高分子灯桩应用研究

孙建海

摘  要：灯桩是位于海岸、港口或河道，用以指引船舶方向的固定视觉航标。灯桩对船舶航行安全起着非常重要的作用，为保证其效能，航海保障部门每年会根据评估情况对辖区部分灯桩进行新建、改建、重建。开展航标科技创新，加大新材料的研发，解决我们工作中难点问题，提升服务水平，成为航保工作研究的重要方向。文章介绍的高分子灯桩，能有效解决传统材料灯桩建设、维护中存在的困难，行业应用前景广阔，可供同行参考。

关键词：线性低密度聚乙烯;灯桩;应用研究

中图分类号：U644.421      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0158-02

Abstract： Lamp piles are structures located on coasts， harbours or river courses to guide ships. Lamp piles play a very important role in the navigation safety of ships. In order to ensure their effectiveness， the navigation support department will build， rebuild and rebuild some of the lamp piles in its jurisdiction area according to the evaluation situation every year. To carry out scientific and technological innovation of navigation marks， increase the research and development of new materials， solve the difficult problems in our work， and improve the service level has become an important direction of aviation insurance research. This paper introduces the polymer lamp pile can effectively solve the difficulties existing in the construction and maintenance of traditional material lamp pile.

Keywords： linear low density polyethylene; light beacon; application research

前言

进入21世纪以来，随着各国大力发展海洋经济，人们已经进入了海洋时代，海洋开发以及利用海洋进行国际贸易，使得海上运输已经成为一种重要的交通运输方式，因此船舶航行安全就显得尤其重要。在船舶航行的过程中，势必要利用目视航标进行导航，航标运行的稳定性以及安全性对于航行有着重要的意义。而随着高分子材料技术不断的发展与应用，近年来高分子材料广泛应用于航标中，本文结合作者的工作经验介绍高分子灯桩的应用研究情况。

1 灯桩简介

近年来，随着航海保障事业的飞速发展，市面上研发出越来越多各式各样新型的航海保障航标灯桩。根据目前使用情况来看，按照主体材料进行区分，有钢筋混凝土灯桩、玻璃钢聚脲灯桩、钢结构灯桩、铝合金灯桩、高分子灯桩等。下面重点介绍使用比较广泛的三种灯桩。

1.1 钢筋混凝土灯桩

鋼筋混凝土灯桩优点是综合性能好;结构整体强度高，刚度大，变形小，稳定性好;灯桩抗腐蚀性好，尤其是钢筋和混凝土采取防护处理（如采用环氧树脂涂层钢筋和混凝土底层为柔性涂层面层为刚性涂层）后，结构耐久性大大增加;材料可分散运输。缺点是成本太高、施工工期长，桩体美观度低，桩身颜色保质期短并且重新粉刷难度大，失效后不好拆除，产生建筑垃圾。

1.2 玻璃钢聚脲灯桩

玻璃钢聚脲灯桩具有重量轻、硬度高，耐腐蚀、抗老化、运输、安装方便等诸多优点。但缺点也很突出，主要有：（1）弹性模量低，玻璃钢的弹性模量比木材大两倍，但比钢小10倍，因此在产品结构中刚性不足，容易变形。（2）长期耐温性差，一般玻璃钢不能在高温下长期使用，通用聚酯玻璃钢在50℃以上强度就明显下降，通用型环氧玻璃钢在60℃以上强度有明显下降。考虑到夏季室外曝晒，温度可达70℃，必须选择耐高温树脂。（3）剪切强度低，层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以强度很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避免使层间受剪。（4）老化现象，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。（5）污染环境，玻璃钢制作过程中，树脂会散发出比较刺鼻的气味，玻璃钢制品制作过程通常都会有切割和打磨的工序，这两个工序粉尘比较大，边角废料无法做无害化处理。玻璃钢制品报废后不能降解，不能自然分解，填埋不能处理，废品不能综合利用，废品不能焚烧，烟雾有害有毒。

1.3 高分子灯桩

高分子（低密度聚乙烯）灯桩是近两年综合以往灯桩优缺点的基础上着重研制的新型复合灯桩，由内部高强度钢骨架、外部非金属高分子（低密度聚乙烯）筒体、维修平台、高显形护栏、爬梯、防盗门及避雷针等部分组成。结构坚固、最高可抗17级台风，并可承受海浪强烈拍击，广泛用于岛礁、岬角、港口、防波堤等各种恶劣环境。特点如下：（1）筒体及骨架均为模块化设计，有多个单件通过螺栓连接组成，每个单件不超过60kg，在不依赖大型机械设备辅助的情况下人工可实现安装，施工工期短，安装简单方便，节省劳动力及机械设备，尤其适合施工环境复杂、交通不便的地方。（2）高强度骨架经过热浸镀锌工艺处理，耐候性、耐腐蚀性更强，结合承插式筒体结构，整体十分坚固，可抗台风等级最高达17级。（3）筒体采用非金属高分子（低密度聚乙烯）材料，具有抗UV等级高，耐韧性强、耐腐蚀等特点;灯桩使用10年后表面颜色仍符合IALA标准，且依然可承受强烈海浪的拍击。（4）灯桩生产过程绿色环保、无污染;且整体材料高效环保，可回收再利用，能够符合当前国家对环保的要求。（5）由于重量较轻、安装简单、维修方便、耐腐性强、高效环保等特点，使得高分子灯桩的价格便宜，日后检查、维修便利。（6）可以批量化、模块化、标准化生产，所以相对于其他灯桩可以设计成各式各样的造型和结构，高分子灯桩造型固定，同一辖区内使用，能够实现统一、协调。

2 高分子灯桩结构和规格

高分子灯桩包括灯桩桩身、灯笼、灯器及配套太阳能供电系统等部件组成。

灯桩内置热浸镀锌模块化骨架，每个骨架高度1米，桩高可按照要求设计从4米到12米不等，桩身直径有0.6米、0.8米、1.2米、1.5米四种规格，其中直径0.6米和0.8米灯桩爬梯外置，直径1.2米、和1.5米灯桩爬梯外置。桩体采用非金属高分子（低密度聚乙烯）免维护材质，每一个骨架对应一个横带，横带颜色可选，通常规格为红白相间、红绿相间、红黑相间以及纯红、纯黑、纯白、纯黄色。

直径1.2米和1.5米灯桩顶部可安装平台，平台采用316L不锈钢制成，加装316L不锈钢灯笼，灯笼直径1.5米，灯笼高度3.5米。

灯桩灯器安装于灯笼内，为LED闪光航标灯器，灯质可调节，一般灯质闪白5秒，射程≥10海里。

灯器配套太阳能供电系统安装于灯桩顶部平台上，主要包括太阳能电池板、充放电控制箱、免维护蓄电池。太阳能电源系统满足连续阴雨天工作时间大于99天。

4 应用推广

高分子灯桩优点是绿色无污染，废料和拆除后可回收，抗腐蚀性好，施工工期短，检查维修方便。从建造成本方面分析，以建设高12米，直径1.5米相同规模的灯桩为例，传统钢筋混凝土灯桩，造价约150万元，高分子灯桩造价约60万元，约为传统灯桩的40%。高分子灯桩造价虽然与同类型的钢结构灯桩造价相当，但钢结构灯桩在海洋环境下容易腐蚀，每年需要人工除锈和油漆保养，每年约3万元费用。綜合分析灯桩的性价比，高分子灯桩最为突出，经济效益十分明显。

5 结束语

新型材料的应用，为灯桩建设提供了可选的优化方案。目前，高分子灯桩已在烟台航标处大泓灯桩和龙眼港堤头灯桩推广应用。高分子灯桩作为一种经济实用、环保绿色的新型材料灯桩，在航海保障中将发挥积极的作用。高分子灯桩使用还处于起步阶段，但在促进航保科技创新研究应用方面，意义重大，为灯桩建造、管理、养护等方面带来良好的工作成效，鉴于高分子灯桩技术可靠，工艺先进，施工方便，绿色环保，以及在经济效益等方面具有无可比拟的优势，行业应用前景广阔。

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