高密度聚乙烯(HDPE)纏繞增強(qiáng)管主要以HDPE樹脂為原料，以聚丙烯(PP)波紋管為骨架管，采用纏繞成型工藝制成。按截面，其結(jié)構(gòu)可分為PR、SQ、VW三種系列。產(chǎn)品直徑為300-3500mm，標(biāo)準(zhǔn)管長為6m，產(chǎn)品特征為內(nèi)表面光滑，外部呈異型增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
      HDPE纏繞增強(qiáng)管的生產(chǎn)工藝過程是，將原料按一定的配比裝入攪拌裝置中進(jìn)行攪拌，待混合均勻后經(jīng)真空送料裝置送至中間料倉貯存，然后由真空送料裝置送至擠出機(jī)中加熱、塑化、均化后，經(jīng)流道、口模分別擠出成平料帶和用以包覆PP骨架管的弧型料帶，等距地纏繞在旋轉(zhuǎn)的模具表面上，從而制得各種結(jié)構(gòu)形式的制品。制品和模具一起被吊運(yùn)至切削設(shè)備上，冷卻并按規(guī)定的尺寸切削承口和插口端，然后吊運(yùn)至脫模臺(tái)將制品脫模。脫模后的制品經(jīng)內(nèi)外表面修整后，在承口端預(yù)埋上金屬電熔絲，即可進(jìn)行檢驗(yàn)和包裝。該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝獨(dú)特，產(chǎn)品換型快，只需更換不同規(guī)格的模具和口模，即可按用戶要求生產(chǎn)出管長在6m以內(nèi)的不同規(guī)格的HDPE纏繞增強(qiáng)管材。
      1 HDPE纏繞增強(qiáng)管的性能及特點(diǎn)
      HDPE纏繞增強(qiáng)管具有良好的性能，以獨(dú)特的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式(由PP管形成的骨架作用)建立了良好的承外力結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品輕量化。就強(qiáng)度和剛度而言，表面看來HDPE纏繞增強(qiáng)管不如混凝土管，特別是鋼筋混凝土管，但在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)镠DPE纏繞增強(qiáng)管屬于柔性管，只要設(shè)計(jì)和施工得當(dāng)，它能與周圍土壤共同承受負(fù)載，在同等應(yīng)用條件下較之其它管材質(zhì)輕，便于運(yùn)輸，比水泥管、鋼管的施工更為安全、方便、快捷，能明顯降低費(fèi)用。單位管長件重僅為鋼管的1／6、鑄鐵管的1／8、水泥管的1／13，使施工作業(yè)更加安全，且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
     HDPE纏繞增強(qiáng)管的一大優(yōu)勢是粗糙系數(shù)小、輸水量大。與同類型其它管材相比，可獲得較大的設(shè)計(jì)流量和較小的比摩阻。在同樣的直徑下，采用HDPE纏繞增強(qiáng)管可以減少坡度，能減少鋪設(shè)工程量；在密封性方面，HDPE纏繞增強(qiáng)管的連接牢固、可靠，無泄漏；而且韌性和彈性均良好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能耐各種酸、堿的腐蝕，耐磨損性優(yōu)良，使用壽命可達(dá)50年以上。在環(huán)保方面，HDPE纏繞增強(qiáng)管材質(zhì)衛(wèi)生、無污染、無毒害，產(chǎn)品生產(chǎn)全過程無任何污染物產(chǎn)生，用過的廢舊管可百分之百地回收利用，屬環(huán)保安全型綠色產(chǎn)品。
     HDPE纏繞增強(qiáng)管的另一優(yōu)勢是施工方便、快捷。由于該管材宏觀上具有很好的柔韌性，為"管道與填土作用"系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，而在局部管段又有很強(qiáng)的剛性，因此，在管道施工過程中不需設(shè)置混凝土墊層或混凝土管基，可在溝槽內(nèi)直接敷設(shè)，基本可以做到邊開挖、邊下管、邊回填，節(jié)省了工期，簡化了施工程序，節(jié)省了人力、物力，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。
      2 HDPE纏繞增強(qiáng)管的應(yīng)用
      HDPE纏繞增強(qiáng)管系列管材是以塑代鋼、以塑代水泥的換代產(chǎn)品，在歐洲已得到廣泛的應(yīng)用，該產(chǎn)品適用于各種地理和地質(zhì)條件不同的土壤環(huán)境、不同深度的地下埋設(shè)，以及特殊地面的敷設(shè)，適用于遠(yuǎn)距離低壓輸水、城市給排水、海水輸送、農(nóng)田灌溉等輸送工程。同時(shí)還可用于制作低壓容器、通風(fēng)管道、儲(chǔ)料倉及特殊的厚板材等。
      目前，HDPE纏繞增強(qiáng)管在我國的應(yīng)用水平有了很大的提高，廣泛應(yīng)用于排水排污工程。據(jù)水力計(jì)算公式：
式中：V--流速，m／s；
      R--水力半徑，m；
      I--水力坡降；
      Q--流量，m3／s；
      A--水流斷面，m2；
      n--粗糙系數(shù)。
      可得混凝土管的粗糙系數(shù)為0.014，而HDPE纏繞增強(qiáng)管的粗糙系數(shù)為0.0009。這樣，HDPE纏繞增強(qiáng)管的輸水量相對于同內(nèi)徑混凝土管在同等使用條件下可提高40％以上，達(dá)到設(shè)計(jì)流量相同的HDPE纏繞增強(qiáng)管與混凝土管內(nèi)徑對應(yīng)關(guān)系見表1。由表1可知，用較小內(nèi)徑的HDPE纏繞增強(qiáng)管可替代內(nèi)徑較大的水泥管。
表1  達(dá)到設(shè)計(jì)流量的HDPE管與混凝土管的內(nèi)徑對應(yīng)關(guān)系
        HDPE管內(nèi)徑/mm     混凝土管內(nèi)徑/mm
              600                        800
              800                      1000
            1000                      1200
            1200                   1400-1500
            1500                   1600-1800
            2000                      2500
             2500                     3000
       在施工中鋪設(shè)水泥管一般需要設(shè)置管基，同時(shí)還要對水泥管連接處進(jìn)行維護(hù)才能使管道的施工安裝達(dá)到質(zhì)量要求。而鋪設(shè)HDPE纏繞增強(qiáng)管在施工中不需設(shè)置管基，只需在開槽后將槽底鋪平即可。由于HDPE纏繞增強(qiáng)管的接口采用電熔絲預(yù)埋方式，連接速度快，以直徑1000mm的管材為例，兩條管材的焊接時(shí)間僅為17-20min，大大提高了施工速度，縮短了施工周期，而且所需開挖的土方工程量較水泥管的土方工程量大為減少。因此，雖然其價(jià)格比水泥管高，但是國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，采用HDPE纏繞增強(qiáng)管的總工程造價(jià)常常會(huì)低于傳統(tǒng)的水泥管，在施工場地狹窄地段使用大口徑HDPE纏繞增強(qiáng)管的優(yōu)越性更加明顯。例如，1999年6月的石家莊市北新街老區(qū)綜合改造工程，由于原有城市雨水管網(wǎng)標(biāo)高的限制，設(shè)計(jì)標(biāo)高只有2.3m，如果選用直徑1800mm混凝土管，扣除管壁厚度，管頂至路面只有0.4m，無法保證路面重載車通行安全，如采取滿包混凝土加強(qiáng)措施，工程耗資巨大，幾經(jīng)權(quán)衡，最后決定選用直徑1500mmHDPE管代替混凝土管。1999年底經(jīng)石家莊市政建設(shè)總公司檢測中心對該工程測量表明，該道路彎沉值為0.095-0.126mm，遠(yuǎn)小于0.576mm的設(shè)計(jì)彎沉值，管道抗路面荷載的能力大于周圍的原土層，從而充分顯示出大口徑HDPE纏繞增強(qiáng)管抗外部荷載的能力。因此，不但可以完全滿足工程的設(shè)計(jì)要求，而且可以達(dá)到在城市主干路及快速路下使用的要求。
       3  結(jié)語
       HDPE纏繞增強(qiáng)管因具有獨(dú)特的性能和特點(diǎn)，使它在諸多管材中脫穎而出，倍受人們的青睞，它的應(yīng)用前景看好。最近國家建設(shè)部、石化局、輕工局和建材局4部門共同發(fā)布了《國家化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)"十五"計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》，其中在"十五"發(fā)展目標(biāo)中規(guī)定城市排水管的20％要采用塑料管，這必將促進(jìn)HDPE纏繞增強(qiáng)管的快速發(fā)展。據(jù)業(yè)內(nèi)有關(guān)專家預(yù)測，"十五"期間我國僅城市排水一項(xiàng)就將投資1200億元左右，可見塑料管材的發(fā)展空間很大，這為HDPE纏繞增強(qiáng)管開創(chuàng)了空前的發(fā)展機(jī)遇?？梢陨钚?，在今后20年內(nèi)我國將掀起建設(shè)塑料排水管網(wǎng)的高潮，HDPE纏繞增強(qiáng)管有著廣闊的發(fā)展前景。