摘要： 用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE）、聚氯乙烯径向加筋管等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。
关键词： HDPE 新型管材 缠绕管 结构
一、概况
根据建设部《关于发布化学建材技术与产品的公告》精神，应用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯芯层发泡管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管（PVC－U）、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE 、PVC－U）、聚氯乙烯径向加筋管（PVC－U）等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。
研究的主要内容包括：新型排水管材的内容及分类；物理力学指标；工程应用研究；施工安装、使用与维护管理等。期间进行了资料收集、工艺应用计算及研究、学习参观考察、产品理化性能测试、施工安装、使用与维护管理等研究工作，而且经过努力，顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。
二、项目的目的、意义及内容
1.项目的目的、意义
目前，国内排水管材大多数采用钢筋混凝土管，钢筋混凝土管作为排水管使用存在着许多弊端：
（1）理化性能不稳定，使用寿命短；
（2）综合经济指标高；
（3）其生产不符合节能环保政策。
因此，淘汰混凝土管，推广使用塑料管材作为其更新换代产品更加具有重要的意义。高密度聚乙烯中空壁缠绕管（简称HDPE）作为塑料管材中的佼佼者由于其特殊的结构与性能，较小的设备投资，在排水管领域内越来越受到青睐。
目前随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大，新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大，必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规，在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此市场对复合管材的需求将急剧增大。
q市的经济发展水平一直居于省的龙头地位。城市基础建设投资的力度呈加速态势。这为q市的城市建设水平以及新型建材的开发、推广、使用水平提出了更高的要求。因此，开发新型排水管材并尽快地进行推广使用，提高技术及经济性指标，满足可持续发展方针的需要，早日为q乃至全国的城市建设发挥其应有的作用，具有非常重要的意义。
2.研究内容
（1）新型排水管材的内容及分类
（2）物理力学指标
（3）工程应用研究
（4）施工安装、使用与维护管理
三、国内外发展现状
上海市早在1998年以沪建材98第0511号文规定：淘汰水泥管（混凝土管），推广使用塑料管。北京市为迎接2008年奥运会，正准备淘汰水泥排水管，并计划在“十五”期间总投资2800亿元用于市政建设，其中800亿用于市政排水管网建设及污水处理。西方发达国家早在上个世纪八十年代已开发出了替代产品－塑料管材，并极力推广使用。HDPE由于其特殊的中空壁结构，使得管材比重减轻，环刚度增强，而且设备投资也较小，因此在排水管领域内越来越受到青睐。特别是在德国、韩国和日本，大口径排水管中，HDPE缠绕管的使用率分别为60％，75％和90％。韩国政府今年又拨款一兆四千亿韩元，用于HDPE中空壁缠绕管替换水泥管的工程。因此，本课题以HDPE中空壁缠绕管作为研究重点。
四、主要内容
（1）排水管材的分类
市政工程用排水管按其管材特性可分为刚性管和柔性管（塑料管）两大类。
刚性管包括铸铁管、混凝土管、陶制管等，均为传统材料制作的管道，优点是刚性好，环刚度较高，但防腐性能差，用作排污管道需做特殊防腐处理，使用寿命一般为10~20年不等。最大的缺点是易破碎（铸铁管除外），渗漏严重，易造成二次污染。
塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构塑料管两大类。实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管和PE管，结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。
（2）物理力学指标
管材特性：
（1）结构独特，强度高，抗压耐冲击
（2）内壁平滑，摩阻低，过流量大
（3）耐腐蚀，无毒无污染，环保性突出
（4）连接方便，接头密封好，无渗漏
（5）重量轻，施工快捷，降低费用
（6）埋地使用寿命达五十年以上
管材物理性：（见下表）
| 序号 |
项 目 |
单 位 |
性能指标 |
| 1 |
密度 |
G／cm3 |
0.94—0.96 |
| 2 |
热膨胀系数 |
Cm/cm℃ |
11×10-5 |
| 3 |
抗拉强度（230） |
Mpa |
21—24 |
| 4 |
弹性模量 |
Mpa |
552—758 |
| 5 |
软化温度 |
℃ |
126 |
| 6 |
脆化温度 |
℃ |
-70 |
（3）工程应用研究
用途：
HDPE中空壁缠绕管的主要用途可包括：
（1）水利工程、自来水工程输水
（2）市政工程雨水、污水排放
（3）工业废水排放、小区排水
（4）盐业输卤、渔业输水
（5）矿井、建筑物内通风系统
（6）电线、电缆护套
我们研究的重点主要是用于市政工程的雨污水排水管。
工程推广与应用
研究伊始，我们便致力于开展HDPE中空壁缠绕管的工程推广与应用的工作，作了大量的调查研究和推广论证工作。一年多来，经过主管部门、业主、设计院和生产厂家的共同努力，我们顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，在h湾改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管；在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC－U管，都取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。
（4）施工安装、使用与维护管理
由于HDPE管材本身的特性，以及推广初始阶段不为大多数人所了解，HDPE排水管在施工安装、使用与维护管理的许多方面都与传统管材有较大出入，带来了许多新的问题，同时也给人们对HDPE管材的接受和使用带来了心理疑虑和障碍，主要包括：
1.管道之间的连接，即接口形式；
2.管道与检查井的连接；
3.沟槽开挖与基础处理；
4.回填与管道抗浮；
5.管材环刚度的确定与选用；
6.相关标准与技术规程的不尽完善，等等。
根据我们对HDPE管的研究以及在推广使用过程中的总结，针对以上各方面内容，特提出以下几点：
1. 管道之间的接口形式建议使用密封胶圈柔性接口，不推荐使用热缩套连接。
2.由于材料的收缩率不同，HDPE管道与砖混检查井的连接处易导致渗漏，建议采用防水翼环，防水翼环可与不同管径的HDPE短管连接好后，直接用水泥砂浆浇注成砌块，在砌检查井时可根据流水底高，直接砌入，省时省力。从远期考虑，应注重塑料预制检查井的应用研究与推广。
3.在地下水位较高、流沙等不良地基处施工，应开挖一段、施工一段并迅速回填，注意防止管道的上浮、偏移与下窝，一旦发生，必须返工。
4.目前管道的规格一般仅有4KN/M2、8KN/M2两种，规格系列不够丰富，应进一步细分，以节省成本，提高管材的价格竞争力。
5. 应尽快出台相关的国家标准与技术规程，以利推广。
五、原材料及环境保护
高密度聚乙烯中空壁缠绕管的主要原料是PE（聚乙烯），原料可以全部国产化。
本项目在生产中无废水、废气、烟尘排放，无振动，车间内噪音在80dB以下，厂房外噪音60dB以下，不对环境造成污染。
六、市场预测
城市排水设施是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是城市正常运转的必要条件，城市排水设计水平的高低是一个城市现代文明的重要标志。
与发达国家甚至国内先进城市相比，q市的城市排水设施水平较为落后，主要体现在管材的使用上。虽然q市的排水体制是雨污分流制，但在管材的使用尤其是新型管材的使用上，却非常保守。近年来虽然q市排水基础建设项目较多，但所应用的管材却仍多为陶瓷管、混凝土管，鲜见新型管材的工程应用。这与q市飞速发展的经济状况是极不相称的。因此，应借鉴国内外先进城市的做法，逐步淘汰水泥管（混凝土管），大力推广使用新型管材。
根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》：塑料管的推广应用主要以UPVC和PE塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。2005年，在全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑给水和热水供应管道60%采用塑料管，电线护套管80%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道（DN400mm以下）50%采用塑料管，村镇供水管道70%采用塑料管，城市排水管道30%采用塑料管，城市燃气管道（中低压管）20%采用塑料管。
根据《q市市政建设“十五”计划及2010年发展规划》：“十五”期间，q市新、翻建市区雨、污水管道的投资为3.1亿元；2006~2010年，将新建、翻建雨、污水管网约100km，投资为6.07亿元。另外随着全国城市排水建设、污水处理及中水回用等投资力度的不断加大，q市本地以及全国市场对新型排水管材的需求将急剧增大，市场前景极为广阔。
七、技术经济比较
中空壁缠绕排水管与与水泥排水管相比较：
具有寿命长、无渗漏、通流量大、施工方便、工种综合费用节省等优势，列表分析如下：
1）以Ф600mm管为例，性能比：
| |
Ф600mm中空壁排水管（S≥8KN／m2） |
Ф600mm水泥管 |
| 产品性质 |
柔性管 |
刚性管 |
| 使用寿命 |
50年以上 |
20年 |
| 产品价格 |
490元／m |
146.9元／m |
| 工程综合造价 |
2141.29元／m |
2353.31元／m |
| 结构 |
受一定外压会弹性变形，但不会破坏 |
铺土不平造成管子破损 |
| 运输施工 |
重量轻、连接方便、搬运简便，28.8kg／m |
弯曲分歧困难，笨重（260kg／m），施工耗力耗财，费用昂贵 |
| 连接方式 |
收缩模连接，塑料焊接加工连接 |
凹凸企口结合用水泥 |
| 理化性能 |
耐冲击、耐腐蚀、不漏水，耐寒性高，耐磨性强、寿命长 |
重量重，耐冲击低，受压易破损、漏水，耐化学性能差 |
| 破损率 |
柔性管，无破损 |
15％ |
| 发展趋势 |
建设部大力推广使用，市场呈上升趋势 |
落后淘汰，面临禁止使用 |
（注：工程综合造价一栏数据由上海市政提供）
八．结论与建议
1.与传统管材相比，新型塑料管材无论从技术性能指标、施工安装工艺还是综合经济比较，都是传统管材所不能比拟的。
2. 在各种新型管材层出的今天，应尽快地出台相应的规章条文，对新型管材进行推广使用，并限制使用传统管材。
3. 尽快地制订各种新型管材的行业规范及施工安装规范，以提高其技术及经济性指标，满足q市可持续发展方针的需要。
