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1、排水管中的第三代产品由中国独自开发的世界先进的排水管大口径双平壁钢塑排水管摘要：在人类可持续发展中最重要的因素就是水供水和排水。其中排水直接影响环境，影响人类生存和发展。世界各国都十分重视排水管网的建设，欧洲早在50年前就已开始建设，中国则从90年代起开始重视。排水管可分为：1、传统的刚性管：如混凝土管、金属管、陶土管。2、柔性管：如纯塑料管、PP、PE、PVC和钢、塑、纤维等复合管。大量事实证明，柔性管强于刚性管，所以在90年代后，中国大力发展塑料管道业，大力推广HDPE双壁波纹管，PVC双壁波纹管和PE缠绕管。近年来人们发现塑料的材料单一，性能有局限，尤其是对于大口径管材，存在加工困难，环
2、刚度难于保证等问题，因此开始致力于开发复合塑料管材，特别是钢塑复合管材。中国从日本、澳大利亚引进和开发了一代、二代、三代管材，但都存在种种缺陷，直到2008年，由成都国通实业有限公司独立开发出“大口径双平壁钢塑排水管”的管材和设备，才解决了之前的种种问题，并于当年生产出直径3米的双平壁钢塑排水管，申请了八项专利，达到了世界先进水平，目前全世界还没有同类产品。大口径双平壁钢塑排水管，设计新颖，结构合理，加工方便，性价比高，充分发挥了复合材料中钢的强度和刚性，塑料的防腐蚀和柔软性等各自特点，使双平壁钢塑复合管成为各类管材中性价比最高，安全和质量性能最好的埋地管材。本文将从各个方面对这种管材予以叙述
3、，以便这种管材在中国和全世界大量推广使用，以对人类生存环境和可持续发展作出贡献。关键词：埋地排水管 柔性管 钢塑复合管 双平壁一、埋地排水管是构建人类文明、保护生存环境、维持可持续发展的基础。联合国给了可持续发展一个明确的定义“发展要在满足这一代人需要的同时保证后代能满足他们的需要。发展要不危害地球上的自然资源，或者使用可再生能源如风能或太阳能”。在上一次地球会议（Earth Council）给出另一个准确定义：“可持续发展要求环境健康，经济繁荣和社会公平”。现在世界有相当部分的人口缺乏安全饮用水或基本的卫生条件。据统计全世界约有11亿人口没有足够的饮用水供应，26亿人口没有基本的卫生设施。就
4、全世界而言，以上有90%处于亚洲和非洲，就人口而言有一半处于印度和中国。中国问题同样严重，由于80年代前缺乏可持续发展的战略眼光，大部分江、湖、河、海被部分或全部污染，巢湖、太湖、滇池被兰藻污染严重，淮河水质常年从三类水下降为四类、五类。作为城市的发展，将有2/3的人口从农村转移到城市，而城市的污水处理水平还不足45%，城市污水处理的管网建设远远不够，城市的排水管网的建设，城市“共同沟”的建设连一小半还未建设起来。由于许多地方实行的是“先建设，后治理（污染）的错误方针，许多小城镇和广大农村也大量被污染，环境被破坏，中国人口的生存条件受到极大地危害。在中国要建没污水处理管网，要建设城市和农村的排
5、水管网，要建设雨水、污水分流管网，关键要有好的埋地排水管。二、埋地排水管的发展2.1 刚性管传统管材世界上首先发展起来的排水管网，是传统的混凝土管，金属管和陶土管这些管子称为刚性管。在欧州已有50年历史，在中国解放以后各大、中、小城市中首先使用的还是传统的刚性管混凝土管，至今还在大量的使用，如北京市约有500家水泥管厂，天津市约也有500家水泥管厂，尽管建设部已明文取消500以下的平口混凝土管，各地从设计到施工还在使用混凝土管。2.2 柔性管塑料管材从八十年代开始，世界上从欧州到北美、日本掀起一股塑料管道热。人们大量使用各种塑料做的供水、排水管如PVC、PP、PE、ABS管。这里要讲2个问题：
6、2.2.1 刚性管和柔性管的比较刚性管是第一代管，比起第二代管柔性管未存在以下缺陷：使用寿命短，耐腐蚀性差，不能和土壤形成 “管土共同作用”，由于和土壤不能形成管土共同作用，接口处常因土壤的不均匀沉降造成错位，因而造成接口处的大量泄漏。由于刚性管存在大量的质量问题，因而由刚性管组成的排水管网，就不能不产生大量的断裂、堵塞、接口泄漏等问题，造成城市排水不畅，下大雨地面积水，严重影响交通安全和人民生活。所以必须使用柔性管来取代水泥管。我们提出的口号之一就是“用双平壁钢塑管取代水泥管，用塑料管厂取代水泥管厂改变中国的排水管的面貌”。柔性管（塑料管）与刚性管比较起来有六大优点：（1）在强度和刚性方面：
7、从表面上看塑料埋地管不及水泥管，特别是钢筋混凝土管，但从管埋地后的分析来看，塑料埋地管是属于柔性管，在正确的设计和铺设施工下，塑料管是和周围的土壤（压实后）共同承受负载的，即所谓的“管土共同作用”，所以塑料埋地管只要保证有适当的刚度，当铺设质量有保证，不需要太大的强度和刚性就可满足长期使用的要求。（2）在水力特性方面，由于塑料管内壁光滑，阻力小、水流通大。所以在同一口径下，塑料管的水流量要比混凝土管大。一般设计时考虑塑料管的水流量要比混凝土管小一号，这对于材料是节省了。（3）在密封性方面：混凝土管由于是刚性管和土壤不能形成“管土共同作用”，遇到非均匀沉降时，混凝土管的接头就会发生“接头错位”，
8、引起混凝土管的泄漏，据调查和统计在城市污水管网中混凝土管的泄漏量高达30%，这就说明混凝土管的泄漏造的环境污染是混凝土管的主要缺陷。而塑料埋地管采用合格的连接方式如承插式、法兰连接，热收缩带连接可以保证泄漏量小于1%。（4）在使用寿命和耐腐蚀方面，塑料管的优点更为突出。混凝土管的设计寿命是15年，而塑料管的寿命是50年，现在正在开发使用寿命达到100年的。混凝土管不耐腐蚀，特别对盐碱腐蚀更为害怕。例如天津新区开始建设时选用混凝土管，埋下才三五年，管子就变成砂子了，没有了，只好重新埋设塑料管。（5）在铺设施工方面：由于塑料管质量轻，长度大，又是柔性管，它们的优越性更大，塑料管对管沟的要求低，连接
9、方便快速，施工快，施工费用小，尤其在恶劣自然条件下和城市施工都深受工人欢迎，优点更突出。（6）在综合成本上，在综合经济方面，塑料管的优势正被越来越多的设计单位、施工单位、业主单位所认识。塑料管的单价比混凝土管略高，总的工程造价不比混凝土管高。天津市政工程设计院从1992年起PVC管，1998年起对PE双壁波纹管应用于埋地排水管进行了系统的研究，他们的结论是“PE双壁波纹管的工程造价可与平口混凝土管造价相当，比承插口混凝土管造价低于30%。总的来看，使用塑料管，施工周期大大缩短，经济效益显著”。2006年在美国召开的第13届国际塑料管道会议上共有120篇报告，其中欧州Teppfa（欧州塑料管材管
10、件协会）和Plastics Europe（欧州塑料制造商协会）发起了一项综合性的研究，即调查使用年限超过30年排水管道质量情况的定量数据，题为“可持续性市政管道排水系统中塑料管道的应用性能”，主要是评价哪种管道性能最好，能满足可持续发展要求。调查1800公里在德国、荷兰和瑞典使用的刚性管（混凝土管、陶土管）和塑料柔性管。调查使用闭路电视监控录象资料，调查结果表明：（1）管道损坏界定为八类：侵入连接、损坏连接、裂缝断裂、变形、表面损伤、接头错位、渗入。（2）损坏比率A、在德国：观察到的每公里数为刚性50.2，柔性8.3B、在德国（荷兰、瑞典类似）：有损坏管段的比率为：刚性33%，柔性11%。C、
11、在德国：观察到与泄漏有关的四种情况（损坏连接，裂缝/断裂、接头错位、渗入）下的每公里总损坏数为：刚性41.2，柔性6.1调查结论：（1）使用柔性管表现优于刚性管（2）埋地管道需要柔性（可以产生管土共同作用）（3）柔性管系统的管件保证较可靠的连接（4）柔性管道系统的铺设减少对环境的危害（5）柔性排水管道是可靠的，长期使用的选择图一 受检有损坏管道的比率按损坏类别和材料种类（德国）2.2.2 埋地排水塑料管的形状结构壁管的发展塑料埋地管可以分为实壁管和结构壁管两大类。一般，供水使用的实壁管，因为是有内压的需计算水头压力。而排水管是无内压的，为了从经济上考虑，一般使用结构壁管，结构壁管更比实壁管节省
12、材料50-70%。结构壁管主要承受外压负载，近年国际上统一形成环刚度概念。环刚度公式为S=EI/D3，式中：D为管径平均值，E为材料弹性模量，I为惯性矩。其分级标准如下：级别S0S1S2S3环刚度（KN/m2）24816结构壁管共有六种类型：分别是PVC双壁波纹管，PVC加筋管，克拉克管，玻璃钢夹砂管，HDPE缠绕管和HDPE双壁波纹管。在这六种管材中，大口径HDPE双壁波纹管（300800mm），优点最突出，主要是产品质量好，整体性好，生产效率高，原料省，成本低，施工方便，承插连接，使用安全。大口径HDPE双壁波纹管生产线，国际上1980年出现。1996年山西塑料总厂首先从加拿大科玛公司引进
13、，之后安徽国通又从德国尤尼克公司引进生产线，以后陆续有十多家企业直接从国外引进双壁波纹管生产线。当时中国人不会制造，但通过替国外机器修复模具，更换零件，修理设备慢慢积累经验。2001年由无锡桥联公司开始引进国外技术，开发出第一条HDPE双壁波纹管生产线，并在江阴“银达来”企业投产，接着又生产出五条生产线。以后山东中云、上海金纬，大连三垒都陆续推出合格生产线。HDPE双壁波纹管结构复杂，设计先进，代表了当今国际塑料机械的最高水平，它的生产线由挤出机、机头、双壁波纹成型机、成型模具、冷冻冷却喷淋机和喷淋箱和后联设备构成。它的生产线主要特点是：“二机共挤，分层分流，内正外负成型”工艺，关键设备是：“
14、模头、模块、波纹成型机”。其中使用“超冷式”内冷却系统对大口径管材的冷却定型更为重要。大口径HDPE双壁波纹管生产设备的国产化和HDPE双壁波纹管的大量使用，使我国城乡排水管网走向现代化和使用塑料排水管立下了汗马功劳，特别对中小口径如300800mm规格的排水管，到现在还是最优秀的。但是随着管径的加大，生产设备的规模越来越大。到了14002000mm，成型机的高度已经超过两层房高。另外价格的上涨也使用户无法接受。这样不到10年新一代塑料管材又呼之欲出了。三、钢塑复合管的出现3.1 单一材料的缺陷在新型给、排水塑料管材的推广中，人们宣传塑料管材的好处较多，当然在当时是必要的。但是我们必须清醒地认
15、识到：与金属管材相比，纯塑料管材由于材料本身性能的局限，也有诸多不足之处，如果对这方面认识不足，将会影响到新型排水管材的开发和推广。塑料管材的不足之处：（1） 刚性不足，强度低表一 几种常见管材与钢材弹性模量，抗拉屈服强度的对比材料弹性模量（Mpa）抗拉屈服强度（Mpa）钢材210000350PP-R80022PE-X60020UPVC300045可以看出，与钢材相比，纯塑料材料的刚性和强度是有相当差距的。（2） 易蠕变纯塑料管材长期在即使在较小的应力下，也会不断发生蠕变，因自重因素悬垂度增大，水压下多渗漏现象，难以保持密封性能。（3） 线胀系数大表二 每米长度在温度变化1时的伸缩量（mm）材料每米长度在变化1时的伸缩量（mm）钢材M/1/0.012mmPP-RM/1/0.15mmPE-XM/1/0. 2mm据表2可推算出，4米PP-R管从20升高到70时，伸长量为30mm；当从夏天的30降到冬天的0时，它缩短18mm。从热膨胀率数的实验中也可以看出：当从20升温到130/2h时，热膨胀系数为0.04，这根4米长的PP-R管竟然伸长160mm。而PE-X管的情况更为严重。这就是为什么接通热水
