農田水利工程中塑料管材性能的應用
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摘要：本文在介紹塑料管材性能的基礎上，探討了塑料管材在農田水利工程中的應用，旨在提高農田水利供水系統的運行效率，推動農田水利工程的發展，并為相關研究人員提供一定的借鑒和幫助。
農田水利工程最早使用鍍鋅鋼等金屬管材，長期使用過程中，這種金屬管材很容易發生銹蝕，而自身細菌對人體健康和農田都產生不良影響。隨著新型管材研究力度的加大，農田水利工程開始引入新型管材，使得塑料管材逐漸進入到人們的視野，考慮到塑料管材的耐腐蝕性和易操作性，大量新型塑料管材應用到農田水利工程中，逐漸代替了傳統金屬管材，占據管材市場主要份額。在此環境背景下，探討塑料管材的性能及在農田水利工程中的應用具有非常重要的現實意義。
1塑料管材的性能
1.1聚乙烯管材
聚乙烯管又為PE管，廣泛用在給水管與燃氣管中，單體乙烯聚合形成PE樹脂，聚合過程中受到壓力與溫度的影響，會形成不同密度樹脂，使得聚乙烯管分為高密度聚乙烯管材、中密度聚乙烯管材和低密度聚乙烯管材。由于給水管承受壓力大，必須選擇分子量大的PE樹脂，相比于傳統管材而言，PE管具有以下優勢：一是PE管連接中以電熱熔連接方式為主，管道接頭位置強度較大，連接更加可靠；二是PE管的低溫脆化溫度低，即使在冬季氣候溫度下，抗沖擊性能較好，不會出現管道脆裂的情況；三是由于聚乙烯屬于電絕緣體，不會與土壤中的化學物質發生反應，即為不可降解，不會出現銹蝕、腐爛、電化學腐蝕等情況，耐化學腐蝕性較強；四是在實際使用中，PE管的耐老化性能高，相比于普通管材而言，使用壽命長，經濟性更高。除此之外，PE管的重量較輕，易于運輸與安裝，降低了安裝難度和安裝成本。但PE管的材質容易老化，需放置在密封性好的環境中儲存保管，不能長時間放置室外，否則會降低其使用壽命；強度低，與堅硬物碰撞擠壓易凹坑、穿孔；沒有阻燃性。
1.2硬聚氯乙烯管材
硬聚氯乙烯（PVC-U）管以PVC-U混配料為主要生產原料，混配料中大多為PVC樹脂，還有一些生產要求的添加劑，一般應用在飲用水輸送管道中，管徑范圍在20～315mm。在實際應用中硬聚氯乙烯管材除了具備塑料管材常見優點之外，還具有極強的硬度、剛度、使用應力等，整體抗老化性能較好，使用壽命較長，價格低廉，抗腐蝕性強，便于安裝和粘接，可回收，具有良好的密封性，符合農田水利排水工程的應用標準。但硬聚氯乙烯管材的抗撞擊性與耐久性較低，容易破損，對結構粘合要求高，安裝中的固化時間長。
1.3抗沖改性聚氯乙烯管材
抗沖改性聚氯乙烯管（PVC-M）是為了符合給排水應用要求而研制的高韌性塑料管材，對傳統PVC管材進行改良與優化。在實際應用中，抗沖改性聚氯乙烯管的重量較輕，提高了運輸和管道安裝的便利性。相比于一般管材而言，抗沖改性聚氯乙烯管具有較強的剛度與韌性，抗沖擊性好，可以抵御外部環境中的沖擊，進而緩解和控制抗點載荷，預防地基不均勻沉降問題。與此同時，抗沖改性聚氯乙烯管（PVC-M）衛生環保，可以保證輸水水質不受污染，衛生性能達到國家安全評價標準。抗沖改性聚氯乙烯管（PVC-M）施工中，連接方式多為彈性密封圈連接，安裝過程簡單。
1.4雙壁波紋管材
PVC-U雙壁波紋管與HDPE雙壁波紋管在排水工程中可以互相代替，PVC的環剛度要比HDPE好，HDPE的韌性和抗沖擊能力要比PVC的好，一般PVC-U雙壁波紋管用于電力保護套管。HDPE雙壁波紋管是以高密度聚乙烯為主要原料，利用管材成型工藝、切斷工藝以及擴口工藝形成內壁光滑、外壁為環形波紋結構的新型管材。聚乙烯雙壁波紋管大多應用在農田水利灌溉輸水、建筑物排水、垃圾場排水輸送等排水管道中，應用廣泛的原因是聚乙烯雙壁波紋管結實耐用，管材化學穩定性高，可以抵御外界環境的影響，環境適應性和抗開裂性強，自身中空結構和環狀波紋結構提高了聚乙烯雙壁波紋管的剛度，且聚乙烯雙壁波紋管造價成本低，價格便宜，安裝便利，應用效益較高。在實際使用中，聚乙烯雙壁波紋管內部光滑，降低了摩阻系數，增加了單位時間內的管道流通量，進而具有極強的防淤防堵性能。
2塑料管材在農田水利工程中的應用
2.1施工準備
管溝開挖前測量人員結合圖紙設計要求放線，將管溝線位、開口的寬度放出，作為挖管溝依據。驗收管材質量狀況、規格型號和進場數量，應出具檢測單位符合標準要求的檢測報告單。
2.2管溝開挖
在管溝開挖中，槽底不宜小于外徑+0.5m的方式設置開挖寬度。土地開挖到設標高的0.2～0.5m時，停止開挖，夯實土體，防止有沉陷問題的發生。溝底局部挖深部分或有尖硬物體清除部分必須用沙礫土回填密實，保證管道安全（波紋管的溝管超挖，需換填10～15mm天然料或5～40mm破碎料）。管道安裝前，在土體上鋪設一層砂土，并對土體表面進行夯實平整處理，為管道敷設施工做好準備工作。
2.3塑料管道安裝
安裝前，技術人員對進場塑料管道質量進行檢查。管材表面、內壁是否平滑，管材兩端有沒有破損和裂口等缺陷，保證塑料管材符合工程設計要求。施工人員清理好管溝，并選擇符合設計要求的砂土進行回填，夯實平整后進行管道安裝。安裝中，根據管材的性能不同，連接方式也不同，一般分熱熔對接、電熔連接、橡膠圈類接應和其他連接等。一是PE管應將管端清理，確保不影響管材連接。管件連接時，斷面要對齊，錯邊要小于壁厚的10%，否則會影響對接的質量。對接溫度控制在210～230℃，連接好后保持壓力不變，等接口冷卻后減壓。連接中嚴格按照規定控制，否則會影響到管材連接質量。二是PVC管接觸區域清理干凈，插口插入方向應與水流方向一致。承插式橡膠圈的管材可在溝內安裝連接，設置橡膠止水墊圈，表面涂抹一層高濃度潤滑劑，標注承插長度，保證承插長度符合設計要求（適用管徑≥63mm）；管溝不深的，用粘接接頭的管材可在溝邊連接到一定長度后，用彈性敷管法下管安裝（適用管徑20～200mm）。鋪設過程中，如需切割時，切割面要平直。完成后清理干凈殘屑，不得立即對結合部位強行加壓，須靜置固化。三是雙壁波紋管材安裝時需將插口順水流的方向、承口逆水流的方向、從低點向高點依次安裝。安裝后，進行土方夯實，每次回填厚度100～200mm，從管兩側同時回填，不能損傷管材和連接處，不能出現位移現象，雙壁波紋管的管側及管頂以上0.5m的范圍內可以用中粗砂、碎石屑、小于40mm粒徑的沙礫或挖出的原土回填，做好塑料管道的防護。
2.4壓水試驗
管道安裝完成后實施分段壓水試驗，檢測管道性能，排除管道內部漏水或變形的情況，一旦發現管道質量問題，立即放空處理，直至壓水試驗合格為止。
3結束語
塑料管材質量輕、使用便利，使用中的化學穩定性高，使用壽命較長，具有極強的環保性，將其應用在農田水利工程中，可以得到最佳的經濟效益與社會效益。
作者：王麗萍 單位：甘肅科瑞水電工程試驗檢測有限公司