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各种管材技术性能对比吴永刚138330190051、球墨铸铁管与PVC-U管比较PVC-U管材是指硬聚氯乙烯给水排水管材，是由PVC树脂通过双螺杆挤出机加工而成。PVC-U管材的主要特点是口径相对较小，最大不超过800mm，重量轻，耐腐蚀和防结垢性能较好，在小口径管材中具有一定的竞争力。但是PVC—U的缺点也很明显，主要表现在以下几点。①PVC—U管的强度低，质地脆、抗冲击、抗压性能较差，用于地下覆埋时，受到外力非常容易形变并破裂。②PVC—U管随着温度的降低管材脆性增加，当温度低于零度时，施工时需要特别注意，施工难度增加。当温度低于零下十五度时，根本不能施工，所以PVC—U管对高寒地区不能使用。另外对于室外露天铺设时，冬天很容易引起爆管而漏水。③由于PVC—U材料热与光的作用下很不稳定，受紫外线侵蚀老化加速，质地变脆，寿命缩短，因此，PVC—U管材不易直接露天使用，并且地下覆埋时要与热源有相当的距离。④价格高。当PVC—U管材口径在250mm以上时，其价格偏高，缺乏经济性。⑤目前我国PVC—U管材生产厂家的产品质量和卫生指标虽比以前有所改善，但尚有大多数厂家的产品仍达不到国家标准，如氯乙烯单体和添加剂超标等，所有这些用于供水时，会对水质造成二次污染。⑥PVC—U管材的回收问题。聚氯乙烯和聚乙烯一样是热塑性塑料，从理论上讲都是可以回收在利用的，但是近年来发达国家的实践证明旧塑料制品能回收再生的比例有限，主要处理方法是在焚烧中回收能源，聚氯乙烯因为含氯在燃烧时会产生有毒气体而污染空气，所以在欧美发达国家，现在聚氯乙烯的应用受到日益加重的环保压力。2、几种供水管材综合性能对比管材种类优点缺点球墨铸铁管1、强度高，抗冲击性好，性能优异；2、抗腐蚀性能优异；3、柔性接口，尤其适用于地质条件差的地区；4、连接工作简单，无需专门技术工人；5、对于正常条件的土壤，无需再做专门的底基，并且可使用挖出的土壤回填。在有推力产生的地方需要使用止退挡墩。然而，如果需要使用防滑脱形式的接口，就无需使用止退挡墩，或可将其体积缩小。PVC-U管材1、卓越的防腐性能；2、重量轻，连接工作较为容易；3、小口径的管材较为便宜。1、冲击性差，需要小心装卸，以防损坏；2、光老化作用明显，适应温度性差3、大口径管材缺乏经济性；4、对水质有可能会出现二次污染，环保压力较大。玻璃钢夹砂管1、卓越的防腐性能；2、重量轻，因此，连接工作较为容易。1、冲击性差，需小心装卸，以防损坏；2、需用砂子垫底，并用细纱回填、压实，以防过度变形；要求使用止退挡墩；没有可能制造止退挡墩；3、有可能造成水质污染。从上表中可以看出，球墨铸铁管在大口径给水管材市场有着塑料管不可比拟的优点，强度高，抗冲击性好，对水质没有污染，施工回填要求比较简单，还具有很好的经济性。3、几种供水管材的主要性能对比序号性能钢管球墨铸铁管玻璃钢夹砂管对比结论1抗拉强度环向轴向A3：330-400MpaQ235:375-500Mpa≥420Mpa160Mpa110Mpa钢管和球墨铸铁管最好2抗剪强度60Mpa玻璃钢管需检验该项目3弹性模量210Gpa160-170Gpa13Gpa钢管和球墨铸铁管最好4剪切模量81Gpa63-64Gpa5泊松比0.30.28-0.290.3相当6热线性系数1.2ⅹ10-5/℃10.8-11.5ⅹ10-6/℃2ⅹ10-5/℃球铁管最小7巴柯尔硬度40玻璃钢管需检验该项目8电阻率10-20μΩ/cm350-70μΩ/cm325μΩ/cm3球铁管电阻率最大9比重7.85ⅹ10-5N/mm37.15ⅹ10-5N/mm3钢管比重最重，球铁管次之，玻璃钢最轻10内表面粗糙系数0.013（水泥砂浆内衬）0.011-0.013（水泥砂浆内衬）0.008-0.0086玻璃钢管粗糙系数最低11延伸率18%7%钢管的延伸率最高，但应用于大口径管道中，导致径向挠度过大，玻璃钢的延伸率极低12抗弯强度（轴向）410Mpa600Mpa90Mpa球铁管最高，钢管次之，玻璃钢管最差13屈服强度A3：≤240MpaQ235：≤216Mpa≤230Mpa钢管和球铁管相当，玻璃钢管没有指标14冲击强度（单梁式冲击）15Kgf/cm2(悬臂式冲击)15-10Kgf/cm2钢管和球铁管相当，玻璃钢管没有指标15冲击韧度7J/cm2（1J=0.1Kgf•m）12.5-15.0J/cm24、各种管材经济性比较工程使用条件：管道规格：DN500土壤条件：三类干土施工方式：人工挖沟槽上方，并平整场地回填夯实。同管径的管道综合成本比较（每米综合成本）单位：元编号名称钢管灰口铸铁管球墨铸铁管玻璃钢加砂管钢筋混凝土管（一）管材622.87335.42401.40644.27225.52（二）安装部分742.37401.10469.01720.72273.701直接费674.88364.64426.37655.20248.82（1）人工费16.0510.7510.750.510.46（2）材料费651.03343.31405.04652.42229.72（3）机械费7.8010.5810.582.288.642综合费用67.4936.4642.6465.5224.88（三）土方1801801802032033直接费7373738585（4）人工费7373735783（5）材料费00000（6）机械费000004综合费用107107107118150（四）工程造价922.37581.10649.01923.72506.70（五）预备费92.2458.1164.9092.3750.67（六）综合成本1014.61639.21713.911016.09557.37长期效益一次性投资合成每年投入40.58（25年）12.78（50年）14.28（50年）20.32（50年）22.29（25年）注：（四）=（二）+（三），（二）=1+2，1=（1）+（2）+（3）（三）=3+4，3=（4）+（5）+（6），（六）=（四）+（五）通过同一工程环境下各种管材的比较可以看出，灰口铸铁管折合后的综合成本最低，而球墨铸铁管为其次。因灰口铸铁管的性能缺陷决定了它的安全系数，应该说球墨铸铁管的经济性也是非常出色的。5、管材输水及效能的比较根据不同管材在相同流量的条件下，得出的年耗电量，水泵的运行效率假定为0.65。管径流量Q（l/s）日输出量Q（104•m3）管道类型沿程水头损失hf(m)年耗电量E（KW•h）DN400125.61.085钢筋水凝土管36.460.41铸铁管35.859.41钢管33.355.26球墨铸铁管20.934.68玻璃钢加砂管18.430.54DN500204.21.764钢筋水凝土管29.278.78铸铁管29.078.24钢管26.872.31球墨铸铁管17.346.68玻璃钢加砂管15.040.47DN600282.72.443钢筋水凝土管21.279.19铸铁管21.279.19钢管19.673.21球墨铸铁管13.048.56玻璃钢加砂管11.241.83注：1、以管长L=10km计算2、泵容：N=Q•hf(102×0.65),年耗电量：E=N8760度（KW•h）3、球墨铸铁管的水头损失计算，是查阅圣戈班穆松桥的水力计算手册后得出的。结果显示，玻璃管加砂管的水力性能最好，而球墨铸铁管其次。钢管和灰口铸铁管一般不采用水泥内衬，管壁腐蚀后，管道的粗糙度会相应增加，摩擦系数也就比较大；球墨铸铁管带有离心喷涂的水泥内衬，表面非常光滑，其摩擦系数也就非常小了。1、供水管材口径应用范围比较室内管材室外管材≤DN300DN300~1200≥DN1200塑料管、钢管、铸铁管塑料管、灰铁管、球铁管、钢管玻璃钢管、钢筋混凝土管、灰铁管、球墨铸铁管、钢管钢筋混凝土管、球铁管、钢管2、机械性能实际工程中裂管的主要原因有：1）地基的不均匀沉降2）附近的基建施工引起的荷载的变化3）地面荷载的变化4）接口刚性太强5）温度及水锤由于诸多因素的影响，管材必须具有很强的机械性能，才能适应这些变化。另外，管材还应具有良好的抗腐蚀能力，良好的水利学性能，才能带来更大的经济效益。金属管材的机械性能的比较性能球墨铸铁管灰口铸铁管钢管抗拉强度（Mpa）≥420150~260≥400屈服强度（Mpa）≥300100~170≥300抗弯强度（Mpa）≥590200~300≥400延伸率（%）≥10忽略≥18硬度（HB）≤230≤210约140水压试验（Mpa）2.5~5.02.0~3.0上表中的数据显示和钢管均具有极佳的机械性能，而灰口铸铁管与前两者相比差距较大。球墨铸铁管为介于钢管和灰口铸铁管之间的半刚性管材，既继承了灰口铸铁管耐腐蚀的性能又拥有了钢管的优秀的机械性能。在地面负荷增加时，如城市公路建设在球墨铸铁管之上，它也具有很好的抵抗性。钢筋混凝土管有很好的抗压强度，但是其他力学指标都较差，不能承受较高的水压，环境负荷变化较大时管体容易产生裂纹，接头也容易破损。适应性和安全性均比较低。塑料管刚度和抗负荷能力都很小，例如，DN400玻璃钢管的刚度只有K9级球墨铸铁的7%，因此其对施工的条件非常苛刻。例如，在岩石、硬土层要增加垫层，在松软不稳定的土壤要采取不强措施，荷载所产生的垂直方向的椭圆变形≤直径的1.5%，否则均可能出现变形导至漏水。1990-1998年30个城市使用的各种管材发生事故的情况：名称总长度（KM）发生事故（次）平均事故率总次数爆管折管口漏其它球墨铸铁管163.1424--1950.14灰口铸铁管22054.471220911572234468941290.55钢管775.504572357812960.59预应力混凝土管2587.321394108599093180.54石棉水泥管98.70170289819251.72塑料管318.7114948492103111244.68上述数据表明，球墨铸铁管的卓越的机械性能使得其事故率最低，而塑料管因其安全稳定性差排名倒数第一。1979年6月12日宫城大地震后，日本自来水协会报告中的各种管材发生事故统计数据，表明球墨铸铁管损耗率最低：管材球墨铸铁管钢管灰口铸铁管PVC管每公里管道损耗率0.041.240.170.173、接口性能灰口铸铁管和钢管一般均采用刚性接口，而接口刚性太强，也是管材事故频发的主要原因之一。气温下降时，容易引起管道受收缩拉力而断裂；管道不均匀沉降，会因弯距太大而径向裂开。球墨铸铁管一般采用柔性滑入式T型接口，并允许一定的伸缩性和角度偏转，与管身强度相结合形成软结构的管道，显示出优良的随负荷变化的灵活性。此外，独特的T型密封设计，会因随着水压的升高而密封效果更佳。圣戈班穆松桥的试验结果显示，将水压升高到管道爆裂，而接口的密封依然保持完好。圣戈班穆松桥为了满足工程的需要，推出了一系列活性接头组合，如各种自锁型接头和止脱胶圈。止脱胶圈可以使用在地基沉陷的地方（湖泊、沼泽等），特别是混凝土支墩无法安置的地方可以采用止脱胶圈来代替。钢筋混凝土管一般采用圆形断面柔性胶圈接口。虽然具有一定抗沉降能力，但混凝土的抗拉强度低，在剪切力的作用下，接口的事故率也很高。塑料管的接口则更加薄弱，一方面温度、地形等外部条件的变化引起刚性接口适应性差，另一方面管材本身的脆性和变形更加剧了应力的作用，漏水的危险性大大地上升。4、使用寿命以下为金属管材的腐蚀性实验：管材90天自来水中腐蚀（g/cm2）海水中腐蚀（mm/年）72小时5%盐酸溶液中（g/cm2）100、33%硫酸溶液中（mg/cm2/h）球墨铸铁管0.00900.0680.0821620灰口铸铁管0.01030.0730.6899470钢管0.03960.130-250实验表明，球铁管的腐蚀性能远优于钢管，也优于普通灰口铸铁管。灰口铸铁管和钢管出厂时，没有采取防腐措施，而是在工程施工时进行外防腐处理。根据土壤的腐蚀性不同，可采用底漆、石油沥青和玻璃布达到相应的防腐等级（普通、加强、特加强级）。球铁管在管道生产时，就涂敷内外保护层。内涂为水泥砂浆内衬，