高密度聚乙烯缠绕增强管的应用

高密度聚乙烯(HDPE)缠绕增强管主要以HDPE树脂为原料，以聚丙烯(PP)波纹管为骨架管，采用缠绕成型工艺制成。按截面，其结构可分为PR、SQ、VW三种系列。产品直径为300-3500mm，标准管长为6m，产品特征为内表面光滑，外部呈异型增强结构。 HDPE缠绕增强管的生产工艺过程是，将原料按一定的配比装入搅拌装置中进行搅拌，待混合均匀后经真空送料装置送至中间料仓贮存，然后由真空送料装置送至挤出机中加热、塑化、均化后，经流道、口模分别挤出成平料带和用以包覆PP骨架管的弧型料带，等距地缠绕在旋转的模具表面上，从而制得各种结构形式的制品。制品和模具一起被吊运至切削设备上，冷却并按规定的尺寸切削承口和插口端，然后吊运至脱模台将制品脱模。脱模后的制品经内外表面修整后，在承口端预埋上金属电熔丝，即可进行检验和包装。该产品生产工艺独特，产品换型快，只需更换不同规格的模具和口模，即可按用户要求生产出管长在6m以内的不同规格的HDPE缠绕增强管材。 1 HDPE缠绕增强管的性能及特点 HDPE缠绕增强管具有良好的性能，以独特的增强结构形式(由PP管形成的骨架作用)建立了良好的承外力结构，实现了产品轻量化。就强度和刚度而言，表面看来HDPE缠绕增强管不如混凝土管，特别是钢筋混凝土管，但在实际应用中因为HDPE缠绕增强管属于柔性管，只要设计和施工得当，它能与周围土壤共同承受负载，在同等应用条件下较之其它管材质轻，便于运输，比水泥管、钢管的施工更为安全、方便、快捷，能明显降低费用。单位管长件重仅为钢管的1／6、铸铁管的1／8、水泥管的1／13，使施工作业更加安全，且能减轻工人的劳动强度。 HDPE缠绕增强管的一大优势是粗糙系数小、输水量大。与同类型其它管材相比，可获得较大的设计流量和较小的比摩阻。在同样的直径下，采用HDPE缠绕增强管可以减少坡度，能减少铺设工程量；在密封性方面，HDPE缠绕增强管的连接牢固、可靠，无泄漏；而且韧性和弹性均良好，化学性质稳定，能耐各种酸、碱的腐蚀，耐磨损性优良，使用寿命可达50年以上。在环保方面，HDPE缠绕增强管材质卫生、无污染、无毒害，产品生产全过程无任何污染物产生，用过的废旧管可百分之百地回收利用，属环保安全型绿色产品。 HDPE缠绕增强管的另一优势是施工方便、快捷。由于该管材宏观上具有很好的柔韧性，为"管道与填土作用"系统承力结构，而在局部管段又有很强的刚性，因此，在管道施工过程中不需设置混凝土垫层或混凝土管基，可在沟槽内直接敷设，基本可以做到边开挖、边下管、边回填，节省了工期，简化了施工程序，节省了人力、物力，经济效益及社会效益显著。 2 HDPE缠绕增强管的应用 HDPE缠绕增强管系列管材是以塑代钢、以塑代水泥的换代产品，在欧洲已得到广泛的应用，该产品适用于各种地理和地质条件不同的土壤环境、不同深度的地下埋设，以及特殊地面的敷设，适用于远距离低压输水、城市给排水、海水输送、农田灌溉等输送工程。同时还可用于制作低压容器、通风管道、储料仓及特殊的厚板材等。 目前，HDPE缠绕增强管在我国的应用水平有了很大的提高，广泛应用于排水排污工程。据水力计算公式： 式中：V--流速，m／s； R--水力半径，m； I--水力坡降； Q--流量，m3／s； A--水流断面，m2； n--粗糙系数。 可得混凝土管的粗糙系数为0.014，而HDPE缠绕增强管的粗糙系数为0.0009。这样，HDPE缠绕增强管的输水量相对于同内径混凝土管在同等使用条件下可提高40％以上，达到设计流量相同的HDPE缠绕增强管与混凝土管内径对应关系见表1。由表1可知，用较小内径的HDPE缠绕增强管可替代内径较大的水泥管。 表1 达到设计流量的HDPE管与混凝土管的内径对应关系 HDPE管内径/mm 混凝土管内径/mm 600 800 800 1000 1000 1200 1200 1400-1500 1500 1600-1800 2000 2500 2500 3000 在施工中铺设水泥管一般需要设置管基，同时还要对水泥管连接处进行维护才能使管道的施工安装达到质量要求。而铺设HDPE缠绕增强管在施工中不需设置管基，只需在开槽后将槽底铺平即可。由于HDPE缠绕增强管的接口采用电熔丝预埋方式，连接速度快，以直径1000mm的管材为例，两条管材的焊接时间仅为17-20min，大大提高了施工速度，缩短了施工周期，而且所需开挖的土方工程量较水泥管的土方工程量大为减少。因此，虽然其价格比水泥管高，但是国内外的实践经验证明，采用HDPE缠绕增强管的总工程造价常常会低于传统的水泥管，在施工场地狭窄地段使用大口径HDPE缠绕增强管的优越性更加明显。例如，1999年6月的石家庄市北新街老区综合改造工程，由于原有城市雨水管网标高的限制，设计标高只有2.3m，如果选用直径1800mm混凝土管，扣除管壁厚度，管顶至路面只有0.4m，无法保证路面重载车通行安全，如采取满包混凝土加强措施，工程耗资巨大，几经权衡，最后决定选用直径1500mmHDPE管代替混凝土管。1999年底经石家庄市政建设总公司检测中心对该工程测量表明，该道路弯沉值为0.095-0.126mm，远小于0.576mm的设计弯沉值，管道抗路面荷载的能力大于周围的原土层，从而充分显示出大口径HDPE缠绕增强管抗外部荷载的能力。因此，不但可以完全满足工程的设计要求，而且可以达到在城市主干路及快速路下使用的要求。 3 结语 HDPE缠绕增强管因具有独特的性能和特点，使它在诸多管材中脱颖而出，倍受人们的青睐，它的应用前景看好。最近国家建设部、石化局、轻工局和建材局4部门共同发布了《国家化学建材产业"十五"计划和2010年发展规划纲要》，其中在"十五"发展目标中规定城市排水管的20％要采用塑料管，这必将促进HDPE缠绕增强管的快速发展。据业内有关专家预测，"十五"期间我国仅城市排水一项就将投资1200亿元左右，可见塑料管材的发展空间很大，这为HDPE缠绕增强管开创了空前的发展机遇。可以深信，在今后20年内我国将掀起建设塑料排水管网的高潮，HDPE缠绕增强管有着广阔的发展前景。