在市政供水和污水工程中，選擇合適的管材對(duì)工程質(zhì)量、造價(jià)及效益有著極大的影響。玻璃鋼夾砂壓力管道作為一種新型工程管材，在技術(shù)性能與灰口鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力混凝土管相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)對(duì)這三種管道進(jìn)行分析。
1灰口鑄鐵管
灰口鑄鐵管曾在解放初期到 80年代初在我國(guó)大量應(yīng)用，據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，灰口鑄鐵工藝在 50年代首先在西德試驗(yàn)成功，然而多年來(lái)世界各國(guó)對(duì)這項(xiàng)工藝的技術(shù)資料介紹甚少，甚至西德的生產(chǎn)最終還是采用離心澆鑄工藝球墨鑄鐵，這說(shuō)明該工藝應(yīng)用于生產(chǎn)有其難以克服的缺點(diǎn)。由于灰口鑄鐵工藝的工裝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較少、上馬較快，其生產(chǎn)效率比當(dāng)時(shí)落后的泥型半硬橫立澆工藝或砂型橫澆工藝要高。為了適應(yīng)當(dāng)時(shí)的工農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展需要大量的管道，我國(guó)從 60年代起相繼在各地生產(chǎn)鑄鐵管，一直延續(xù)至今。用該工藝生產(chǎn)鑄鐵管確實(shí)具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量高的優(yōu)勢(shì)，可惜的是該工藝先天不足，生產(chǎn)出來(lái)的管道，常在新排管試壓和投產(chǎn)運(yùn)行后發(fā)生爆管、斷裂。70年代初，此類(lèi)爆管在我國(guó)各地屢有發(fā)生，開(kāi)始引起同行警覺(jué)。但80年代爆管的情況加劇，不僅影響正常供水服務(wù)，有時(shí)還造成災(zāi)難性后果，經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響甚大。例如：①北京市自來(lái)水公司1974～1975年間，鋪設(shè)的上海鑄管廠的 DN1200灰口鑄鐵管，由于施工和試壓過(guò)程中發(fā)生多次爆管，達(dá)不到設(shè)計(jì)和使用標(biāo)準(zhǔn)全線拆除，損失巨大；②天津市自來(lái)水公司于 1987年在黑牛城道的 DN1200灰口鑄鐵管一次爆管，淹沒(méi)農(nóng)田就賠償 30萬(wàn)元，后曾發(fā)生多次爆管，被迫改換鋼管。其實(shí)灰口鑄鐵管爆管的事例在不少城市時(shí)有發(fā)生。經(jīng)分析，認(rèn)為與該管的工藝有關(guān)。這種工藝在生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地在管外壁產(chǎn)生過(guò)冷區(qū)，使這個(gè)部位的材質(zhì)變脆，強(qiáng)度較別處低。又由于工藝的缺陷，整個(gè)管體組織比較疏松，易生氣孔，這都是該工藝的缺點(diǎn)。因此我國(guó)在 80年代中、后期已很少用灰口鑄鐵管，而使用預(yù)應(yīng)力混凝土管（注：直徑≤200mm的灰口鑄鐵管道仍在使用，但要全部采用柔性接口）。
2預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管
⑴預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約金屬，在正常土質(zhì)下無(wú)需內(nèi)外防腐，價(jià)格便宜，而且是柔性接口。從營(yíng)口、唐山等地震的調(diào)查資料表明：金屬管損壞嚴(yán)重，而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管反而損壞最少。但其缺點(diǎn)也是明顯的，笨重，搬運(yùn)損壞率高，缺乏配套管件，另外還有幾點(diǎn)問(wèn)題也日益在應(yīng)用過(guò)程中顯現(xiàn)出來(lái)。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道通常作為耐腐蝕管道使用，但國(guó)內(nèi)使用情況表明，在腐蝕性地帶如鹽堿地帶、海濱地區(qū)或部分非強(qiáng)腐蝕地區(qū)，因環(huán)筋銹蝕發(fā)生爆管事故，例如：①包頭市鋪設(shè)的DN1400預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，由于長(zhǎng)期浸泡在腐蝕性的溝槽中，兩年后環(huán)筋銹蝕，斷裂造成全線報(bào)廢；②山東一條 DN1000的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管于 1981鋪設(shè)后，因鋼筋斷裂嚴(yán)重而報(bào)廢。分析其產(chǎn)生的原因，第一：由于最后保護(hù)層是后期噴涂施工，與預(yù)制的芯管結(jié)合不好，造成外水或濕氣滲入，使預(yù)應(yīng)力鋼筋氧化銹蝕，導(dǎo)致破斷事故；第二：水泥砂漿與鋼筋的粘接界面處理不合理。由于水泥的吸水性，在水分進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，極易破壞該界面并銹蝕鋼筋，同時(shí)由于其是脆性材料，易引起突發(fā)事故。
?、扑阅懿?、能耗高。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的管內(nèi)糙率系數(shù)在幾種管材中是最高的，其 η=0.013～0.014，內(nèi)表面粗糙度達(dá) 0.3～3.0mm，這樣對(duì)于同樣的輸水量，同等管徑的管線，其沿程阻力就高，需要增大泵的揚(yáng)程，增大初期投資，同時(shí)運(yùn)行費(fèi)用因耗電量大，也大幅度增加，而且從其工藝分析其芯管大都離心法成型，混凝土的水灰比較大，在離心力的作用下，粗骨料偏靠管的外壁，而管內(nèi)壁則由于細(xì)骨料和水分的析出，其強(qiáng)度和耐腐蝕性較差，當(dāng)管內(nèi)受水流長(zhǎng)期沖刷和浸泡后，內(nèi)壁可能發(fā)生磨損和剝蝕，糙率增大，增大了水頭損失。水泥砂漿襯里在某些情況下會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響，試驗(yàn)表明如砂受到能溶解石灰的水侵蝕會(huì)導(dǎo)制砂漿流失、砂漿受損、水被堿化、PH值升高、增加氯耗、水消毒的效果受到影響等。
?、枪芗慌涮?，管件通常選用鑄鐵管件，兩者的承壓能力、使用壽命、耐蝕狀況不一樣，因此埋下事故隱患。
此外，所有的傳統(tǒng)管道都存在對(duì)水錘作用承載能力差，極易引起重大事故，水錘的引起原因是多方面的，比如，排氣閥設(shè)置不當(dāng)或失靈，在突然停電或機(jī)泵開(kāi)停時(shí)，以及閥門(mén)的快速關(guān)閉，都會(huì)引起水錘作用，即內(nèi)壓的突然增高，其增高的比例與管材的環(huán)向拉伸模量和壁厚與直徑的比例有關(guān)，由于傳統(tǒng)的管材不是環(huán)向拉伸模量過(guò)高，就是壁厚太厚，或者兩者兼而有之，造成水錘引起的壓力增高相當(dāng)大，而管材的自身承載力不夠（其安全系數(shù)只有 1.2～5，不同管不一樣）造成破壞。
3玻璃鋼管道
玻璃鋼管材作為一種新興材料，避免了傳統(tǒng)管材的缺點(diǎn)，比如：
3.1耐腐蝕性能好
由于玻璃鋼管道為高性能的樹(shù)脂和高強(qiáng)纖維的復(fù)合材料，可耐酸堿鹽的腐蝕，水或土壤中介質(zhì)的腐蝕，不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何影響。
3.2對(duì)水質(zhì)影響小
在給水管線中，玻璃鋼管道采用的內(nèi)襯樹(shù)脂為高韌性食品級(jí)樹(shù)脂，通過(guò)國(guó)家衛(wèi)生部及地方防疫部門(mén)的檢測(cè)，滿足國(guó)家飲水要求，而且，該產(chǎn)品在電子行業(yè)的電子用純水系統(tǒng)和食品釀造行業(yè)的大量使用也證明其對(duì)水質(zhì)無(wú)任何不良影響，同時(shí)，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和北京市衛(wèi)生防疫站聯(lián)合做的試驗(yàn)表明，在通過(guò)對(duì)不同材質(zhì)的水箱儲(chǔ)水進(jìn)行物理、化學(xué)、有機(jī)物檢測(cè)對(duì)比后，玻璃鋼材質(zhì)對(duì)水的影響最小，幾乎微不可測(cè)，只有通過(guò)先進(jìn)的氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用 （GC—MS）
和電噴霧質(zhì)譜（ESIMS）等技術(shù)可以測(cè)出（當(dāng)時(shí)比較的其它材質(zhì)有：搪瓷鋼板、不銹鋼板、鍍鋅鋼板）。
3.3磨擦阻力小輸送能力高
由于玻璃鋼管為內(nèi)芯模成型，內(nèi)表面極為光滑，通過(guò)中國(guó)水利水電科學(xué)院水利學(xué)研究所的測(cè)定，該種管道的糙率系數(shù)只有 0.0079，內(nèi)表面的絕對(duì)當(dāng)量粗糙度為0.0054mm，同時(shí)，由于其內(nèi)壁光滑，且有優(yōu)異的抗蝕性能，不會(huì)產(chǎn)生水垢和微生物的滋生，有效保證水質(zhì)，保持水阻的穩(wěn)定。而且鋼管一般為 0.012，水泥管或水泥砂漿襯里管一般為0.014左右，傳統(tǒng)管材還存在日后水阻增大和表面結(jié)垢的現(xiàn)象。
3.4強(qiáng)度高，適用性強(qiáng)
玻璃鋼管的極限強(qiáng)度通過(guò)合理設(shè)計(jì)可達(dá) 300MPa，超過(guò)碳鋼的強(qiáng)度，其設(shè)計(jì)安全系數(shù)大于6，根據(jù)前面所講的一則玻璃鋼本身模量低，壁厚與直徑比小，其引起的水錘壓力??；二則管材的安全系數(shù)高，在壓力有一定的波動(dòng)或運(yùn)行中產(chǎn)生水錘作用時(shí)管材也不會(huì)破壞。
3.5工程壽命長(zhǎng)，安全可靠
由于其耐腐蝕、強(qiáng)度高、安全系數(shù)大，其設(shè)計(jì)壽命為50年以上。
3.6工程費(fèi)用低，施工方便快捷
采用玻璃鋼夾砂管可以節(jié)省工期，降低工程費(fèi)用，原因有二：①RPMP管重量輕，單根管長(zhǎng)達(dá) 12米，接口數(shù)量少，運(yùn)輸安裝費(fèi)用低，無(wú)需大型機(jī)械，且安裝過(guò)程承插操作簡(jiǎn)單，調(diào)整容易，安裝速度快；②RPMP管接口為承插雙“O”型密封圈連接帶試壓嘴，可以通過(guò)試壓嘴現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)接口密封質(zhì)量，確保工程一次通水成功，避免二次返工造成的人力、物力的浪費(fèi)和工期的增加。
3.7在應(yīng)用方面
玻璃鋼夾砂壓力管道由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用在市政給排水、電廠補(bǔ)給水或循環(huán)水、污水處理、石油化工工業(yè)等許多方面。
從國(guó)外的應(yīng)用來(lái)看，尤其是一些發(fā)達(dá)的西方國(guó)家，如西歐、美國(guó)，玻璃鋼夾砂壓力管道已在相當(dāng)大的領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)管材。如在美國(guó)，1984年統(tǒng)計(jì)在管道系統(tǒng)中的應(yīng)用已達(dá)15萬(wàn)公里，其中較大口徑管道大都采用玻璃鋼夾砂壓力管。從國(guó)內(nèi)的應(yīng)用來(lái)看，玻璃鋼夾砂壓力管道的應(yīng)用也呈大幅度上升趨勢(shì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)使用的DN400以上玻璃鋼夾砂壓力管道已逾千公里，同時(shí)PRMP管已被國(guó)家建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣使用項(xiàng)目。
綜上所述，PRMP管是一種性能先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益明顯的管材，必將在我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
