
聚乙烯排水管道体系依据管材的构造和出产技能不一样,能够分为双壁波纹管、环绕波纹管、环绕中空壁管、克拉管、金属增强环绕熔接管等。依据国家规范GB/T 19472.1-2004和GB/T 19472.2-2004,构造壁管可分为A型管和B型管,A型管具有滑润的表里外表,而且又可进一步分为A1型和A2型两种,A1型管壁为多层构造或轴向中空;A2型管壁为螺旋或径向中空,如中空壁环绕管。B型管具有滑润的内外表,实芯或中空的螺旋或环行肋的外外表,常见的如双壁波纹管,聚乙烯环绕增强管(克拉管),螺旋环绕式波纹管等。
从管材的出产技能讲,构造壁管材的出产技能有直接挤出成型和环绕成型两种成型技能。选用直接挤出成型技能的构造壁管又有双壁波纹管和环行肋管两种。其出产技能是把聚乙烯熔融后经过挤出机挤出成管状,再由成型机接连成型。这两种管材的长处是整体性好,重量轻,且产值高,衔接便利牢靠,但其挤出出产技能的技能含量高,设备造价高,出资规模较大,且管材直径最大到1200mm。环绕成型的构造壁可分为中空壁环绕管和螺旋环绕式波纹管。其出产技能是把聚乙烯熔融后挤出成型管,在环绕在一个柱型胎具上,再由第二台挤出机挤出融胶,熔接形成构造壁管。这两种管材的长处是能够对比简单的出产较大直径的管材,最大可出产直径3000mm的管材,此外出产设备简单,出资较小。
二、所用原资料
埋地排水排污用聚乙烯构造壁管道,首要以接受外负荷为主,尽管不接受内压,但关于原资料仍是有必定的请求的。在国家规范GB/T 19472中规则原资料的功能如下:
1. 出产管材所用的质料应以聚乙烯(PE)树脂为主,其中可参加为提高管材加工功能或其它资料,聚乙烯(PE)树脂含量应在80%(W/W)以上。依据prEN13476的规则,能够参加有些碳酸钙填料,但关于碳酸钙的颗粒尺度、粒径散布及是不是活化等都提出了请求。别的,原资料的弹性模量关于构造壁管材也很主要,因而规范中给出了原资料弹性模量的请求和测验办法。――――
2. 在规范中对PE质料的功能给出了详细的请求,详见下表。
表1 PE管材的资料功能
序号
项目
请求
查验办法
1
耐内压(80℃,环应力3.9MPa,165h)
耐内压(80℃,环应力2.8MPa,1000h)
无损坏,无渗漏
GB/T 6111-2003
选用a型密封头
2
熔体质量活动速率(5kg,190℃)
MFR≤1.6g/10min
GB/T 3682-2000
3
热安稳性(200℃)
OIT≥20min
GB/T 17391-1998
4
密度
≥930kg/m3(根底树脂)
GB/T 1033-1986
注:用相应的挤出料加工的实壁管进行实验。
耐内压实验的条件大致反映出原资料的请求根本在PE63级树脂以上。熔体质量活动速率反映了树脂中分子量的巨细和活动性。热安稳性(氧化诱导时刻OIT)是评估资料在加工、储存、焊接和运用中耐热降解才能的目标。
3. 回用料答应运用来自本厂出产的同种管材的、清洗的契合本规范请求的回用料,出产的管道也应契合本规范的请求。――――运用很多的回用料影响到商品的强度,既对管材的环刚度有直接的影响。一些公司为了降低成本并确保环刚度不降低,通常很多参加无机填充物,有时尽管环刚度提高了,可是管材的冲击功能和环柔性却有所降低,这关于管道的低温施工是有危险的。如今,一些工程项目监理请求进行现场验证实验,可是查验项目通常仅有环刚度一项,这关于增加很多无机填充物的管材来说根本无效。假如运用灰分实验就能够大致得到管材中的无机填充物的份额。
三、管材功能请求
国家规范GB/T 19472.1-2004“埋地用聚乙烯(PE)构造壁管道体系第1有些:聚乙烯双壁波纹管材”和GB/T 19472.2-2004“埋地用聚乙烯(PE)构造壁管道体系第2有些:聚乙烯环绕构造壁管材”中规则的管材物理机械功能的项目大体一样。两个规范中都规则了管材的外观、尺度、环刚度、环柔性、落锤冲击实验和蠕变率实验的技能请求和测验办法。此外,还关于不一样构造的管材又规则了相应的查验项目。如,关于PE环绕构造壁管材中表里外表平坦的管材请求进行纵向回缩率实验,关于PE波纹管及PE环绕构造壁管材中内外表润滑,外外表为中空螺旋形肋的管材则请求进行热烘箱实验。关于PE环绕构造壁管材还请求进行缝拉伸实验。衔接密封方面,关于运用弹性密封圈衔接的管道体系,还需进行必定条件下的体系适用性实验;关于环绕构造壁管材,还应进行焊接或熔接衔接的拉伸强度实验。
1. 外观
2. 尺度
规范中在波纹管的尺度请求方面是内径系列和外径系列并存,通常规则了管材的最小内径或最大外径、最小层压壁厚、最小内层壁厚,在衔接方面还规则了最小接合长度和最小熔接长度。相同是为了降低成本,一些公司将管材的构造壁厚度做薄,削减原资料的用量,然后降低成本。这种状况在PE双壁波纹管中对比常见。商品规范中别离规则了管材内层壁厚和层压壁厚的最小值,可是一些厂家的商品达不到。这么的构造在检查过程中往往会呈现两种状况,一种是环刚度达不到预期请求,比方SN4系列的环刚度不到4kN/m2,SN8系列的环刚度不到8kN/m2;另一种状况是由于增加了对比多的无机填充物,环刚度能够到达预期请求,可是环柔性实验不经过,首要景象是发作反向弯曲和永久变形。这种状况关于已埋设于地下的管道是对比危险的。此外,厚度不合格的管材在衔接方面也存在危险,很难到达衔接强度请求。
3. 环刚度
规范中规则的四种环刚度等级,别离是SN2,SN4,SN8,SN16,此外还有SN6.3和SN12.6两个等级对错标等级,能够在满意实践需求时选用。SN2等级,即请求管材的环刚度应不小于2kN/m2,其它等级的请求依此类推,恕不累述。依据规范规则,环刚度的测验办法为GB/T 9647-2003,其中规则管材试样的长度通常为300mm±10mm,或是满意3个肋的最小长度,实验时选用平行平板压缩,压缩变形量为试样平均内径的3%。现在不一样国家的不一样规范中关于管材环刚度有不一样的界说和相应不一样的测验办法,而不一样的界说和不一样的测验办法得到的环刚度数值之间是没有可比性的。因而需求指出的是在我国通常均依照国家规范GB/T 9647-2003进行环刚度实验,该规范等同于国际规范ISO 9969:1994。这些年国际市场趋于一致,不断增加的国家接受ISO规范,ISO 9969:1994现已被欧洲规范化安排接受为欧洲规范EN ISO 9969:1995。
4. 环柔性
关于环绕管材的扁平实验,只需不在管材中参加过多的填料,就不会有壁决裂和两壁脱开的景象发作;而关于双壁波纹管材特别是大口径双壁波纹管材,在进行环柔性测验时,当把管材压至管材内径的30%时,往往会发作反向弯曲的景象。发作反向弯曲疑问的首要原因有三点:一是波形控制的不严格,这和管材加工设备特别是与模具的构造关系密切;二是未选用真正的埋地排水用管材专用料,有的乃至选用非管材专用料出产成品管;三是出产加工时厂家成心减薄管材的壁厚。
5. 落锤冲击实验
该项查验的办法是GB/T 14152-2001,直径小于500mm的管材进行整管冲击,直径大于500mm的管材可将管材切割成后再进行冲击。规范中规则了不一样直径管材对应的锤重和锤高,一起规则了不一样构造管材的冲击方位。落锤冲击实验首要查核管材的低温抗冲击才能,实验温度通常为0℃,关于应用于低温条件下的管材还需进行-10℃的冲击实验。聚乙烯资料的低温冲击功能是对比好的,可是假如构造壁单层厚度太薄或是质猜中增加较多的无机填充物则会降低资料的冲击功能,然后使管材质量降低,给施工和运用带来危险。
6. 烘箱实验和纵向回缩率
这两项实验首要是对管材加工塑化的查核。
7. 缝拉伸强度
缝拉伸强度是关于环绕构造壁管材的实验。首要是考察螺旋形肋之间的熔接强度的。通常运用较多回用料或质猜中参加较多无机填充物的管材缝拉伸强度较低,而实验的损坏方位也往往是螺旋形肋之间的熔接缝处。通常状况下,假如管材质料满意规范请求时,正常的熔接成果会是熔接处的强度高于未熔接有些,而损坏方位往往对错熔接有些。缝拉伸强度较低的管材,严峻时在进行环柔性实验时,会呈现两壁脱开的景象。
8. 蠕变比率
蠕变比率是管道在埋地后的主要目标,由于排水、排污等无压埋地塑料管材在运用中要接受管道上方及周围填埋覆土层的外压载荷,效果成果是使其发作不一样程度的变形,随时刻的推移,这种形变会逐步累积加大,即发作蠕变景象。外压载荷在管道几十年的运用期中的适当一段时刻内存在,假如蠕变形变过大,将致使管道衔接处渗漏、管壁向内弯曲、破损,乃至构造垮塌,因而蠕变功能是无压埋地塑料管材的主要技能请求。
实验和经历都标明,若外界负荷在规划的范围内,管材变形发作时刻的长短依赖于土质和装置条件,仅在必定期限内(通常为两年)与时刻有密切关系,以后其形变就会天然接近于中止,管材的形变处于相对安稳状况。这也是咱们进行管材长时刻功能-蠕变比率测验的主要假定。管材发作蠕变的巨细与管材的刚度有关。咱们因而能够经过对管材的刚性进行测验然后得到管材蠕变率。这种猜测能够在实验室进行。实验的办法是经过实验树立管材形变与时刻的关系曲线,剖析数据的线性关系,经过核算外推两年时的形变,进而核算管材的蠕变率。该项实验的时刻较长,通常为2.5~3个月。所以通常为定型查验项目。
9. 体系适用性实验
关于运用弹性密封圈衔接的管道体系,需依照规范规则进行管道弹性密封衔接处的径向变形条件下和偏角条件下的常温密封实验;关于环绕构造壁管材,应进行衔接处的焊接或熔接部位的拉伸强度实验。
在上述查验项目中,依据规范规则,除蠕变比率实验和体系适用性实验外,其它项目均为型式查验项目。而在实践运用过程中,通常需进行现场复测的项目是环刚度、环柔性和缝拉伸实验等。
四、管道应用领域、装置、运用
现在聚乙烯排水、排污管道工程应用的技能规程首要为中国工程建造规范化协会规范CECS164:2004《埋地聚乙烯排水管道工程技能规程》。
该规程规则了无内压效果的埋地聚乙烯排水管道工程的规划、施工和检验。管材方式包括双壁波纹管、双壁矩形中空肋壁管、圆形中空肋壁管等构造壁管材。双壁波纹管的公称直径不宜大于DN1200mm,环绕构造壁管材的公称直径不宜大于DN2500mm。
聚乙烯管材的功能方面请求密度不小于0.93g/cm3,短期弹性模量不小于758MPa。
在水力核算中,通常双壁波纹管的粗糙系数选用0.01,而环绕构造壁管材选用0.011。
管材的环刚度挑选依详细状况从管道沟槽、原状图的性质、管区的回填资料和压实度、管顶覆土深度、荷载状况和管材特性等要素归纳思考,通常多为4kN/m2~8 kN/m2之间。
规程中对管道施工的沟槽、根底、管道装置及衔接作了准则规则。管道应敷设在原状土地地基或经开槽后处理回填密实的地基上。管道施工是应对管道最大覆土深度、管材的环刚度、沟槽及两边原状土的状况进行核对。若发现与规划不符,可请求改动规划或采纳相应的确保管道承载才能的办法。管道根底通常是在原状土地基上铺依层100mm的中粗砂根底,土质较差时可选用200mm的砂砾根底层。对软土地基、地基承载力小于规划请求等状况仍需作地基的加固处理。
柔性管的作业原理是依托管土一起效果。回填土的变形模量在很大程度上决定了管道的变形和承载力,而变成管道工程的要害。规程中对沟槽回填的条件、回填操作、沟槽各部位的回填资料和压实度请求都作了详细规则。假如实践条件答应,对管区最好是选用粗颗粒的资料回填,如粗砂、中砂、石屑、粒径不大于40mm的砂砾等。管底规划支承角部位(通称腋角)主要的是要确保回填资料与管底的严密触摸,应选用中、粗砂细心填实。