一種新型塑料管材的性能及在給排水工程中的應(yīng)用
塑料管材作為一種新型的管道材料,正不斷替代金屬或其他傳統(tǒng)的管道材料,發(fā)展十分迅速。1996年歐洲塑料管材產(chǎn)量為147萬(wàn)ｔ,日本為603萬(wàn)ｔ;美國(guó)1997年為216萬(wàn)ｔ。我國(guó)自20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研制應(yīng)用塑料管材,到1996年,我國(guó)各種塑料管材的總產(chǎn)量已達(dá)到43.5萬(wàn)ｔ[1]。塑料管材具有重量輕、耐腐蝕、易安裝、水流阻力小、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn),在給排水管道工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文簡(jiǎn)要介紹各類(lèi)塑料管材在給排水管道工程中的應(yīng)用情況。
1 新型塑料管在給排水工程中應(yīng)用
1.1 硬質(zhì)聚氯乙烯管(ＵＰＶＣ)
?。眨校郑霉艿朗且环N以聚氯乙烯(ＰＶＣ)樹(shù)脂為原料,不含增塑劑的塑料管材,是給排水管道中使用最為廣泛的一種塑料管道,主要用于城市供水、城市排水、建筑給水、建筑排水管道。日本的ＵＰＶＣ管道有74.18%用于給排水管道系統(tǒng),美國(guó)約有75%的ＵＰＶＣ管道用于給水或排水管道。我國(guó)約有60%的ＵＰＶＣ管道用于給水或排水管道。1998年我國(guó)有些省份ＵＰＶＣ建筑排水管的使用率己達(dá)到90%左右。
?。眨校郑霉艿朗紫仍谂潘贤茝V應(yīng)用,也是目前應(yīng)用最廣泛的一種排水管道道。ＵＰＶＣ排水道ＵＰＶＣ管道主要包括芯層發(fā)泡管、螺旋消聲管、螺旋纏繞管、徑向加筋管以及雙壁波紋管等。
(1)ＵＰＶＣ芯層發(fā)泡管:芯層發(fā)泡管在結(jié)構(gòu)上分3層,內(nèi)外兩層采用普通ＵＰＶＣ,中間是密度為700～900ｋｇｍ3的低發(fā)泡層。芯層發(fā)泡管采用3層共擠出工藝生產(chǎn)。中間夾層的低發(fā)泡層,不僅改善了管材的絕熱和隔音性能,而且使單位長(zhǎng)度管材節(jié)約17%左右的ＵＰＶＣ用量,從而使生產(chǎn)成本降低。芯層發(fā)泡管目前廣泛地用于建筑室內(nèi)排水管道。
(2)ＵＰＶＣ螺旋消聲管:螺旋消聲管的構(gòu)造特點(diǎn)是在管內(nèi)壁有6條起導(dǎo)流作用的螺旋肋,螺旋肋能夠強(qiáng)化水流的旋流,改善室內(nèi)排水管中的水流條件,從而達(dá)到穩(wěn)定壓力,提高過(guò)流能力,降低管道流水噪聲的目的,螺旋消聲管主要用于室內(nèi)排水立管。
(3)ＵＰＶＣ徑向加筋管:徑向加筋管的構(gòu)造特點(diǎn)是管外壁上帶有徑向加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的作用是提高管材環(huán)向剛度和管子承受外壓荷載的能力,從而可以減小管壁厚度,節(jié)?。眨校郑貌牧稀Ｒ话闱闆r可節(jié)省30%左右的ＵＰＶＣ材料。此管主要用于市政排水管道。
(4)ＵＰＶＣ雙壁波紋管:雙壁波紋管管壁由內(nèi)外兩層組成,外層為波紋狀,內(nèi)層光滑。這種管材的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省原材料,一般可節(jié)省40%左右,在給排水管道工程中主要用于室外埋地排水管道。
?。眨校郑玫涝诮o水系統(tǒng)中的應(yīng)用雖不及排水系統(tǒng),但隨著化學(xué)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及無(wú)毒級(jí)ＵＰＶＣ管道的生產(chǎn),ＵＰＶＣ管道在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用也日益廣泛,目前我國(guó)有5%～10%的管道用于給水系統(tǒng)。ＵＰＶＣ給水管道的規(guī)格為16～17Ｏｍｍ,既可用于城市供水管道,也可用于建筑室內(nèi)給水管道但不適用熱水輸送。目前我國(guó)己在30多個(gè)城市敷設(shè)5000ｋｍ以上的ＵＰＶＣ輸水管道,最大管徑達(dá)630ｍｍ。ＵＰＶＣ管道用于給水系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)管壁不結(jié)垢,輸水能力不會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的增加而降低,而這一點(diǎn)也正是鍍鋅管和鑄鐵管不可克服的缺點(diǎn);
(2)耐腐蝕性和柔軟性好,管道的使用壽命長(zhǎng),在德國(guó),20世紀(jì)30年代生產(chǎn)的ＵＰＶＣ管仍在給水管網(wǎng)中使用[2]。管內(nèi)壁潔凈,不適宜細(xì)菌生長(zhǎng)有利于保護(hù)水質(zhì)不受管道的二次污染;
(3)連接方式多,易于安裝。
1.2 鋁塑復(fù)合管(ＰＡＰ)
鋁塑復(fù)合管是由中間層縱焊鋁管,內(nèi)外層ＰＥ塑料以及鋁管與內(nèi)外層ＰＥ之間的熱熔膠通過(guò)高溫高壓共擠復(fù)合而成的5層復(fù)合管材中間鋁合金層是管道的骨架。該種管道具有節(jié)能、改善居住環(huán)境,提高建筑功能與質(zhì)量,降低建筑自重和方便施工等優(yōu)越性。鋁塑復(fù)合管目前主要用于室內(nèi)冷熱水供應(yīng)。我國(guó)從1996年開(kāi)始生產(chǎn)使用鋁塑復(fù)合管,目前生產(chǎn)能力已達(dá)到2億ｍａ[3]。
國(guó)產(chǎn)鋁塑復(fù)合管的物理力學(xué)性能己達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平,但產(chǎn)品外觀(guān)、幾何尺寸精度還趕不上國(guó)外產(chǎn)品。
1.3 玻璃鋼夾砂管(ＲＰＭ)
玻璃鋼夾砂管是采用不飽和聚酶樹(shù)脂、玻璃纖維、石英砂3種主要原料纏繞或離心澆鑄固化而成,其管壁由外表面樹(shù)脂保護(hù)層、內(nèi)增強(qiáng)層、中間結(jié)構(gòu)層和內(nèi)襯層組成。玻璃鋼夾砂管是一種柔性的非金屬?gòu)?fù)合材料管道具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、阻力小等特點(diǎn)可用于壓力或重力水輸送系統(tǒng),尤其適用于做大口徑城市給水排水管道[4]。
國(guó)外在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始生產(chǎn)使用這種管道,我國(guó)從1988年開(kāi)始研制生產(chǎn)玻璃鋼夾砂管道。1993～1998年全國(guó)大約鋪設(shè)了1000ｋｍ的玻璃鋼夾砂管,管徑在1000～1400ｍｍ范圍內(nèi),工作壓力為0.6～0.8ＭＰａ[5]。并己經(jīng)制定了產(chǎn)品質(zhì)量,設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范。實(shí)踐證明,玻璃鋼夾砂管在長(zhǎng)距離輸送給水、污水的工程中具有較突出的優(yōu)點(diǎn),是值得推廣使用的管材。
1.4 聚乙烯管(ＰＥ)
聚乙烯管按其密度不同分為低密度聚乙烯管,中密度聚乙烯管和高密度聚乙烯管,低密度聚乙烯管的柔性、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性能較好,主要用于農(nóng)村改水工程和農(nóng)用排灌管道。高、中密度聚乙烯管主要用于建筑物室內(nèi)外給水系統(tǒng),但中密度聚乙烯在我國(guó)應(yīng)用較少。我國(guó)目前還沒(méi)有聚乙烯給水管設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)因而影響聚乙烯給水管的推廣應(yīng)用。
1.5 交聯(lián)聚乙烯管(ＰＥ-Ｘ)
交聯(lián)聚乙烯管多為小口徑管道,主要應(yīng)用于建筑室內(nèi)冷、熱水的供應(yīng)。我國(guó)從1996年開(kāi)始生產(chǎn)交聯(lián)聚乙烯管道管徑大多在10～32ｍｍ之間少量達(dá)到63ｍｍ。近幾年隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的提高交聯(lián)聚乙烯管的市場(chǎng)需求越來(lái)越大,到1998年我國(guó)交聯(lián)聚乙烯管的生產(chǎn)能力已達(dá)3000萬(wàn)ｍ,交聯(lián)聚乙烯管的制造通常有化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)兩種方法其連接管件一般采用夾緊式銅制接頭或環(huán)式銅制接頭。
1.6 三型聚丙烯管(ＰＰ-Ｒ)
三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯,由于加入了橡膠彈性體,因而使得ＰＰＲ管具有較好的抗沖擊性能、耐溫性能和抗蠕變性能,克服了ＰＰ(聚丙烯)管在低溫時(shí)比較脆、不宜做給水管的缺點(diǎn)。ＰＰ-Ｒ管在給排水管道工程中還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用,僅限于建筑室內(nèi)冷、熱水管道。目前國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)標(biāo)稱(chēng)外徑為20～63ｍｍ6個(gè)規(guī)格的ＰＰ-Ｒ管,年產(chǎn)量為800ｔ。
1.7?。粒拢铀芰瞎?/span>
?。粒拢邮潜┡D、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物,3種組分的共同作用使ＡＢＳ管具有良好耐蝕性表面硬度及較高的耐沖擊強(qiáng)度。而且對(duì)溫度的適用范圍較寬,在40～
1.8 鋼塑復(fù)合管(ＳＰ)
鋼塑復(fù)合管可分為兩大類(lèi),一類(lèi)是擠出成型的鋼骨架鋼塑復(fù)合管,另一類(lèi)是采用噴涂法,內(nèi)襯法等生產(chǎn)的鋼塑復(fù)合管。ＳＰ管具有鋼管的機(jī)械強(qiáng)度和塑料管耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)主要用于城市供水和建筑室內(nèi)給水管道。
2 存在的問(wèn)題
(ｌ)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。塑料管在我國(guó)推廣應(yīng)用已有十幾年的歷史,生產(chǎn)塑料管的企業(yè)己達(dá)幾百家,但有相當(dāng)一部分企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。主要問(wèn)題有外觀(guān)粗糙;管壁厚度不夠,強(qiáng)度達(dá)不到要求;配合尺寸的穩(wěn)定性較差;閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán),易漏水等,也有個(gè)別廠(chǎng)家為降低成本,在生產(chǎn)過(guò)程中大量增加碳酸鈣的含量,造成管材強(qiáng)度低,脆性大。由于產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān),因而影響塑料管的推廣應(yīng)用。
(2)人們對(duì)塑料管的使用認(rèn)識(shí)不足。長(zhǎng)期以來(lái),人們對(duì)塑料管的認(rèn)識(shí)還始終停留在軟塑料制品的水平上,認(rèn)為塑料管強(qiáng)度低、不結(jié)實(shí)、易老化、不耐用、有毒性等,這些其實(shí)都是塑料軟制品過(guò)去存在的一些缺點(diǎn)。目前用于給排水工程的塑料管道已達(dá)到無(wú)毒級(jí),ＰＶＣ管道中也不含增塑劑,完全滿(mǎn)足使用要求。
(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不配套。目前我國(guó)塑料管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范,標(biāo)準(zhǔn)圖及概預(yù)算定額等嚴(yán)重不配套,從而阻礙了塑料的推廣使用。
3 今后的發(fā)展方向
用塑料管做給排水管道是必然的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)估計(jì),到2005年,在全國(guó)新建的工程中給排水管道的塑料管使用率將有大幅度地提高。其中城市供水管道(標(biāo)稱(chēng)直徑為400ｍｍ以下)和建筑雨水管道將超過(guò)60%;村鎮(zhèn)供水管道和建筑室內(nèi)給排水管道(包括熱水管道)將超過(guò)80%;城市排水管道也將達(dá)到50%。從需求的塑料管品種看ＵＰＶＣ管和ＰＥ管仍將是主要產(chǎn)品,但新型復(fù)合、改性塑料管也將受到重視。今后重點(diǎn)發(fā)展的塑料管品種有ＵＰＶＣ管、ＰＥ管、ＰＥ-Ｘ管、ＲＰＭ管、ＰＡＰ管和擠出成型的鋼骨架鋼塑復(fù)合管。從塑料管的規(guī)格來(lái)看ＰＥ-Ｘ管和ＰＡＰ管仍以小口徑為主,管徑為10～32ｍｍ,大口徑玻璃鋼管的標(biāo)稱(chēng)直徑為800～2000ｍｍ,ＵＰＶＣ管和ＰＶＣ管適用范圍較大,用途不同,管徑也就不同。供水管的管徑多為63～400ｍｍ,建筑排水管的管徑多為110～160ｍｍ,ＰＶＣ螺旋纏繞管的管徑多為300～2000ｍｍ。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展塑料管在給排水管道工程中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。塑料管的復(fù)合、改性研究,大口徑塑料供水管、排水管及配套專(zhuān)用管件的研制開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制等工作尚需進(jìn)一步努力。國(guó)家的相關(guān)政策、工程技術(shù)人員和工人的素質(zhì)也影響塑料管在給排水管道工程中的應(yīng)用。各部門(mén)及相關(guān)人員應(yīng)積極努力,相互配合,促進(jìn)塑料管在給排水管道工程中的推廣應(yīng)用。
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