PE双层共挤与加隔离层的对比

1、对于拉索采用PE双层共挤和PE分层挤出加隔离层二种生产技术的分析对比我国自一九九零年上海南浦大桥所制作的工厂化生产挤包聚乙烯高强度拉索问世以来，斜拉索工厂化制作已走过了整整二十一年。随着历史的发展，缆索主要生产厂商也从一家发展到六家，缆索生产技术也得到了不断的完善和进步，就外层挤包高密度聚乙烯从单层黑色做到了双层彩色共挤，拉索国家标准、行业标准对此都做了规范和规定。但是近年来有家公司提出了双层HDPE保护低应力防腐索，对此种提法我们做些剖析和对比。1 历史回顾我国现代化的斜拉桥始建于一九七五年。在上海南浦大桥之前的斜拉桥采用的是光面钢丝制成拉索后外面套PE管压水泥浆防腐或采用现场挤硫化橡胶防腐

2、的防腐体系。后来在安徽省的蚌埠大桥和凤台大桥进口了日本生产的561的外挤PE防腐的索体，国内配置锚具的斜拉索。南浦大桥也是借鉴了日本神户制钢、东京制钢等的技术，开始了热挤PE的拉索制造，那时的拉索都是采用单层黑色聚乙烯。上海在建杨浦大桥时提出了桥梁景观问题，拉索要做成彩色的，由于彩色聚乙烯与黑色聚乙烯相比在耐候性等指标相比相对差一些，于是选择了内层采用PE(聚乙烯)、外层采用彩色PU(聚胺脂)的方案。在试制的初期采用的是传统双层共挤方案，由于PE与PU的维卡软化点的温度差异(PU远低于PE)，在挤出过程中的内层的黑色PE跑到外层PU表面来，试制失败。尔后采用了新的挤包方式，采用二套挤出设备，第

3、一套挤出黑色PE，在过了冷却槽后进入第二套挤出系统，再挤上彩色PU。由于聚乙烯材料是一种无机材料，它和其他材料没有亲和性，外层PU不能和它结合，成了在黑色PE层外面的一个套管。杨浦大桥采用此形式的索给以后的施工、运营都带来很大问题，施工时索体在拖行时与滚道摩擦产生起皱，在运营中由于内外层温差，表面产生起壳，这类拉索国内仅在杨浦大桥、铜陵长江大桥和济南黄河大桥(换索)几个工程中使用。杨浦大桥也在2000年以后剥除了PU层缠上防腐带。在一九九五年杭州建钱江三桥时，上海浦江缆索公司首次推出了双层共挤彩色聚乙烯拉索，以后国内其他缆索制造厂商相继跟上，形成了斜拉桥的一条风景线，也是目前国标、行标的重要内

4、容。2 “低应力索”提法的原则错误众所周知，斜拉索是斜拉桥的生命线，是桥梁上部结构的主要受力构件，拉索受力是由载荷决定，受力体是高强钢丝组成的索体，一旦设计确定了拉索的规格和设计载荷，钢丝的应力也就确定了，决不是改变一下外层PE受力状态就可以改变的。只有提高钢丝直径和丝数才能达到低应力，因此定名为“低应力索”是概念的模糊和错误，“低应力索”低的是外层的皮而不是索。3 对PE护层因为受力而开裂的提法的质疑斜拉索采用什么材料作防护层确实是一个很关键的选择，目前各国缆索都采用高密度聚乙烯，说明该材料性能是符合拉索防腐使用要求的，但是“低应力索”的说法：“聚乙烯材料在应力状态下产生开裂，要释放应力，要

5、采用二层分离。”外层不受力，那么防护的主体内层聚乙烯仍然受到应力变化，要开裂。那么外层聚乙烯能否保证防腐效果，俗语说：“皮之不存，毛将附焉”。再说高密度聚乙烯材料性能，随着生产工艺的提高，也有大幅度提高，其中“耐环境应力开裂性”技术指标从1500小时提高到5000小时，人工气候老化技术指标从1008小时提高到了5000小时，而且从大量的200万次拉索疲劳试验中并没有发现聚乙烯护套在试验终了后产生开裂现象。4 实施分层隔离带来的不良后果4.1高密度聚乙烯采用双层共挤在热融状态下，二层紧密地结合在一起包覆在索体上，其组成的套管整体强度有所提高，但分成二层的做法，外层PE仅为2毫米(由于偏差厚度更小

6、)，在制作和施工中极易损坏而且很难修复，一旦损坏，将造成整体拉索护层减薄，防护效果降低即寿命降低。4.2拉索是受力构件，它在力的作用下，有个弹性伸长，按安全系数2.5计算，其伸长率为0.0034，也就是每百米拉索挂到桥上以后，伸长量达34cm，外层PE没了隔离层，它不受力的话，岂非要从锚具连接筒中拉出来。因此这种所谓“低应力索”在拱桥作吊杆由于索短尚且可以，但作大跨度斜拉桥的斜拉索是完全不适宜的。4.3索体内灌注防腐油脂，在工艺上极难做到索体全部充满油脂，违背灌油脂的初衷。如果索体内灌注了油脂，冷铸锚具在高温180固化时，油脂遇高温熔化将不可避免的沿钢丝浸入锚具冷铸料中，影响拉索的锚固强度。另

7、外，钢丝表面的油脂在制锚时也不易清洗干净，这也将会直接影响到拉索的锚固强度。4.4因为“低应力索”存在以上问题，因此国内仅柳州OVM公司生产，柳州OVM公司将此种拉索申请专利保护，仅用于少量跨度不大的拱桥中，在大跨度的斜拉桥中都没有应用，目前国内其他五家的斜拉索生产厂家均不生产这种斜拉索。如果采用此种拉索，那就等于指定给柳州OVM生产，项目也不用于招标。像广东高赞大桥、湘潭四桥、吉林通化大桥等等，尽管原设计也是“低应力索”，但都改为采用双层PE共挤拉索。5 采用双层PE共挤斜拉索5.1 “双层PE共挤技术”在国内是1995年开始使用的，近10年来据不完全统计，如：已建成的钱塘江三桥、南京长江二

8、桥、芜湖长江大桥、武汉军山大桥、江阴长江大桥吊索、上海东海大桥、南京长江三桥和世界最大跨度（主跨1088米）苏通长江公路大桥、重庆云阳长江大桥、重庆江津观音岩长江大桥、重庆鹅公岩长江大桥吊杆等国内95%以上的斜拉桥均采用双层共挤PE这种形式的斜拉索，而其余的5%采用的是钢绞线拉索。这种产品性能优越、对施工、对桥梁使用的情况都非常好。多年来已经过了大量的工程实例使用得到了证明。5.2 双层PE共挤工艺，二层PE紧密结合在一起，共同起到保护索体的作用；共挤PE防护层的护套是挤在钢丝索的绞包层外。PE延伸率很高，断裂延伸率为600%，而拉索的破断延伸率为2%；即使拉索是处在有应力状态下，PE也只有很小的伸长率，不会影响PE的防护寿命，更不会使PE产生断裂。5.3 双层PE共挤的工艺，施工中不慎造成的斜拉索PE护套损伤，修补时能采用成熟的专用技术修补可保证修补质量。5.4 采用双层PE共挤的斜拉索已经过了大量的疲劳及静载等型式试验，已建成的桥梁在长期使用后开裂现象很少，开裂现象的产生主要是挤出时冷却过度或偏心，成盘成