埋地排水排污用承压预制密封圈新型双壁波纹管材的研究
发布时间：2022-07-21浏览次数：1195
作者：康泰塑胶科技集团有限公司
张双全、郝洪波、郑术友、刘婷、程琪
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摘 要
本文主要通过对新型双壁波纹管材的环刚度、环柔性、落锤冲击、耐候性、耐腐蚀、承压预制密封圈系统连接，接口偏转角达到8°~15时，接口零渗漏，以及60米高水封零渗漏，沉降1米接口零渗漏等突破性指标进行了研究，同时与国际国内同类双壁波纹管及其他市政用排水排污管道也进行了分析与对比，说明承压预制密封圈高性能新型双壁波纹管材是一种市政排水排污比较理想的管道，目的在于减少地下水污染，共同打造美好家园，保护生态环境而努力，研究高强高韧，增大流量，防止变形，减少淤堵的高性能管道，为特大洪水来临，给人们更多的逃生和抢险的机会。
抗地下水污染；减少城市内涝；承压预制密封圈；排水排污用；新型双壁波纹管材据土木建筑学会年会专家报道，2018年~2020年市政排污管道渗漏中，接口渗漏占比85-95%，接口渗漏主要原因一般为接口强度低，土壤发生不均匀沉降时，接口抗沉降能力差，密封效果不好，土壤位移，偏转角过大，管材只有刚性，没有一定弹性和扰度，应力全部集中在接口上，抗偏转角能力差，形成“错口”等原因，污水渗漏不仅污染了环境，而且还因为渗漏时出现明塌方或暗塌方，使得管材变形，严重影响排水流量，当百年不遇大雨出现时，洪峰提前出现，给抢救人们的生命财产带来更少的机会，同时经常维修，增加人工成本，破坏道理，影响交通，有的甚至安装使用达不到50年就提前开始更换 ，浪费了大量的国家资金。在“绿水青山，就是金山银山”的 号召下， 国家加大了环境治理，为减少市政污水渗漏，污染地下水和环境，开发零渗漏排污接口的管道，抗沉降、抗偏转角、高性能的管道势在必行。 首先，要保证管材高性能，管材埋地后承压能力更好，才能更好的防止管材变形，以免管材损坏，影响流量和污水渗漏污染，全塑料、非缠绕、一体成型高性能新型双壁波纹管道与国国际国内同类管材对比如下：
从以上表可以看出，新型双壁波纹管获得了，环刚度高，抗冲击指标高的同步提升，达到了增强增韧，刚柔兼备的效果，其环刚度和落锤冲击指标均同步高于国际国内标准，其中常规检测冲击指标高于国际国内指标56%，寒冷地区用重锤冲击高度高于国内标准140%，高于国际标准20%，其主要原因是新型双壁波纹管材通过物理与化学改性，工程塑料改性，使得管材本身刚性提升，管材弯曲弹性模量达到3200-3500MPa,而聚乙烯双壁波纹管材的弯曲弹性模量在800-1000MPa，聚丙烯双壁波纹管材弯曲弹性模量在900-1700MPa,弯曲弹性模量越高，材料的刚性越好，使用同样重量的材料，赋予管材的环刚度越高，耐蠕变性能越好。高性能新型双壁波纹管材，由于先天之本本身材料刚性好，正常生产情况下，环刚度SN8的管材，实际环刚度在SN10左右，SN10的实际在SN12左右，SN12.5的实际生产在SN14左右，SN16的实际生产在SN18左右，以此类推，每个等级的环刚度都高于标准，在实际使用时，有更好的抗变形和抗塌方能力，减少因管材刚性差，带来的变形影响流量，或者管材损坏，污水渗漏，污染环境。 由于材料性能优异，生产相同环刚度、相同规格的管材时,可以节约材料，新型双壁波纹管材把这部分节约的材料用于生产同规格更大内径的管材，而成本不增加，所以比普通的管材拥有更大的过水断面，如ID1000mm管材，国标内径985mm，高性能新型双壁波纹管材内径1050mm，当百年不遇洪水时，新型双壁波纹管材排水量每小时可以多排出186.9~373.8吨水，如果一个大城市有10根管道，1小时就可以多排出1869~3738吨水。不管是从洪峰延迟出现看，还是从洪峰提前消退看，都是减少城市内涝的理想管道，也是关键时刻为抢险提供更多时间和机会的管道。抗冲击韧性通过验证，在环刚度提高，韧性同步提升情况下，落锤冲击高度与国标相同，破坏试验锤重按照高于国家标准提高50-300%冲击，冲击无破裂，有效提高了管材在运输、安装过程中，带来的意外碰撞损坏能力。新型双壁波纹管材环柔性在达到标准30%后继续试验，直到管材对边贴合，环柔性达到80%以上无破裂。 新型双壁波纹管材对污水中的酸碱盐和土壤中的酸碱盐有较好的耐腐蚀性能。 新型双壁波纹管材，国家标准和国际标准，落锤冲击状态调节均为0℃，本课题新型管道在-10℃条件下状态调节，同时落锤冲击指标，在高于国家标准的锤重冲击下也无破裂，管材-10℃时验证，环刚度在低温下呈现上升趋势，管材-10℃时，环柔性同时也合格，50N砝码；微卡软化点76℃以上，使用范围在-10~45℃。1.6 耐老化性好：新型双壁波纹管材自然光老化与紫外光模拟加速老化试验验证新型双壁波纹管材，由于考虑了管材露天堆放，配方设计时考虑了屏蔽紫外光、散射紫外光、吸收紫外光，材料选用时采用了含惰性元素的天然抗氧化的高分子材料，通过实验验证，自然界露天堆放老化和加速老化试验，老化下降缓慢，由于管材起点标准高，加之老化慢，所以可以有效延长管材的使用寿命。承压预制密封圈新型双壁波纹管材内壁光滑平整，是目前排污管道中*光滑的管材之一，摩擦阻力系数0.007-0.009，从以下管材内壁可以看出，管材内壁光滑平整细腻，可以减少污垢沉积，减少淤堵，长久保持排水量。新型双壁波纹管材接口采用预制密封圈承插口连接，管材出厂前承口内预制密封圈，密封圈内含钢骨架，钢骨架与水无接触，被密封圈全包覆，非破坏情况下不能取出，承口、插口、预制密封圈与管材一体成型。
新型双壁波纹管材接口，在实际应用过程中带来的强大优势是抗沉降、抗偏转、抗震动，高水封零渗漏。
新型双壁波纹管材接口分为承口和插口，管材两端承口和插口均采用实壁管材，中间为波纹管，实壁管材与双壁波纹管材一体成型，实壁处管材壁厚为波纹管承压壁厚的2-5倍，承口内自带预制密封圈，连接安装时采用紧密配合，采用“快速安装神器”，管材安装时承口插口可进可退。
经过试验验证，当水封高度达到6米，管材沉降达到1米时，管材接口滴水不漏，随着管材环刚度越高，抗沉降性能越好，主要原因是管材环刚度越高，管材壁厚越厚，波纹管波峰抗变形能力越好，对发生不均匀沉降，防止污水渗漏效果非常显著。经过试验验证，当管道水封高度在6米，管材接口偏转角8-10°时，接口滴水不漏，目前行业施工工程技术规范，偏转角≤1°，新型双壁波纹管材连接预制密封圈承口，偏转角比现有标准可以提高200-800%，对防止管材位移接口渗漏，起到有效的预防作用。管材环刚度越高抗偏转角接口渗漏能力越强，主要是环刚度越高，管材厚度越厚，管材更不容易变形。
试验验证，承压预制密封圈连接新型双壁波纹管材液压试验，模拟水封高度试验总结如下：6.1、市政排水排污工程、小区排水排污工程、新农村污水工程。
结 论
埋地排水排污用承压预制密封圈新型双壁波纹管材，通过材料创新、配方创新、工艺创新、结构创新、承压预制密封圈连接方式创新，使得管道整个连接系统，具有更好的抗沉降性能、抗偏转角性能、抗地震抖动性能、高水封零渗漏、排水量大、环刚度高、抗冲击强度高、刚柔兼备、内壁光滑平整细腻、不容易淤堵，对减少城市内涝，防止污水渗漏，污染地下水和环境，起到重要的支撑作用。
