CN105421329B - 风沙减速板、防沙障及其制造方法和应用 - Google Patents

风沙减速板、防沙障及其制造方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风沙减速板、防沙障及其制造方法和应用。所述风沙减速板包括：(1)高密度聚乙烯，(2)抗紫外线添加剂，(3)任选的、着色剂；其中，所述风沙减速板的厚度为1～4mm，且所述风沙减速板上分布有导流孔。本发明所述风沙减速板的制备方法包括：(1)配料，(2)原料干燥混合，(3)挤出，(4)压光，(5)冲孔，(6)烘干，(7)检测。在本发明中，将该风沙减速板用螺栓固定在立柱和压板之间，立柱固定在沙漠土壤中，形成可不断延伸的减风速防沙障，应用于沙漠、戈壁、绿洲边缘等地区的公路、铁路、市政及封沙育林工程中。

Description

风沙减速板、防沙障及其制造方法和应用
技术领域
本发明涉及防风治沙领域，具体涉及一种风沙减速板、防沙障及其制造方法、以及所述风沙减速板在防风治沙领域中的应用。
技术背景
我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一。第四次全国荒漠化和沙化监测公报显示：截止2009年底，至今我国荒漠化国土面积达到262.37万km2，沙化面积173.11万km2，占国土面积的18.03％。在内蒙古、新疆、青海、甘肃等地还有明显沙化趋势的土地面积31万km2。我国北部地区由于降水量减少，地下水位降低，天然草地退化和森林面积锐减，原来固定、半固定的沙丘活化不断生成流动沙丘，耕地沙化、植被退化严重，沙漠地区形成的遮天蔽日沙尘暴。新疆、甘肃、内蒙古、宁夏等地区深受沙漠的侵害，北京、天津、河北、河南、陕西等十六个省受到沙尘暴的影响，中国的沙尘甚至漂洋过海到了日本、韩国，造成严重的国际影响。沙尘暴频频侵袭严重危害农田、牧场、城市，直接威胁铁路、公路、油气田、电力通信等国家重要工程设施。随着经济的发展、资源开发和军事工业的需要，在沙漠中需要修建铁路、公路、矿井、卫星发射场、以及各类生活建筑和设施，而肆虐的风沙若不加以阻挡和固定，将会掩埋铁路、公路和建筑物，严重影响生产、生活安全。在我国北部干旱地区，戈壁、沙漠广泛分布，戈壁、沙漠地区风速高达20-60米/秒，高位携沙量大，风蚀路基、沙埋轨道、风翻列车等灾害事故时有发生，严重危及铁路设施和行车安全。因此，为了保障高速铁路、公路在大风环境下的安全运营，防沙措施是风沙治理面临的重要技术问题。
目前，我国以生物治沙和机械治沙为主，相互配合应用，尤其在工程防沙中更多的依赖机械治沙。机械治沙方法主要有草方格、石方格、塑料防沙网几种。其中，“草方格”有供货困难、铺设人工需求量大、寿命短、作用单一、运输困难等缺陷；石方格成本高、防沙效果差、区域性狭窄；塑料阻沙固沙网拥有不可降解、污染土壤、耐候性差、使用寿命短、阻力大、风蚀严重等致命缺陷。
为了克服上述现有技术中存在的问题，现急需一种可回收利用、抗风蚀、使用寿命长的防风防沙材料。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明一个示例的实施方式提供一种风沙减速板，所述风沙减速板包括：
(1)高密度聚乙烯，
(2)抗紫外线添加剂，
(3)任选的、着色剂；
其中，所述风沙减速板的厚度为1～4mm，且
所述风沙减速板上分布有导流孔。
在本发明一个实施方式中，以100重量份的高密度聚乙烯为基准，所述抗紫外线助剂和着色剂各自为4～16重量份和0～0.6重量份。
在本发明一个实施方式中，所述风沙减速板的宽度和长度分别为2.1～4.1m和1.0～3.0m。
在本发明一个实施方式中，所述抗紫外线添加剂包含不小于0.5重量％的二氧化硅；优选地，含量为0.5-50重量％的二氧化硅；更优选地，所述二氧化硅的粒径不大于25.0nm。
在本发明一个实施方式中，所述导流孔包括矩形孔、三角形孔、圆形孔或它们的组合，优选地，所述风沙减速板的开口率为40％～70％。
在本发明一个实施方式中，所述风沙减速板上分布的导流孔是规则排列的。
另一方面，本发明一个示例的实施方式还提供一种制备所述风沙减速板的方法，所述方法包括：
(1)将抗紫外线添加剂和任选的着色剂均匀分散到高密度聚乙烯中；
(2)通过挤出成板和冲孔，形成风沙减速板。
在本发明一个实施方式中，所述抗紫外线添加剂包含含量不小于0.5重量％的二氧化硅；优选地，含量为0.5-50重量％的二氧化硅；更优选地，所述二氧化硅的粒径不大于25.0nm，分散表观等级不低于A3级。
又一方面，本发明一个示例的实施方式提供一种防沙障，所述防沙障包括：
(1)一个或多个立柱，优选用金属管材、金属型材、高强度塑料型材、木材或它们任意的组合制得；和
(2)固定在立柱上的一个或多个权利要求1-5任一项所述的风沙减速板。
在本发明一个实施方式中，所述立柱露出地面的高度为1.0-3.0m，立柱埋入地面的长度为0.5-1.5m，立柱间的距离为2-4m，以配合所述风沙减速板。
在本发明一个实施方式中，所述风沙减速板固定在立柱之后至少部分埋入地面。
最后，本发明一个示例的实施方式提供所述风沙减速板和所述防沙障在防风治沙中的应用。
本发明解决了传统防风、防沙工程中采用树枝、芦苇、土工网、废旧钢轨、枕木等做成篱笆状的防风防沙材料使用寿命短、环境污染严重、防火性能差，或者采用钢筋混凝土结构，形式笨拙、安装困难，维护不便、工程费用高且不能重复使用等缺点。本发明所述风沙减速板克服了传统方法的不足，可机械化生产，安装快捷、费用低廉、可重复利用、对环境无污染、防火防水、整齐美观、使用寿命长。风沙减速板有效的避免风沙侵害，保证道路的畅通和生产、居住的安全。
与现有技术和产品相比，本发明所述风沙减速板和所述防沙障可回收重复利用，与现有技术中常规的防沙网、阻沙网、遮阳网等塑料固沙产品相比，本发明所述风沙减速板体积大，废弃后可便于回收再次利用，减少污染环境。其次，本发明风沙减速板能有效降低沙漠风速、抵挡沙尘。由于采用最佳的开口率结构设计，可以有效的引导风向风沙减速板的导流孔中通过，减少风沙向地下挖蚀的作用，从而减少或避免风蚀，起到良好的减风、阻沙、固沙作用。此外，本发明的风沙减速板强度大，是普通防沙网强度的10倍以上，能有效地抵抗风沙荷载。而且，使用寿命长，是普通防沙网的3倍以上；具有良好的环境稳定性和抗老化性能。一次施工，长期使用，综合造价优于各类普通防沙材料。最后，本发明风沙减速板结构轻巧、安装维护便利、造价低廉，特别是对铁路电气化设备不会产生安全隐患。
通过下面的详细描述、附图以及权利要求，本发明的其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明一个实施方式中的风沙减速板的示意图。
图2是本发明一个实施方式中所述风沙减速板固定在立柱上形成防沙障的示意图；其中，1.风沙减速板；2.压板；3.螺栓；和4.立柱。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“固定”、“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
在本发明中，所述风沙减速板以高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料、添加抗紫外线助剂、着色剂(例如，色母)等辅料制成的聚合物板材，板上分布有多边形孔及圆形孔。本发明所述风沙减速板的制备方法包括：(1)配料，(2)原料干燥混合，(3)挤出，(4)压光，(5)冲孔，(6)烘干，(7)检测。
图2所示，本发明所述防沙障由以下方式形成：将该风沙减速板1用例如螺栓3和压板2等方式固定在立柱4和压板2之间；立柱4底部埋在沙漠土壤下，优选地，所述风沙减速板和立柱与沙漠成垂直状，众多风沙减速板形成可不断延伸的防沙障。
在本发明中，所述风沙减速板的厚度在1～4mm之间，优选在2～3mm之间。在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的宽度在1-6m，优选在2～4m范围内选择。在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的长度在1-3m，优选在1.2～2.0m范围内选择。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的开口率为30-80％，优选40％～70％。
在本发明中，所述风沙减速板的物理性能为:拉伸强度≥30KN/m、断裂伸长率≤50％、梯形撕破强度≥0.75KN、顶破强度≥4KN。
在本发明中，所述风沙减速板的耐久性能为:额定使用寿命5年时，抗紫外线强度保持率(照射时间600h时)≥75％；额定使用寿命10年时，抗紫外线强度保持率(照射时间600h时)≥85％；额定使用寿命20年时，抗紫外线强度保持率(照射时间600h时)≥95％。
在优选实施方式中，将立柱底部插入沙漠土壤中，然后将该风沙减速板1用螺栓3固定在立柱4和压板2之间，垂直于地面，形成可不断延伸的防沙障，如图2所示。
在优选实施方式中，立柱可以用方形、矩形的金属管材或槽钢、角钢、H型钢、工字钢等金属型材制成，也可以用木材、高强度塑料型材。所选立柱强度要求是:立柱本身所具备的最大抗弯强度σbb大于使用时立柱上各点所受外力产生的最大弯矩Q。
本发明提供的一种风沙减速板与现有技术和产品相比有以下优点和有益效果：
(1)可回收重复利用：与普通“防沙网”和“遮阳网”等塑料固沙产品相比，本发明体积大，废弃后可便于回收再次利用，减少污染环境；
(2)减风、抗风蚀性能优异：该风沙减速板能有效降低沙漠风速、抵挡沙尘，由于采用最佳的开口率结构设计，可以有效的引导风向风沙减速板的导流孔中通过，减少风沙向地下挖蚀的作用，从而减少或避免风蚀，起到良好的减风、阻沙、固沙作用；
(3)强度大：风沙减速板强度是普通防沙网强度的10倍以上，能有效地抵抗风沙荷载；
(4)使用寿命长：在沙漠地区恶劣的环境，“草方格”一般只能用2～3年，一般的塑料材料只能用半年，且污染环境。本发明以HDPE聚乙烯树脂、抗紫外线助剂等原料，具有良好的环境稳定性，抗老化性能和使用寿命是普通防沙网的3倍以上，一次施工，长期使用，综合造价优于各类普通防沙材料；和
(5)方便、安全、低价：HDPE风沙减速板结构轻巧、安装维护便利、固定点少、施工速度快、安装工具简易、大量节省施工时间和人员成本且造价低廉，特别是对铁路电气化设备不会产生安全隐患。
本发明风沙减速板可作为专利号ZL201110281543.1《防沙网固定组件》中的防沙网的替代材料使用,形成桩式风沙减速板防风沙障，用于阻沙挡风。
具体来说，本发明提供的风沙减速板由高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料、添加抗紫外线助剂、色母等辅料制成的聚合物板材，板上有矩形孔及圆形孔。通过以下的工艺步骤制得：(1)配料，(2)原料干燥混合，(3)挤出，(4)压光，(5)冲孔，(6)烘干，(7)检测。
在实际应用中，将该风沙减速板用螺栓固定在立柱和压板之间，立柱底部埋在沙漠土壤下，风沙减速板和立柱与沙漠成垂直状，风沙减速板形成可不断延伸的防沙障。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板厚度可在2～3mm范围内选择，优选2.2～2.8mm，再优选2.5mm。风沙减速板厚度越厚，强度增大，有利于提高风沙减速的耐风沙牢度，从而提高产品的使用寿命。但是，风沙减速板厚度过大，会大幅度提高产品成本。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的宽度可根据工况和环境因素决定，通常在2.1～4.1m的范围内选择，优选2.5～3.5m，再优选3.0m。宽度越宽，防风防沙能力越佳，但宽度越大，产品成本越大。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的长度可根据工况和环境因素决定，通常在1-3m的范围内选择，优选1.5～2.5m，再优选2.1m。长度越小，抗风压能力越强，但配套立柱及其他部件使用量增大，综合成本增加。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板开口率为40％～70％，优选40％～60％或40％～50％，再优选50％。风沙减速板阻力的大小通过调整开口率来控制，开口率大，网片阻力小；开口率小，网片阻力大。而风沙减速板阻沙防风能力也通过调整开口率来控制，开口率大，阻沙防风能力越小；开口率小，阻沙防风能力越好。选择合理符合工况要求的风沙减速板开口率，可以有效的引导风向，减少风沙向地下挖蚀的作用，从而减少或避免风蚀，起到良好的减风、阻沙作用。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的制备方法，包括：(1)配料，(2)原料干燥混合，(3)挤出，(4)压光，(5)冲孔，(6)烘干，(7)检测。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的配料是根据强度、寿命、颜色、色泽度等要求，决定风沙减速板聚合物板材中高密度聚乙烯(HDPE)、抗紫外线助剂、色母等原料各自的比重。以100重量份的高密度聚乙烯为基准，所述抗紫外线助剂为4～16重量份、优选6-14重量份，更优选8-12重量份；所述着色剂为0～0.6重量份，优选0.2～0.6重量份，更优选0.3～0.5重量份，最优选0.4重量份。
在一个优选实施方式中，所述抗紫外线添加剂还包含含量不小于0.5重量％的二氧化硅(二氧化硅含量测试方法按照GB/T13021进行)；其中，二氧化硅粒径不大于25.0nm，分布均匀，其分散表观等级不低于A3级。在本发明中，分散表观等级是指二氧化硅在抗紫外线添加剂中分布均匀性状况的等级，可分为A1、A2、A3、B、C1、C2、D、E级。其中，A3级是分布均匀性较好的等级。
在本发明中，分散表观等级测试方法执行GB/T18251。其中，测定分散表观等级的方法如下：利用透射光，在放大倍率为×70的显微镜下逐个观察每个试样中的粒子和粒团，与GB/T18251标准中标明分散表观等级A1、A2、A3、B、C1、C2、D、E级的显微照片(放大×70)相比照，采用最具有可比性的等级评价来确定试样的分散表观等级。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的原料干燥混合是将计量配好的原料通过拌料机烘干并搅拌均匀，干燥温度为80～100℃，优选85～95℃，再优选88～92℃；烘干拌料时间为20～30分钟，优选23～27分钟。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的挤出是将干燥混合好的原料加入挤出机，挤出有一定厚度和宽度的板材。挤出机的工作参数为:挤出量80～250千克/小时，优选110～220千克/小时，再优选140～180千克/小时；挤出温度150～240℃，优选175～215℃，再优选185～200℃。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的压光是将挤出机挤出的板材通过三辊压光机将其平整、压光、压平。三辊压光机的工作参数为:辊筒温度在室温～250℃之间，优选比室温高20℃～220℃，再优选比室温高50℃～150℃；辊筒转速在2～60转/分钟之间，优选8～50转/分钟，再优选15～40转/分钟，再优选25～30转/分钟。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的冲孔是用冲床在压光后的板材上冲出矩形孔或者圆形孔，孔的数量和外形尺寸由风沙减速板的开口率决定。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的烘干是将冲孔后的板材放入烘箱烘干，去掉表面水分，烘箱温度在100～110℃之间，优选102～108℃，再优选104～106℃。
在一个优选实施方式中，所述风沙减速板的检测是将烘干后的产品进行外观和物理机械性能检测，挑选出合格产品。
实施以上工艺流程后，可以获得本发明涉及的风沙减速板，风沙减速板的物理机械性能是:拉伸强度≥30KN/m、断裂伸长率≤50％、梯形撕破强度≥0.75KN、顶破强度≥4KN。耐久性能是:抗紫外线强度保持率(照射时间600h)≥75％，额定使用寿命5年；抗紫外线强度保持率(照射时间600h)≥85％(％)，额定使用寿命10年；抗紫外线强度保持率(照射时间600h)≥95％(％)，额定使用寿命20年。
在优选实施方式中，所述风沙减速板的应用是根据工况和客户要求，可以选用不同颜色、宽度、长度及使用寿命的风沙减速板和不同材质、尺寸规格的立柱，将选择好的风沙减速板用螺栓固定在选好的立柱和压板之间，形成可不断延伸的防沙障。
在优选实施方式中，立柱露出地面的高度为1-3m，立柱埋入地面以下的长度为0.5-1.5m，立柱间的距离为2-4m。
在优选实施方式中，当地环境最大风速时，积沙后的风沙减速板将受到最大受力F2，此时风沙减速板本身所具备的最大强度F1必须大于F2。同理此时立柱本身所具备的最大抗弯强度σbb必须大于立柱上各点所受到的最大弯矩Q。
在本发明中，开口率是指风沙减速板正面投影中孔的面积与总面积的百分比。
在本发明中，拉伸强度及伸长率是指风沙减速板在受到风沙作用力时的性能指标，反映了风沙减速板承受风沙破坏的能力，测试方法执行GB/T3923.1《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》。
在本发明中，梯形撕破强度是指风沙减速板在同时受两个相反方向作用力时的性能指标，反映了风沙减速板承受风沙破坏的能力，测试方法执行GB/T 3917.3《纺织品织物撕破性能第3部分:梯形试样撕破强力的测定》。
在本发明中，顶破强度是指风沙减速板受集中荷载作用破坏时的性能指标，反映了风沙减速板承受风沙破坏的能力。测试方法执行GB/T 14800《土工合成材料静态顶破试验CBR法》。
在本发明中，抗紫外线强度保持率是指风沙减速板长期暴露在室外环境下，承受光照后强度变化的耐久性能指标，决定风沙减速板的使用寿命。测试方法执行GB/T16422.3《塑料实验室光源暴露实验方法第3部分:荧光紫外灯》
在本发明中，二氧化硅含量和分布是影响风沙减速板抗紫外线强度保持率的重要因素。二氧化硅含量测试方法执行GB/T13021《聚乙烯管材和管件炭黑含量的测定(热失重法)》，分散表观等级测试方法执行GB/T18251《聚烯烃管材、管件和混配料中颜料或炭黑分散的测定方法》。
在本发明中，高密度聚乙烯(HDPE)购自兰州石化公司。
在本发明中，抗紫外线助剂购自浙江金海环境公司，要求抗紫外线助剂中二氧化硅含量不小于0.5％；粒径不大于25.0nm，分布应均匀，其分散表观等级不低于A3级。
在本发明中，色母购自苏州集虹公司。
实施例1
(1)配料
称取100kg高密度聚乙烯(HDPE)、6kg抗紫外线助剂、0.4kg绿色色母。其中，抗紫外线助剂中二氧化硅含量为1％；粒径20.0nm，分散表观等级A3级。
(2)原料干燥混合
将称取好的原料放入拌料机烘干并搅拌均匀，干燥温度为85℃，烘干拌料时间为23分钟。
(3)挤出
将干燥混合好的原料加入挤出机，挤压出厚度2mm、宽度2.1m、长度2.0m的板材，挤出机的工作参数为:挤出量120千克/小时，挤出温度180℃。
(4)压光
将挤出的板材通过三辊压光机将其平整，压光、压平。工作参数为:辊筒温度150℃，辊筒转速在30转/分钟，得到板面硬挺且光整的绿色风沙减速板。
(5)冲孔
用冲床在压光后的板材上冲出120个规则排列的长方形孔。长方形孔长150mm、宽100mm，孔的面积总和为1.8m2，板的开口率为45％。
(6)烘干
将冲孔后的板材放入烘箱烘干，去掉表面水分，烘箱温度为105℃。
(7)检测
对烘干后的板材的外观、开口率、性能进行检测，挑选出符合要求的合格产品。
将检测合格的产品包装、入库。
采用以上方法制得的绿颜色风沙减速板经测定具有以下性能：拉伸强度32KN/m、断裂伸长率40％、梯形撕破强度0.85KN、顶破强度5KN；抗紫外线强度保持率(照射时间600h)为75％，额定使用寿命5年。
安装使用
本实施方案中，立柱采用材质为Q235、规格为60mm×60mm、管壁厚2mm的方形钢管，表面防锈处理，立柱露出地面的高度为2.0m，立柱埋入地下的长度为0.5m，立柱间的距离为2m。风沙减速板的规格为：厚度2.0mm、宽度2.1m、长度2.0m，开口率45％。将风沙减速板用螺栓固定在立柱上，形成减风速防沙障。
当现场最高风速为30m/s且正面吹向风沙减速板时，风沙减速板受到的最大受力F2，和立柱上受到的最大弯矩Q是:
wp＝v2/1600[kN/m2]＝0.5625[kN/m2](wp:单位面积上的受力，v:最高风速)
F2＝wp*S＝0.5625*(2.1*2*55％)＝1.3[kN](S:风沙减速板迎风受力面积)
F立柱＝F2＝1.3[kN]
Q＝F立柱*(2/2)＝1.3*(2/2)＝1.3[kNm]
此时，风沙减速板本身所具备的最大强度F1＝32[kN]大于风沙减速板受到的最大受力F2＝1.3[kN]。经过计算，立柱本身所具备的最大抗弯强度σbb＝1.97[kNm]大于立柱上受到的最大弯矩Q＝1.3[kNm]。显然，实施例1的桩式风沙减速板防风沙障可以可靠使用，即使在最高风速为30m/s时。
实施例2
(1)配料
称取100kg高密度聚乙烯(HDPE)、10kg抗紫外线助剂、0.5kg绿色色母，其中抗紫外线助剂中二氧化硅含量为1.2％；粒径22.0nm，分散表观等级A3级。
(2)原料干燥混合
将称取好的原料放入拌料机烘干并搅拌均匀，干燥温度为95℃，烘干拌料时间为25分钟。
(3)挤出
将干燥混合好的原料加入挤出机，挤压出厚度2.5mm、宽度3.1m、长度3.0m的板材，挤出机的工作参数为:挤出量150千克/小时，挤出温度200℃。
(4)压光
将挤出的板材通过三辊压光机将其平整，压光、压平，工作参数为:辊筒温度200℃，辊筒转速在40转/分钟，得到板面硬挺且光整的绿颜色风沙减速板。
(5)冲孔
用冲床在压光后的板材上冲出256个规则排列的圆孔，圆孔直径为150mm，孔的面积总和为4.5m2，板的开口率为50％。
(6)烘干
将冲孔后的板材放入烘箱烘干，去掉表面水分，烘箱温度为108℃。
(7)检测
对烘干后的板材的外观、开口率、性能进行检测，挑选出符合要求的合格产品。
将检测合格的产品包装、入库。
采用以上方法制得的绿颜色风沙减速板经测定具有以下性能：拉伸强度36KN/m、断裂伸长率45％、梯形撕破强度1.0KN、顶破强度7KN；抗紫外线强度保持率(照射时间600h)为85％，额定使用寿命10年。
安装使用
本实施方案中，立柱采用材质为Q235、规格为80mm×80mm、管壁厚3mm的方形钢管，表面防锈处理，立柱露出地面的高度为3.0m，立柱埋入地下的长度为0.8m，立柱间的距离为3m。风沙减速板的规格为：厚度2.5mm、宽度3.1m、长度3.0m，开口率50％。将风沙减速板用螺栓固定在立柱上，形成减风速防沙障。
当现场最高风速为30m/s且正面吹向风沙减速板时，风沙减速板受到的最大受力F2和立柱上受到的最大弯矩Q是:
wp＝v2/1600[kN/m2]＝0.5625[kN/m2](wp:单位面积上的受力，v:最高风速)
F2＝wp*S＝0.5625*(3.1*3*50％)＝2.6[kN](S:风沙减速板迎风受力面积)
F立柱＝F2＝2.6[kN]
Q＝F立柱*(3/2)＝2.6*(3/2)＝3.9[kNm]
此时，风沙减速板本身所具备的最大强度F1＝36[kN]大于风沙减速板受到的最大受力F2＝2.6[kN]；经过计算，立柱本身所具备的最大抗弯强度σbb＝5.17[kNm]大于立柱上受到的最大弯矩Q＝3.9[kNm]。显然，实施例2的桩式风沙减速板防风沙障可以可靠使用，即使在最高风速为30m/s时。
实施例3
(1)配料
称取100kg高密度聚乙烯(HDPE)、15kg抗紫外线助剂、0.6kg绿色色母，其中抗紫外线助剂中二氧化硅含量为1.5％；粒径18.0nm，分散表观等级A3级。
(2)原料干燥混合
将称取好的原料放入拌料机烘干并搅拌均匀，干燥温度为100℃，烘干拌料时间为30分钟。
(3)挤出
将干燥混合好的原料加入挤出机，挤压出厚度3.0mm、宽度4.1m、长度3m的板材，挤出机的工作参数为:挤出量200千克/小时，挤出温度220℃。
(4)压光
将挤出的板材通过三辊压光机将其平整，压光、压平，工作参数为:辊筒温度230℃，辊筒转速在20转/分钟，得到板面硬挺且光整的绿颜色风沙减速板。
(5)冲孔
用冲床在压光后的板材上冲出140个规则排列的正方形孔，正方形孔边长220mm，孔的面积总和为6.78m2，板的开口率为55％。
(6)烘干
将冲孔后的板材放入烘箱烘干，去掉表面水分，烘箱温度为110℃。
(7)检测
对烘干后的板材的外观、开口率、性能进行检测，挑选出符合要求的合格产品。
将检测合格的产品包装、入库。
采用以上方法制得的绿颜色风沙减速板具有以下的性能：拉伸强度40KN/m、断裂伸长率48％、梯形撕破强度1.2KN、顶破强度10KN；抗紫外线强度保持率(照射时间600h)为95％，额定使用寿命20年。
安装使用
本实施方案中，立柱采用采用材质为Q235、规格为90mm×90mm、管壁厚4mm的方形钢管，表面防锈处理，立柱露出地面的高度为3.0m，立柱埋入地下的长度为1.2m，立柱间的距离为4m。风沙减速板的规格为：厚度3.0mm、宽度4.1m、长度3m，开口率55％。将风沙减速板用螺栓固定在立柱上，形成减风速防沙障。
当现场最高风速为30m/s且正面吹向风沙减速板时，风沙减速板受到的最大受力F2和立柱上受到的最大弯矩Q是:
wp＝v2/1600[kN/m2]＝0.5625[kN/m2](wp:单位面积上的受力，v:最高风速)
F2＝wp*S＝0.5625*(4.1*3*45％)＝3.1[kN](S:风沙减速板迎风受力面积)
F立柱＝F2＝3.1[kN]
Q＝F立柱*(3/2)＝3.1*(3/2)＝4.7[kNm]
此时，风沙减速板本身所具备的最大强度F1＝40[kN]大于风沙减速板受到的最大受力F2＝3.7[kN]；经过计算，立柱本身所具备的最大抗弯强度σbb＝8.46[kNm]大于立柱上受到的最大弯矩Q＝4.7[kNm]。显然，实施例3的桩式风沙减速板防风沙障可以可靠使用，即使在最高风速为30m/s时。

Claims (11)

1.一种用于防沙障的风沙减速板，所述防沙障包括一个或多个露出地面的高度为1.0-3.0m的立柱；所述风沙减速板包括：
(1)高密度聚乙烯，
(2)抗紫外线添加剂，其中，所述抗紫外线添加剂包含含量为0.5-50重量％的二氧化硅，所述二氧化硅的粒径不大于25.0nm，分散表观等级不低于A3级，
(3)任选的、着色剂；
其中，所述风沙减速板的厚度为1～4mm，且
所述风沙减速板上分布有导流孔。
2.如权利要求1所述的风沙减速板，其特征在于，以100重量份的高密度聚乙烯为基准，所述抗紫外线添加剂和着色剂各自为4～16重量份和0～0.6重量份。
3.如权利要求1所述的风沙减速板，其特征在于，所述风沙减速板的宽度和长度分别为2.1～4.1m和1.0～3.0m。
4.如权利要求1-3任一项所述的风沙减速板，其特征在于，所述导流孔包括矩形孔、三角形孔、圆形孔或它们的组合。
5.如权利要求1-3任一项所述的风沙减速板，其特征在于，所述风沙减速板的开口率为40％～70％。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述风沙减速板的方法，所述方法包括：
(1)将抗紫外线添加剂和任选的着色剂均匀分散到高密度聚乙烯中；
(2)通过挤出成板和冲孔，形成风沙减速板。
7.一种防沙障，所述防沙障包括：
(1)一个或多个立柱；和
(2)固定在立柱上的一个或多个权利要求1-5任一项所述的风沙减速板。
8.如权利要求7所述的防沙障，其特征在于，所述立柱用金属管材、金属型材、高强度塑料型材、木材或它们任意的组合制得。
9.如权利要求7所述的防沙障，其特征在于，所述立柱露出地面的高度为1.0-3.0m，立柱埋入地面的长度为0.5-1.5m，立柱间的距离为2-4m，以配合所述风沙减速板。
10.权利要求1-5任一项所述风沙减速板在防风治沙中的应用。
11.权利要求7-9任一项所述防沙障在防风治沙中的应用。
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