塑料管材的性能及在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

王麗萍

（甘肅科瑞水電工程試驗檢測有限公司，甘肅蘭州730046）

農(nóng)田水利工程最早使用鍍鋅鋼等金屬管材，長期使用過程中，這種金屬管材很容易發(fā)生銹蝕，而自身細(xì)菌對人體健康和農(nóng)田都產(chǎn)生不良影響。隨著新型管材研究力度的加大，農(nóng)田水利工程開始引入新型管材，使得塑料管材逐漸進(jìn)入到人們的視野，考慮到塑料管材的耐腐蝕性和易操作性，大量新型塑料管材應(yīng)用到農(nóng)田水利工程中，逐漸代替了傳統(tǒng)金屬管材，占據(jù)管材市場主要份額。在此環(huán)境背景下，探討塑料管材的性能及在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 塑料管材的性能

1.1 聚乙烯管材

聚乙烯管又為PE 管，廣泛用在給水管與燃?xì)夤苤?，單體乙烯聚合形成PE 樹脂，聚合過程中受到壓力與溫度的影響，會形成不同密度樹脂，使得聚乙烯管分為高密度聚乙烯管材、中密度聚乙烯管材和低密度聚乙烯管材。由于給水管承受壓力大，必須選擇分子量大的PE 樹脂，相比于傳統(tǒng)管材而言，PE管具有以下優(yōu)勢：一是PE 管連接中以電熱熔連接方式為主，管道接頭位置強(qiáng)度較大，連接更加可靠；二是PE 管的低溫脆化溫度低，即使在冬季氣候溫度下，抗沖擊性能較好，不會出現(xiàn)管道脆裂的情況；三是由于聚乙烯屬于電絕緣體，不會與土壤中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，即為不可降解，不會出現(xiàn)銹蝕、腐爛、電化學(xué)腐蝕等情況，耐化學(xué)腐蝕性較強(qiáng)；四是在實際使用中，PE 管的耐老化性能高，相比于普通管材而言，使用壽命長，經(jīng)濟(jì)性更高。除此之外，PE 管的重量較輕，易于運(yùn)輸與安裝，降低了安裝難度和安裝成本。但PE 管的材質(zhì)容易老化，需放置在密封性好的環(huán)境中儲存保管，不能長時間放置室外，否則會降低其使用壽命；強(qiáng)度低，與堅硬物碰撞擠壓易凹坑、穿孔；沒有阻燃性。

1.2 硬聚氯乙烯管材

硬聚氯乙烯（PVC-U）管以PVC-U 混配料為主要生產(chǎn)原料，混配料中大多為PVC 樹脂，還有一些生產(chǎn)要求的添加劑，一般應(yīng)用在飲用水輸送管道中，管徑范圍在20～315 mm。在實際應(yīng)用中硬聚氯乙烯管材除了具備塑料管材常見優(yōu)點(diǎn)之外，還具有極強(qiáng)的硬度、剛度、使用應(yīng)力等，整體抗老化性能較好，使用壽命較長，價格低廉，抗腐蝕性強(qiáng)，便于安裝和粘接，可回收，具有良好的密封性，符合農(nóng)田水利排水工程的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。但硬聚氯乙烯管材的抗撞擊性與耐久性較低，容易破損，對結(jié)構(gòu)粘合要求高，安裝中的固化時間長。

1.3 抗沖改性聚氯乙烯管材

抗沖改性聚氯乙烯管（PVC-M）是為了符合給排水應(yīng)用要求而研制的高韌性塑料管材，對傳統(tǒng)PVC 管材進(jìn)行改良與優(yōu)化。在實際應(yīng)用中，抗沖改性聚氯乙烯管的重量較輕，提高了運(yùn)輸和管道安裝的便利性。相比于一般管材而言，抗沖改性聚氯乙烯管具有較強(qiáng)的剛度與韌性，抗沖擊性好，可以抵御外部環(huán)境中的沖擊，進(jìn)而緩解和控制抗點(diǎn)載荷，預(yù)防地基不均勻沉降問題。與此同時，抗沖改性聚氯乙烯管（PVC-M）衛(wèi)生環(huán)保，可以保證輸水水質(zhì)不受污染，衛(wèi)生性能達(dá)到國家安全評價標(biāo)準(zhǔn)?？箾_改性聚氯乙烯管（PVC-M）施工中，連接方式多為彈性密封圈連接，安裝過程簡單。

1.4 雙壁波紋管材

PVC-U 雙壁波紋管與HDPE 雙壁波紋管在排水工程中可以互相代替，PVC 的環(huán)剛度要比HDPE好，HDPE 的韌性和抗沖擊能力要比PVC 的好，一般PVC-U 雙壁波紋管用于電力保護(hù)套管。HDPE 雙壁波紋管是以高密度聚乙烯為主要原料，利用管材成型工藝、切斷工藝以及擴(kuò)口工藝形成內(nèi)壁光滑、外壁為環(huán)形波紋結(jié)構(gòu)的新型管材。聚乙烯雙壁波紋管大多應(yīng)用在農(nóng)田水利灌溉輸水、建筑物排水、垃圾場排水輸送等排水管道中，應(yīng)用廣泛的原因是聚乙烯雙壁波紋管結(jié)實耐用，管材化學(xué)穩(wěn)定性高，可以抵御外界環(huán)境的影響，環(huán)境適應(yīng)性和抗開裂性強(qiáng)，自身中空結(jié)構(gòu)和環(huán)狀波紋結(jié)構(gòu)提高了聚乙烯雙壁波紋管的剛度，且聚乙烯雙壁波紋管造價成本低，價格便宜，安裝便利，應(yīng)用效益較高。在實際使用中，聚乙烯雙壁波紋管內(nèi)部光滑，降低了摩阻系數(shù)，增加了單位時間內(nèi)的管道流通量，進(jìn)而具有極強(qiáng)的防淤防堵性能。

2 塑料管材在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

2.1 施工準(zhǔn)備

管溝開挖前測量人員結(jié)合圖紙設(shè)計要求放線，將管溝線位、開口的寬度放出，作為挖管溝依據(jù)。驗收管材質(zhì)量狀況、規(guī)格型號和進(jìn)場數(shù)量，應(yīng)出具檢測單位符合標(biāo)準(zhǔn)要求的檢測報告單。

2.2 管溝開挖

在管溝開挖中，槽底不宜小于外徑+0.5 m 的方式設(shè)置開挖寬度。土地開挖到設(shè)標(biāo)高的0.2～0.5 m時，停止開挖，夯實土體，防止有沉陷問題的發(fā)生。溝底局部挖深部分或有尖硬物體清除部分必須用沙礫土回填密實，保證管道安全（波紋管的溝管超挖，需換填10～15 mm 天然料或5～40 mm 破碎料）。管道安裝前，在土體上鋪設(shè)一層砂土，并對土體表面進(jìn)行夯實平整處理，為管道敷設(shè)施工做好準(zhǔn)備工作。

2.3 塑料管道安裝

安裝前，技術(shù)人員對進(jìn)場塑料管道質(zhì)量進(jìn)行檢查。管材表面、內(nèi)壁是否平滑，管材兩端有沒有破損和裂口等缺陷，保證塑料管材符合工程設(shè)計要求。施工人員清理好管溝，并選擇符合設(shè)計要求的砂土進(jìn)行回填，夯實平整后進(jìn)行管道安裝。

安裝中，根據(jù)管材的性能不同，連接方式也不同，一般分熱熔對接、電熔連接、橡膠圈類接應(yīng)和其他連接等。一是PE 管應(yīng)將管端清理，確保不影響管材連接。管件連接時，斷面要對齊，錯邊要小于壁厚的10%，否則會影響對接的質(zhì)量。對接溫度控制在210～230℃，連接好后保持壓力不變，等接口冷卻后減壓。連接中嚴(yán)格按照規(guī)定控制，否則會影響到管材連接質(zhì)量。二是PVC 管接觸區(qū)域清理干凈，插口插入方向應(yīng)與水流方向一致。承插式橡膠圈的管材可在溝內(nèi)安裝連接，設(shè)置橡膠止水墊圈，表面涂抹一層高濃度潤滑劑，標(biāo)注承插長度，保證承插長度符合設(shè)計要求（適用管徑≥63 mm）；管溝不深的，用粘接接頭的管材可在溝邊連接到一定長度后，用彈性敷管法下管安裝（適用管徑20～200 mm）。鋪設(shè)過程中，如需切割時，切割面要平直。完成后清理干凈殘屑，不得立即對結(jié)合部位強(qiáng)行加壓，須靜置固化。三是雙壁波紋管材安裝時需將插口順?biāo)鞯姆较?、承口逆水流的方向、從低點(diǎn)向高點(diǎn)依次安裝。

安裝后，進(jìn)行土方夯實，每次回填厚度100～200 mm，從管兩側(cè)同時回填，不能損傷管材和連接處，不能出現(xiàn)位移現(xiàn)象，雙壁波紋管的管側(cè)及管頂以上0.5 m 的范圍內(nèi)可以用中粗砂、碎石屑、小于40 mm 粒徑的沙礫或挖出的原土回填，做好塑料管道的防護(hù)。

2.4 壓水試驗

管道安裝完成后實施分段壓水試驗，檢測管道性能，排除管道內(nèi)部漏水或變形的情況，一旦發(fā)現(xiàn)管道質(zhì)量問題，立即放空處理，直至壓水試驗合格為止。

3 結(jié)束語

塑料管材質(zhì)量輕、使用便利，使用中的化學(xué)穩(wěn)定性高，使用壽命較長，具有極強(qiáng)的環(huán)保性，將其應(yīng)用在農(nóng)田水利工程中，可以得到最佳的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。