管材比较

1.1管材
近年来随着工程技术、新型材料的发展，加上国外先进技术设备的大量引进，管材比较多。能用于本工程的材料主要有钢筋混凝土管、U-PVC双壁波纹管、HDPE。
钢筋混凝土管,目前在国内运用广泛，生产及施工技术比较成熟，具有一下特点：
（1）造价低。
（2）耐腐蚀、抗老化性能好，管材强度高，使用寿命长。
（3）自身较重，施工难度较大，由于采用钢丝网水泥抹带接口和混凝土基础，施工周期长。
（4）易渗漏从而造成地下水的污染。
双壁波纹管和HDPE管是新型塑料管材。双壁波纹管及HDPE管具有以下特点：
（1）内壁光滑，流通量大，同流量使用口径比混凝土管小。
（2）管材柔韧性好，单节长，接口少，抗地基沉降性能强，抗渗性能好。
（3）管内不结垢，耐腐蚀。
（4）采用橡胶圈承插连接，方法可靠，施工质量易保证。
（5）质量轻，搬运安装方便。
（6）使用寿命长，大于50年。
下面对国内常用的钢筋混凝土管及双壁波纹塑料排水管及其他管材的安装、使用性能及综合费用作一比较，以便选择。
管道安装性能对比表，
钢筋混凝土排水管 双壁波纹管、HDPE管
基础 砼基础 砂垫层基础
接口 多数为钢丝网等刚性接口 胶圈承插，柔性接口
安装关键
技术 按要求做管基及抹带接口 管道两侧回填土压实度
大于0.90
安装工期 较长 综合工期为砼管的1/2～1/4
冬季施工 砼凝固需要一定的温度
湿度条件，受季节影响大 不受季节影响
噪声及安全 机械吊装，噪声大，
施工安全性差 人工下管，无噪声，
施工安全性好
管材使用性能对比表
钢筋混凝土
排水管 UPVC、HDPE
双壁波纹管
受力特征 刚性管材，轴向受力 柔性管材，管土共同作用
环保方面 有外渗现象 无外渗现象
水力特征 粗糙度系数为
0.013～0.014 粗糙度系数为
0.009～0.011
使用年限 20～30年 大于50年
抗水质性能 为活性材料 为惰性材料
在高位地下水
内渗情况 内渗严重，可达其排水
能力的20％ 无内渗现象
管网维护 易堵塞，需大量清通 不易堵塞
抗震防灾 刚性接口，抗震性能差 柔性接口，抗震性能强
抗地基不均匀
沉降能力 刚性基础及接口，
抗地基不均匀沉降能力差 柔性接口，抗地基
不均匀沉降能力强

管材综合费用比较表（元/米）
UPVC
双壁波纹管 HDPE
双壁波纹管 钢筋混凝土管
混凝土管
DN300 420 300
DN400 560 360
DN500 880 620
DN600 980 700
DN700 1250 1120
DN900 1560 1340
DNl000 1680 1500
注：双壁波纹管环刚度为S2级，钢筋混凝土排水管为Ⅱ级管。
给水管材比较
近年来，随着材料工业的发展，有不少新型管材在工程中推广应用。能够运用于本工程的管材主要有钢管、给水球墨铸铁管、预应力钢筋混凝土管、钢筒预应力混凝土管、给水玻璃钢夹砂管、塑料管等。
1.钢管
钢管是一种在各行业广泛应用的管材，具有长久的应用历史、丰富的使用经验。城市输水用钢管通常选用Q235A镇静钢钢板制作，它的强度高，具有良好的韧性，管材及管件易加工。大口径钢管成形工艺有两种，即直缝焊管与螺旋焊管。
钢管为管道工程常用管材，特别适应地形复杂的地段，但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严格，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，与其它管材相比，造价较高。
2.给水球墨铸铁管
球墨铸铁管利用离心力铸造成形，管壁质密，石墨形态为球状，基体以铁素体为主，伸长率大、强度高，性能与钢管相似，具有柔韧性，适应突发力强，且抗弯强度比钢管大，使用过程中管段不易弯曲变形，能承受较大负荷，材料耐蚀性好，一般不需作特殊防腐蚀处理，其接口为柔性接口，具有伸缩性和曲折性，适应基础不均匀沉陷，是比较理想的管材。
球墨铸铁管在生产工艺中经过熔化、脱硫、球化处理，孕育处理。离心铸造及退火处理等工艺，使管村具有良好的韧性和耐腐蚀性。无论在海水和不同的土壤中均优于钢管，其电阻抗比钢管大三倍。
球墨铸铁有接近钢的性能。球墨铸铁管耐压强度比钢管高。此外，还由于管子内壁涂有水泥砂浆和环氧沥青漆，所以长时间使用后，流量和流速几乎不会有什么变化。同时，根据配套条件可自由选择或配套各种厚度的管子和采用各种橡胶圈柔性接口及管配件，所以能够适应各种类型的地质条件。采用滑入式和机械柔性接口方式，施工简单， 因而能适应各种施工条件（包括在管内施工作业），接口作业不仅所花时间短，而且安全牢靠，且接口作业完毕，可立即回填，从而节省时间。
球墨铸铁管的常用防腐做法是：在内表面衬水泥砂浆，外表面喷锌再涂沥青。根据实际使用经验，球墨铸铁管在腐蚀性较强的土壤中埋设，容易腐蚀穿孔，因而管外壁必须喷锌后作防腐涂层或塑料薄膜包裹，才能达到铸铁管的使用年限。而且有些生产厂家在水泥内衬上存在一些问题，如不光滑、厚度偏差大、内衬收缩引起的裂缝等。
总的来说，给水球墨铸铁管有以下特点：
（1） 球墨铸铁管内衬水泥砂浆，输水符合卫生要求。
（2） 球墨铸铁管承受内力压力2.0MPa以上，可以满足供水管道输送压力水的要求。
（3） 球墨铸铁管具有较大的延伸率、刚度、抗拉强度，具有较强的承受土壤荷载及地面动荷载的能力。
（4） 球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应安装的需要。
（5） 球墨铸铁管系柔性接口，拆装方便，承受局部沉陷能力好。
（6） 球墨铸铁管耐腐蚀性好。
（7） 球墨铸铁管使用寿命长。
3.钢筋混凝土管
用于承压输水的混凝土管道，目前国内使用的有两种：一种是预应力钢筋混凝土管，一种是钢套筒预应力混凝土管（简称PCCP管）。
预应力钢筋混凝土管在我国是应用相当广泛的供水管材之一，并制定了完善的管道产品标准和工程设计、安装规范，它比钢铁管道节约钢材，在输水的过程中不结水垢，管径变化不大，送水能力及水质不变，安装预应力钢筋混凝土管只要在插口端套上密封橡胶圈，然后把它插进另一根管的承口端就行了，不需要打口，管道可整切，开孔相配管件，操作方便，安装速度快。
预应力钢筋混凝土管主要缺点是管材质量不稳定，承插口加工精度差，多存在漏水现象，另外管材多存在表层混凝土脱落钢筋骨架外露腐蚀等情况，管材使用寿命短。在已建的管道中出现过爆管事故，漏水现象时有发生。
近年引进国外技术生产的钢套简预应力混凝土管，管道管身中央有1－2毫米的钢板，钢板卷成管状，经过打压试验，可保证其不渗漏。 接口采用钢环承插口，钢环与管身钢管焊接。钢环承插口的加工精度较高。承插口嵌入橡胶圈，可防止渗漏。多用于大口径管道。
4.玻璃钢夹砂管
玻璃钢夹砂管道在美欧等发达国家是应用相当广泛的工业管材之一，并制定了完善的管道产品标准和工程设计、安装规范。20世纪50 年代中期问世的玻璃纤维增强树脂夹砂管（RPMP），是在玻璃钢管道制造过程中添加一层或几层树脂砂浆层，使整个管壁成为夹层结构，成功的解决了纯纤维缠绕玻璃钢管壁结构的刚度与强度不匹配的问题 提高了管道的刚度，有效地降低了制造成本。
玻璃纤维增强树脂夹砂管的生产工艺大体上分为长纤维缠绕法（Veroc法）和短纤维离心浇铸成型法（HOBAS法）两种。HOBAS管对中低压输水工程较为适宜，在满足相同刚度的前提下，HOBAS管的生产成本低于Veroc管。
玻璃钢夹砂管可以根据环境及输送介质情况选择树脂种类，改变夹砂量，增减管壁厚度，无需附加内衬层和外防腐涂层而直接埋设在高酸性和高碱性土壤中，不需要电化学保护，使用寿命长达50年，50年后的保留率可高达67－70％。
玻璃钢夹砂管内壁树脂表面非常光滑，其粗糙率n＝0．008－0．009，低于钢管的0．012及混凝土管的0．013，具有优异的过流能力，节省能耗。此外，该管材的管道重量只有相同条件下钢管重量的25％，混 凝土管的10－20％，在运输、安装等方面都很方便。
玻璃钢夹砂管道的管道接口可分为约束连接和无约束连接两种。约束 连接包括粘接连接和法兰连接，属于钢性连接。无约束连接就是采有承插式或套筒式橡胶圈密封的连接方式，为柔性接头，允许有一定角度的偏移，为玻璃钢夹砂管的主要连接方式。玻璃钢突破管的承插接亦可以采用双橡胶圈密封形式，接管后及时用小型人工试压的方法 检验接口的密封性。
玻璃钢夹砂管道在国外的应用已有近60年的历史，实践证明它是一种性能较好的管材，现在国内许多供水工程中也有应用。夹砂玻璃钢管以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点，成为输水工程和供水管网工程的较佳选择。
它主要具有以下特点：
（1） 具有优良的耐腐蚀性能。
（2） 无毒害、无二次污染。
（3） 重量轻、装卸方便、易于安装。
（4） 单根管道长度长。
（5） 机械性能好、水力学性能优异、节省能耗。
（6） 热膨胀系数小。
（7） 使用寿命长＼安全可靠。
（8） 设计灵活、产品适应性强。
（9） 由于其单根管道长，开口较不易的特点，该管多用于长距离输水管道。
5.塑料管
该类管材系新型塑料管材，目前广泛采用的塑料管为PVC管和 PE管，PVC管是聚乙烯管，PE管是高密度聚乙烯管，或称高联聚乙烯管。以上两种管材，经过近年来的科技进步，去除了生产工艺中的有毒助剂，其卫生指标可以满足饮用水的标准要求，在工程实践中显示出了化学建材旺盛的生命力。其内壁光滑，不结垢，不滋生细菌，耐腐蚀性能好，重量轻，使用寿命长，施工安装方便，连接安全可靠，已应用到给水工程领域。
5.1.3管材比较：
1.管材机械性能比较
管材机械性能比较表
种类
项目 球磨铸铁管（DIP） 预应力混凝土管（PCP） 预应力钢筒凝土管(PCCPL) 玻璃钢夹砂管(RPMP) 备注
容量（g/cm） 7.2 5.44 5.44 1.6-1.2
抗拉强度(Mpa) ≧420 30 30 160-300
屈服强度（Mpa） ≧300 120-180
延伸率 ≧10% 1.0 1.0 2-3%

2.管道工程特性比较
管道工程特性比较表
种类

项目 球磨铸铁管（DIP） 预应力混凝土管（PCP） 预应力钢筒混凝管(PCCPL) 玻璃钢夹砂管(RPMP) 备注
粗糙系数 n=0.012 n=0.013 n=0.012 n=0.012
承压能力 高 较高 较高 较高
单位重量 3.3-4 4-5 4-5 1 以RPMP为1
常用接口形式 橡胶圈 橡胶圈 橡胶圈 橡胶圈
单管长度（m） ≦8 ≦5 ≦5 ≦12
耐腐蚀性 良 良 良 优
对地基的要求 较低 较低 较低 较低
运输中损伤（%） ≈0 10-15 10-15 10-20
管材价格 高 低 较高 较高
使用寿命（年） 50 50 50 50
3.管材经济性比较
各种管材工程费用比较表 单位：万元/km
种类
管径 给水球磨铸铁管 预应力钢筋混凝土管 玻璃钢夹砂管
工程综合造价 工程综合造价 工程综合造价
DN400 45 35 45
DN500 55 45 52
DN600 75 55 65
DN800 90 70 80