新型塑料管材在市政给排水工程中的应用评价.doc

新型塑料管材在市政给排水工程中的应用评价摘要：通过市政管网投资、运行与维护的成本分析，九四年全国城市市政公用设施普查结果，并根据目前国内新型塑料管材的发展及在市政工程中的应用，对目前塑料给排水管道的应用进行阐述并作简要述评。关键词：新型塑料管成本分析开发应用评价在国外，塑料管道发展迅速，逐渐替代了金属和其他传统材料的管道，在19801990年的十年中，其增长率是其他各种管道增长率总和的四倍，到二十世纪九十年代，塑料管的需求量仍以每年4.2的速率增长1。国内，自从八十年代有组织的发展和推广塑料管材以来，塑料管材的应用几乎渗透到市政建设的任何一个方面。多年来，通过工程技术开发研究和工程试点示范，我国已先后制定了塑料产品标准、设计、施工及工程验收技术规范等二十多项技术法规2，并出台了多项关于鼓励发展化学建材的地方性政策文件，有力地推动了塑料管材的开发与应用。一我国市政管道现状分析市政工程所用的管道，根据管道材质不同可分为钢管、铸铁管（灰口铸铁管、球墨铸铁管）、混凝土管（预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管及钢筋混凝土管等）、塑料管（硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢夹砂管等）。钢管机械性能最好，能承受较高的内外压力，但因其材质容易腐蚀，地埋时需作好管壁内外的防腐措施，因此造价高，质量难于保证，影响了其广泛的推广。1998年，上海市建委首先发布不允许将镀锌钢管用作生活给水管的文件。1999年，国务院转发建设部等八个部委的联合通知中，已将镀锌钢管定位淘汰产品3。 至1990年底，在中小管径的市政给水管材中，灰口铸铁管是应用最广泛的管材，约占整个给水管网的75以上4。但是铸铁管存在材质较脆、接口处易破裂、施工复杂及内壁结垢等缺陷。球墨铸铁管以稀土镁合金球化剂在浇注前掺入铁水中，使石墨球化，这大大改善了铸铁管的强度和延展性，其抗腐蚀性能比钢管提高了3-4倍左右5，但也存在产量低、配件及型号不全等缺点。钢筋混凝土管造价低，可承受一定压力，主要应用在市政排水管网的建设中，大管径管道中约有50为预应力钢筋混凝土管，其余为钢管及其他材质管。以往常用的钢筋砼管为平口管,由于基础处理要求较高，施工周期长，如果处理不当，将出现接口处断裂、渗漏等现象，造成污水外渗，严重影响了地下水质及污水处理厂的正常运行。现在钢筋砼管生产采用先进的钢套筒预应力管制作技术，橡胶圈防渗的柔性承插接口技术等，虽能够在一定程度上保证施工质量，但其最主要的缺点为施工难度大，管材加工精度要求过高，因而能够大规模生产承插钢筋砼管、钢套筒钢筋砼管等的厂家还不普遍。从长远市政给排水管材的材料成本、运营、维护及再利用角度来看，也必将逐步被先进，优良的新型管材所替代。 二 新型塑料管材的特点塑料管是近十几年来发展起来地新型管材，在国家产业政策的支持下，我国塑料管发展很快，“九五”期间，塑料管道国产化率达到80%以上，不仅在数量上，而且在品种和规格上都得到了很大发展。目前塑料管种类主要包括硬聚氯乙烯管（UPVC）、聚乙烯管（PE）、高密度聚乙烯管（HDPE）、玻璃钢夹砂管（FRP）及铝塑复合管等（PAP）等。2.1 硬聚氯乙烯管（PVC-U） 资料表明，生产和使用硬聚氯乙烯管材与铸铁管相比，生产能耗仅为铸铁管的20，与生产同样规格的镀锌管相比，价格只是镀锌管的12，安装费用可低706。常见规格为DN15DN400，由于成本低、耐老化腐蚀、保温节能、无毒、使用寿命长等优点，成为镀锌钢管的替代产品。缺点是材质较脆、不耐外压，膨胀系数大等。仅PVC-U生产企业就有600余家，年生产能力达到110万吨。2.2 聚乙烯管（PE） 聚乙烯管种类较多，按照密度及加工工艺不同分为低密度聚乙烯管（LDPE）、中密度聚乙烯管（MDPE）、交联聚乙烯管（PE-X）。在市政给排水领域应用较多的是高密度聚乙烯管（HDPE）。该管在每1000个碳原子中含有不多于5个支链的线性分子所组成的聚合物，故模量最好，渗透性最小，易于成型加工与安装，其冲击强度为PVC-U管的6倍，韧性好，施工时可弯曲；耐快速开裂性优于PVC-U、LDPE等；隔热性好，敷设、连接和修复技术简单。国内PE管生产企业有近150余家，生产规模在5000吨/年以上的企业有20余家，生产能力达到60万吨/年。从表1可以看出HDPE管的良好性能6。表一 塑料管材的性能评价性能评价值HDPEMDPEPVCABS耐老化性2010101312耐冲击性107733耐热性151291215破坏样式15131355连接性10101033耐压性101061010长期强度20771310总计10069625958 2.3 玻璃钢夹砂管（FRP ） 玻璃钢材料耐腐蚀及耐候性特别好，一般用在要求较高的大口径市政给排水工程中，其中，常见的是玻璃钢夹砂管，是由热固性树脂、玻璃纤维夹石英砂组合制造的。其主要优点为：具有较好的防腐蚀性能与物理机械性能，其夹砂结构可以降低成本并增加耐磨性，其拉伸强度可达到PVC管的5倍以上。玻璃钢夹砂管的热性能优良，热膨胀系数为 112 10-6，约为钢的 12，为PVC塑料管的16，热传导系数为0.23，只有钢的0.5，是一种相当突出的热的绝缘体。玻璃钢夹砂管道不像其它类塑料制品，在低温状态下会变脆和强度下降实验证明，当输水玻璃钢夹砂管处在低于摄氏零度状态下，具有特殊的抗结冰能力。然而，玻璃钢夹砂管价格高，与防腐处理后的砼管相差不大，目前产品也没有相关的国家标准，企业往往为降低成本而加大夹砂量的现象时有发生。2.4 铝塑复合管等（PAP）铝塑复合管采用了价格便宜的高密度乙烯材料，制作成表层与芯层，铝作为中间的增强层，这决定了其具有塑料管和金属管的双重特性。铝塑复合管可在95的介质环境下长期使用而不变形；流动阻力也很小，内壁不容易结垢，外层的HDPE材料化学稳定性强，可弯曲，并保证不变形；抗静电，抗干扰，抗氧化，金属探测器容易探测，切割、连接极为方便，属国家重点推荐新产品。经计算，全国每年城镇12亿平方米住宅的上水管达68亿米，如果考虑北方每年4亿平方米住宅逐步采用地热采暖，仅此一项所用管道就达10亿米左右，如果考虑工业使用量，今后510年间铝塑复合管的市场容量将十分巨大。不过，铝塑管生产工艺和设备复杂，质量好的铝塑复合管价格较高，产品规格不全，缺少大管径管道，这在大型工程中的应用受到了限制。 2.5 其它新型管材 目前用于市政的新型管材还有PP-R管、双壁波纹管、发泡管、高抗冲击管、玻璃纤维管（HOABS）、ABS树脂管等,因其材料及加工工艺的不同，从不同程度提高了塑料管刚性、耐压等级和耐温等级，拓展了塑料管的应用领域及市场竞争能力。三 塑料管的需求分析及应用评价根据菲利普汤森联合公司公布的研究报告，2000年欧洲管材市场消耗的树脂总量为350万吨，预计到2005年将达到410万吨，年平均增长3.1。现在，无论是新建还是旧管修补改造都大量采用各类塑料管材。在美国，仅PVC管就占给水管的35.27%，市政污水管道的22.9%，工业下水管的17.30%。Freedonia研究分析中心预测，最近几年，世界市场对塑料管的需求将以每年4的速度增长，到2007年前将达到630万公里。塑料管是我国“十五”发展计划的发展重点之一，根据国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展规划纲要对塑料管道的发展目标，到2015年，建筑电线穿线护套管90%采用塑料管，建筑雨水排水管80%采用塑料管；建筑给水、热水供应和供暖管85%采用塑料管，基本淘汰镀锌钢管。城市供水管道（DN400mm以下）80%采用塑料管，村镇供水管道90%采用塑料管，城市燃气塑料管的应用量达到40%，城市排水管道的塑料管使用量达到50%。根据发展规划推算，“十五”期间我国市政工程用塑料管材需求供水管平均每年增长管道长度约1.5万公里,其中80%左右为DN400毫米管道。排水管平均每年新增管道长度约1万公里，20采用塑料管。到2005年，塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到50以上。因此，随着我国基础设施建设、城镇建设和建筑业的发展，我国塑料管道将是一个亟待开发的巨大市场。九四年建设部和国家统计局共同组织全国市政公用设施普查，统计结果表明： DN500以下供水管道约165818公里，占总长度的87.18；DN500以下排水管道约74577公里，占总长度的67.77；DN500以下燃气管约52307公里，占95.33，热力管DN300以下占83.77。另外，70年代以前敷设的管道都已经到了使用年限，需要维护和更新。以上数据表明，在市政管网当中，DN500以下的小口径管道占有相当比例7。另外陈庆松等人8根据价值工程原理对目前几种常用管材从功能、成本、及价值系数进行评价，结果表明DN500以下的给水管材，选用塑料管较好，管径约小塑料价格的价格优势越明显。这从技术及经济领域都大大促进了塑料管材的发展。市政埋地排水管道口径一般都比较大，而且管材必须能够耐腐蚀、抗老化并且承受较强外界冲击力。随着塑料加工工艺的不断成熟，我国已经能够生产优质低价的大口径塑料管，如HDPE双壁波纹管，不但性能优良，而且重量轻，施工及连接方便，排水流通性好，其本身为无毒可再生利用的材料9，可逐步成为目前钢筋砼管的替代产品。国内塑料管道产业经过十多年的发展，已基本形成规模，但亦面临着许多有待解决的问题，比如：塑料管的主要原材料树脂的价格过高，多数厂家为降低成本采取多头填充剂导致管材质量下降的现象也屡有发生2，此外，管件与管材不配套，管件通用性过低等也是制约塑料管道发展的重要因素。总体而言，塑料管在市政领域以其管质轻、耐腐蚀、绝缘、污染小、施工方便、不生锈结垢而且使用寿命长，在外荷载的作用下产生一定的变形而不致使管材破裂等优点得到了人们的肯定和支持，中国的塑料管道有着巨大的市场潜力，大力发展塑料产业，开发新技术、新材料，降低产品成本，提高产品质量，丰富产品种类，将能实现塑料管材行业的飞速发展，提高产品国际竞争能力，从而开拓我国市政建设领域的新篇章。 参考文献1 高立新我国塑料管道现状与需求J建设科技2002（2）2 王真杰我国塑料管的现状和展望J 福建建设科技 1995(4)3 邹雪涛 生活给水管材现状分析J 农机化研究 2002（2）4 杨锦 张晖 张凤英 论给水管材发展的新趋向J 黑龙江环境通报 2002，26（2）5 王宗昌 城市给排水工程管道的应用选择J 中国市政工程 1997（4）6 曹民干 袁华 陈国荣 建筑用塑料制品M 北京 ：化学工业出版社 20037 高立新 塑料管在市政工程中的应用J 给水排水 2003 29（4）8 陈庆松 王贵斌 给水管材的价值分析J 给水排水 2002 28（10）9 蒯一希 大口径塑料管发展的首选-HDPE双重壁管J 建设科技 2002（5）The application in the municipal water supply and drainage work of tubular product of new-type plastic is appraisedThe summary : make brief review about the plastic pipeline through the cost analysis at Invested , run and maintained , national city municipal service general survey result in 1994 , the development of the new-type plastic tubular and applic