新型排水管材应用研究

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摘要：用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE）、聚氯乙烯径向加筋管等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。

　　关键词：HDPE 新型管材　缠绕管　结构

　　一、概况

　　根据建设部《关于发布化学建材技术与产品的公告》精神，应用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯芯层发泡管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管（PVC－U）、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE 、PVC－U）、聚氯乙烯径向加筋管（PVC－U）等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。

　　研究的主要内容包括：新型排水管材的内容及分类；物理力学指标；工程应用研究；施工安装、使用与维护管理等。期间进行了资料收集、工艺应用计算及研究、学习参观考察、产品理化性能测试、施工安装、使用与维护管理等研究工作，而且经过努力，顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。

　　二、项目的目的、意义及内容

　　1.项目的目的、意义

　　目前，国内排水管材大多数采用钢筋混凝土管，钢筋混凝土管作为排水管使用存在着许多弊端：

　　（1）理化性能不稳定，使用寿命短；

　　（2）综合经济指标高；

　　（3）其生产不符合节能环保政策。

　　因此，淘汰混凝土管，推广使用塑料管材作为其更新换代产品更加具有重要的意义。高密度聚乙烯中空壁缠绕管（简称HDPE）作为塑料管材中的佼佼者由于其特殊的结构与性能，较小的设备投资，在排水管领域内越来越受到青睐。

　　目前随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大，新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大，必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规，在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此市场对复合管材的需求将急剧增大。

　　q市的经济发展水平一直居于省的龙头地位。城市基础建设投资的力度呈加速态势。这为q市的城市建设水平以及新型建材的开发、推广、使用水平提出了更高的要求。因此，开发新型排水管材并尽快地进行推广使用，提高技术及经济性指标，满足可持续发展方针的需要，早日为q乃至全国的城市建设发挥其应有的作用，具有非常重要的意义。

　　2.研究内容

　　（1）新型排水管材的内容及分类

　　（2）物理力学指标

　　（3）工程应用研究

　　（4）施工安装、使用与维护管理

　　三、国内外发展现状

　　上海市早在1998年以沪建材98第0511号文规定：淘汰水泥管（混凝土管），推广使用塑料管。北京市为迎接2008年奥运会，正准备淘汰水泥排水管，并计划在“十五”期间总投资2800亿元用于市政建设，其中800亿用于市政排水管网建设及污水处理。西方发达国家早在上个世纪八十年代已开发出了替代产品－塑料管材，并极力推广使用。HDPE由于其特殊的中空壁结构，使得管材比重减轻，环刚度增强，而且设备投资也较小，因此在排水管领域内越来越受到青睐。特别是在德国、韩国和日本，大口径排水管中，HDPE缠绕管的使用率分别为60％，75％和90％。韩国政府今年又拨款一兆四千亿韩元，用于HDPE中空壁缠绕管替换水泥管的工程。因此，本课题以HDPE中空壁缠绕管作为研究重点。

　　四、主要内容

　　（1）排水管材的分类

　　市政工程用排水管按其管材特性可分为刚性管和柔性管（塑料管）两大类。

　　刚性管包括铸铁管、混凝土管、陶制管等，均为传统材料制作的管道，优点是刚性好，环刚度较高，但防腐性能差，用作排污管道需做特殊防腐处理，使用寿命一般为10～20年不等。最大的缺点是易破碎（铸铁管除外），渗漏严重，易造成二次污染。

　　塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构塑料管两大类。实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管和PE管，结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。

　　（2）物理力学指标

　　管材特性：

　　（1）结构独特，强度高，抗压耐冲击

　　（2）内壁平滑，摩阻低，过流量大

　　（3）耐腐蚀，无毒无污染，环保性突出

　　（4）连接方便，接头密封好，无渗漏

　　（5）重量轻，施工快捷，降低费用

　　（6）埋地使用寿命达五十年以上

　　（3）工程应用研究

　　用途：

　　HDPE中空壁缠绕管的主要用途可包括：

　　（1）水利工程、自来水工程输水

　　（2）市政工程雨水、污水排放

　　（3）工业废水排放、小区排水

　　（4）盐业输卤、渔业输水

　　（5）矿井、建筑物内通风系统

　　（6）电线、电缆护套

　　我们研究的重点主要是用于市政工程的雨污水排水管。

　　工程推广与应用

　　研究伊始，我们便致力于开展HDPE中空壁缠绕管的工程推广与应用的工作，作了大量的调查研究和推广论证工作。一年多来，经过主管部门、业主、设计院和生产厂家的共同努力，我们顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，在h湾改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管；在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC－U管，都取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。

　　（4）施工安装、使用与维护管理

　　由于HDPE管材本身的特性，以及推广初始阶段不为大多数人所了解，HDPE排水管在施工安装、使用与维护管理的许多方面都与传统管材有较大出入，带来了许多新的问题，同时也给人们对HDPE管材的接受和使用带来了心理疑虑和障碍，主要包括：

　　1.管道之间的连接，即接口形式；

　　2.管道与检查井的连接；

　　3.沟槽开挖与基础处理；

　　4.回填与管道抗浮；

　　5.管材环刚度的确定与选用；

　　6.相关标准与技术规程的不尽完善，等等。

　　根据我们对HDPE管的研究以及在推广使用过程中的总结，针对以上各方面内容，特提出以下几点：

　　1. 管道之间的接口形式建议使用密封胶圈柔性接口，不推荐使用热缩套连接。

　　2.由于材料的收缩率不同，HDPE管道与砖混检查井的连接处易导致渗漏，建议采用防水翼环，防水翼环可与不同管径的HDPE短管连接好后，直接用水泥砂浆浇注成砌块，在砌检查井时可根据流水底高，直接砌入，省时省力。从远期考虑，应注重塑料预制检查井的应用研究与推广。

　　3.在地下水位较高、流沙等不良地基处施工，应开挖一段、施工一段并迅速回填，注意防止管道的上浮、偏移与下窝，一旦发生，必须返工。

　　4.目前管道的规格一般仅有4KN/M²、8KN/M²两种，规格系列不够丰富，应进一步细分，以节省成本，提高管材的价格竞争力。

　　5. 应尽快出台相关的国家标准与技术规程，以利推广。

　　五、原材料及环境保护

　　高密度聚乙烯中空壁缠绕管的主要原料是PE（聚乙烯），原料可以全部国产化。

　　本项目在生产中无废水、废气、烟尘排放，无振动，车间内噪音在80dB以下，厂房外噪音60dB以下，不对环境造成污染。

　　六、市场预测

　　城市排水设施是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是城市正常运转的必要条件，城市排水设计水平的高低是一个城市现代文明的重要标志。

　　与发达国家甚至国内先进城市相比，q市的城市排水设施水平较为落后，主要体现在管材的使用上。虽然q市的排水体制是雨污分流制，但在管材的使用尤其是新型管材的使用上，却非常保守。近年来虽然q市排水基础建设项目较多，但所应用的管材却仍多为陶瓷管、混凝土管，鲜见新型管材的工程应用。这与q市飞速发展的经济状况是极不相称的。因此，应借鉴国内外先进城市的做法，逐步淘汰水泥管（混凝土管），大力推广使用新型管材。

　　根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》：塑料管的推广应用主要以UPVC和PE塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。2005年，在全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑给水和热水供应管道60%采用塑料管，电线护套管80%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道（DN400mm以下）50%采用塑料管，村镇供水管道70%采用塑料管，城市排水管道30%采用塑料管，城市燃气管道（中低压管）20%采用塑料管。

　　根据《q市市政建设“十五”计划及2010年发展规划》：“十五”期间，q市新、翻建市区雨、污水管道的投资为3.1亿元；2006～2010年，将新建、翻建雨、污水管网约100km，投资为6.07亿元。另外随着全国城市排水建设、污水处理及中水回用等投资力度的不断加大，q市本地以及全国市场对新型排水管材的需求将急剧增大，市场前景极为广阔。

　　七、技术经济比较

　　中空壁缠绕排水管与与水泥排水管相比较：