井）真空预压、水泥喷粉桩（搅拌庄）、碎石桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、动力排水固结法等。各种软基处理工艺的优缺点、造价及工期比较见下表。软其处理工艺比较 工艺种类优点缺点塑料排水板（袋装砂井）堆载或超载预压（加固深度小于20米）施工工艺成熟，方

2、法简便，造价低，可有效消除主固结沉降工期长，若堆载高度太大则会显著增加造价塑料排水板（袋装砂井）真空预压（加固深度小于15米）可一次加载，省去分级加载和卸载的时间，预压时间少于堆载预压，可有效消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，不存在弃土问题工序要求高，尤其是止水帷幕和真空封膜要保证密封，造价稍高于堆载预压水泥喷粉桩（加固深度小于18米）工艺成熟，进度快，工期较短，可有效消除主、次固结沉降淤泥有机质含量较大时，处理效果不好；含水量较大时影响单桩强度；造价较高动力排水固结（加固深度8-10米）地基土在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低工后沉降并迅速

3、提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖施工程序复杂；降水和排水措施必须得到保障；虾塘和水田路段不适用；处理深度一般不大于10米；对周边环境影响较大碎石桩（加固深度20-25米）工期短，工艺成熟，有较好的抗液化性能；利于孔隙水消散造价昂贵，且工后沉降较大；对于淤泥质土，成桩困难，桩径较难控制，承载力提高幅度较小挤密砂桩（加固深度约为20米）兼有挤密、置换和排水固结的作用；可有效处理易液化地基；造价比碎石桩低；工期较排水固结法短外理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率；不适合高承载力要求地基CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩，加固深度25-30米）

4、进度快，可达到较大的加固深度（大于20m）显著提高软基承载力和减少沉降造价较高，淤泥制裁地基采用何种成桩工艺（排水或挤土）有争议真空强排水联合低能量强夯动力固结法（加固深度小于10米）工期较真空预压短，造价较真空预压低，迅速提高表层土承载力，可有效控制差异沉降和消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，无弃土问题工艺要求高，对强夯参数、施工流程和检测标准需通过现场试验确定，对设计和施工的水平经验有较高要求软基处理造价及工期比较 工法单位（元/平方米）工期塑料排水板真空预压（排水板间距1.2米）130-140预压期3到4个月塑料排水板堆载预压（排水板间距1.2米）220预

5、压期4到6个月水泥喷粉桩（桩径50cm）间距1.5m220龄期30到60天间距1.8m190动力排水固结（袋装砂井间距1.2米，直径0.07米）150强夯期60-90天碎石桩（桩径0.8米，间距1.6-2.0米）530排水期15-20天挤密砂桩（桩径0.4米，间距1-1.5米）排水期15-30天CFG桩（桩径0.4米，间距1.8-2米）有砂桩274龄期30-60天无砂桩212真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）110-1303到4个月注：加固深度统一按10米计。3）软基处理工艺简介袋装砂井（塑料排水板）排水固结法它是在软土路基中设置一系列竖向排水体（袋装砂井，塑料排水板），在其上

6、铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，配合堆载预压、真空预压或真空堆载联合预压，从而加速软土的固结、加速强度的增长。排水固结法对消除软基次固结沉降的效果不明显。挤密砂桩砂桩是由于蒸汽或柴油打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中，由于以周围砂性土产生了挤密作用，或同时产生了挤密或振密作用，从而提高了周围土体的密度，改善了地基的承载性能和整体稳定性，减少了地基的沉降。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基，随着高效能专用机具的出现，又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来，通过与预压法联合使用，在软弱粘性土地基上取得了良好的效果

7、，成为一种用途极为广泛的地基处理方法。碎石桩（振冲置换法）它是利用单向或双向搬起石头砸自己的振动头，边喷高压水流边下沉成孔，然后边填入碎石边振实，形成碎石桩；使桩体和原来的粘性土构成复合地基，以提高地基的承载力和减少沉降。但根据公路软土路基路堤设计与施工技术规范规定，采用湿法施工（水振动），地基的十字板抗剪强度应大于15KPa，干法施工（沉管法等），地基的十字板抗剪强度应大于10KPa，对于未能达到要求的土质，采用碎石桩时须慎重，应通过试验确定其适用性。水泥喷粉桩（搅拌桩）它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，形成坚硬的拌和主体，与原地层形

8、成复合地基。它分为浆喷法和粉喷法两种，当土质的天然含水量大于30%、塑性指数大于10时宜采用粉喷法，且粉喷法在相同的搅拌时间内要比浆喷法获得的强度要高，强度的离散性要小；但粉喷法没有浆喷法施工简单，其施工质量也没有浆喷法容易控制。由于其工程单价较高，对整体工程造价影响较大。动力排水固结它通过设置竖向向排水体系（袋装砂井或塑料排水板）和水平排水体系（中粗砂垫层和盲沟），并结合静荷载（填土堆载）和动荷载强夯夯击能），使得地基在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低工后沉降并迅速提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖埋设。运用这一方法

9、，可在较短时间内从根本上改善地基土的物理力学特性，具有效果、工期、经济上的综合优势。但此法处理深度通常不超过10米，且受场地条件限制。真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）真空强排水联合低能量强夯动力固结法通常采用三遍降水三遍强夯的施工工艺。a、真空降水施工在降水明沟内侧布置小区外围封闭管,外围封闭管与明沟一样要求相互贯通,外围封闭管井点管间距为2米，距小区边线距离为4-5米。第一次降水：均为3 m浅管，滤头长度为1.5米，井点管卧管间距为3m，井点管间距为2米，要求井点管周围灌粗砂至地面以下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封存死。降水至2.5 m以下，连续72小时

10、不间断降水。完毕后拆除区内井点管并保留外围封管，进行强夯。第二次降水：在第一遍强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式，短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，卧管间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第一遍细夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排出。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。第三遍降水：在第二强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式。短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第二遍强夯后立即插管降

11、水，并将夯坑及地表的明水及时排水。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。外围封管：井点间距为2米，管长为6米，井点管滤头处1米灌粗砂。b、低能量强夯强夯夯锤要求： 锤重10-10.5吨，锤底直径为2.5米。第一遍强夯： 夯击能量为400KJ-600KJ（根据现场实际情况进行适当调整）夯击击数为4-5击。二遍强夯：夯击能量为1000KJ-1200KJ（根据现场实际情况进行适当调理），夯击击数为4-5击。第三遍夯击：夯击能量为800KJ-1000KJ（根据现场实际情况进行适当调整），旱灾行搭接满夯，搭接尺寸不少于1/4夯锤直径，夯击击数为1-2击。每遍夯击完成之后进行推土机推平，并测量夯后

12、标高和计算沉降量。c、作业单元分块布置，每块面积约1万m2。4）软基处理设计方案场区岩土工程条件场区地面为第四系所覆盖，自上而上有人工填土层、冲积层及残积层。下伏基岩主要为可溶性灰岩。路堤极限填土高度估算极限填土高度是指在不作任何特殊加固处理，在天然软土地基上用不控制填土速度快速填筑方法修筑路堤，所能达到的最大高度。计算路堤极限填土高度时未考虑硬壳层的影响。根据址字板剪切测试结果确定：He = 0.3Cuk = 0.313.0 = 3.9（m）式中 He极限填土高度（m）； Cuk十字板抗剪强度标准值（KPa）结合当地软基处理工程实践经验，建议填土极限高度He=3.5m。本道路软基工程特征填方

13、高度不高，大部分路段填方高度（含路面结构）在1.0-5.0米左右，局部填方高度大于10.0米。硬壳层普遍厚度为6-8米，局部厚达10米。硬壳层为素填土和杂填土（局部含薄层耕土），本身具有较小的压缩性和较高的强度。软土层为淤泥质粘土及粉细砂，厚度较小（4-6米），埋深大（普遍6米以下），小部分路段埋深约2米。软土层工程特性差，承载力低，压缩性大。软土层普遍含砂量较大，适合采用排水固结法处理软基。淤泥质粘土、粉细砂层以下普遍为中粗砂层、砾砂层、砂质粘土层和强风化层，可作为道路持力层。道路场地现状部分为房屋地基，承载力较高，清表之后可直接填筑路基。道路场地现状大部分为农田、蕉林、果林和灌溉沟渠和鱼塘

14、，地表承载力差，需采取软基处理措施。地下水类型主要为上层滞水和也隙承压水，地下水位埋深一般为0.4-3.2米。软基处理方案通过近几年新建道路所采用各种软基处理措施的效果进行分析比较，并结合在周边地区的软基处理工程经验，本设计考虑综合采用浅层换填垫层、袋装砂井结合堆载预压等地基处理方法，现将各种方法的特点及适应性叙述如下：硬壳层较厚、软土层埋深大路段，因路基填方高度小，路基总沉降不大（须保证工后沉降小于30cm），主要考虑提高地表（路床或路堤）承载力和减小工后不均匀沉降问题，可采用换填垫层结合多层横向加筋的方法，既可收到较好的效果，又可降低造价，缩短工期。硬壳层薄、软土层厚度较大路段，若工期较为

15、宽松，可采用袋装砂井堆载或超载预压处理软基。预压期4-6个月。但从地质纵剖图来看，此路段长度不大，约200-300米，也可采用水泥搅拌桩处理，处理深度控制在15米之内，对总造价影响很小。对构筑物两端等工后沉降要求较高的路段，采用水泥搅拌桩处理。复合地基方法可有效消除路基次固结沉降。桩间距按复合地基沉降计算确定，涵洞处为1.5m左右，桥台附近为1.2m-1.5m。为使路基与桥台的沉降更好地过渡，往路基方向30m为桩距渐变段，桩间距按由桥台到路基方向桩间距由1.2m分两段渐变为1.5m的原则布置，分段间距10m，并在桩顶铺设一层级配碎石垫层，其上再设一层双向拉伸土工格栅加筋，涵洞基础范围内不铺土工

16、格栅。对于管线，涵洞等构造物，基底的设计高程即级配碎石垫层的高程。对于局部位于高压线下无法架设搅拌桩或袋装砂井机架路段，可采用高压旋喷桩处理软基。位于水塘路段，在堆载预压过程中，若水塘尚未换填，则需要施工反压护道并分级放坡，避免路基失稳。为了避免不同的软基处理方式对路堤造成的不均匀沉降，对于不同的处理方式交接处前后各15m土工格栅。为了避免填挖纵向交界处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，对于填挖交界面沿纵向铺设长15m的土工格栅。为了避免半填半挖横断面接合处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，沿横向铺设土工格栅加筋。构造物段路基填筑在桥头路基及涵台两侧路基由于施工操作面有限，路基填土不易

17、压实，为保证路基整体稳定性能，在桥台及涵台背5m范围内呈倒梯形填筑透水性砂砾填料，并采用小平板震动仪器夯实，压实度要求不小于一般路基压实标准。5）软基处理施工及观测要点严格按照公路软土路堤设计与施工技术JTJ017-96的有关规定和各设计图中的具体说明进行施工。路基填筑采用薄层轮加法施工。薄层轮加法施工是建议在认真、细致、准确、及时的动态观测基础上的，施工中应高度重视观测工作，按设计要求布置观测点进行观测，及时整理观测数据，发现异常及时采取措施，各种观测仪器的观测密度见下表：观测仪器观测密度表观测中应注意：观基准点一定要稳定，应远离路基以免受路基沉降的影响。观测仪器精度应满足要求，观测及记录应

18、按操作规程执行。发现异常情况应立即通报业主与监理后采取措施水泥搅拌桩设计说明一、设计范围 DK3+370DK3+452.38,全长82.38m。二、概况： 本段位于綦江河北岸，新建中心线右侧，大部分处于剥蚀丘陵地貌，大都为旱地，地表以粉质粘土为主。槽谷一般开阔平坦，多已辟为水田。 本段线路右侧上覆坡洪积层软粘土，灰黑色为主，软塑流塑状，质较纯，厚28m，因水田长期泡水形成。三、设计依据： 填土：基床底层及基床以下填料填筑，填筑前必须进行试验路堤填筑，以获得合适的施工参数。压实标准应满足规范和设计要求。 软黏性土（软塑流塑状）：=22KN/m、c=3Kpa、=24,经分析，天然有荷时，稳定系数为

19、0.84，处于不稳定状态，不满足铁路路基设计规范(GB10001)和铁路特殊路基设计规范（TB10035）要求，需对路基进行加固处理。 四、工程措施： 1、DK3+370DK3+452.38全长82.38m，路基填方基底按平面图所示范围采用直径50cm水泥搅拌桩加固，正三角形布置，桩间距为1.3m，加固深度打穿软土层至其下持力层不小于0.5m。设计要求室内配置的水泥土28天和90天龄期强度分别不小于1.5MPa和2.2MPa，复合地基承载力不小于120Kpa，单桩受力不小于105KN。经检测单桩受力满足要求后，进行复合地基承载力检测。满足要求后再在搅拌桩顶部铺设一层双向50KN/m土工格栅及0

20、.5m厚的砂砾石垫层。土工格栅应符合铁路路基土工合成材料应用设计规范（TB10118-2006）相关要求。 2、桩身胶凝剂为水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。 3、试验性施工前，应取原状土在室内作水泥土的配比试验，水泥掺灰量不得小于设计要求的最低掺灰量（15%）。 4、在正式施工前，利用室内水泥土胶凝材料所决定的掺量，根据被加固土体含水量选择湿法和干法等适宜工法进行成桩工艺试验；试桩结束后进行单桩承载力和复合地基承载力检测，单桩和复合地基承载力不满足要求应采取复搅措施，调整施工工艺和胶凝材料的掺入量，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。五、施工注意事项及质量检测 1、水泥搅拌桩施工： 室内

21、配比试验：水泥搅拌桩施工前采集该工点土样（当存在成层土时应采集最软弱层土样），进行室内配比试验，以确定满足设计要求的最佳水灰比，水泥掺入量及外加剂品种、掺量。要求28天龄期桩身无侧限抗压强度不小于0.5MPa。 成桩工艺试验：利用室内水泥土配比实验结果进行现场成桩试验，一确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。 水泥搅拌桩施工步骤:A.水泥搅拌机械就位，移动钻机，准确对孔；B。预搅下沉；C.喷浆搅拌提升；D.重复搅拌下沉；E.重复搅拌提升至孔口；F.关闭搅拌机械。 水泥搅拌桩施工中应保持搅拌机底盘水平和导向架的竖直，搅拌机的垂直偏差不得超过1%；桩位偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小余设

22、计值。 严格按照设计桩位、桩长、桩数及实验确定的参数施工。桩体搅拌应均匀、连续、全桩须复搅一次。机具下沉搅拌中遇有土阻力较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输入浆液边搅拌钻进。 成桩过程中，因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机超过3h，拆卸管道清洗。 喷浆量及搅拌深度必须采用国家计量部门认证的检测仪器进行自动记录。 水泥搅拌桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走，28天后，按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002 J220-2002）要求进行单桩及 复合地基荷载试验检测。待检测合格后，方可进行上部路基施工。 经检验满足设计要求后填筑砂砾石

23、垫层。铺设土工格栅时，必须拉直拉平，幅与幅之间要对齐对好。 2、施工前应根据图纸对路基范围内管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而施工中有可能对其照成影响的管线，必须注意加强施工防护。 4、施工中产生的废水、废渣应根据当地环保要求不得随意排水、堆弃，做到文明施工。 5、质量检验： 水泥搅拌桩的质量控制应贯穿施工的过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和搅拌深度、停浆处理方法等。 成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验，抽检数量为2，不小于3根，要求搅拌桩上、中、下部

24、各取至少一处，取芯钻孔在取芯后用水泥砂浆回填灌注。 地基竣工验收时，在成桩28天后进行承载力检验，每一水泥搅拌桩加固区单桩复合地基载荷试验及单桩载荷试验检验数量为桩总数的2，且每工点不应少于3处。单桩复合地基载荷试验按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）附录A要求进行试验。 6、未尽事宜按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）、铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003 J2852004）等相关规范、规定及图纸要求办理。 7。本图尺寸除注明者外均以米计。六、主要工程数量表：详见路基诸表聚乙烯（PE）简介1.1聚乙烯化学名称：聚乙烯英文名称：polyethylene，简

25、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-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。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

26、。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kJm-2弯曲强度MPa414672010030012.5809012174050

27、152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.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125137，MDPE的熔点约为126134，LDPE的熔点约为105115。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，

28、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3850(0.45MPa，下同)，MDPE约为5075，HDPE约为6080。PE的最高连续使用温度不算太低，LDPE约为82100，MDPE约为105121，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(1530)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

29、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(kgK)-1热导率/ W(mK)-11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-704.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

30、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/cm介电常数/Fm-1（106Hz）介电损耗因数（106Hz）介电强度/kVmm-110162.252.350.00052010162.202.300.0005457010162.302.350.0005182810172.350.0005355.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

31、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8090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

32、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

33、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： Low density polyethylene，简称LDPE

34、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0.9100.925g/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105115。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：High De

35、nsity Polyethylene，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125137，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100-70，密度为0.9410.960g/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、

36、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：Linear Low Density Polyethylene，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-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0.9180.935g/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

37、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 6570用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名称：Medium density polyethylene，简称MDPE中密度聚乙烯是在合成过程中用-烯烃共聚，控制密度而成。MDPE的密度为0.9260.953g/cm3，结晶度为7080，平均相对分子质量为20万，拉伸强度为824MPa，断裂伸长率为5060，熔融温度126135，熔体流动速率为0.135g10min，热变形温度(0.46M

38、Pa)4974。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-high molecular weight polyethylene，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300600万，密度0.9360.964g/cm3，热变形温度(0.46MPa)85，熔点130136。UHMWPE因相对分子质量高而具有其他塑料无

39、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108Pas，流动性极差，其熔体流动速率几乎为

40、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。聚乙烯属于结晶性塑料，吸湿小，成型前不需充分干

41、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。PE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。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。PE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。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

42、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。收缩范围和收缩值大(一般成型收缩率为1.55.0)，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。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。（

43、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。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。纤维增强改

44、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PELGF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52kJm。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。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

45、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。PE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

46、的问题；LLDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。PE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21.5 MPa。PE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

47、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

48、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