新材料在市政排水工程中的应用

摘要：本文以高密度聚乙烯（HDPE）管与钢筋混凝土管在市政排水系统工程中的应用的比较，分别从相关技术性能、施工工艺、造价方面进行分析，发现高密度聚乙烯（HDPE）管道具有更好的推广价值。以高密度聚乙烯（HDPE）管道作为一种市政排水工程中的新型材料的代表，说明新型材料在市政排水系统中具有广阔的应用前景。

关键词：高密度聚乙烯管；钢筋混凝土管；市政排水

随着我国城市化进程加快，政府管理部门对于市政排水、排污能力以及环保措施较以往更加重视，为了加强上述问题的解决，市政排水工程中更多地引入管径大、五污染的新材料管道，在诸多新材料中，塑料管材的应用是目前最合适的新型材料。建设部对于市政排水新型材料作出了相关的规定，推荐塑料螺旋管（PVC-U，HDPE）作为市政排水工程中积极推广的新材料，限制小管径的混凝土管材在市政排水中应用。塑料管材在市政排水中应用，还在于其自重较低易于运输和安装，抗腐蚀、对流体阻力小、耐老化、节能、廉价、不易堵塞且使用寿命较长的优点。本文以高密度聚乙烯管材为例，分析塑料管材作为新型材料在市政排水工程中应用的技术优势，并展望新材料管材在市政排水工程中的应用前景。

1市政排水工程常用的管材

市政排水工程中，常见的管道材质包括塑料管材、水泥管材、金属管材以及其他类型管材。现阶段下，市政排水系统的塑料管材主要含有聚氯乙烯管、聚乙烯管聚丙烯管等类型。塑料管材中发展历史最长、市场占有率最高的属聚乙烯管和聚氯乙烯管，尽管聚氯乙烯管材在性价比上较聚乙烯管材更有优势，但由于其最大管径只能到DN800，使其应用范围受到较大的限制，而聚乙烯管材的出厂管径可以满足绝大部分排水系统的要求。聚乙烯管还较聚氯乙烯管更为环保。目前高密度聚乙烯管材作为一种较为新型的聚乙烯管，以高密度聚乙烯为生产原料，掺入了炭黑、抗氧化剂等添加剂。使其具有塑料管的常有的优势外，还强化了重量轻、耐化学腐蚀、抗结垢、强度高且使用寿命可以保证在较为恶劣的环境性使用长达50年之久，在市政排水工程中具有广阔的应用空间。

2高密度聚乙烯（HDPE）管的应用优势

1）符合卫生性能要求。高密度聚乙烯管的配方可达到无毒级。

2）耐腐蚀性能好。高密度聚乙烯管材在所具有极强的抗化学腐蚀的性能，少数一些特殊的化学溶剂可以对其造成腐蚀损害，而这些化学物质在土壤或水中几乎含量为零，因此与传统的金属、混凝土管材相比，高密度聚乙烯管更适合在盐碱土质的环境中使用。

3）水力性能优越。高密度聚乙烯（HDPE）管内壁光滑，不积垢，其曼宁内壁水流粗糙系数n=0.009，而混凝土管n=0.013。在水力坡降、水力半径相同的情况下，水在HDPE管中的流速为混凝土管的1.5倍，可见HDPE管的内阻小于混凝土管，同管径时HDPE管的输水量要大。

4）安装方便快捷。由于高密度聚乙烯（HDPE）管材质的密度是铸铁的五分之一，是混凝土类管材质的三分之一，所以其运输和安装上面可以大大提高工作效率，造价很显然也得到较大幅度的降低，一般可以节约三成至五成的费用。由于其材质轻，工人安装更加省力，降低了劳动强度，在施工安全上更有保障，施工连接精度更可靠。

5）维修方便。高密度聚乙烯（HDPE）管道维修费用仅相当于传统管到的三成，维修时不需要投入机械、电力以及燃料，只需人工使用简单工具（锯和套筒盖）即可完成维修工作。维修快捷、费用低廉且对管道系统的运行干扰小。

6）需要的强度和刚度较小。HDPE管具有独特的柔韧性，其断裂伸长率达50%以上，弯曲半径可以小到管直径的20倍～25倍，并有优良的耐刮伤能力。因此铺设时很容易移动、弯曲和穿插。

7）密封性方面。HDPE管的连接方法可靠。而混凝土管的密封性比较差，很容易造成泄漏，从而产生二次污染。

8）铺设方便经济。HDPE管在管道铺设费用上比混凝土管和PVC管都要低，可使总工程费用降低。

3较钢筋混凝土管的经济优势

3.1同管径HDPE管材与混凝土管管材单价比较

表1相同管径的高密度聚乙烯（HDPE）管材与混凝土管材的单价对比。由表1可知，高密度聚乙烯（HDPE）管材的单价较钢筋混凝土管材的高多了，但高密度聚乙烯（HDPE）管道的基层施工及管道铺设的费用都更低。当在相同的工程条件下（排水管的设计坡度、设计排水量）钢筋混凝土管的管径约为高密度聚乙烯（HDPE）管道的120%，因此当在特定的工程条件下，高密度聚乙烯（HDPE）管材的设计管径会较小些，综合起来，造价更低廉。

3.2不同管径HDPE管材与混凝土管的总造价比较

由表2中可知，相同设计排水量，高密度聚乙烯（HDPE）管道（500mm）的造价比钢筋砼管道（600mm）低18元/m，降低幅度为2%左右，管径缩小100mm，降低幅度16.7%；高密度聚乙烯（HDPE）管道（1000mm）的造价比钢筋砼管道（1200mm）低119元/m，降低幅度为0.1%左右，管径缩小200mm，降低幅度16.7%；因此随着设计排水量的增加，高密度聚乙烯（HDPE）管道的总造价较之钢筋混凝土管材降低越少，而管径缩小幅度几乎不变。

在管材装卸运输方面，由于HDPE管重量仅为混凝土平口管重的1/14～1/16，为承插口钢筋混凝土管重量的1/20～1/25。HDPE管材重量较轻，完全可由人工装卸。管道安装由于HDPE管质量轻，管子长度长，效率也非常高，可比承插口钢筋混凝土管提高1.2倍，比混凝土平口管提高2.9倍。施工周期亦可相应缩短30%～50%，施工周期的缩短带来了施工管理费用的降低。

4结语

本文的分析结果表明，高密度聚乙烯（HDPE）管道应用在市政排水工程中较钢筋混凝土管材具有多方面的优势。为了尽快的使HDPE管得到应用，目前我们必须尽快建立一套适合实际工程条件的塑料排水管施工及验收规程，加强科学研究工作，进一步降低塑料管的单价，同时加强塑料排水管的普遍适用性研究。

参考文献

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