世界各國在現(xiàn)代化進程中的歷史經(jīng)驗表明,塑料管的發(fā)展速度均超過同期經(jīng)濟發(fā)展速度,用塑料管代替?zhèn)鹘y(tǒng)管材是歷史發(fā)展不可抗拒的趨勢。即使在已建成密布塑料管網(wǎng)的發(fā)達國家,塑料管的應(yīng)用量仍在逐年增長,例如1986年歐洲塑料管總用量為213.4萬t,1998年增長到346.5萬t,年均增長率為5.2%,超過同期國民經(jīng)濟增長速度。在過去10年中,中國塑料管市場年均增長率為20%,2000年、2002年及2003年產(chǎn)量分別達到70萬-80萬t、130萬t及150萬t,增長率為15%,其中PVC管占55%,PE管占40%。預(yù)計2010年前,國內(nèi)塑料管材年均增長率仍將超過20%。
塑料管材的優(yōu)點
塑料埋地管材在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,原因在于埋地管比鑄鐵管、鋼管、水泥管等傳統(tǒng)埋地管材有許多優(yōu)點:
強度和剛性
表面上塑料埋地管的強度和剛性不及水泥管,特別是鋼筋混凝土管,實際上塑料埋地管屬“柔性管”,在正確設(shè)計和鋪設(shè)施工情況下,塑料埋地管與周圍土壤共同承受負載,因此,塑料埋地管不需要達到與混凝土管等“剛性管”一樣的強度和剛性,就可以滿足埋地使用中的力學(xué)性能要求。
水力特性塑料管內(nèi)壁光滑,阻力小,水流通量大,在同等口徑下塑料管的水流量比混凝土管大,地形有坡度時,塑料管的管材口徑可減小,施工量較小。
密封性 水泥管的密封性很差,國內(nèi)平接口混凝土管在連接處僅靠抹一圈混凝土密封,施工中難于保證不泄漏,加之混凝土管系剛性管,稍有移動(如土壤不均勻沉降)就可造成連接處破壞,另外,水泥管使用硫化橡膠圈密封,塑料管連接用熱塑性彈性體密封圈密封,前者使用壽命比后者短,而且塑料管的連接和密封有一系列嚴格要求,能夠最大限度地保證不會發(fā)生泄漏。水泥管的壽命只有15年,塑料管的壽命長達50年-100年。生活污水、雨水等通常具有腐蝕性,工業(yè)污水的腐蝕性更大,使用金屬、水泥埋地排水管輸送,耐腐蝕性比塑料管差。有些地區(qū)室外自然環(huán)境的腐蝕性非常大,例如天津市塘沽新區(qū)圍海造地,鋪設(shè)的水泥排污管3年后就找不到了,均被海水中的鹽腐蝕掉了,只好二次再鋪設(shè)塑料管。
鋪設(shè)施工
塑料管質(zhì)輕,長度大,接頭少,對管溝的要求低,連接方便,施工快捷,施工費用少,在城市及惡劣自然條件下優(yōu)越性更加突出。
綜合經(jīng)濟性
在綜合經(jīng)濟性方面,塑料管的優(yōu)勢正在被越來越多的用戶所認識。塑料管的單價雖比水泥管略高,但工程總造價卻不比水泥管高。天津市政工程設(shè)計院1992年起對UPVC雙壁波紋管,1998年起對PE雙壁波紋管在埋地排水管中應(yīng)用進行了系統(tǒng)研究,結(jié)論為:“雙壁波紋管的工程造價與混凝土平口管相當,比承插口混凝土管低30%。施工周期顯著縮短,經(jīng)濟效益顯著”。
大口徑室外PE埋地管是世界發(fā)展潮流
近10年來,國際上塑料管的一個明顯發(fā)展趨勢是給水及輸氣PE管發(fā)展速度很快。自1998年慕尼黑國際煤聯(lián)LGU配氣委員會會議一致推薦用PE埋地燃氣管道作為配輸管以來,經(jīng)世界各國10余年研究開發(fā),PE管道己發(fā)展成多品種、多應(yīng)用領(lǐng)域管材。從燃氣配輸開始,PE管道已進入城市給排水、農(nóng)田灌溉、排污、礦山油田、地板采暖、化工醫(yī)藥等領(lǐng)域。統(tǒng)計資料表明,PE管道每年以10%-15%速度上升。
PE管用量超過UPVC管的主要原因管材用PE材料不斷取得重大發(fā)展
塑料管發(fā)展初期,PE管的用量遠遠小于PVC管,主要原因是經(jīng)濟性。當時高性能PE管材料還沒有被開發(fā)出來,只能使用性能相當于PE63等級的PE材料,由于強度低,同樣條件下PE管的壁厚要比PVC管大1倍以上,不僅材料成本高且只能在較低壓力、較小直徑管材上應(yīng)用,否則壁厚太大無法使用。隨著研發(fā)力度不斷加大,新一代高強度管材專用PE料不斷涌現(xiàn),不僅出現(xiàn)PE80級,還出現(xiàn)PE100級產(chǎn)品。材料升級換代使PE管各種應(yīng)力顯著提高,管壁厚度越來越薄,甚至低于PVC管。
PE管柔韌且可熔接
盡管高等級管材專用PE料的成本比PVC高,但發(fā)達國家還大量使用,原因之一是PE管具有獨特的柔韌性,斷裂伸長率達500%以上,彎曲半徑可以小到管材直徑的20-25倍以下,耐刮傷能力優(yōu)良。鋪設(shè)PE管時移動、彎曲和穿插很容易。PE管對管溝的要求低,不但可使管溝費用降低,而且當基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降和錯位時管道也不易損壞??扇劢邮荘E管的另一個獨特性能,在大口徑管材上可采用熱收縮帶連接。PE管的新穎用途:
(1)直徑較小的PE管可用長盤管方式供貨,運輸、鋪設(shè)、安裝十分方便;(2)直徑較大的柔韌PE管一般可在地面上連接好后再鋪入管溝,施工十分方便;(3)某些場合下可不挖管溝,而用頂管技術(shù)鋪設(shè)PE管;(4)可用長管沉入法在江、湖、河、海水底鋪設(shè)PE管,也可在沙漠上不挖溝鋪設(shè)PE輸水管:(5)可用PE管做內(nèi)補管修復(fù)舊排水管。
低溫韌性
PE管的低溫韌性比PVC管好,在華北、東北及西北地區(qū),冬季氣溫一般為0℃-30℃。PVC管會變硬變脆,即使溫度低至-30℃,PE管仍然保持著良好的柔韌性,不會變脆。
耐老化性現(xiàn)在要求將PE管制成藍色或黑色,特別是加入2%炭黑后會防止光線和紫外線傷害。PVC管還是制成黃色或白色,不能長期在陽光下暴曬。
環(huán)境保護
PE管對人體和環(huán)境均沒有損害。由于使用重金屬鹽類做穩(wěn)定劑,所以PVC管會對水質(zhì)和土壤產(chǎn)生重金屬污染,如采用焚燒法回收廢舊PVC管材,還會產(chǎn)生二惡英等有害物質(zhì)。
大口徑管采用結(jié)構(gòu)壁管
可將塑料埋地管分為實壁管和結(jié)構(gòu)壁管2大類,壓力管一般使用實壁管。環(huán)剛度代表排水管承受外壓負載的能力,與管材的慣性矩和彈性模量成正比,與管徑的立方成反比。在環(huán)剛度相同的條件下,使用結(jié)構(gòu)壁管比使用實壁管節(jié)約材料50%-70%。結(jié)構(gòu)壁管有6種類型:PVC雙壁波紋管、PVC加筋管、HDPE雙壁波紋管、HDPE纏繞管、克拉管和玻璃鋼夾砂管。目前使用最多的是:Φ500mm以下,PVC雙壁波紋管、PVC加筋管和HDPE雙壁波紋管;Φ500mm以上,HDPE雙壁波紋管、克拉管、纏繞管和玻璃鋼夾砂管。大口徑HDPE雙壁波紋管是6種結(jié)構(gòu)壁管中優(yōu)點突出的類型,主要原因是原料省、成本低、生產(chǎn)效率高、整體性能好、施工方便和使用安全