浅谈当今建材市场埋地塑料排水管的应用及前景

浅谈当今建材市场埋地塑料排水管的应用及前景鲁秀韦广东省建筑材料研究院当今时代,城市的可持续性发展已成为国民经济生活中的一件大事,政府不断加大对市政及公用设施基础建设的投入,工程管网建设不断加快。各种排水管品种不断丰富,产量不断增加,质量不断提高,尤其是大口径结构壁管发展更快,成为当今投资焦点。随着“以塑代钢”的环保潮流,塑料排水管取代铸铁管已是大势所趋。与铸铁管相比,塑料排水管具有质轻,耐腐蚀,寿命长,施工方便等特点,在国外,塑料排水管不断替代金属管及其它传统材料的管道,发展十分迅速。特别是以聚乙烯管代替传统材料管道和PVC管道发展迅猛。根据国情,投资哪一种管道更具优势,更有发展前景,成为一个值得研究的话题。1排水管道种类及优缺点11管道种类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,特点是刚性好,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1020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。柔性管塑料管塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构壁塑料管两大类,实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃夹砂管和PE管,结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。由于埋地排水管主要承受外压负荷,因而对环刚度有较高要求,而环刚度和管壁的惯性矩成正比,所以使用实壁管显然不及使用结构壁管经济。达到同样环刚度结构壁管可以比实壁管节约原材料5070,近年,国内外结构壁管发展迅猛,主要是为了节省材料、降低成本。管径越大,节省材料越多,因此,大口径排水管用结构壁管最为经济。结构壁管有两种主要工艺直接挤出成型和缠绕成型。目前国内两种工艺的管材都有生产。直接挤出成型结构壁管,又分为双壁波纹管和加筋管,其工艺是把塑料熔融后挤出成管状,再由成型机连续成型,目前国内生产的最大管径DN1600MM国外生产管径为DN2000MM,设备投资极高,在5000万元左右缠绕成型结构壁管的工艺是把塑料熔融后挤出成型管,再缠绕在一个柱型胎具上,再由第二台挤出机挤出融胶,熔接形成结构壁管。其特点是设备投资小,容易调整环刚度,可灵活生产不同直径的管材,最大可生产DN2600MM。12刚性和柔性埋地排水管的优缺点比较121性能比较对两大类埋地排水管的优缺点进行比较,首先比较了解埋地排水管的性质要求,这是比较的基础,其性能要求比较如下强度和刚度比较从表面上看塑料埋地排水管是不及混凝土排水管,特别是钢筋混凝土管。但塑料管属于柔性管,在受外压负荷时,柔性管与刚性管的承受负载的机理是完全不同的。柔性管在受压破坏之前,可以有较大的变形,而刚性管在受外压破坏之前不可能有较大变形。当刚性管受外压时,负载完全经过管材壁传递到底部的管床上,在管材壁内产生弯矩,在管材的上下两点管壁内的应力是外侧受拉,内侧受压。随着管材直径加大,管壁的弯矩和应力急剧加大。所以大直径的混凝土排水管常常需要加钢筋而柔性管在受压破坏前先变形横向外扩,管材周围的回填土壤可以起到阻止柔性管变形和外扩的作用,外压负载就被传递和分摊到周围的回填土中去了。所以,同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小,它和周围的回填土共同承受负载,管土共同作用,因此,塑料埋地排水管不需要和刚性混凝土管一样的强度和刚度,在合理的刚度下,是完全可以达到使用要求的,这一点已被国外发达国家的应用实践所证实。水力特性比较塑料管由于内壁光滑,输送液体时摩擦阻力明显小于混凝土管。塑料管的内壁粗糙率为0001,而混凝土管为0013,因此在相同使用条件下,塑料管的输水量可比混凝土管提高30,实践证明,在同样的坡度下,采用直径较小的塑料埋地排水管就可以达到要求的流量。在同样的直径下,采用塑料埋地排水管可以减少坡度减少了铺设工程费。密封性比较塑料管的连接比较可靠连接方法26为电热熔带连接、管卡连接、热收缩连接、法兰连接、承插式密封橡胶连接。而混凝土管保证密封性方面是比较困难的,国内使用的平接口混凝土排水管在连接处只抹一圈混凝土,时间一长很难保证不泄漏又因为其完全是刚性的连接,管道稍有移动,如土壤不均匀沉降,连接处就可能被破坏。寿命、耐腐蚀比较埋地排水管输送的生活污水和雨水常常有腐蚀性雨水流过地面时常常溶入腐蚀性物质,或呈酸性或碱性,生产污水如工业排水更是常常有强腐蚀性,塑料埋地排水管的耐腐蚀性远胜于金属管,也明显优于混凝土管,塑料埋地排水管的抗磨损性能也很好。铺设安装比较塑料埋地排水管重量轻、长度大而灵活接头少,对于管沟和基础的要求低,而混凝土管一般需要做混凝土管道基础连接方便,施工快捷混凝土管的连接处需要养护,在城市拥挤或地质恶劣地区,如地下水位高,地基松软,塑料埋地排水管的这方面优点常常更明显。综合经济性比较在综合经济性方面塑料埋地排水管的优势正在被越来越多的用户所认识,实践经验证明,塑料埋地排水管的单价虽比混凝土高,但在正确设计和施工下采用塑料埋地排水管的总工程造价常常低于传统的混凝土管。而且施工速度快,周期短,工程质量易于保证。由于同等使用条件下相同内径的塑料管的输水能力比砼管提高30,一方面可减少埋管的坡度,从而减少土方量另一方面在不减少埋管坡度时,可用较小口径的塑料管达到较大口径的砼管的输水量,由于较小口径的管材所需沟槽相应较小,因而也会减少土方工程量。122塑料结构壁排水管与塑料实壁排水管相比具有以下优势结构壁管可比实壁管节省材料5070结构壁管可产生较大口径的管材,最大直径可到DN3000MM,而实壁管远远达不到,玻璃钢加砂管最大直径可达DN3000MM,但原材料价格较高,生产成本较高,获利空间较小。123挤出成型的波纹管与缠绕成型结构壁管的成本比较生产缠绕成型的结构壁管的设备投资最小且可生产较大口径的管材生产挤出成型的波纹管所需设备投资较大而且严重依赖进口,价格相当昂贵而且只能生产DN1200MM以下的管材。124投资效益比较投资排水管时,投资者不但要考虑投资哪种产品最有发展前景,更应考虑投资产品的投资规模及回报率。前文已经分析,塑料排水管取代传统材料制作的排水管已成必然趋势结构壁管比实壁管节省材料,那么投资哪一种结构壁管具有发展前景,投资效益高呢埋地排水管是一种对内压要求极低的管材,根据不同铺设土质条件,一般在01504MPA不等,主要是对管材的环刚度有较严格的要求,因此,在考虑投资效益时应着重分析两个要素。同样生产能力条件下,设备投资的大小。同样环刚度条件下,相同直径每种规格的单米材料用量。以上相关资料比较说明大口径缠绕成型结构壁管具有发展前景,投资效益高。2国内外排水管的应用情况及发展趋势21发达国家的现状在发达国家,一方面由于其环保意识萌发较早,对环境保护重视程度较高另一方面,发达国家的塑料工业起步早,为埋地排水领域提供了使用新型管道的条件。因此,在发达国家,埋地排水排污领域塑料管的用量最大,尤以室外埋地排水排污用量最大。22我国的现状我国过去在埋地排水领域应用塑料管最为落后,原因之一是中国过去的环境保护不够重视,排水管的建设投资不足传统上排水管主要采用价格最低的平口混凝土管。原因之二是我国过去对于塑料埋地排水管的研究试验力度不够,实际应用经验不足。也没有对埋地塑料排水管的生产设备进行研究开发,即使企业引进了埋地塑料排水管生产线,应用推广工作力度不够。过去,由于我国的环保意识不强,对城市排污管道建设投资不重视,在运行的城市排污管网有50以上的是80年代铺设的,其主要是混凝土管、铸铁管、陶制管以及用砖石砌成的暗渠。目前大部分已多年失修,管道腐烂、接头渗漏极为严重,管道破损、塌陷、堵塞时有发生。尤其是排水管网的渗漏和修复对城市环境和城市地下水的污染极为严重,据统计,我国90以上的城市水环境恶化,95以上的城市地下水不符合饮水标准排污管道的渗漏是最大的污染源之一。又由于过去城市排水管网设计的口径普遍较小,相对于日益增多的城市人口和城市不断扩大,显然不能满足其排水要求。每逢雨季,城市里汪洋一片,交通停滞,城市防洪任务相当严峻,这种现状早已引起各级政府的高度重视,对落后的城市排水排污管道进行更新改造迫在眉睫。在街道、公路高速公路埋设雨水收集管道,发达国家对雨水进行收集处理已是非常普遍的现象。国外实践证明,对雨水进行收集处理利用是一种最经济的取水途径,在我国对雨水进行收集处理利用可更好解决沿海城市的缺水问题,政府将对雨水进行收集处理利用列入未来节水措施中。随着国力的增27新型建筑给水管材综述蒋珠荣广州市机电安装有限公司摘要本文主要介绍了现今市场上各种常见的新型建筑给水塑料管的性能特点,并结合给水塑料管的性能特点简述了其在施工过程中的一些应用特征。关键词塑料给水管性能特点使用传统的镀锌钢管因其“易生锈、易腐蚀、易渗透、易结垢”等缺点而面临被淘汰,取而代之的是新型的给水管材,尤以给水塑料管因突出的优点迅速成为镀锌钢管的首选替代管材。本文将就给水塑料管的性能特点及在其施工中的应用等作一个简单的介绍。1新型给水管材的种类塑料给水管硬聚氯乙烯UPVC,氯化聚氯乙烯CPVC,高密度聚乙烯HDPE,聚乙烯PE,聚丁烯PB,聚丙稀PPR、PPC,烯腈一丁二烯一炳乙烯ABS,交联聚乙烯PEX。除此之外,复合管也是常用的新型管材,包括钢塑复合管,铝塑复合管,无缝铝合金衬塑复合管等。2塑料给水管材的物理性能塑料管的物理性能见表1。塑料管的物理性能影响管道的连接方式、用途、补偿措施和管道保温等方面。如PVCU、PP、ABS的力学性能相对较高,称为“刚性管”,适合明装PE、PEX、PB作为“柔性管”适合暗敷。塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVCU、表1物理性能单位PVCUPEPEXPPPBABS密度G/CM150095095090093102导热系数W/MK016048040024022026热膨胀系数MM/M0C007022015016013011弹性模量MPA30006006009003502500拉伸强度MPA402525281740硬度R1207010060使用温度0C06060606095209520952080PE、ABS仅能用于冷水管,而PEX、PP、PB、XPAP则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。塑料管因热膨胀系数高,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口,伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多,其中以PE、PP等聚烯烃类为最。施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良,因此可减少保温层的厚度甚至无需保温。3各种塑料给水管的特点对比见表2强,对雨水收集管道和海水淡化工程的建设投资将会加大。“十五”计划中的“南水北调工程”将为埋地塑料排水管提供了一个独特的市场,也为国内管道制造业提供了更为广阔的发展空间。23埋地排水管的发展趋势近几年来,因为国家越来越重视对环境的保护,我国塑料埋地排水管的市场开始复苏,从中央到地方各级政府相继出台了一系列节水、治污、保护环境的政策法规。上海市建委率先作出了“推广市政埋地排水塑料管,淘汰水泥排水管”的规定。国家宏观经济发展规划一方面为今后市政及公用排水、排污和治污工程提供了史无前例的发展空间,另一方面也将市政及公用排水、排污工程推广使用塑料管提到了议事日程。且正在加快进行中。国内企业有从国外引进了塑料埋地排水管生产线,亦有自主研制出了埋地塑料排水管生产线并已投放市场。随着塑料管原料合成生产,管材制造设备和生产技术设计理论、施工技术等方面的不断发展和成