恒智天成安全計算軟件梁模板(工具式鋼管立柱支撐)計算書 (2)

1、.恒智天成安全計算軟件梁模板(工具式鋼管立柱支撐)計算書本計算書依據(jù)建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范（JGJ162-2008）、建筑施工計算手冊江正榮著、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50017-2003)等規(guī)范編制。梁段：L1。 模板支撐體系剖面圖 鋼管排列平面示意圖一、恒智天成安全計算軟件參數(shù)信息1.模板構(gòu)造及支撐參數(shù)(一) 構(gòu)造參數(shù)梁截面寬度B：0.4m；梁截面高度D：0.8m；樓層高度H：3.3m；結(jié)構(gòu)表面要求：隱藏；混凝土樓板厚度：120mm；梁邊至板支撐距離：0.5m；板底承重立柱橫向間距l(xiāng)b：1.2m

2、；立柱沿梁跨度方向間距l(xiāng)a：0.8m；梁底承重立柱根數(shù)：1；考慮梁兩側(cè)的樓板荷載；(二) 支撐參數(shù)立柱上半段采用48.6×2.4mm鋼管，長度為1.885m；立柱下半段采用60.5×2.4mm鋼管，長度為0.5m；鋼管鋼材品種：鋼材Q235鋼(16-40)；鋼管彈性模量E：206000N/mm2；鋼管屈服強度fy：235N/mm2；鋼管抗拉/抗壓/抗彎強度設(shè)計值f：205N/mm2；鋼管抗剪強度設(shè)計值fv：120N/mm2；鋼管端面承壓強度設(shè)計值fce：325N/mm2；水平拉條方式：中間設(shè)置一道；插銷直徑12mm；插銷孔徑15mm；鋼插銷抗剪強度設(shè)計值為125N/mm2；

3、2.荷載參數(shù)新澆筑砼自重標準值G2k：24kN/m3；鋼筋自重標準值G3k：1.5kN/m3；梁側(cè)模板自重標準值G1k：0.5kN/m2；砼對模板側(cè)壓力標準值G4k：12.933kN/m2；傾倒砼對梁側(cè)產(chǎn)生的荷載標準值Q3k：2kN/m2；梁底模板自重標準值G1k：0.75kN/m2；振搗砼對梁底模板荷載Q2k：2kN/m2；3.梁側(cè)模板參數(shù)加固楞搭設(shè)形式：主楞橫向次楞豎向設(shè)置；(一) 面板參數(shù)面板采用克隆(平行方向)15mm厚覆面木膠合板；厚度：15mm；抗彎設(shè)計值fm：30N/mm2；彈性模量E：11500N/mm2；(二) 主楞參數(shù)材料：2根48×3.5鋼管；間距(mm)：15

4、0,400；鋼材品種：鋼材Q235鋼(16-40)；彈性模量E：206000N/mm2；屈服強度fy：235N/mm2；抗拉/抗壓/抗彎強度設(shè)計值f：205N/mm2；抗剪強度設(shè)計值fv：120N/mm2；端面承壓強度設(shè)計值fce：325N/mm2；(三) 次楞參數(shù)材料：1根50×100矩形木楞；間距(mm)：400；木材品種：太平洋海岸黃柏；彈性模量E：10000N/mm2；抗壓強度設(shè)計值fc：13N/mm2；抗彎強度設(shè)計值fm：15N/mm2；抗剪強度設(shè)計值fv：1.6N/mm2；(四) 加固楞支拉參數(shù)加固楞采用穿梁螺栓支拉；螺栓直徑：M14；螺栓水平間距：800mm；螺栓豎向間

5、距(mm)依次是：150,400；4.梁底模板參數(shù)搭設(shè)形式為：1層梁橫向頂托承重；(一) 面板參數(shù)面板采用模板寬200面板厚2.50鋼面板；厚度：2.5mm；抗彎設(shè)計值fm：205N/mm2；彈性模量E：206000N/mm2；(二) 第一層支撐梁參數(shù)材料：1根60×40×2.5矩形鋼管；鋼材品種：鋼材Q235鋼(16-40)；彈性模量E：206000N/mm2；屈服強度fy：235N/mm2；抗拉/抗壓/抗彎強度設(shè)計值f：205N/mm2；抗剪強度設(shè)計值fv：120N/mm2；端面承壓強度設(shè)計值fce：325N/mm2；二、梁側(cè)模板面板的計算面板為受彎結(jié)構(gòu)，需要驗算其抗彎

6、強度和剛度。根據(jù)模板規(guī)范（JGJ162-2008）第5.2.1條規(guī)定，面板按照簡支跨計算。這里取面板的計算寬度為0.680m。面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: I = 680×153/12= 1.913×105mm4； W = 680×152/6 = 2.550×104mm3；1.荷載計算及組合(一) 新澆砼作用于模板的最大側(cè)壓力G4k按下列公式計算，并取其中的較小值: F1=0.22t12V1/2 F2=H其中 - 砼的重力密度，取24.000kN/m3； t - 新澆混凝土的初凝時間，取2.000h； T - 砼的入模溫度，取20.000；

7、V - 砼的澆筑速度，取1.500m/h； H - 砼側(cè)壓力計算位置處至新澆砼頂面總高度，取0.800m； 1- 外加劑影響修正系數(shù)，取1.000； 2- 砼坍落度影響修正系數(shù)，取1.000。根據(jù)以上兩個公式計算得到： F1=12.933 kN/m2 F2=19.200 kN/m2新澆砼作用于模板的最大側(cè)壓力G4k=min（F1，F(xiàn)2）=12.933 kN/m2；砼側(cè)壓力的有效壓頭高度：h=F/=12.933/24.000=0.539m；(二) 傾倒砼時產(chǎn)生的荷載標準值Q3k Q3k=2kN/m2；(三) 確定采用的荷載組合計算撓度采用標準組合： q=12.933×0.68=8.79

8、4kN/m；計算彎矩采用基本組合： q=max（q1，q2）=11.885kN/m； 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： q1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.68=11.212kN/m； 由永久荷載效應(yīng)控制的組合： q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7×2)×0.68=11.885kN/m；2.面板抗彎強度計算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =2.550×104mm3； M - 面板的最大彎矩(N·mm) M=0.125ql2=2

9、.377×105N·mm； 計算彎矩采用基本組合: q=11.885kN/m；面板計算跨度: l = 400.000mm；經(jīng)計算得到，面板的受彎應(yīng)力計算值: = 2.377×105 / 2.550×104=9.321N/mm2；實際彎曲應(yīng)力計算值 =9.321N/mm2 小于抗彎強度設(shè)計值 f=30N/mm2，滿足要求！3.面板撓度計算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的壓力線荷載:q = 8.794 kN/m； l-面板計算跨度: l =400.000mm； E-面板材質(zhì)的彈性模量: E = 11500N/mm2； I-面板的截面慣性矩

10、: I = 1.913×105mm4； 容許撓度: 結(jié)構(gòu)表面隱藏=l/250=1.600mm；面板的最大撓度計算值: = 5×8.794×400.0004/(384×11500×1.913×105) = 1.333 mm；實際最大撓度計算值: =1.333mm小于最大允許撓度值: =1.600mm，滿足要求！三、梁側(cè)模板支撐的計算1.次楞計算次楞采用1根50×100矩形木楞為一組，間距400mm。次楞的截面慣性矩I，截面抵抗矩W和彈性模量E分別為： I=1×416.67×104= 4.167×1

11、06 mm4； W=1×83.33×103= 8.333×104 mm3； E=10000 N/mm2；(一) 荷載計算及組合計算撓度采用標準組合： q=12.933×0.400=5.173kN/m；計算彎矩和剪力采用基本組合：有效壓頭高度位置荷載：q=max（q1，q2）=6.991kN/m； 由可變荷載效應(yīng)控制的組合：q1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.400=6.595kN/m； 由永久荷載效應(yīng)控制的組合：q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7

12、×2)×0.400=6.991kN/m；有效壓頭高度位置以下荷載： q=0.9×1.35×12.933×0.400=6.285kN/m；頂部荷載： q=0.9×1.4×0.7×2×0.400=0.706kN/m；(二) 內(nèi)力計算次楞直接承受模板傳遞的荷載，根據(jù)實際受力情況進行電算，得到計算簡圖及內(nèi)力、變形圖如下： 彎矩和剪力計算簡圖 彎矩圖(kN·m) 剪力圖(kN) 變形計算簡圖 變形圖(mm)經(jīng)過計算得到: 最大彎矩 M= 0.071kN·m 最大剪力：V= 1.218kN 最大變

13、形：= 0.011mm 最大支座反力：F= 2.166kN(三) 次楞計算(1) 次楞抗彎強度計算 =M/W=0.071×106/8.333×104 =0.849N/mm2實際彎曲應(yīng)力計算值 =0.849N/mm2 小于抗彎強度設(shè)計值 f=15N/mm2，滿足要求！(2) 次楞抗剪強度計算 =VS0/Ib=1.218×1000×62500/(4.167×106×50)=0.365N/mm2；實際剪應(yīng)力計算值 0.365 N/mm2 小于抗剪強度設(shè)計值 fv=1.600 N/mm2，滿足要求！(3) 次楞撓度計算容許撓度: 結(jié)構(gòu)表面隱藏

14、=l/250；第1跨最大撓度為0.005mm，容許撓度為0.600mm，滿足要求！第2跨最大撓度為0.011mm，容許撓度為1.600mm，滿足要求！第3跨最大撓度為0.011mm，容許撓度為0.520mm，滿足要求！各跨實際最大撓度計算值小于最大允許撓度值，滿足要求！2.主楞計算主楞采用2根48×3.5鋼管為一組，共2組。主楞的截面慣性矩I，截面抵抗矩W和彈性模量E分別為： I=2×12.19×104= 2.438×105 mm4； W=2×5.08×103= 1.016×104 mm3； E=206000 N/mm2；主

15、楞承受次楞傳遞的集中力，計算彎矩和剪力時取次楞的最大支座力2.166kN，計算撓度時取次楞的最大支座力1.674kN。根據(jù)實際受力情況進行電算，得到計算簡圖及內(nèi)力、變形圖如下： 彎矩和剪力計算簡圖 彎矩圖(kN·m) 剪力圖(kN) 變形計算簡圖 變形圖(mm)經(jīng)過計算得到: 最大彎矩 M= 0.303kN·m 最大剪力：V= 1.408 kN 最大變形：= 0.197mm 最大支座反力：F= 4.658kN(1) 主楞抗彎強度計算 =M/W=0.303×106/1.016×104 =29.851N/mm2實際彎曲應(yīng)力計算值 =29.851N/mm2 小

16、于抗彎強度設(shè)計值 f=205N/mm2，滿足要求！(2) 主楞抗剪強度計算 =VS0/Itw=0.704×1000×6946/(2.438×105×3.5)=5.731N/mm2；實際剪應(yīng)力計算值 5.731 N/mm2 小于抗剪強度設(shè)計值 fv=120.000 N/mm2，滿足要求！(3) 主楞撓度計算容許撓度: 結(jié)構(gòu)表面隱藏=l/250；第1跨最大撓度為0.197mm，容許撓度為3.200mm，滿足要求！第2跨最大撓度為0.036mm，容許撓度為3.200mm，滿足要求！第3跨最大撓度為0.197mm，容許撓度為3.200mm，滿足要求！各跨實際最大

17、撓度計算值小于最大允許撓度值，滿足要求！3.穿梁螺栓計算驗算公式如下:N<N= f×A其中 N - 穿梁螺栓所受的拉力； A - 穿梁螺栓有效面積 (mm2)； f - 穿梁螺栓的抗拉強度設(shè)計值，取170 N/mm2； 穿梁螺栓型號: M14 ；查表得： 穿梁螺栓有效直徑: 11.55 mm； 穿梁螺栓有效面積: A = 105 mm2；穿梁螺栓最大容許拉力值: N = 170×105/1000 = 17.850 kN；穿梁螺栓所受的最大拉力: N =4.658 kN。穿梁螺栓所受的最大拉力 N=4.658kN 小于 穿梁螺栓最大容許拉力值 N=17.850kN，滿足

18、要求！四、梁底模板面板計算面板為受彎結(jié)構(gòu)，需要驗算其抗彎強度和剛度。根據(jù)模板規(guī)范（JGJ162-2008）第5.2.1條規(guī)定，面板按照簡支跨計算。這里取面板的計算寬度為0.400m。面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: I = 17.980×104×400/200.000= 3.596×105mm4； W = 3.960×103×400/200.000= 7.920×103mm3；1.荷載計算及組合模板自重標準值G1k=0.75×0.400=0.300 kN/m；新澆筑砼自重標準值G2k=24×0.400

19、15;0.8=7.680 kN/m；鋼筋自重標準值G3k=1.5×0.400×0.8=0.480 kN/m；永久荷載標準值Gk= G1k+ G2k+ G3k=8.460 kN/m；振搗砼時產(chǎn)生的荷載標準值Q2k=2×0.400=0.800 kN/m；(1) 計算撓度采用標準組合： q=8.460kN/m；(2) 計算彎矩采用基本組合： q=max（q1，q2）=10.985kN/m； 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： q1=0.9×(1.2×8.460+1.4×0.800) =10.145kN/m； 由永久荷載效應(yīng)控制的組合： q2=0.9

20、×(1.35×8.460+1.4×0.7×0.800) =10.985kN/m；2.面板抗彎強度驗算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =7.920×103mm3； M - 面板的最大彎矩(N·mm) M=0.125ql2=8.788×105N·mm； 計算彎矩采用基本組合:q=10.985kN/m；面板計算跨度: l = 800mm；經(jīng)計算得到，面板的受彎應(yīng)力計算值: = 8.788×105/7.920×103=110.955N/mm2；實際彎曲應(yīng)力計算值 =110.95

21、5N/mm2 小于抗彎強度設(shè)計值 f=205N/mm2，滿足要求！3.面板撓度驗算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的壓力線荷載:q = 8.460 kN/m； l-面板計算跨度: l =800mm； E-面板材質(zhì)的彈性模量: E = 206000N/mm2； I-截面慣性矩: I =3.596×105mm4； -容許撓度: =1.500mm；面板的最大撓度計算值: = 5×8.460×800.0004/(384×206000×3.596×105) = 0.609 mm；實際最大撓度計算值: =0.609mm小于最大允

22、許撓度值: =1.500mm，滿足要求！五、梁底支撐梁的計算支撐梁采用1根60×40×2.5矩形鋼管，間距800mm。支撐梁的截面慣性矩I，截面抵抗矩W和彈性模量E分別為： I=1×21.88×104= 2.188×105 mm4； W=1×7.29×103= 7.290×103 mm3； E=206000 N/mm2；1.荷載計算及組合：模板自重標準值G1k=0.8×(0.5×2×0.68+0.75×0.4)/0.4=1.960kN/m；新澆筑砼自重標準值G2k=24

23、15;0.8×0.8=15.360 kN/m；鋼筋自重標準值G3k=1.5×0.8×0.8=0.960 kN/m；永久荷載標準值Gk= G1k+ G2k+ G3k=18.280 kN/m；振搗砼時產(chǎn)生的荷載標準值Q2k=2×0.8=1.600 kN/m；計算中考慮梁兩側(cè)部分樓板混凝土荷載以集中力方式向下傳遞。永久荷載標準值Gkb=(25×0.12+0.75)×0.8×0.5/2=0.750 kN；活荷載標準值Qkb=1.0×0.8×0.5/2=0.200kN；(1) 計算彎矩和剪力時，采用由可變荷載效應(yīng)控

24、制的組合(含支撐梁自重)：均布荷載設(shè)計值q1=0.9×(1.2×18.280+1.2×0.036+1.4×1.600)=21.797kN/m；樓板傳來集中力設(shè)計值F1=0.9×(1.2×0.750+1.4×0.200)=1.062kN；(2) 計算彎矩和剪力時，采用由永久荷載效應(yīng)控制的組合(含支撐梁自重)：均布荷載設(shè)計值q2=0.9×(1.35×18.280+1.35×0.036+1.4×0.7×1.600)=23.665kN/m；樓板傳來集中力設(shè)計值F2=0.9×

25、(1.35×0.750+1.4×0.7×0.200)=1.088kN；(3) 計算撓度時，采用荷載標準值進行組合(含支撐梁自重)：均布荷載標準值q3=18.280+0.036=18.316 kN/m；樓板傳來集中力標準值F3=0.750 kN；2.支撐梁驗算梁底有一根工具式鋼管立柱支撐，布置在梁底中間，支撐梁按照一段固定的懸臂梁計算。最大彎矩 M =0.5ql12+F2l2=0.5×23.665×0.2002+1.088×0.300=0.800kN.m最大剪力 V=ql1+F2=23.665×0.200+1.088=5.82

26、1 kN最大支座力 F=2×(ql1+F2)=2×(23.665×0.200+1.088)=11.641kN最大變形 =ql14/8EI+F3l23/3EI=18.316×200.0004/(8×206000.000×2.188×105)+0.750×103×300.0003/(3×206000.000×2.188×105) =0.081mm(一) 支撐梁抗彎強度計算 =M/W=0.800×106/7.290×103 =109.684N/mm2實際彎曲應(yīng)力

27、計算值 =109.684N/mm2 小于抗彎強度設(shè)計值 f=205N/mm2，滿足要求！(二) 支撐梁抗剪計算 =VS0/Itw=5.821×1000×3578/(2.188×105×2.5)=38.074N/mm2；實際剪應(yīng)力計算值 38.074 N/mm2 小于抗剪強度設(shè)計值 fv=120.000 N/mm2，滿足要求！(三) 支撐梁撓度計算最大撓度： =0.081mm； -容許撓度: 結(jié)構(gòu)表面隱藏=l/250=1.200mm；實際最大撓度計算值: =0.081mm小于最大允許撓度值: =1.200mm，滿足要求！六、立柱的穩(wěn)定性和強度計算1.立柱的

28、穩(wěn)定性計算(一) 立柱上半段的穩(wěn)定性計算立柱的穩(wěn)定性計算公式 = N/(A)f其中 - 鋼管立柱軸心受壓應(yīng)力計算值 (N/mm2)；N - 立柱的軸心壓力設(shè)計值，它包括：縱向鋼管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱鋼管和拉條的自重： N2 =0.9×1.2×0.085=0.092 kN；N =N1+N2=11.641+0.092=11.733 kN；- 軸心受壓立柱的穩(wěn)定系數(shù)，由長細比 lo/i查模板規(guī)范JGJ162-2008附錄D得到= 0.464； 立柱計算長度lo=1.885m；計算立柱的截面回轉(zhuǎn)半徑i =1.640cm；A - 立柱凈截面面積： A =

29、3.480cm2；f - 鋼管立柱抗壓強度設(shè)計值：f =205 N/mm2；鋼管立柱長細比計算值：=lo/i=1.885×100/1.640=114.939鋼管立柱長細比= 114.939 小于鋼管立柱允許長細比 = 150，滿足要求！鋼管立柱受壓應(yīng)力計算值：=11.733×103/(0.464×3.480×102) = 72.606N/mm2；立柱上半段的穩(wěn)定性計算 = 72.606N/mm2 小于 鋼管立柱抗壓強度的設(shè)計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！(二) 立柱下半段的穩(wěn)定性計算立柱的穩(wěn)定性計算公式 = N/(A)f其中 - 鋼管立柱軸心

30、受壓應(yīng)力計算值 (N/mm2)；N - 立柱的軸心壓力設(shè)計值，它包括：縱向鋼管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱鋼管和拉條的自重： N2 =0.9×1.2×0.206=0.222 kN；N =N1+N2=11.641+0.222=11.863 kN；- 軸心受壓立柱的穩(wěn)定系數(shù)，由長細比 lo/i查模板規(guī)范JGJ162-2008附錄D得到= 0.956； 立柱計算長度lo=0.5m；計算立柱的截面回轉(zhuǎn)半徑i =2.060cm；A - 立柱凈截面面積： A =4.380cm2；f - 鋼管立柱抗壓強度設(shè)計值：f =205 N/mm2；鋼管立柱長細比計算值：=lo

31、/i=0.5×100/2.060=24.272鋼管立柱長細比= 24.272 小于鋼管立柱允許長細比 = 150，滿足要求！鋼管立柱受壓應(yīng)力計算值：=11.863×103/(0.956×4.380×102) = 28.335N/mm2；立柱下半段的穩(wěn)定性計算 = 28.335N/mm2 小于 鋼管立柱抗壓強度的設(shè)計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！2.立柱的支撐強度計算(一) 立柱上半段的支撐強度計算立柱支撐強度計算容許荷載：N=f ×An =205×(348-2×15×2.4)×10-3 = 5

32、6.580kN；立柱上半段受到的軸心壓力設(shè)計值 N=11.733kN，小于立柱上半段的支撐強度容許荷載N = 56.580kN，滿足要求！(二) 立柱下半段的支撐強度計算立柱支撐強度計算容許荷載：N=f ×An =205×(438-2×15×2.4)×10-3 = 75.030kN；立柱下半段受到的軸心壓力設(shè)計值 N=11.863kN，小于立柱下半段的支撐強度容許荷載N = 75.030kN，滿足要求！3.插銷抗剪強度計算插銷抗剪強度計算容許荷載：N=fv×2Ao=125×2××(12×0.5)

33、2×10-3 = 28.274kN；插銷受到的剪力設(shè)計值 N=11.733kN，小于插銷抗剪強度計算容許荷載N = 28.274kN，滿足要求！4.插銷處鋼管壁承壓強度計算(一) 立柱上半段的插銷處鋼管壁承壓強度計算插銷處鋼管壁承壓強度計算容許荷載：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=18.720kN；立柱上半段插銷處鋼管壁受到的軸心壓力設(shè)計值 N=11.733kN，小于立柱上半段的插銷處鋼管壁承壓強度計算容許荷載N = 18.720kN，滿足要求！(二) 立柱下半段的插銷處鋼管壁承壓強度計算插銷處鋼管壁承壓強度計

34、算容許荷載：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=18.720kN；立柱下半段插銷處鋼管壁受到的軸心壓力設(shè)計值 N=11.733kN，小于立柱下半段的插銷處鋼管壁承壓強度計算容許荷載N = 18.720kN，滿足要求！*;聚乙烯（PE）簡介1.1聚乙烯化學(xué)名稱：聚乙烯英文名稱：polyethylene，簡稱PE結(jié)構(gòu)式： 聚乙烯是乙烯經(jīng)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(chǎn)能最大、進口量最多的品種。1.1.1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

35、，比水輕，無嗅、無味、無毒，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，但由于其為線性分子可緩慢溶于某些有機溶劑，且不發(fā)生溶脹。工業(yè)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(xiàn)象。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)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(guān)。2.力學(xué)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(xué)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(xué)性能都有所提高。LDPE由于支化度大，結(jié)晶度低，密度小，各項力學(xué)性能較低，但韌性良好，耐沖擊。HDPE支化度小，結(jié)晶度高，密

36、度大，拉伸強度、剛度和硬度較高，韌性較差些。相對分子質(zhì)量增大，分子鏈間作用力相應(yīng)增大，所有力學(xué)性能，包括韌性也都提高。幾種PE的力學(xué)性能見表1-1。表1-1 幾種PE力學(xué)性能數(shù)據(jù)性能LDPELLDPEHDPE超高相對分子質(zhì)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kJ·m-2彎曲強度MPa414672010030012.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.熱性能PE受熱后，隨溫度的升高，結(jié)晶部分逐漸熔化，無定形部分逐漸增多。其熔點與結(jié)

37、晶度和結(jié)晶形態(tài)有關(guān)。HDPE的熔點約為125137，MDPE的熔點約為126134，LDPE的熔點約為105115。相對分子質(zhì)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(zhì)量、結(jié)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(huán)境下韌性良好，耐低溫性(耐寒性)優(yōu)良，PE的脆化溫度(Tb)約為-80-50，隨相對分子質(zhì)量增大脆化溫度降低，如超高相對分子質(zhì)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

38、的最高連續(xù)使用溫度不算太低，LDPE約為82100，MDPE約為105121，HDPE為121，均高于PS和PVC。PE的熱穩(wěn)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(dǎo)率較大，不宜作為絕熱材料選用。PE的線脹系數(shù)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(zhì)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(shù)(×10-5K-1)比熱容J·(kg·K)-1熱導(dǎo)率/ W·(m·

39、;K)-11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-704.電性能PE分子結(jié)構(gòu)中沒有極性基團，因此具有優(yōu)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(shù)和介電損耗因數(shù)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(zhì)量分數(shù)），電性能不受環(huán)境濕度的影響。盡管PE具有優(yōu)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(jié)級（工作溫度90）。表1-3聚

40、乙烯的電性能性能LDPELLDPEHDPE超高相對分子質(zhì)量聚乙烯體積電阻率/·cm介電常數(shù)/F·m-1（106Hz）介電損耗因數(shù)（106Hz）介電強度/kV·mm-110162.252.350.00052010162.202.300.0005457010162.302.350.0005182810172.350.0005355.化學(xué)穩(wěn)定性PE是非極性結(jié)晶聚合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)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

41、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(shù)相近的溶劑可使其溶脹。隨著溫度的升高，PE結(jié)晶逐漸被破壞，大分子與溶劑的作用增強，當(dāng)達到一定溫度后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(fā)生老化，具體表現(xiàn)為伸長率和耐寒性降低，力學(xué)性能和電性能下降，并逐漸變脆、產(chǎn)生裂紋，最終喪失使用性能。為了防止PE的氧化降解，便

42、于貯存、加工和應(yīng)用，一般使用的PE原料在合成過程中已加入了穩(wěn)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(wěn)定劑等。6.衛(wèi)生性PE分子鏈主要由碳、氫構(gòu)成，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(wěn)定劑等塑料助劑，可能影響到它的衛(wèi)生性。樹脂生產(chǎn)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(zhì)接觸容易引起溶脹，PE中有些低相對分子質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)方法不同，其密度及熔

43、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，是工業(yè)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(zhì)量可分為低相對分子質(zhì)量聚乙烯、普通相對分子質(zhì)量聚乙烯、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯。按生產(chǎn)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0.9100.9

44、25g/cm3，質(zhì)輕，柔性，具有良好的延伸性、電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性能和耐低溫性（可耐-70），但力學(xué)強度、隔濕性、隔氣性和耐溶劑性較差。分子結(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，結(jié)晶度較低（55%65%），熔點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(zhuǎn)成型、涂覆、發(fā)泡工藝、熱成型、熱風(fēng)焊、熱焊接等，成型加工性好。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)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

45、，白色顆粒，分子為線型結(jié)構(gòu)，很少有支化現(xiàn)象,是典型的結(jié)晶高聚物。力學(xué)性能均優(yōu)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0.9410.960g/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(fā)生氧化作用。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。吸水性小，具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，介電性能、耐環(huán)境應(yīng)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(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶

46、和結(jié)扎帶，繩纜、魚網(wǎng)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”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(jīng)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(yōu)點，且軟化溫度和熔融溫度較高，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)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

47、、吹塑等成型方法生產(chǎn)農(nóng)膜、包裝薄膜、復(fù)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 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(jié)晶度為7080，平均相對分子質(zhì)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(huán)境應(yīng)力開裂性及強度的長期保持性。MDPE可用擠出、注射

48、、吹塑、滾塑、旋轉(zhuǎn)、粉末成型加工方法，生產(chǎn)工藝參數(shù)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(zhì)量聚乙烯英文名稱：ultra-high molecular weight polyethylene，簡稱UHMWPE超高相對分子質(zhì)量聚乙烯沖擊強度高，耐疲勞，耐磨，是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。其相對分子質(zhì)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(zhì)量高而具有其他塑料無可比擬的優(yōu)異性能，如耐沖擊、耐磨損、自潤滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用于機械、運輸、紡織、造紙

49、、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運動器械等領(lǐng)域，其中以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外，由于超高相對分子質(zhì)量聚乙烯優(yōu)異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用，而且，超高相對分子質(zhì)量聚乙烯耐低溫性能優(yōu)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(zhì)量聚乙烯纖維的復(fù)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(zhì)量聚乙烯熔融狀態(tài)的粘度高達108Pa·s，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(shè)備的改造，已使超高

50、相對分子質(zhì)量聚乙烯由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)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(fā)展的一類新型高分子樹脂，其相對分子質(zhì)量分布窄，分子鏈結(jié)構(gòu)和組成分布均一，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和光學(xué)性能，已被廣泛應(yīng)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(yīng)注意的幾個問題。聚乙烯屬于結(jié)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

51、充分。不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大。注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)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(zhì)量、密度和結(jié)晶度。LDPE在180左右， HDPE在220左右，最高成型加工溫度一般不超過280。熔融狀態(tài)下，PE具有氧化傾向，因而，成型加工中應(yīng)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(dāng)剪切速率超過臨界值后，易出現(xiàn)熔體破裂等流動缺陷。制品的結(jié)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(yīng)盡量使制品各部分冷卻速率均勻一致，以免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，降低制品

52、的力學(xué)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(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時，可強行脫模。1.1.4聚乙烯的改性聚乙烯屬非極性聚合物，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(zhì)。常用的改性方法包括物理改性和化學(xué)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

53、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(nèi)部組織形成伸直鏈晶體，材料內(nèi)部大分子晶體沿應(yīng)力方向有序排列，材料的宏觀強度得到大幅度提高，同時分子鏈有序排列將使結(jié)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(fā)揮基體和纖維的強度。纖維增強改性。纖維增強聚合物基復(fù)合材料由于具有比強度高、比剛度高等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。如采用經(jīng)

54、KH-550偶聯(lián)劑處理的長玻璃纖維(LGF)與PE復(fù)合制備的PELGF復(fù)合材料，當(dāng)LGF加入量為3O(質(zhì)量分數(shù))、長度約為35mm時，復(fù)合材料的拉伸強度和沖擊強度分別為52.5MPa和52kJm。晶須改性。晶須的加入能夠大幅度提高HDPE材料的力學(xué)性能，包括短期力學(xué)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(dān)較大的外界應(yīng)力使復(fù)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(jié)

55、合，當(dāng)填充質(zhì)量分數(shù)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(yōu)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(xué)性能急劇降低的問題；LLDPE與HDPE共混后可以提高產(chǎn)品的綜合性能。PE與彈性體的共混改性。彈

56、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(yōu)良性能的PE。如LDPE-聚烯烴彈性體(POE)共混物，當(dāng)POE的質(zhì)量分數(shù)為3O時，共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(fù)合體系的綜合力學(xué)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(xué)性能。（3）填充改性 填充改性是在PE基質(zhì)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，

57、如電性能、阻燃性能等，但同時對復(fù)合材料的力學(xué)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(xué)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(shù)有：表面活性劑或偶聯(lián)劑處理技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、聚合填充技術(shù)和原位乳液聚合技術(shù)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(huán)保意義。2.化學(xué)改性化學(xué)改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交聯(lián)改性、氯化及氯磺化改性和等離子體改