陜西省寶雞市馮家山引水工程的輸水管道自工程試供水以來(lái)，10年間出現(xiàn)了11次爆管事件。這不僅將這一工程的當(dāng)事人再次推向輿論的風(fēng)口浪尖，也使這一事件的主角——混凝土管成為人們關(guān)注的對(duì)象。
混凝土管道因?yàn)楣こ淘靸r(jià)比較低，近百年來(lái)一直在我國(guó)市政建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。但是，該產(chǎn)品存在耐化學(xué)腐蝕性差、管接口處易滲漏、受地質(zhì)沉降影響大等明顯缺點(diǎn)，制約著該產(chǎn)品在我國(guó)更多市政給水工程中的應(yīng)用。而歐洲國(guó)家通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)改造，開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用了一種新的管道產(chǎn)品———混凝土管+塑料襯層，并使這種新產(chǎn)品成為輸水、排水和化工輸液工程中管道品種的新選擇。
混凝土管襯塑技術(shù)設(shè)計(jì)
混凝土管內(nèi)壁的襯層可選用HDPE材料。由HDPE材料組成的這種襯層具有諸多優(yōu)點(diǎn):耐化學(xué)腐蝕性；摩擦系數(shù)低，可提高管道輸水能力；衛(wèi)生可靠，可輸送飲水。管道接口可用HDPE焊接，安全可靠，可防止污染地下水；柔韌性好，耐低溫，具有抗地質(zhì)沉降變形的能力。此外，HDPE襯層符合EN10204(DIN50049)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)孔隙，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明：厚度為1毫米的HDPE，其防漏性相當(dāng)于200毫米厚的混凝土。
綜上所述，由HDPE襯層和混凝土管所形成的復(fù)合型管道，是一種綜合性能優(yōu)秀的市政給水管道。混凝土管內(nèi)襯塑料的力學(xué)性能分析
一、HDPE內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.HDPE材料是一種非極性高分子材料，它與混凝土表面不具有親和性。HDPE內(nèi)襯層外壁上嵌有相當(dāng)數(shù)量的Y字型或倒錐形凸釘，借助凸釘，襯層將在軸向和徑向以同等附著力嵌埋在混凝土管內(nèi)壁上。2.HDPE內(nèi)襯層上的凸釘和板之間沒(méi)有焊縫，剪切力很大，軸向或徑向剪切力能高達(dá)1800牛頓。3.HDPE內(nèi)襯層和混凝土整體結(jié)合，使管材的環(huán)剛度得到很大的提高。
二、混凝土管內(nèi)襯塑料的力學(xué)性能
法國(guó)東部區(qū)域?qū)嶒?yàn)室的試驗(yàn)顯示:混凝土管在受力65牛頓時(shí)變形兩毫米即斷裂。而內(nèi)襯HDPE的混凝土管，在受力85牛頓時(shí)變形1.8毫米，但未斷裂。這兩種管道都是混凝土受力，說(shuō)明HDPE襯層起到了增強(qiáng)作用。試驗(yàn)顯示：混凝土管內(nèi)襯塑料后抗壓強(qiáng)度比無(wú)內(nèi)襯的混凝土管提高了兩倍。
試驗(yàn)還顯示：沒(méi)有內(nèi)襯HDPE的混凝土管，當(dāng)變形7.5毫米時(shí)，環(huán)剛度為140千牛，而帶內(nèi)襯的混凝土管變形25毫米時(shí)環(huán)剛度為260千牛，在變形12.5毫米時(shí)環(huán)剛度為180千牛，是剛性變形，而12.5毫米~25毫米變形階段為彈性變形。
三、混凝土管內(nèi)襯塑料破環(huán)后狀態(tài)分析
混凝土內(nèi)襯塑料后環(huán)剛度得到大幅度提高，德國(guó)Oldenburg的IRO機(jī)構(gòu)測(cè)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)：當(dāng)管頂端受壓，水平和垂直方位出現(xiàn)斷裂，但內(nèi)襯層并為斷裂，與混凝土未出現(xiàn)剝離、塑料內(nèi)襯層完整無(wú)損，仍保持對(duì)流體的密封性。
混凝土管內(nèi)襯塑料的連接方法
生產(chǎn)混凝土管時(shí)，將塑料內(nèi)襯層按必要的直徑焊接成筒，置入到混凝土管的模胎上，這個(gè)系統(tǒng)可應(yīng)用于現(xiàn)有的混凝土管生產(chǎn)過(guò)程中。塑料內(nèi)襯層的厚度原則上是3毫米～5毫米，也可以更薄，視管材在工程中埋深、地下水位高度等條件而定。
HDPE內(nèi)襯層混凝土管的接口基本有三種形式：管套帶有揭條式、管套帶有內(nèi)襯重疊式、無(wú)管套平口連接式?；炷凉軆?nèi)襯塑料的三種連接方法都需要擠出焊接機(jī)，焊條為同等材質(zhì)的HDPE，直徑為4毫米。所有焊接應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行德國(guó)DVS220P1熱塑性材料擠出焊接標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定的工藝規(guī)程和工藝方案?；炷凉軆?nèi)襯塑料應(yīng)用領(lǐng)域分析
一、供水配套工程中的應(yīng)用。
美國(guó)每年要鋪設(shè)約2.3×104千米的供水管道，其中12.5％為PPC管、水泥管（47.7％為球墨鑄鐵管，38.7％為塑料管）。大口徑以預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為主。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管襯塑后可在諸如偏酸性粘土等地質(zhì)條件惡劣的場(chǎng)合鋪設(shè)，還可降低諸如鋼管等大口徑金屬類供水管道的工程綜合造價(jià)，因此，預(yù)應(yīng)力混凝土管內(nèi)襯塑料后管材的應(yīng)用前景是非?？捎^的。
二、城市排水系統(tǒng)工程中的應(yīng)用。
城市無(wú)壓排水或低壓排水可用混凝土管或鋼筋混凝土管襯塑，這兩種管道可改善混凝土管在接口處易滲漏的缺點(diǎn)，可提高城市排水管網(wǎng)的運(yùn)行壽命。
三、遠(yuǎn)程調(diào)水工程的應(yīng)用。
大口徑管道調(diào)水工程的造價(jià)主要體現(xiàn)在管材和管道的連接方面，顯然，在管道系統(tǒng)材質(zhì)的選擇上，混凝土管內(nèi)襯塑是最理想的。
2002年德國(guó)斯圖回特調(diào)水工程又一次應(yīng)用了混凝土管內(nèi)襯塑料，顯示出新型混凝土管的生命力。
四、城市污水處理廠中水回用遠(yuǎn)程輸送中的應(yīng)用。
由城市污水處理廠輸出的中水管路系統(tǒng)內(nèi)壓力在0.5兆帕以上，HDPE雙壁波紋管不能應(yīng)用，實(shí)踐中人們傾向于價(jià)格較低的混凝土管，因此內(nèi)襯塑是最理想的選擇，可以提高中水輸送管路系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。
混凝土管道因?yàn)楣こ淘靸r(jià)比較低，近百年來(lái)一直在我國(guó)市政建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。但是，該產(chǎn)品存在耐化學(xué)腐蝕性差、管接口處易滲漏、受地質(zhì)沉降影響大等明顯缺點(diǎn)，制約著該產(chǎn)品在我國(guó)更多市政給水工程中的應(yīng)用。而歐洲國(guó)家通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)改造，開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用了一種新的管道產(chǎn)品———混凝土管+塑料襯層，并使這種新產(chǎn)品成為輸水、排水和化工輸液工程中管道品種的新選擇。
混凝土管襯塑技術(shù)設(shè)計(jì)
混凝土管內(nèi)壁的襯層可選用HDPE材料。由HDPE材料組成的這種襯層具有諸多優(yōu)點(diǎn):耐化學(xué)腐蝕性；摩擦系數(shù)低，可提高管道輸水能力；衛(wèi)生可靠，可輸送飲水。管道接口可用HDPE焊接，安全可靠，可防止污染地下水；柔韌性好，耐低溫，具有抗地質(zhì)沉降變形的能力。此外，HDPE襯層符合EN10204(DIN50049)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)孔隙，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明：厚度為1毫米的HDPE，其防漏性相當(dāng)于200毫米厚的混凝土。
綜上所述，由HDPE襯層和混凝土管所形成的復(fù)合型管道，是一種綜合性能優(yōu)秀的市政給水管道。混凝土管內(nèi)襯塑料的力學(xué)性能分析
一、HDPE內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.HDPE材料是一種非極性高分子材料，它與混凝土表面不具有親和性。HDPE內(nèi)襯層外壁上嵌有相當(dāng)數(shù)量的Y字型或倒錐形凸釘，借助凸釘，襯層將在軸向和徑向以同等附著力嵌埋在混凝土管內(nèi)壁上。2.HDPE內(nèi)襯層上的凸釘和板之間沒(méi)有焊縫，剪切力很大，軸向或徑向剪切力能高達(dá)1800牛頓。3.HDPE內(nèi)襯層和混凝土整體結(jié)合，使管材的環(huán)剛度得到很大的提高。
二、混凝土管內(nèi)襯塑料的力學(xué)性能
法國(guó)東部區(qū)域?qū)嶒?yàn)室的試驗(yàn)顯示:混凝土管在受力65牛頓時(shí)變形兩毫米即斷裂。而內(nèi)襯HDPE的混凝土管，在受力85牛頓時(shí)變形1.8毫米，但未斷裂。這兩種管道都是混凝土受力，說(shuō)明HDPE襯層起到了增強(qiáng)作用。試驗(yàn)顯示：混凝土管內(nèi)襯塑料后抗壓強(qiáng)度比無(wú)內(nèi)襯的混凝土管提高了兩倍。
試驗(yàn)還顯示：沒(méi)有內(nèi)襯HDPE的混凝土管，當(dāng)變形7.5毫米時(shí)，環(huán)剛度為140千牛，而帶內(nèi)襯的混凝土管變形25毫米時(shí)環(huán)剛度為260千牛，在變形12.5毫米時(shí)環(huán)剛度為180千牛，是剛性變形，而12.5毫米~25毫米變形階段為彈性變形。
三、混凝土管內(nèi)襯塑料破環(huán)后狀態(tài)分析
混凝土內(nèi)襯塑料后環(huán)剛度得到大幅度提高，德國(guó)Oldenburg的IRO機(jī)構(gòu)測(cè)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)：當(dāng)管頂端受壓，水平和垂直方位出現(xiàn)斷裂，但內(nèi)襯層并為斷裂，與混凝土未出現(xiàn)剝離、塑料內(nèi)襯層完整無(wú)損，仍保持對(duì)流體的密封性。
混凝土管內(nèi)襯塑料的連接方法
生產(chǎn)混凝土管時(shí)，將塑料內(nèi)襯層按必要的直徑焊接成筒，置入到混凝土管的模胎上，這個(gè)系統(tǒng)可應(yīng)用于現(xiàn)有的混凝土管生產(chǎn)過(guò)程中。塑料內(nèi)襯層的厚度原則上是3毫米～5毫米，也可以更薄，視管材在工程中埋深、地下水位高度等條件而定。
HDPE內(nèi)襯層混凝土管的接口基本有三種形式：管套帶有揭條式、管套帶有內(nèi)襯重疊式、無(wú)管套平口連接式?；炷凉軆?nèi)襯塑料的三種連接方法都需要擠出焊接機(jī)，焊條為同等材質(zhì)的HDPE，直徑為4毫米。所有焊接應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行德國(guó)DVS220P1熱塑性材料擠出焊接標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定的工藝規(guī)程和工藝方案?；炷凉軆?nèi)襯塑料應(yīng)用領(lǐng)域分析
一、供水配套工程中的應(yīng)用。
美國(guó)每年要鋪設(shè)約2.3×104千米的供水管道，其中12.5％為PPC管、水泥管（47.7％為球墨鑄鐵管，38.7％為塑料管）。大口徑以預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為主。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管襯塑后可在諸如偏酸性粘土等地質(zhì)條件惡劣的場(chǎng)合鋪設(shè)，還可降低諸如鋼管等大口徑金屬類供水管道的工程綜合造價(jià)，因此，預(yù)應(yīng)力混凝土管內(nèi)襯塑料后管材的應(yīng)用前景是非?？捎^的。
二、城市排水系統(tǒng)工程中的應(yīng)用。
城市無(wú)壓排水或低壓排水可用混凝土管或鋼筋混凝土管襯塑，這兩種管道可改善混凝土管在接口處易滲漏的缺點(diǎn)，可提高城市排水管網(wǎng)的運(yùn)行壽命。
三、遠(yuǎn)程調(diào)水工程的應(yīng)用。
大口徑管道調(diào)水工程的造價(jià)主要體現(xiàn)在管材和管道的連接方面，顯然，在管道系統(tǒng)材質(zhì)的選擇上，混凝土管內(nèi)襯塑是最理想的。
2002年德國(guó)斯圖回特調(diào)水工程又一次應(yīng)用了混凝土管內(nèi)襯塑料，顯示出新型混凝土管的生命力。
四、城市污水處理廠中水回用遠(yuǎn)程輸送中的應(yīng)用。
由城市污水處理廠輸出的中水管路系統(tǒng)內(nèi)壓力在0.5兆帕以上，HDPE雙壁波紋管不能應(yīng)用，實(shí)踐中人們傾向于價(jià)格較低的混凝土管，因此內(nèi)襯塑是最理想的選擇，可以提高中水輸送管路系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。
