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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-09-01浏览：61次
摘要：通过崇州市晨曦大道施工实践，对新型管材HDPE管和传统钢筋混凝土管在力学性能、直接费用，以及对地质条件的要求等诸方面进行详尽对比，说明HDPE管在市政排水网中具有一定的优势。
随着我国国民经济持续快速的发展，市政建设的规模也在不断扩大。作为城市重要的基础设施——市政排水管网也在不断发展和完善。传统的排水管材由于其本身固有的一些缺点，已经难以适应城市快速发展的需要。因此，近年来出现了如HDPE管等许多新型管材，这些管材无论是性能还是施工难易程度都优于传统管材。
HDPE管以高密度聚乙烯为原料，是一种具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型塑料管材，由于管道规格不同，管壁结构也有差别。HDPE双壁波纹管的波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形中空结构的管材。具有优异的环刚度和良好的强度与韧性，重量轻、耐冲击性强、不易破损等特点，且运输安装方便。管道主要采用橡胶圈承插连接（也可采用热缩带连接）。由于双壁波纹管的特殊的波纹管壁结构设计，使得该管在同样直径和达到同样环刚度的条件下，用料（HDPE）最省。但受到生产工艺限制，目前国内生产的最大口径也只有DN1200，使得其推广受到一定的限制。
本文根据崇州市晨曦大道HDPE管的施工实践，拟从管材的物理性能、施工及造价诸方面和传统管材相比较，以说明HDPE管必将在排水工程中得到广泛应用。
一、物理力学性能比较表－1
管类
项目 钢筋混凝土排水管 HDPE双壁波纹管 HDPE中空缠绕管 金属内增强聚乙烯（HDPE）螺旋波纹管 玻璃钢夹砂管
环刚度 ≥10KN/㎡ 2～8KN/㎡ 2～8KN/㎡ 10.5～16KN/㎡ 1.25～10KN/㎡
连接
密封性 水泥包封，易漏水，造成二次污染环境 套筒密封圈连接，若带水作业施工质量不易控制，漏水率高，且橡胶密封圈易老化（一般寿命15年）
热熔带连接，密封性好，不易漏水 热熔连接，密封性好，不漏水 双“O”密封圈承插连接或法兰连接，密封性好
水力
性能 （粗糙系数）0.013～0.014 （粗糙系数）
0.009～0.01 （粗糙系数）
0.009～0.01 （粗糙系数）
0.009～0.01 （粗糙系数）
0.008～0.01
环境
适应性 刚性管怕地质沉降，易受化学腐蚀 抗地质沉降能力强，耐酸碱等化学物腐蚀 抗地质沉降能力强，耐酸碱等化学物腐蚀 抗地质沉降能力强，耐酸碱等化学物腐蚀 有一定的抗沉降性，耐酸碱等化学物腐蚀
施工
特点 基础要求高，重量大，施工工具，人力多 对基础处理要求低，管道可弯曲性良好，重量为混凝土管的11% 对基础处理要求低，管道可弯曲性良好，重量为混凝土管的13% 对基础处理要求低，管道可弯曲性良好，重量为混凝土管的10% 对基础处理要求低，重量为混凝土管的10%
使用
寿命 ≤30年 ≥50年 ≥50年 ≥50年 ≥50年
产品
特点及
局限性 因是刚性管，很难适应较复杂的地理环境，且因性能影响很容易发生问题，后期的维护成本很高。 环刚度最高只能达到8KN/㎡的等级，另因是挤出工艺制造，管径最大1200MM以下,国内大多数厂家只能生产800MM以内的，所以这种管材使用范围目前受到限制。 受结构工艺影响，这种管材一般生产的环刚度都在≥8KN/㎡以下的，生产较高环刚度必须选用全新原料并加大管材壁厚，但这样管材成本非常高，所以存在以次充好的普遍情况，造成了恶劣影响。 因将钢的刚性和塑料的柔性两者巧妙的应用，有效解决了之前两种管材都存在的或没有柔性或刚性不足的问题，因最低生产工艺指标都远远高于现行的产品国家标准，所以采用这种管材不必担心以次充好质量不稳定。 管道采用纤维缠绕工艺，环刚度一般都在10KN/㎡以下，但也可根据实际的需要通过增加夹砂量来适当加大环刚度。
管材
安装
费用 安装费用高 连接用接头和密封圈计100元/个 连接用电熔带503元/个 指导安装不收取连接材料费 连接用接头和密封圈计100元/个
管道综合造价比较表－2
管径 钢筋混凝土管 玻璃钢夹砂管 双壁波纹管 中空壁缠绕管 金属内增强波纹管
DN600 923.57元/m 1042.71元/m 1099.00元/m 1145.97元/m ——
DN800 1350.29元/m 1509.99元/m 1595.55元/m 1760.53元/m 1413.78元/m
DN1000 1890.55元/m 2010.75元/m —— 2835.15元/m 1673.55元/m
DN1200 2042.66元/m 2583.28元/m —— 3783.39元/m 3021.32元/m
DN1500 2725.70元/m 3781.04元/m —— 5447.11元/m 4331.38元/m
从上述比较中可以看出，部分管材的综合造价已经接近钢筋混凝土管造价，但新型管材的抗沉降性能、轻便性以及施工快速等优点是钢筋混凝土管无法比拟的。
HDPE管具有优异的化学稳定性，优良的耐候性，并具有良好的综合机械性能，其主要特点有：
1、抗压能力强。
HDPE管外壁呈环形波纹状结构，大大增强了管材的环刚度,从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力。
2、摩阻系数小，沿程水力损失小。HDPE管的内壁摩阻系数为0.009，而钢筋混凝土管的内壁摩阻系数为0.013。因此，HDPE管比同口径的其他管材可通过更大的流量。换言之，同流量情况下，可采用口径较小的HDPE管。
3、施工便捷。由于HDPE管重量轻，搬运和连接都很方便，因而施工速度快。在工期紧和施工条件差的情况下，其优势更加明显。
4、化学稳定性佳，使用寿命长。HDPE分子没有极性，所以化学稳定性好，一般使用环境的土壤、电力、酸碱等因素不会使管道损坏。在埋地情况下，HDPE管使用年限可达50年以上。
5、适当的挠曲度。HDPE管属柔性管材，可抵御一定程度的地基不均匀沉降，管道接口严密，无渗漏。抗震能力优于钢筋混泥土管。
6、顺应时代要求，绿色环保。该管材符合国家环保要求，无污染，无毒害，且可重复回收利用。
二、土方费用计算（以100米计算）
1、HDPE双壁波纹管土方费用:
土方总费用:1+2+3=22407.544元
2、水泥承插管土方费用:
土方总费用:1+2+3=29449.544元
对比结果：HDPE双壁波纹管比水泥承插管节约百分之二十四。
三、施工费用计算（以100米计算）
1、HDPE双壁波纹管连接施工费用:
单价：2.8元/口
施工口数量:施工长度(100米)/管材长度(6米/根)=16.67个
施工费用总计:单价(2.8元/口)*施工口数量(16.67)=46.648元
2、水泥承插管连接施工费用:
单价：3.6元/口
施工口数量:施工长度(100米)/管材长度(2.5米/根)=40
施工费用总计:单价(3.6元/口)*施工口数量(40)=144元
对比结果：HDPE双壁波纹管比水泥承插管节约百分之六十八。
四、管材造价费用
1、HDPE双壁波纹管造价:
HDPE双壁波纹管单价：115.85元/米
总费用:HDPE双壁波纹管单价(115.85元/米)*100米=11585.000元
2、水泥承插管造价:
水泥承插管单价:47.00元/米
总费用:水泥承插管单价(47.00元/米)*100米=4700元
综上计算，两种管材的施工总造价为:
1、HDPE双壁波纹管总造价:一+二+三=22407.544元+46.648元+11585.000元=34039.192元
2、水泥承插管总造价:一+二+三=29449.544元+144.000元+4700.000元=34293.544元
结论：虽然HDPE双壁波纹管材料费比水泥承插管材料费高，但是在比较上述三项费用中即可得出结论，两种管材工程总造价基本持平。
另外，除以上三项指标外，HDPE双壁波纹管比水泥承插管显出更多经济效益、社会效益和环保效益：
一、大大缩短工期和缩小施工难度
由于HDPE双壁波纹管质量远轻于水泥管材，非常容易承插，所以大大缩小了施工难度；并且HDPE双壁波纹管最短为6米一根，而水泥管为2.5米一根，大大缩短工期。
二、HDPE双壁波纹管对管基的要求较为宽松
由于水泥管材为刚性管，为保证承插效果，沟底必须处理平整，并且配有砼带形基础，要求施工人员有绝对的责任心。HDPE双壁波纹管为柔性管，对管基的要求较为宽松。
三、HDPE管对地面下沉或地壳变动不断裂
HDPE管的伸长率为钢管的20多倍，是PVC的六倍半，其断裂伸长率却非常高，延伸性很强。这就意味着当地面下沉或发性地震时地壳有变动的情况下，HDPE管能够产生抗性变形而不断裂。这一点远优于钢管，也优于有明显脆性的PVC管。
四、HDPE管的渗透率远低于水泥管材，低于2%，对地下水不会造成二次污染
水泥管材无弹性，虽然配有胶圈，但密封效果差，特别是施工人员由于水泥管材较重，施工难度大，难以保证承插效果，导致胶圈失去作用，从而使管材渗透率提高。
五、HDPE管使用寿命长，50年以上
PE管的安全使期为50年以上，这一点已为国际标准和新国标所证明。水泥管理论上使用寿命20年，但是其为硅酸盐类，长期受到酸碱的腐蚀，寿命大大降低。全国各地均有水泥管材由于污水渗漏导致地面下沉，接口断裂，几年内就不得不更换的实例。
HDPE管内表面光滑，不带正负电荷，不结垢
水泥管材易结垢，结垢后，使管径缩小，影响排水流量。
HDPE质量轻，便于运输与安装，无损耗
水泥管材质量重，不便于运输与安装，并且在运输与安装时易损耗。
当管道通过流量、坡降及埋深相同时，HDPE可以比水泥管小一两个型号
HDPE内表面粗糙系数为0.009，水泥管材内表面粗糙系数为0.014，按照世界公认的谢才定律，进行同流量计算，HDPE管材可以比水泥管材小两个型号，而实际应用中，建议小一个型号即可。如设计为600口径的水泥管材可以用500口径的HDPE替换。
综上所述，HDPE管材运用在市政排水管网中是有一定优势的，随着科技水平的提高，HDPE管材的成本将进一步降低，全面替代传统管材将指日可待。
《关于新型管材HDPE管应用的我见》
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文章名称： 关于新型管材HDPE管应用的我见
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