浅析PVC—M管材与PVC—U管材的性能在应用中的比较

2015-10-21吴梦云

建筑工程技术与设计 2015年8期

吴梦云

【摘要】根据国家相关标准和工程实际应用情况，对给水用PVC-M管材与PVC-U管材进行了性能对比分析得出结论：PVC-M管材是一种节能型、高抗冲、卫生级的给水管材，并克服了PVC-U管材易破裂、韧性差的问题，能有效地抵抗点载荷和地基不均匀沉降，可以有效地降低对施工环境的苛刻要求，提高了管材的抗地震性能与抗风险能力，延长了使用寿命；并克服了PVC-U管材在装卸、运输过程中易受磨损、刻痕、暗伤从而导致压力下降的弊端，可以有效抵抗外力冲击，提高运输可靠性和安全性。PVC-M管材已被列入《中國塑料制品业"十二五"规划》推广应用的新材料类管道系统。不仅可以全面取代给水用PVC-U管材的应用市场，而且还可以推广到矿用管道、工业管道以及非开挖敷设管道等其他领域，市场前景十分广阔。

【关键词】PVC-M管材；PVC-U管材；性能；应用

我国经济的快速发展，塑料管材应用广泛，其主要应用于城市供水、排水，建筑给水和排水。硬质聚氯乙烯给水管材具有重量轻、密度严、耐压强度好、价格低、投资效益高、节能环保、使用寿命长、卫生条件好、安装方便等特点。但是，管材的品牌较多，质量良莠不齐，有些外表标注优等级的管材，实际轻拉则断，一击就碎，拉伸强度低；不少PVC管材一遇40℃温度（国家标准规定，PVC管材可耐79℃高温）就软化变形，管材的长期使用性能和耐环境应力开裂性能根本得不到保证。PVC-M管材是一种节能型、高抗冲、卫生级的给水管材，各地质监部门在大力加强塑料制品质量监督与检查过程中，要结合当地实际情况建立产品推广认定制度，这对PVC管材业来说有利于优胜劣汰。下面就以它的物理性能和力学性能各项目的检测方法标准进行简述，并提出了相应的应对措施。

1、PVC-M管材与PVC-U管材性能

1.1冲击强度

PVC-U管材的冲击强度是其承受冲击负荷的最大能力，即在冲击负荷下，材料破坏时所消耗的功与试样截面积之比，是按照落锤冲击法测定的。图2为PVC-U管材冲击强度与温度的关系曲线图，其冲击强度与温度成正比，温度越高，则冲击性能越好；反之，则急剧下降。20℃时的冲击强度是0℃时的近200%。PVC-U管材低温条件下的冲击性能明显降低，尤其在0℃以下。按GB/T 10002.1-2006规定，PVC-U管材落锤冲击试验（0℃）TIR≤5%（TIR即真实破坏率）。

1.2 静液压试验

静液压试验是用指定的静液压力P检验管材静液压强度的一种方法。试验规定：对于一给定管材，在一恒定的环向应力（静液压力P的环向分量）作用下，于一定温度和时间内，管壁未完全屈服视为合格。从中可知：只有在管壁全部屈服时，管材才判为失效。由此得出：PVC一U压力管静液压试验通过与否极大地依赖于材料和制品的基础性能，其中材料的环向屈服强度是最重要的一个性能，如能准确测定出管材的环向屈服强度，则能为设计、制造出满足静液压强度要求的管道提供保证。

1.3纵向回缩率

该指标测定原理及方法比较简单。将规定长度的试样置于150±2℃的烘箱中，保持所规定的时间。在23±2℃下测量试样置入烘箱前后的标线间距。纵向回缩率按对原始长度的变化百分率计算。标准中有2 种测定方法，方法 A 为液浴试验（热浴槽内为恒温的液体介质），方法B 为烘箱试验（加热介质为空气）。如无特殊要求，一般建议采用B 方法（烘箱试验法）。采用该法，成本低，经济实用；操作简便，温度易控制。如采取其中的平放试样测定方法，只需在平板上垫一层滑石粉即可测量。

2、PVC-M管材与PVC-U管材供水工程应用

2.1安全性

2.1.1优异的韧性和抗冲击性能

PVC-M管材在保持普通PVC-U管材强度的同时，提高了管材的柔韧性。良好的韧性提高了管材的抗冲击性能，能有效抵抗安装和运输过程对管材的外力冲击，提高了管材抗外力破坏能力。以dn200mm管材为例，在0℃下的落锤冲击试验，PVC-U管材和PVC-M的冲击高度均为2米，但PVC-M的冲锤质量为10kg，PVC-U的冲锤质量仅为2kg。显然PVC-M承受的冲击能量远远高于PVC-U管材，说明PVC-M的韧性远高于普通PVC-U管材。

PVC-M管材22℃、20m快速冲击试验最具说服力。标准要求在22℃下进行试验，落锤质量为3-30kg（以dn200mm为例，冲锤质量达20kg），冲击高度为20米，试验要求所有试样不发生脆性破坏为合格，而PVC-U管材则没有这项要求。经过系统的对比测试发现：PVC-M受冲击后均为韧性破坏，在管材外壁上冲出一个小坑，管材本体并未受到损害；但在同样条件下做试验，PVC-U管材受冲击后则发生碎裂。

2.1.2优异的耐点载荷和抗开裂性能

在实际中管材难免受到损伤，或者因为铺设不好产生应力集中，抗开裂性能差的管材就容易导致管道渗漏、破裂，并会因为裂纹扩展而发生脆性破坏。经验证明过去PVC-U管道的多数事故是“低应力脆断”，也就是抗应力开裂性能差。PVC-M管材耐点载荷和耐环境应力开裂的性能则显著提高。在PVC-M管材的运输、搬运、施工过程中可以有效抵抗外力冲击，降低安全风险。如果不慎在管材表面造成轻微划伤、划痕也不会对管材的使用造成影响，保障了管线长期、安全、可靠地运行。

2.2便利性

2.2.1施工工具简单

PVC-M管材连接不需要专门的机具，所用的工具如：手扳葫芦、紧线器、导链随处都可采购到。对于小口径管材采用杠撬法或锤击法施工即可。所有规格管材的安装基本上可采用一种安装工具，而且施工机具原理简单，易于维修。

2.2.2施工工艺容易掌握

PVC-M管材采用橡胶圈连接，施工工艺简单，易于掌握，便于检测，接口可靠性高。仅需经过清理工作面、上胶圈、刷润滑剂、对口插入、塞尺检查即可。

2.2.3施工速度快捷

PVC-M采用橡胶圈连接，管道只要安装正常，即可马上通水，完成接口时间很短。由于施工工具简单、造价低廉，可根据工程情况增减施工班组，有效控制施工进度。重量轻，可通过人力搬运和安装。以1.0MPa、dn500的PVC-M管为例，一个施工组需要四个人，每个管道接口正常时间约需10-15分钟，一个班组每天可完成300米以上管道的连接。

2.3经济性

2.3.1 PVC-M采购成本低，投资少

PVC-M的原材料来源丰富，价位较低。经详细测算，PVC-M的成本比同规格PVC-U管材的成本低20-30%。

2.3.2 PVC-M重量轻，运输、安装费用低

同规格管材相比，由于管材本体强度及设计系数不同，PVC-M的重量最小。从而有效的降低了管材的运输、装卸、搬运、安装的费用。

2.3.3 PVC-M内径大，水力条件好，日常运行费用低

管道流量一定、外径和公称压力相同、出厂水压相同时，在管网上相同的地点，PVC-M的用户水压明显高于其它管道，能够满足用户对水压的要求，从而保证更多用户的用水安全。

3、结束语

PVC-M管材比PVC-U管材在安全性、便利性、经济性等方面具有显著的优势，是一种卫生环保的管材产品。PVC-M管道以其高性能和高安全性非常适合用作输配水工程。

参考文献：

[1]曲桂林.给水用PVC-M管材与PVC-U管材性能对比及应用前景[J].甘肃科技，2012（01）

[2]张志勋. PVC-M管材综合性能评价[J].科技发展，2012，18（3）