針對市政排水工程管材選用問題探索研究

汪森　劉一檸

摘要： 隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，我國給排水工程也得到了飛速發(fā)展，而水管材質(zhì)選擇適當(dāng)與否對給排水工程顯得最為重要。本文首先對幾種常用市政排水管材進(jìn)行了比較，然后分析了各種管材的優(yōu)缺點，在此談了談自己的看法，希望能為市政排水設(shè)計的管材選用提供參考。

關(guān)鍵詞： 市政排水； 常用管材； 比較； 性能； 設(shè)計；

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大。作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施——市政排水管網(wǎng)，也得到了政府部門的大力支持、在原來基礎(chǔ)上更加完善。市政排水管道作為基礎(chǔ)設(shè)施，要為城市服務(wù)近百年。所以市政管材要因地制宜科學(xué)選用。只要設(shè)計合理，新型管材運用在市政排水管網(wǎng)中是有一定優(yōu)勢的，隨著科技水平的提高，新型管材的成本將進(jìn)一步降低，全面替代傳統(tǒng)管材將指日可待。現(xiàn)在就常用管材的一些特性，優(yōu)缺點，使用范圍做一簡要論述。

一、市政排水工程常用管材特性分析

1.混凝土管和鋼筋混凝土管?；炷凉芎弯摻罨炷凉苓m用于排除雨水。污水，可在專門工廠預(yù)制，也可在現(xiàn)場澆制。分混凝土管、輕型鋼筋混凝土管、重型鋼筋混凝土管3種。管口通常有承插式、啟口式、平口式?；炷凉苓m用于管徑較小的無壓管。當(dāng)管道埋深較大或鋪設(shè)在土質(zhì)條件不良的地段，為抗外壓時通?？紤]采用鋼筋混凝土管?；炷凉芎弯摻罨炷凉鼙阌诰偷厝〔?，制造方便。而且可根據(jù)抗壓的不同要求，制成無壓管。低壓管。預(yù)應(yīng)力管等，所以在排水管道系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用?；炷凉芎弯摻罨炷凉艹米饕话阕粤髋潘艿劳猓摻罨炷凉芎皖A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管也可用作泵站的壓力管和倒虹管。它們的主要缺點是耐酸堿腐蝕及抗?jié)B性差，管節(jié)短、接頭多、施工復(fù)雜。在地震強(qiáng)度大于8度的地區(qū)及飽和松砂、淤泥土質(zhì)、充填土、雜填土的地區(qū)不易敷設(shè)。另外管徑較大時自重較大，不易搬運。

2.金屬管。常用金屬管有鑄鐵管及鋼管。室外重力流排水管道一般很少采用金屬管，只有當(dāng)排水管道承受較大內(nèi)壓或外壓時或?qū)B漏有較高要求時，如穿越鐵路，河道的倒虹管或靠近給水管道的房屋基礎(chǔ)時，及排水泵站的進(jìn)出水管用金屬管。才采用金屬管，在地震烈度大于8度或地下水位高，流沙嚴(yán)重的地區(qū)也采用金屬管。金屬管質(zhì)地堅固，抗壓，抗震，抗?jié)B性能好；內(nèi)壁光滑，水流阻力小管子每節(jié)長度大，街頭少。但價格昂貴，鋼管抗酸堿腐蝕及地下水侵蝕的性能差。目前，國內(nèi)排水管材大多數(shù)采用鋼筋混凝土管，鋼筋混凝土管作為排水管使用存在著許多弊端：（1）理化性能不穩(wěn)定，使用壽命短；（2）綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高；（3）其生產(chǎn)不符合節(jié)能環(huán)保政策。

3.HDPE管是一種具有環(huán)狀波紋結(jié)構(gòu)外壁和平滑內(nèi)壁的新型塑料管材，由于管道規(guī)格不同，管壁結(jié)構(gòu)也有差別。根據(jù)管壁結(jié)構(gòu)的不同，HDPE管可分為雙壁波紋管和纏繞增強(qiáng)管兩種類型。 （1）HDPE雙壁波紋管。雙壁波紋管是由HDPE同時擠出的波紋外壁和一層光滑內(nèi)壁一次熔結(jié)擠壓成型的，管壁截面為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁光滑平整，外壁為等矩排列的具有梯形中空結(jié)構(gòu)的管材。具有優(yōu)異的環(huán)剛度和良好的強(qiáng)度與韌性，重量輕、耐沖擊性強(qiáng)、不易破損等特點，且運輸安裝方便。管道主要采用橡膠圈承插連接（也可采用熱縮帶連接）。（2）HDPE中空壁纏繞管。它是一種以HDPE為原料生產(chǎn)矩形管坯，經(jīng)纏繞焊接成型的一種管材。由于其獨特的成型工藝，可生產(chǎn)口徑達(dá)3000mm的大口徑管材，這是其他生產(chǎn)工藝難以完成甚至于無法完成的。此種管材與雙壁波紋管在性能上基本一致，管道連接主要采用熱熔帶連接方式，連接成本較雙壁波紋管略高；另外，該管的一個主要缺點是在同樣直徑和達(dá)到同樣環(huán)剛度下，一般要比直接擠出的雙壁波紋管耗費更多的原材料，因此，其生產(chǎn)成本較高。（3）金屬內(nèi)增強(qiáng)聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管。它是以聚乙烯為主要原料，經(jīng)過特殊的擠出纏繞成型工藝加工而成的結(jié)構(gòu)壁管，產(chǎn)品由內(nèi)層為PE層、中間層為經(jīng)涂塑處理的金屬鋼帶層、外層為PE層的三層特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。經(jīng)涂塑處理的鋼帶與內(nèi)、外聚乙烯層在熔融狀態(tài)下復(fù)合，使其有機(jī)的融為一體，即提高了管材的強(qiáng)度，又解決了鋼帶外露易腐蝕的問題。管徑從DN700～DN2000。

4.玻璃鋼纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂管，簡稱玻璃鋼管，是一種新型的復(fù)合管材，它主要以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，以樹脂為基體制成，以其優(yōu)異的耐腐蝕性能、輕質(zhì)高強(qiáng)、輸送流量大、安裝方便、工期短和綜合投資低等優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于化工企業(yè)腐蝕性介質(zhì)輸送以及城市給排水工程等諸多領(lǐng)域。隨著玻璃鋼管的普及應(yīng)用，又出現(xiàn)了玻璃纖維繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂管，簡稱夾砂玻璃鋼管（RPMP管），這種管道從性能上提高了管材剛度，降低了成本。接頭一般采用承插連接方式，兩道“O”型密封圈。安裝方便、可靠、密封性、耐腐蝕性好，接頭可在小角度范圍內(nèi)任意調(diào)整管線的方向。

二、玻璃鋼管材的特點分析

1.具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能。玻璃鋼管材的密度通常為1.8-2.1g/cm3，約為鋼的1/4，比鋼材、鑄鐵和塑料等的比強(qiáng)度都高。玻璃鋼管的重量一般都不大于同規(guī)格鋼管的1/3，物理力學(xué)性能優(yōu)異。此外，玻璃鋼管的熱膨脹系數(shù)與鋼大體相當(dāng)，熱傳導(dǎo)系數(shù)只有鋼的0.5%，是一種很好的熱和電絕緣材料。

2.耐化學(xué)腐蝕，使用壽命長。玻璃鋼管具有特殊的耐化學(xué)腐蝕性能，在管道縱橫交錯、星羅棋布的環(huán)境下，可根據(jù)介質(zhì)的要求選擇不同的耐腐蝕管道。

3.水力特性優(yōu)異。水力學(xué)特性是玻璃鋼管道的重要特性之一。水力學(xué)特性優(yōu)異意味著流體壓頭損失小，可以選用較小的管徑或功率較小的輸送泵，從而減少管線工程初期投資、節(jié)省電能，降低運行成本。

4.安裝、維護(hù)費用低。一般來說，玻璃鋼管不需要特殊的防腐處理；保溫層可以減薄，甚至不另做保溫處理；管道比較輕，吊裝設(shè)備噸位小，功率消耗少；單根玻璃鋼管道長，現(xiàn)場接頭少，施工快捷、方便。

5.設(shè)計靈活性大，改型周期短。玻璃鋼管是將浸有樹脂基體的纖維增強(qiáng)材料，按照特定的工藝條件逐層纏到芯模上并進(jìn)行適當(dāng)固化而制成的，管壁是一種層狀結(jié)構(gòu)，可以通過改變樹脂系統(tǒng)或采用不同的增強(qiáng)材料來調(diào)整玻璃鋼管的各項物理和化學(xué)性能，以適應(yīng)不同介質(zhì)和工作條件制成不同壓力等級或具有某種特殊性能的玻璃鋼管。改型周期短，則是纖維纏繞復(fù)合材料的顯著特點，各向同性的金屬管材無法與其相比。

6.不污染介質(zhì)。玻璃鋼管道交聯(lián)密度高，無味、無臭、無毒、無雜質(zhì)剝離和脫落，沒有腐蝕結(jié)垢，不產(chǎn)生微生物、細(xì)菌、鐵離子等，因而對所輸送介質(zhì)不產(chǎn)生任何污染。

三、結(jié)語

隨著全國各個城市的市政建設(shè)中不斷引入與開發(fā)了新型給排水管材，從而使各類管道管材都能在使用中發(fā)揮出十分重要的作用與價值。應(yīng)當(dāng)說，水管之選擇要綜合管材的衛(wèi)生、性能、價格、安裝維修等多種因素加以考慮，這樣才能選出合理的最佳管材，并避免由于管材選擇不佳而導(dǎo)致的各種直接與間接損失，從而達(dá)到最為滿意之效果?？偟恼f來，水管的選擇應(yīng)綜合管材的衛(wèi)生、性能、成本、使用壽命、安裝維修、而寸腐蝕、密封性、水力條件、防火性、防噪聲、熱膨脹系數(shù)、收縮系數(shù)、強(qiáng)度、耐用、安全、環(huán)保等多種因素來考慮，才能選擇出相應(yīng)的最佳管材，避免因管材選擇欠佳造成的各種直接、間接損失，達(dá)到最佳滿意的效果。