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各类非金属污水管材使用性能分析

珠海水务集团有限公司 刘伟、龙甜甜

《广东供水》2010年第一期  点击数:


(本文为《广东供水》杂志文章选登,版权所有。未经广东供水编辑部书面授权,不得转载!)

  摘要:通过对各类污水管材的使用性能进行分析,研究并总结了污水管材在污水工程中使用的主要特点,为污水工程中的管材选择工作提供借鉴。

  关键词 :管材比选   污水工程   复合管材

  在市政污水工程中,选择合适的管材对工程的质量、造价及环境效益有着较大的影响。以往,市政工程使用的管材主要为钢筋混凝土管。近年,新型管材¬——如塑料管、玻璃钢管在市政排水中的应用也日益普遍。我们的市政排水应借鉴先进的经验并结合本地区的特点,选择合适的污水管材应用于我们的工程需求。
排水管渠的材料必须满足一定要求,才能保证正常的排水功能。①排水管渠必须具有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的水压;②排水管渠必须能抵抗污水中杂质冲刷和磨损,并具有抗腐蚀的功能,尤其对有某些腐蚀性的工业废水,抗腐蚀性更为重要;③排水管渠必须不透水,以防止污水渗出或地下水渗入,而污染地下水或腐蚀其他管线和建筑物基础;④排水管渠的内壁应平整光滑,使水流阻力尽量减小;⑤排水管渠应尽量就地取材,并考虑到预制管件及快速施工的可能,减少运输和施工费用。

  1 非金属管材

  1.1混凝土管、钢筋混凝土管(PCP)管

  混凝土管、钢筋混凝土管这两种管道,制作方便,造价低,在排水管道中应用非常广泛,但缺点是抗渗性能差、管节短、接口多和搬运不便。混凝土管通常内径不大于600mm,长度不大于1m,适用于管径小的无压管。但我国已于2005年1月1日开始,禁止在城镇市政污水、雨水管道系统中使用管径小于500mm的混凝土管道。
钢筋混凝土管口径一般在500mm以上,长度在1m~3m之间,其接口形式有承插式、企口式和平口式。钢筋混凝土管在我国已有多年的使用经验,其造价低,环刚度较大。但也有很多不足的地方:①管道的粗糙系数较大,n=0.013~0.014;②管道对基础要求高,抗沉降性能差;③连接采用承插式的水泥包封,易漏水,容易造成二次污染;④管道重,施工难度大,安装费用高。

  1.2玻璃钢夹砂管(RPMP)

  玻璃钢夹砂管国内外已有广泛使用,其优点在于:① 重量轻,仅为混凝土管的10%,运输方便,安装快捷;② 内阻小,其粗糙系数n=0.008~0.01,由于内壁比较光滑,其流体输送压力损失小(见表1),同一种流量可以选用较小的管径;③ 耐腐蚀性强,耐酸碱等化学腐蚀,适用于污水;④ 有较高的强度和机械性能,环刚度一般在1.25~10KN/m2,使用寿命可达50 年以上;⑤耐低温为-70。C,耐高温为250°C。其缺点在于:1、现在市场上的玻璃钢管厂家太多,难免存在以次充好的普遍现象,因此近几年玻璃钢夹砂管在应用上存在质量参次不齐,工程质量不易控制的弊端。2、在管道抢修方面,玻璃钢管的抢修较为繁琐。

  目前,玻璃钢夹砂管已生产顶管管材,玻璃钢作为顶管管材尤其独特的优点:①玻璃钢夹砂管的外壁光滑,需要的顶进力小;②玻璃钢夹砂管重量轻,在软地基上不会发生栽头现象,而无需重型吊车设备,施工方便;③采用双密封圈承插连接活法兰连接,连接接头密封性能好;④玻璃钢夹砂管的外表耐磨性能好,在长达200多米沿粗沙、细砂等土质的摩擦下,到达接收井的玻璃钢夹砂管外壁仍能保持良好的状态。

  玻璃钢管的价格相对较低,在管径小于DN500的情况下与双壁波纹管价格相当,而管径大于DN500(含DN500)时,玻璃钢管价格优势则体现出来。

  1.3  高密度聚乙烯中空缠绕管

  中空缠绕管以高密度聚乙烯(HDPE)为原料,经热挤塑形成矩形管坯,再将管坯缠绕焊接成型的一种柔性管材,其优点在于:①可以生产的管径范围很大,在DN300~DN3000之间,这是其他生产工艺比较难以达到的;②一般采用热熔或热熔带连接,连接方便,无渗漏,无污染;③管内壁光滑,粗糙系数为n=0.009~0.01;④重量轻,一般为混凝土管的13%,施工方便;⑤管材柔韧性好,抗地质沉降能力强,对基础要求低,可用于软土流沙地基。主要缺点是:这种管材的环刚度仅为4~8KN/ m2,生产环刚度较高的管材必须选用全新的原料并加大管材的壁厚,这样管材生产的成本要大大提高,所以在市场上也存在以次充好的普遍情况。

  小管径(1.4  双壁波纹管双壁波纹管是由高密度聚乙烯为原材料,同时挤出波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结积压成型的柔性管材。其优点在于:①内壁光滑平整,粗糙系数为n=0.009~0.01;②外壁为等距排列的具有梯形中空结构的管材,大大节省了原材料,重量轻,施工方便;③管材柔韧性好,抗地质沉降能力强,对基础要求低,可用于软土流沙地基;④耐腐蚀性好,不容易被污水、废气及化学物质所腐蚀。其主要缺点是:①一般采用密封圈连接,橡胶圈易老化,容易漏水;②管径最大在DN1200以下,环刚度最高只能达到8KN/ m2 ,因此这种管材一般只作用支线,而不宜采纳为主干管管材。

  双壁波纹管是近年在广东地区使用比较多的管材,在管径小于DN1000时,价格较其他管材低,仅高于混凝土管,又比混凝土管的施工难度小,所以在管径不大的时候适宜选用双壁波纹管。

  2 复合管材

  2.1金属内增强聚乙烯排水管

  这里介绍两种不同结构形式的金属内增强聚乙烯螺旋波纹管,一种是聚乙烯塑钢缠绕排水管,另外一种是钢肋增强聚乙烯螺旋波纹管,这两种管材的结构特点如下:

  2.1.1 聚乙烯塑钢缠绕排水管

  聚乙烯塑钢缠绕排水管是由钢带于聚乙烯复合成异型带材,再经螺旋缠绕焊接(搭接面上挤出焊接)制成,异型钢带成为管材的增强体,并与聚乙烯材料复合成为整体的管材。其结构如下图:

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