热塑性塑料管材环刚度新旧国标的比较分析

汪晓鹏，王新华

（1.甘肃省轻工研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000；2.承德市精密试验机有限公司，河北 承德 067000）

将《热塑性塑料管材环刚度的测定》(GB/T9647—2015)与ISO 9969:2007(E)、GB/T 9647—2003 进行比较，主要区别有以下三方面[1、2]。

1 新旧标准比较分析

压缩试验机是测量管材环刚度的主要设备，是由两个相互平行的压板和测量系统组成，前者主要对试样施加力和产生规定的变形，后者测量力值和变形量(主要原理是利用管材在恒速变形时所测得的力值和变形值确定环刚度)。GB/T9647—2015 标准对GB/T 9647—2003 中的部分参数做了修订，压缩试验机的压缩速度范围比国际标准大。详见表1，为三个规范对压缩试验机压缩速度的要求。管壁厚度变形量通常是由测量一个压板位置得到。根据GB/T 9647—2003 标准规定，如果在试验过程中，管壁厚度变化超过10%，需要直接测量试样内径的变化，但GB/T 9647—2015 规定管壁厚度的变化超过5%就需要直接测量，这已与国际标准ISO 9969:2007(E)相一致。

表1 GB2015、ISO2007、GB2003 三个版本的比较

根据ISO 将环刚度定义为S=，其中E为材料的弹性模量，I是惯性矩，D是管材的平均直径。S单位kN/m2，环刚度进行了分级。根据特性分为“柔性管”和“刚性管”。

2 标准新增内容

全面观察新标准GB/T9647—2015 比ISO 9969:2007 (E)更为完整，重点是GB/T9647—2015 新版本细化、明确、具体规定了：①对于大口径结构壁管材试样的取样长度，DN≤1500 mm，L 为300±10 mm；DN＞1500 mm，L 为0.2DN。②增加使用内径π 尺测量管材的内径；③试验中增加了预负荷F0，其中规定，区分不同管材内径：di≤100 mm 时,F0=7.5 N；di>100 mm 时,按照F0=250×10-5×DN×L 计算,圆整到1N；④涉及了环柔性试验的相关内容。总之，新标准较旧表准更为完善，既有垂直方向的压力载荷，又有水平方向的横向作用力。符合埋地管材的实际受压状况。在实际检测中，根据不同管径和试样长度计算施加一定的预负荷，使得试验机的垂直压板与试样=0.03 处于平行、均匀的压力状态。能够真实反映抗压与受压的载荷，计算得出的环刚度S真实准确。即Sa、Sb、Sc的计算按下式：

其中：F——相对管材变形3%时的负荷，kN

L——试样长度，mm

di——管材内径，mm

y——相对于管材3%的变形量，mm。

S计算Sa、Sb、Sc三者的平均值，kN/m2

3 国内外标准比较

国外对埋地塑料管道的研究与开发比我国先进，国外的规范标准涉及管道建设工程的全过程，比较全面，标准国际化是一大趋势。针对埋地聚乙烯排水管道，欧盟标准PrEN 13476—1—2006(E)将其与聚氯乙烯和聚丙烯的各种结构壁管囊括在一个标准之中，包含了管材和管件的标准，我国标准(GB/T19472.1—2004、GB/T 19472.2—2004)分为材料和结构制定产品标准，使标准更具针对性，美中不足的是，还缺乏管件部分，不够完善。我国应尽可能采用国际标准，与国际接轨。在测定塑料管材的环刚度时可参照国际标准ISO9969:2007(E)，在这方面我国新修订的《热塑性塑料管材环刚度的测定》(GB/T9647—2015)代替原标准GB/T 9647—2003，将其中的一些参数做了修订，与国际标准保持一致，并增添了新内容。欧洲标准CEN/TS15223—2008 设计压力管时，区分持久和短暂的负载及长期和短期的强度，比国内标准合理且更省材料；设计无压管时认为铺设的质量是关键，在保证质量的基础上，可以采用经验的图表设计方法。这些新理论值得我国去借鉴和应用，它山之石可以攻玉。我国埋地塑料排水管的管理体系与国外存在较大不同，应在符合国家级标准和规范原则的前提下，根据不同的地区气候、地质条件，具体制定适宜的地方标准和规范，因地制宜，既重视产品质量，又把控施工、铺设、埋地深浅、“管—土”相互作用等施工质量。确保管材的综合质量和使用寿命，提高使用效率，降低成本[3]。

4 影响埋地排水管的主要因素

概括起来主要有（1）强度与刚度——承受埋地环境下负载能力；（2）水力特性——输送液体的能力；（3）密封性——不泄漏，防止对环境的污染；（4）使用寿命——耐腐蚀、耐磨损、抗老化等；（5）便于安装和配套联接；（6）“土柱重”（Prism Load，Column Load）和周围土壤沉降及环境载荷对其影响；（7）综合经济性能，性价比。

5 结语

当前，塑料管材按其结构可分为实壁管材和结构壁管材两大类。塑料结构壁管材（单壁波纹管、双壁波纹管材、钢丝骨架复合管材、钢带增强管材等）大多测定环刚度参数，该类管材大量应用于工程、建筑、市政等建设工程。这类管材虽然属于无内压力管材，但理应承受外压、轴向压力、径向压力等压力，既要承受垂直方向的压力，又得承受水平挤压作用，才能确保使用质量要求。对其检验检测自是不可避免，目的在于保证管材质量，提高工程的综合质量。“君子生非异也，善假于物者也。”确保检测质量的关键是人机料法环，缺一不可。但硬件尤为重要，建议采用正规塑料检测仪器厂商的专业环刚度测定仪，才能保证检验结果的准确、有效。标准也不可能“一成不变”，也应与时俱进，不断修订完善，方能持续提高产品质量，由优秀到卓越。