埋地大口径塑料排水管材选型比较管材分类:
按材质分类(两大类):HDPE与PVC-U 按工艺分类:一次挤出成型与二次缠绕成型
一次挤出成型管材:PVC-U双壁波纹管、PVC-U加筋管、HDPE双壁波纹管 二次缠绕成型管材:
结构壁缠绕管A型管(内外壁均为平壁)——HDPE中空壁缠绕管、PVC-U缠绕式排水管、双平壁钢塑复合
缠绕管。
结构壁缠绕管B型管(内壁平滑,外壁带波纹状)——HDPE增强缠绕管、钢带增强PE螺旋波纹管、PE塑
钢缠绕管 按增强环刚度方法分类:
提高材料弹性模量:选用不用材质作为管道材料(包括复合)——PVC-U≥3000MPa HDPE≥750MPa
钢材≥190000MPa
提高管材结构壁惯性矩(壁厚与结构高度)——设计空心结构、增加管材壁厚
技术经济性比较要点:
环刚度、环柔性、轴向拉伸强度(缠绕管为接缝的拉伸强度)、耐腐蚀性能、接口连接强度 1、 环刚度:理论上讲,所有管材生产工艺技术条件均能生产出产品设计需要的环刚度,管材环刚度与管材所用的材料
的弹性模量与惯性矩成正比,因此,可以选用高弹性模量的材料保证管材的环刚度技术指标,如PVC-U比HDPE高4倍,钢材比塑料高几十倍甚至百倍以上。材料弹性模具越低,越不具备经济优势,如HDPE材质排水管市场低价竟争的结果多数是以次充好,以回收塑料替代全新塑料,损害管材使用寿命,或降低管材结构高度与壁厚以节约材料,实际上就降低了管材的环刚度。 2、 环柔性:塑料管材属于柔性管,柔性管材在外压作用下,“管土共同作用”,管材安装后允许5%的变形率,管材因
经济性能劣势而使用回收塑料,韧性不足,可能发生脆性破坏。而钢塑复合类型的管材,钢材与塑料两种材质热膨胀系数差别很大,长期使用会出现钢与塑料分层,钢材弹性模量远高于塑料,钢材未变形而塑料层变形与钢脱层分离,导致管材失稳。
3、 轴向拉伸强度:塑料排水管最大的特点是柔性特征,允许一定程度的地质沉降,管材也相应变形而不至破坏管材。
纯HDPE材质管材(HDPE中空壁缠绕管),在两个冷的(或者有一些温度的)矩形管之间挤出熔接料,靠缠绕时的轴向推力和焊接料的热量融化冷矩管的两侧而完成焊接过程,严格的讲,这种焊接是非等温熔接的,熔接料的热量很关键,溶解量太少或温度太低,都会因热容量不足而产生假熔接现象,在加上熔接缝太长,熔接质量很难控制,熔接处易出现开裂、漏水现象、可靠性能差。钢塑(PE)复合类管材,由于钢材的弹性模量比塑料高约200倍,使用很少的塑料原料就能实现大口径排水管环向抗压的环刚度要求,因此标准要求管材壁厚薄,管材轴向抗拉伸性能就降低,即管材抗不均匀沉降性能远远不足,以至于管材不是因为环刚度不足,而是因为沉降性能不足被拉断,导致柔性管材与回填土的管土共同作用失效产生坍蹋,甚至管材在装缷即出现从缠绕连接缝处断裂。PVC-U缠绕管采用的结构型材的两端分别带有T型嵌槽和T型嵌头,PVC与PE材质性能区别是PVC可以常温下使用胶水融溶粘接缠绕接缝,不受生产温度与焊接压力影响,缠绕接缝强度稳定一致,轴向拉伸强度更可靠。
4、 耐腐蚀性能:塑料排水管,无论是HDPE或PVC-U,输送非特殊流体用强酸或强碱,耐腐蚀性能均为“优异”, 钢
与塑料热膨胀系数不同,钢塑复合脱层,增强环刚度的钢板在常规工程环境中腐蚀风险相当大,长期使用易产生环向失稳。
5、 接口连接强度:主要考虑管口抗压增强与抗拉强度或抗拉余量。HDPE通常采用热熔焊接方式,焊接强度足够,密
封性优异,采用回用料管材或施工带水作业非等温焊接,则焊接强度一致性低,接口断裂风险不可控。PVC-U缠绕管或承插口双壁波纹管,一般采用橡胶圈密封的机械连接方式,施工时只要螺栓拧紧,密封有保证,承插口的承插长度留有佘量,允许有一定量的轴向拉伸,而不至连接断裂。管材连接断裂,导致管材外侧回填土被管道内流水冲刷至掏空,是管材蹋陷的一大诱因。
附图:
钢塑复合类管材轴向拉伸强度不足断裂——施工现场图
HDPE中空壁缠绕管使用回填——脆性破坏 现场图
HDPE缠绕波纹管回用旧料——脆性断裂 现场图
钢塑复合管材——钢与塑料热膨胀系数不一致脱层 现场图
钢砼管腐蚀图