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一种新型塑料管材的性能及在给排水工程中的应用 塑料管材作为一种新型的管道材料,正不断替代金属或其他传统的管道材料,发展十分迅速。1996年欧洲塑料管材产量为147万ｔ,日本为603万ｔ;美国1997年为216万ｔ。我国自20世纪80年代初开始研制应用塑料管材,到1996年,我国各种塑料管材的总产量已达到43.5万ｔ[1]。塑料管材具有重量轻、耐腐蚀、易安装、水流阻力小、造价较低等优点,在给排水管道工程中应用越来越广泛。本文简要介绍各类塑料管材在给排水管道工程中的应用情况。 1 新型塑料管在给排水工程中应用 1.1 硬质聚氯乙烯管(ＵＰＶＣ) ＵＰＶＣ管道是一种以聚氯乙烯(ＰＶＣ)树脂为原料,不含增塑剂的塑料管材,是给排水管道中使用最为广泛的一种塑料管道,主要用于城市供水、城市排水、建筑给水、建筑排水管道。日本的ＵＰＶＣ管道有74.18%用于给排水管道系统,美国约有75%的ＵＰＶＣ管道用于给水或排水管道。我国约有60%的ＵＰＶＣ管道用于给水或排水管道。1998年我国有些省份ＵＰＶＣ建筑排水管的使用率己达到90%左右。 ＵＰＶＣ管道首先在排水上推广应用,也是目前应用最广泛的一种排水管道道。ＵＰＶＣ排水道ＵＰＶＣ管道主要包括芯层发泡管、螺旋消声管、螺旋缠绕管、径向加筋管以及双壁波纹管等。 (1)ＵＰＶＣ芯层发泡管:芯层发泡管在结构上分3层,内外两层采用普通ＵＰＶＣ,中间是密度为700～900ｋｇｍ3的低发泡层。芯层发泡管采用3层共挤出工艺生产。中间夹层的低发泡层,不仅改善了管材的绝热和隔音性能,而且使单位长度管材节约17%左右的ＵＰＶＣ用量,从而使生产成本降低。芯层发泡管目前广泛地用于建筑室内排水管道。 (2)ＵＰＶＣ螺旋消声管:螺旋消声管的构造特点是在管内壁有6条起导流作用的螺旋肋,螺旋肋能够强化水流的旋流,改善室内排水管中的水流条件,从而达到稳定压力,提高过流能力,降低管道流水噪声的目的,螺旋消声管主要用于室内排水立管。 (3)ＵＰＶＣ径向加筋管:径向加筋管的构造特点是管外壁上带有径向加强筋。加强筋的作用是提高管材环向刚度和管子承受外压荷载的能力,从而可以减小管壁厚度,节省ＵＰＶＣ材料。一般情况可节省30%左右的ＵＰＶＣ材料。此管主要用于市政排水管道。 (4)ＵＰＶＣ双壁波纹管:双壁波纹管管壁由内外两层组成,外层为波纹状,内层光滑。这种管材的最大优点是节省原材料,一般可节省40%左右,在给排水管道工程中主要用于室外埋地排水管道。 ＵＰＶＣ道在给水系统中的应用虽不及排水系统,但随着化学工业技术的发展及无毒级ＵＰＶＣ管道的生产,ＵＰＶＣ管道在给水系统中的应用也日益广泛,目前我国有5%～10%的管道用于给水系统。ＵＰＶＣ给水管道的规格为16～17Ｏｍｍ,既可用于城市供水管道,也可用于建筑室内给水管道但不适用热水输送。目前我国己在30多个城市敷设5000ｋｍ以上的ＵＰＶＣ输水管道,最大管径达630ｍｍ。ＵＰＶＣ管道用于给水系统主要有以下优点: (1)管壁不结垢,输水能力不会随运行时间的增加而降低,而这一点也正是镀锌管和铸铁管不可克服的缺点; (2)耐腐蚀性和柔软性好,管道的使用寿命长,在德国,20世纪30年代生产的ＵＰＶＣ管仍在给水管网中使用[2]。管内壁洁净,不适宜细菌生长有利于保护水质不受管道的二次污染; (3)连接方式多,易于安装。 1.2 铝塑复合管(ＰＡＰ) 铝塑复合管是由中间层纵焊铝管,内外层ＰＥ塑料以及铝管与内外层ＰＥ之间的热熔胶通过高温高压共挤复合而成的5层复合管材中间铝合金层是管道的骨架。该种管道具有节能、改善居住环境,提高建筑功能与质量,降低建筑自重和方便施工等优越性。铝塑复合管目前主要用于室内冷热水供应。我国从1996年开始生产使用铝塑复合管,目前生产能力已达到2亿ｍａ[3]。 国产铝塑复合管的物理力学性能己达到国外先进水平,但产品外观、几何尺寸精度还赶不上国外产品。 1.3 玻璃钢夹砂管(ＲＰＭ) 玻璃钢夹砂管是采用不饱和聚酶树脂、玻璃纤维、石英砂3种主要原料缠绕或离心浇铸固化而成,其管壁由外表面树脂保护层、内增强层、中间结构层和内衬层组成。玻璃钢夹砂管是一种柔性的非金属复合材料管道具有强度高、重量轻、耐腐蚀、阻力小等特点可用于压力或重力水输送系统,尤其适用于做大口径城市给水排水管道[4]。 国外在20世纪70年代就开始生产使用这种管道,我国从1988年开始研制生产玻璃钢夹砂管道。1993～1998年全国大约铺设了1000ｋｍ的玻璃钢夹砂管,管径在1000～1400ｍｍ范围内,工作压力为0.6～0.8ＭＰａ[5]。并己经制定了产品质量,设计、施工及验收规范。实践证明,玻璃钢夹砂管在长距离输送给水、污水的工程中具有较突出的优点,是值得推广使用的管材。 1.4 聚乙烯管(ＰＥ) 聚乙烯管按其密度不同分为低密度聚乙烯管,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、伸长率、耐冲击性能较好,主要用于农村改水工程和农用排灌管道。高、中密度聚乙烯管主要用于建筑物室内外给水系统,但中密度聚乙烯在我国应用较少。我国目前还没有聚乙烯给水管设计、施工及验收标准因而影响聚乙烯给水管的推广应用。 1.5 交联聚乙烯管(ＰＥ-Ｘ) 交联聚乙烯管多为小口径管道,主要应用于建筑室内冷、热水的供应。我国从1996年开始生产交联聚乙烯管道管径大多在10～32ｍｍ之间少量达到63ｍｍ。近几年随着建筑标准的提高交联聚乙烯管的市场需求越来越大,到1998年我国交联聚乙烯管的生产能力已达3000万ｍ,交联聚乙烯管的制造通常有化学交联和物理交联两种方法其连接管件一般采用夹紧式铜制接头或环式铜制接头。 1.6 三型聚丙烯管(ＰＰ-Ｒ) 三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯,由于加入了橡胶弹性体,因而使得ＰＰＲ管具有较好的抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变性能,克服了ＰＰ(聚丙烯)管在低温时比较脆、不宜做给水管的缺点。ＰＰ-Ｒ管在给排水管道工程中还没有得到广泛的应用,仅限于建筑室内冷、热水管道。目前国内能生产标称外径为20～63ｍｍ6个规格的ＰＰ-Ｒ管,年产量为800ｔ。 1.7 ＡＢＳ塑料管 ＡＢＳ是丙烯腊、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物,3种组分的共同作用使ＡＢＳ管具有良好耐蚀性表面硬度及较高的耐冲击强度。而且对温度的适用范围较宽,在40～ 1.8 钢塑复合管(ＳＰ) 钢塑复合管可分为两大类,一类是挤出成型的钢骨架钢塑复合管,另一类是采用喷涂法,内衬法等生产的钢塑复合管。ＳＰ管具有钢管的机械强度和塑料管耐腐蚀的优点主要用于城市供水和建筑室内给水管道。 2 存在的问题 (ｌ)产品质量不稳定。塑料管在我国推广应用已有十几年的历史,生产塑料管的企业己达几百家,但有相当一部分企业的产品质量不稳定。主要问题有外观粗糙;管壁厚度不够,强度达不到要求;配合尺寸的稳定性较差;阀门关闭不严,易漏水等,也有个别厂家为降低成本,在生产过程中大量增加碳酸钙的含量,造成管材强度低,脆性大。由于产品质量不过关,因而影响塑料管的推广应用。 (2)人们对塑料管的使用认识不足。长期以来,人们对塑料管的认识还始终停留在软塑料制品的水平上,认为塑料管强度低、不结实、易老化、不耐用、有毒性等,这些其实都是塑料软制品过去存在的一些缺点。目前用于给排水工程的塑料管道已达到无毒级,ＰＶＣ管道中也不含增塑剂,完全满足使用要求。 (3)标准规范不配套。目前我国塑料管产品标准,设计、施工、验收规范,标准图及概预算定额等严重不配套,从而阻碍了塑料的推广使用。 3 今后的发展方向 用塑料管做给排水管道是必然的发展趋势。据估计,到2005年,在全国新建的工程中给排水管道的塑料管使用率将有大幅度地提高。其中城市供水管道(标称直径为400ｍｍ以下)和建筑雨水管道将超过60%;村镇供水管道和建筑室内给排水管道(包括热水管道)将超过80%;城市排水管道也将达到50%。从需求的塑料管品种看ＵＰＶＣ管和ＰＥ管仍将是主要产品,但新型复合、改性塑料管也将受到重视。今后重点发展的塑料管品种有ＵＰＶＣ管、ＰＥ管、ＰＥ-Ｘ管、ＲＰＭ管、ＰＡＰ管和挤出成型的钢骨架钢塑复合管。从塑料管的规格来看ＰＥ-Ｘ管和ＰＡＰ管仍以小口径为主,管径为10～32ｍｍ,大口径玻璃钢管的标称直径为800～2000ｍｍ,ＵＰＶＣ管和ＰＶＣ管适用范围较大,用途不同,管径也就不同。供水管的管径多为63～400ｍｍ,建筑排水管的管径多为110～160ｍｍ,ＰＶＣ螺旋缠绕管的管径多为300～2000ｍｍ。 随着科学技术的发展塑料管在给排水管道工程中的应用将越来越广泛。塑料管的复合、改性研究,大口径塑料供水管、排水管及配套专用管件的研制开发设计、施工标准规范的编制等工作尚需进一步努力。国家的相关政策、工程技术人员和工人的素质也影响塑料管在给排水管道工程中的应用。各部门及相关人员应积极努力,相互配合,促进塑料管在给排水管道工程中的推广应用。 |
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