建設工程新材料的應用

2022-09-24 09:48:02 字數 3866 閱讀 5523

隨著我國城市化程序加快,面對人口、資源和環境的巨大壓力,為確保國民經濟的可持續發展,我國**在逐年加大對城市基礎設施的投入,市政公用管道建設不斷加快,品種和規格在不斷豐富,產量在不斷增加,質量在不斷提高,尤其是塑料管發展更快,成為當今投資熱點。

2023年英國ici公司首先發現了pe.發展至,pe是由多種工藝方法生產的,具有多種結構和特性及多種用途的系列品種的樹脂,已經佔世界合成樹脂產量的三分之一,居第一。pe的最佳用途之一是可以用來生產輸送除強酸、強鹼外的任何介質的管材,據國外資料紡計,目前世界上給水管道領域pe管材的年消耗量約為100萬噸以上,廣泛用於給水、燃氣輸送、排汙、農業灌溉、礦山細顆粒固體輸送,以及油田、化工和郵電通訊等領域。

《國家化學建材產業「十五」計畫和2023年發展規劃綱要》指出:塑料管的推廣應用主要以upv-c和pe管為主。到2023年,在全國新建、改建、擴建過程中,建築排水管道70%採用塑料管道50%採用塑料管,建築給水、熱水**和供暖管道60%採用塑料管,城市供水管道50%採用塑料管,村鎮供水管道70%採用塑料管,城市燃氣管道20%採用塑料管,電線護套管80%採用塑料管。

一、給排水系統工程用管材種類及技術性、經濟性等方面比較:

(一)管道種類

給排水系統工程主要有:聚乙烯管(pe)、鋼管、球墨管、灰口鑄鐵管、水泥管、玻璃鋼夾砂管、upv-c管等。

(1)聚乙烯管(pe)

聚乙烯按照其密度不同分為高密度聚乙烯(hdpe)、中密度聚乙烯管(mdpe)和低密度聚乙烯管(ldpe)。聚乙烯管根據結構形式不同可分為單層實壁管、雙壁波紋管和螺旋纏繞管等。雙壁波紋管和螺旋纏繞管主要是用hdpe原料加工而成,主要應用於城市排水、單層實壁hdpe主要應用於城市供水、城市燃氣輸送,單層實壁mdpe管主要應用於城市燃氣輸送,單層實壁ldpe管大量用作農用排灌管道和工業普通管道。

(2)玻璃鋼夾砂管

玻璃鋼夾砂管是採用短玻璃纖維離心或長玻璃纖維纏繞,中間夾砂工藝製作,管壁略厚,環向剛度較大,可用作承受內外壓的埋地管道,管徑可從直徑500~直徑2600公釐,玻璃鋼夾砂管材質脆,只適用於大口徑,且在施工過程中,機械碰撞容易發生暗傷,而且暗傷不容易發現,影響使用壽命。

(3)硬質聚乙烯管upv-c管

upv-c管具有較高的抗衝擊效能和耐化學效能。它可根據使用要求不同,在加工過程中可新增不同新增劑,使其具有滿足不同要求的物理和化學效能,upv-c管具有壽命長,密封性好等特點,但是upv-c管在加工過程中有重金屬穩定劑,在使用過程中會逐步滲出,影響水源。

(4)鋼管

鋼管最大的缺陷是壽命短,腐蝕性強,密封性不好,容易洩漏,而且**高,對地表不均勻沉降適應性差。

(5)球墨管

球墨管成本高,平均**比pe管貴10%~15%,連線介面轉角過大容易引起洩漏。

(6)灰口鑄鐵管

灰口鑄鐵管壽命短,摩擦係數大,密封性不好,容易洩漏。

(二)pe管材丰對其它管材來講有以下優點:

1、優異的物理效能。中密度聚乙烯效能介於高、低密度聚乙烯兩者之間,既保持了高密度聚乙烯的剛性、強度,也有很好的柔性、耐蠕變性,而且較高密度聚乙烯更有熱熔連線效能優良的特點,有利於塑料管的安裝。

2、耐腐蝕,使用壽命長,在我國沿海地區,地下水位偏高,土地濕度大,使用無縫鋼管必須防腐及做安裝陽紋外向錘煉,且壽命只有30年,而pe管可耐多種化學介質的侵蝕,不需防腐處理。此外,它也不會促進藻類、細菌或真菌生長,使用壽命達50年。

3、韌性、撓性好。pe管是一種高韌性管材、其斷裂伸長率超過500%,對管基礎不均勻沉降和錯位的適應能力非常強,抗震性好,因此,最適宜於有**危險地區,世界各地的實踐證明pe管是耐震性最好的管道。有報道說2023年日本的神戶**中,pe管和供水管是唯一沒有被破壞的管道。

另外,pe管的撓性是pe管可以盤捲(尤其是管徑小的pe管),減少了大量連線管件。pe管的走向容易按照施工方法的要求進行改變。在施工時,可在管子允許的彎曲半徑內繞過障礙,降低施工難度。

4、流通能力大,經濟上合算。pe管內壁光滑,不結垢。pe管內表面當量絕對粗糙比值是鋼管的1/20,相同管徑、相同長度、相同壓力下的pe管其流通能力要比鋼管大30%左右,因此經濟優勢明顯。

與金屬管道相比,pe管道可減少工程投資三分之一左右(直徑200公釐以上大管成本略高些),可盤卷的小口徑管材,可進一步降低工程造價。

5、連線方便,施工簡單,方法多樣。pe管管體輕,搬運方便,焊接容易,焊介面少,當管線較長時可使用盤管敷設(一般指管徑小於63公釐)pe管溝要求遠比鋼管溝要求低,而且當施工條件受限制時,可採用電熔焊接。另外,可採用管沉入的方法在水底鋪設,大大降低了施工難度和工程費用。

6、密封性好。pe管本身採用熔接連線(熱熔或電熔),本質上保證了介面材質,結構與管體本身的同一性,實現了接頭與管材的一體化。其介面的抗拉強度與爆破強度均高於管材本體,可有效抵抗內壓力產生的環向應力軸向應力。

因此,與橡膠圈類接應或其他機械接頭相比,不存在接應扭曲造成的洩露危險,密封效能十分良好。

7、抗應力開裂性好:pe管具有低的缺口敏感性,高抗剪下強度的段異的抗痕能力,耐環境應力性非常突出。

8、低溫抗衝擊性好:pe管的低溫脆化溫度極低,可在-60攝氏度溫度範圍內安全使用。而在我國北方地區,在冬季野外鋪設的聚乙烯埋地給水時,總結出一條經驗是在零度以下就不適宜鋪設施工,因為這時聚乙烯管容易脆裂。

9、耐磨性好。聚乙烯管與鋼管的耐磨性對比實驗表明:它的耐磨性是鋼管的4倍。

10、具有良好的抵抗刮痕能力。研究證明,pe等級的pe管有較好的抵抗scg的能力和耐刮痕能力。pe100級管材則具有更加出色的抗刮痕能力。

11、良好的抵抗快速裂紋傳遞能力。開裂是指管道發生開裂時,裂紋以很快的速度傳遞,瞬間就可能使管道破壞,後果不堪設想。實踐表明,在塑料管道中的pe管抵抗裂紋傳遞能力比其他管道要強。

正因為pe管具有上述優點,如耐腐蝕、韌性好,剛柔相濟,安裝管便等,所以被越來越多的企業所表睞。比如運輸和安裝,傳統的鋼管、鑄鐵管、長度一般不超過10公尺,而pe管尤其是管徑小的,甚至可盤卷,長度可以自由控制。這樣帶來的最大好處是減少了介面,也就是減少了洩露事故的發生頻率,既安全有節能。

另外,pe管可作為承插管插入舊管道中用於修復、更新管道等。還可以大量用腐蝕性土地,**地區,山地,沼澤地等特殊地段的管道鋪設。另乙個最大的好處是經濟效益好。

根據國外資料,在燃氣或供水用pe管及的發達國家,pe管的安裝費用一般低於鋼管安裝費用的50%,而穿插法又比pe管直接埋地法節約施工費30~40%。國內燃氣、供水用pe管的安裝費用也顯而易見要比鋼管敷設工程費用低。hdpe雙壁波紋管應用於排汙工程更是這樣,重量輕、搬運連線方便,減少人工費用及各種吊裝費用:

施工快捷,內壁光滑,磨阻係數小,流量大,結垢,減少使用中的維護工作,可直接鋪在不做基礎的溝槽內,連線可靠,不會滲汛,因此經濟效益和環境效益非常顯著。再從管材**上講,燃氣、供水用pe管也有一定的優勢,一般管徑效益dn160的pe管均比鋼管**便宜,而hdpe雙壁波紋管在這方面與傳統管材相比優勢更加明顯。當然,由於pe管材料本身的特點,pe管也有一定的弱點,如強度低,遇到堅石,金屬碰撞擠壓,易引起凹坑,直至穿孔;沒有阻燃性;對最高使用壓力有限制;另外,pe管堆放要求高,不能長時間日曬雨淋,否則容易老化,降低使用壽命。

聚乙烯管可用於城市供水管、城市排水網和城市燃氣網,尤其是城市燃氣網用塑料管幾乎全部是採用聚乙烯管;其二,由於聚乙烯管有較好的衛生效能和可**性,以及可採用熱熔連線,接頭質量可靠,施工方便,其三,我國在制定國家「十五」化學建材及塑料管發展計畫時提出,「十五」期間塑料管的推廣應用主要以pvc-u為主,在「十五」計畫中,把pe管和pvc-u管放在同等重要的地位。並且,pe管在我國應用起步較晚,發展空間較大。

聚乙烯管材的生產裝置,部分實現了全自動控制,原材料能夠自動烘乾加入,能自動調整模具、自動控制外徑、自動控制壁厚、自動切斷或盤卷等。

總的來講,pe管的優越性是不容置疑的,所以近十年來,全國許多大中城市在燃氣、供水中低壓管線(包括庭院管網和排水管網敷設中大量採用pe管。從推廣應用的效果看,普遍感到良好,已經基本形成企業滿意(安全、經濟)施工單位滿意(安裝施工簡便易行),**部門滿意(節能、環保)這麼一種良性迴圈。

姓名王國慶

編號20091207063

二○○九年十二月二十日

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