首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 工程力学论文 > 试论塑料管材的应用对水利工程的影响

试论塑料管材的应用对水利工程的影响

2019-12-30 297 上传者：管理员

摘要：本文介绍了水利工程中常用的几种塑料管材及其性能，并详细阐述了塑料管材物理力学性能检测及所使用的标准。最终通过对检测实例的分析，得出了检测结果，提出了水利工程塑料管材检测应注意的问题，致力于促进水利工程的有效施行。

关键词：
塑料管材
性能
检测
水利工程
加入收藏

为了保证水利工程建设对塑料管材的质量要求，确保使用安全，必须对水利工程塑料管材进行物理力学性能检测。本文介绍水利工程中常用的几种塑料管材，同时对塑料管材相关检测进行分析。

1、塑料管材类型及性能概述

在实际水利工程建设中，常用的塑料管材主要有硬聚氯乙烯管（PVC-U管）、聚乙烯管（PE管）、氯化聚氯乙烯管（PVC-C管）、抗冲改性聚氯乙烯管（PVC-M管）、无规共聚聚丙烯管（PP-R管）、嵌段共聚聚丙烯管（PP-B管）。

（1）硬聚氯乙烯管（PVC-U管）。硬聚氯乙烯管的主要原料为PVC-U混配料，混配料以聚氯乙烯树脂为主，其中加入为生产达到本部分要求的管材所必需的添加剂，所有添加剂分散均匀。管径一般为16～315mm。除了拥有塑料管材的一般优点外，它具有较高的硬度，保温性能好，价格低廉，安装简单便捷，能满足水利工程施工企业的实际需求，因此受到普遍关注，通常应用在水利工程输水施工方面^[1]。但是硬聚氯乙烯管的抗撞击性能和耐久性较差，固化时间长。

（2）聚乙烯管（PE管）。聚乙烯管的原材料种类较多，PE树脂因其机械性能好得以普遍选用。聚乙烯管卫生性能良好，材质没有毒性，不易结垢，还能有效抑菌，避免了饮用水输送时二次污染的问题。其次，PE管有着卓越的抗腐蚀和抗冲击性能。聚乙烯管的缺点在于管件配套性不够好、承压能力较低，很容易导致管道损坏^[1]。聚乙烯管的应用很广泛，可用于城市自来水管网、城乡饮用水系统、水利工程农业节水灌溉等领域。

（3）氯化聚氯乙烯管（PVC-C管）。氯化聚氯乙烯管的主要原料是氯化聚氯乙烯树脂。PVC-C管的抗热性比其他管材高，最高能承受93～100℃；材质轻便易于运输与施工，使用过程中对水的阻力较小。而该材料的缺点在于成本相对较高，且具有一定的毒性，因而主要应用于废水排放等方面。

（4）抗冲改性聚氯乙烯管（PVC-M管）。抗冲改性聚氯乙烯管是在PVC管的基础上进行改性，为满足给水排水要求而生产的一种高韧性塑料管材。PVC-M管有着较高的韧性和抗冲击性以及抗开裂性，弥补了硬聚氯乙烯管抗裂性差、易渗漏的缺陷。同时PVC-M管价格低廉，安装便捷，防鼠啃，适用于农村输水管道的铺设。

（5）无规共聚聚丙烯管（PP-R管）。无规共聚聚丙烯管的主要原材料是无规共聚聚丙烯。无毒环保、施工方便以及耐高温高压的优势使PP-R管常常用于家装用管，特别是用作暖气的连接管。该管材还能起到防冻裂、防结露、防电腐蚀的效果，延长使用寿命，并且可以实现回收利用。

（6）嵌段共聚聚丙烯管（PP-B管）。嵌段共聚聚丙烯管（PP-B）的抗蠕变性强，易于安装；并且无毒环保，性价比高。然而其缺陷在于抗热性较差，不同厂家之间生产的管件配套性较差，阻燃性能很差。嵌段共聚聚丙烯管在目前主要应用在采暖供热管、自来水管中，但由于成本较高，在实际应用中受到一定限制^[1]。

2、塑料管材物理力学性能检测及所使用的标准

水利工程塑料管材物理力学性能检测指标主要有：管材外观、静液压强度、断裂伸长率、纵向回缩率、氧化诱导时间、维卡软化温度、密度、耐外冲击性能等。

2.1 管材外观观察及检测

管材的外观主要靠目测，对管材的颜色、管材的内外表面进行观察。PVC管材外观检测依据的标准是《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T10002.1-2006）中的有关内容，PE管材外观检测依据的标准是《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》（GB/T13663.2-2018）中的有关内容。

2.2 静液压强度试验

每组试样从样品中随机抽取3根，每根截取1个试样，共3个试样。采用A型密封接头，试验前向试样内注满接近20℃的水并放入水箱中，在试验温度（20℃±1℃）条件下，根据壁厚e放置规定的时间：emin＜3mm放置1h±5min，3mm≤emin＜8mm放置3h±15min，8mm≤emin＜16mm放置6h±30min，16mm≤emin＜32mm放置10h±1h，32mm≤emin放置16h±1h，然后保持水的温度在20℃±1℃，施加试验压力，达到试验压力时开始计时，当达到100h（PE管）/1h（PVC管）或试样破裂、渗漏时，停止试验，记录破坏时间及破坏类型。检测依据的标准是《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》（GB/T6111-2003）。试验压力按公式（1）计算：P=σ2emindem-emin（1）式中：P为试验压力，MPa；σ为由试验压力引起的环应力，MPa；dem为测量得到的试样平均外径，mm；emin为测量得到的试样自由长度部分壁厚的最小值，mm。

2.3 断裂伸长率

每组试样从样品中随机抽取1根，采用冲裁法制备3～5个试样，根据不同的材料要求，按照不同的速率进行拉伸试验，测定断裂伸长率，同时记录试样断裂的状况。检测依据的标准是《热塑性塑料管材拉伸性能测定》（GB/T8804-2003）。

2.4 纵向回缩率

每组试样从样品中随机抽取1根，截取（200±20）mm长的3个试样，采用烘箱试验法进行纵向回缩率检测。检测依据的标准是《热塑性塑料管材纵向回缩率的测定》（GB/T6671-2001）。

2.5 氧化诱导时间

每组试样从样品中随机抽取1根，制备3个试样，按《塑料差示扫描量热法（DSC）第6部分：氧化诱导时间（等温OIT）和氧化诱导温度（动态OIT）的测定》（GB/T19466.6-2009）进行氧化诱导时间检测。

2.6 维卡软化温度

每组试样从样品中随机抽取1根，进行试样制备，测定维卡软化温度。检测依据的标准是《热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定》（GB/T8802-2001）。

2.7 密度检测

每组试样从样品中随机抽取1根用于制备样品，采用A法进行密度测定。按照国家标准检测密度，等于严格控制碳酸钙的添加，以保证PVC管材耐水压性能、拉伸性能、耐冲击性能等各项指标完全满足国家标准要求。检测依据的标准是《塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》（GB/T1033.1-2008）。

2.8 落锤冲击试验

以规定质量和尺寸的落锤从规定高度冲击试验样品规定的部位，即可测出该批（或连续挤出生产）产品的真实冲击率，测定该批塑料管材的耐冲击韧性。检测依据标准是《热塑性塑料管材耐外冲击性能试验方法时针旋转法》（GB/T14152-2001）。

3、水利工程塑料管材检测实例

本文列举在水利工程中硬聚氯乙烯管（PVC-U管）和聚乙烯管（PE管）的实际检测结果进行分析。通过检测这两种管材物理力学性能指标，判断管材质量是否符合规范标准。

选取公称外径dn160、标准尺寸比SDR33、公称压力PN0.8MPa的硬聚氯乙烯（PVC-U）管材进行检测，本次检测的物理力学性能指标主要有：外观、平均外径、壁厚、密度、维卡软化温度、纵向回缩率、落锤冲击试验、液压试验，检测依据按“第2节2.1～2.8项”要求的标准进行，检测结果见表1。由表1可知，所检测的PVC-U管材物理力学性能指标均符合《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T10002.12006）标准要求。

选取公称外径dn90、标准尺寸比SDR13.6、公称压力PN1.25MPa的PE100管材进行检测，本次检测的物理力学性能指标主要有：外观、平均外径、壁厚、静液压强度、断裂伸长率、纵向回缩率、氧化诱导时间，检测依据按“第2节2.1～2.8项”要求的标准进行，检测结果见表2。由表2可知，所检测的PE100管材物理力学性能指标均符合《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》（GB/T13663.22018）标准要求。

表1硬聚氯乙烯（PVC-U）管材检测结果表

表2聚乙烯（PE）管材检测结果表

4、水利工程塑料管材检测应注意的问题

4.1 提高检测人员业务素质和技术水平

如果没有业务素质较高的检测人员队伍，确保检测工作质量只能是一句空话。检测室应注重培养人才，一方面加强对检测技术人员的政治思想教育，坚守职业道德；另一方面加强对检测技术人员管材检测专业技术的培训，提高其专业技术水平。管材检测过程中，必须严格按照检测标准、规程、规范的要求进行操作，不得马虎。例如：在管材静液压强度检测工作中，所使用的仪器是耐压爆破试验机，如果不严格按照操作规程，试样不装满水或排气不干净，试验过程中就有可能造成试样破裂，人为导致该批次送检的管材不合格，不准确的检测结果将会影响相关各方对管材质量的专业判断。重新换管就会给厂家和施工方造成了不必要的经济损失，并拖延工程的施工进度，造成不好的后果。所以追求检测结果准确有效永远是检测工作永恒的主题。

4.2 确保检测仪器设备正常运行

性能良好、精度高的检测仪器设备是进行管材检测的可靠保证。检测室应具备正确进行检测所需的并且能够独立调配使用的固定、临时和可移动检测仪器设备。所有检测仪器设备必须经过计量检定合格，并且是在有效期内使用，使用状态需标识清楚，严禁仪器设备带病工作。同时，检测室应该注意管材仪器设备的更新，先进的检测仪器设备也是保证水利工程塑料管材检测成果质量的基础。

4.3 加强检测质量保证体系建设

检测室通过了认可、资质认定和授权考核，就标志着其已经依据相关标准、准则和规范建立了质量保证体系。只有严格依据该体系运作，检测室的工作质量才有保障，检测室工作质量水平的提高，不仅依赖于管理的程序化、规范化，也依赖于管理思想和理念。检测室应定期对质量活动进行内部审核，以验证其运作持续符合质量保证体系和评审准则要求。最高管理者应根据预定的计划和程序，定期对质量保证体系和检测活动进行评审，确保质量保证体系持续适用和有效，并进行必要改进。

5、结语

随着塑料管材在水利工程中的广泛应用，质量的好坏关系到水利工程是否能够正常使用，发挥其应有的效益。我们应该提高质量意识，杜绝质量事故，保证工程质量符合设计要求。

参考文献：

[1]刘云虎.塑料管材的检测与应用探索[J].建材与装饰,2016(22):50-51.

吴俣萍.水利工程塑料管材检测与应用分析[J].广西水利水电,2019,(5):85-88.