摘要：在管道工程中，管材费用约占总投资的50%左右，因此在给水系统设计中，管材的选用直接影响工程的供水安全、供水水质及经济投资等，是一个重要的设计环节。
概述：给水管材的选择对供水质量、工程造价及供水安全的影响很大，只有合理选择给水管材，才能确保管道水质无二次污染，使用性能良好，使用寿命长，便于施工。管道材料一旦出现质量问题，就会导致管道在使用过程中出现“跑、冒、漏”现象，增加后期维护难度，影响居民用水。下面就常用的几种管材的特点性能、连接方式及实际应用情况进行论述。
1、给水管材的类型
在给水工程中，常用的给水管材有钢管、离心球墨铸铁管、PE管、钢丝网骨架聚乙烯复合管、玻璃钢管等。
2、给水管材的特点性能
2.1钢管
钢管是在供水工程中得到广泛应用的一种管材，其优点是能承受很高的内水压力，运行安全可靠，施工敷设方便，适应性强，接口形式灵活，管道渗漏量较少，单位管长重量较轻，可用来埋设穿越各种障碍。
钢管的缺点是造价较高，耐腐蚀性较差，除内外壁均需做常规防腐处理外，在诸如盐碱地这样的不良地段敷设时尚需考虑采用特殊防腐措施。其综合造价高于预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管等管材。
2.2离心球墨铸铁管
给水工程应用的球墨铸铁管即离心球墨铸铁管，是一种高强度、高延伸、抗腐蚀性能好的管材。球墨铸铁管在国外应用已有几十年的历史，在国内开始应用是八十年代以后开始的。该管材的优点是具有优良的机械性能和卓越的承压能力，密封性能好，供水安全性高，在运行中事故率低，不易爆管；由于生产中管内壁喷涂水泥砂浆，外壁涂焦油环氧漆，加之管材本身的特性，具有良好的内外防腐性能；球墨铸铁管采用橡胶圈承插接口，接口具有柔性，可利用接口本身的借转角度适应地形的变化。由于具有上述优点，球墨铸铁管在给水工程中的应用在逐渐增多。尤其近十几年来，球墨铸铁管已成为各个城市配水管网的首选管材。特别是大口径DN800以下的球墨铸铁管价格较钢管低，其缺点是管材重量较大。
2.3 PE管
PE管道的原材料为聚乙烯，它是一种高分子量的有机合成材料，PE管道一般采用中密度和高密度聚乙烯，该类聚乙烯既有良好的刚性，又有良好的韧性；在使用当中有较突出的优点。
(1)韧性、挠性好。PE管道断裂伸长率超过500%，局部震动不会引起全部管子震动，抗震性很强。另外，聚乙烯的挠性使PE管道可以盘卷（尤其口径小的PE管道），减少了大量的连接管件。
(2)耐腐蚀性能好。聚乙烯为惰性材料，可耐多种化学介质的侵蚀，不需防腐处理。土壤中的化学物质不会对管道造成降解作用，不会腐烂、生锈及被腐蚀。
(3)密封性好、不泄漏。PE管道采用热熔连接和电熔连接。保证了接口材质、结构与管体本身的同一性。其接点的抗拉强度与爆破强度均高于管道本体。可有效抵抗内压产生的环向力及轴向的拉伸应力。密封性能良好。
(4)流通力大，经济合算。PE管道内壁光滑，不结垢。管内表面当量绝对粗糙度比值是钢管的1/20，相同管径，相同长度，相同压力下PE管道的流通能力要比钢管大30％左右。较高的输送能力，减少了管路的压力损失和输水能耗，经济优势明显。
(5)使用寿命长。PE管道含有2.5％左右的碳黑成分，有很强的抗紫外线辐射功能，能够在室外露天存放，使用寿命长达50年之久。
(6)耐低温能力强。PE管的低温脆化温度极低，可在零下40摄氏度至40摄氏度温度范围内使用。
(7)连接方便、施工简单。因PE管道管体较轻，搬运方便；焊接容易；管线较长时宜采用盘管敷设；PE管道管沟要求远比钢管管沟要求低。这都大大降低了施工难度和施工费用。
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(8)具有良好的抵抗快速裂纹传递能力。实践中，有些管道发生开裂时，裂纹以很快的速度迅速扩大，瞬间就可能使管道发生几十米甚至几百米的破坏。国际上对塑料管道的快速裂纹传递进行了大量的试验，结果表明：在塑料管道中聚乙烯PE管道抵抗裂纹传递的能力具有明显的优势。
(9)卫生无毒。PE管道的卫生指标满足使用要求，不会造成二次污染，彻底解决了管道污染水源的缺陷。
2.4 钢丝网骨架聚乙烯复合管
钢丝网骨架聚乙烯复合管是对PE管的一种改良产品，其通过PE材料和高强度钢丝，采用缠绕的方式复合而成的一种新型管道。通过复合材料改善单一材料的不足。PE复合管经历了孔网钢带复合PE，钢丝焊接复合PE的逐步演变，到缠绕式钢丝PE复合。结构和工艺更加合理，复合后性能优势更加明显。首先，PE复合高强钢丝，强度有极大提高，钢丝网骨架复合管能达到工作压力3倍的爆破压力，实壁PE管道是不可能达到的。同时由于复合高强钢丝，可使管壁的厚度明显降低，既降低了生产成本，又提高了管道的通水截面积，300以上口径管道通水面积相比PE实壁管提高了20%以上，口径越大，增加越显著。
所以钢丝网骨架聚乙烯复合管不仅有效的保持了上述PE管道所具有的优良性能，同时由于其多层共挤的管壁结构及强韧的钢丝增强层，有效的克服了应力开裂的发生，减缓了慢性裂纹的增长。而且施工方便快捷，抵抗地址沉降，植物根系破坏的能力进一步增强。
2.5玻璃钢管
玻璃钢管是近几年在国内新兴起的一种管材，其优点是管材强度高，密闭性好；重量轻，水头损失较小；防腐性能好，无电腐蚀之虑，可直接埋设于酸性或碱性土壤中，无需保护。
缺点是造价高于预应力钢筋混凝土管，为半柔性管，管道本身承受外压能力较差，所以对基础处理和施工技术要求较高。由于目前国内玻璃钢管的生产质量参差不齐，同时其严格的施工和回填要求在实际施工时往往难以保证，造成了较多的质量事故。
3、给水管材连接方式
钢管的连接方式多种多样，常用的管道连接方式有卡压式、压缩式、推进式、焊接式及各种派生连接方式；球墨铸铁管常用承插口连接方式，分为柔性连接、机械式连接、法兰盘连接；PE管采用热熔连接（热熔对接、热熔承插连接、热熔鞍形连接）或电熔连接（电熔承插连接、电熔鞍形连接）及机械连接（锁紧型和非锁紧型承插式连接、法兰连接、钢塑过渡连接）的连接方式；钢丝网骨架聚乙烯复合管有电熔直接、电熔法兰、扣压法兰连接、卡箍连接等连接方式，但较为常用的连接方式为电热熔连接；玻璃钢管有直管对接、法兰连接及承插口连接的连接方式。
4、给水管材比较及实际应用情况
通过上述各种管材的性能比较可知，球墨铸铁管可利用接口本身的借转角度适应地形的变化，尤其当采用的管道规格较大时，较其它管材价格更为低廉。
PE管道韧性、挠性好。耐腐蚀性能好。不需防腐处理。密封性好、不泄漏。具有较高的输送能力，减少了管路的压力损失和输水能耗，经济优势明显。使用寿命长达50年之久。耐低温能力强。连接方便、施工简单。并且PE管道卫生无毒不会造成二次污染，彻底解决了管道污染水源的缺陷。从目前市场的情况看，PE实壁管还是有优势的，但如果考虑到实际的通水面积等，钢丝网骨架聚乙烯复合管的性价比优势更加明显。
从管道水损计算作分析，由于铸铁管的摩阻系数远大于PE管，同等过水量时铸铁管道需要的规格要比PE管道大一级，同时根据地形地质条件，考虑到施工技术、管道基础与回填质量等可能出现的缺陷等综合因素，从整体考虑，若开槽施工给水管材规格在DN300以下的管道，采用PE管；规格在DN300~DN700的管道，采用钢丝网骨架聚乙烯复合管；大口径DN800以上的管道可采用球墨铸铁管。若牵管施工可采用PE管，同时选用较高的管道压力等级，保障施工安全。
参考文献
1、室外给水设计规范. GB50013-2006.
2、水及燃气用球墨铸铁管、管件和附件. GB/T13295-2013.
3、埋地塑料给水管道工程技术规程. CJJ101-2016.
4、 中国建筑工业出版社. 给水排水设计手册. 第01册.常用资料.
论文作者:安晓飞,范鸿雁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
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