HDPE双壁波纹管环刚度影响因素分析

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1、试验研究文章编号：1009-9441（2016）01-0001-03HDPE双壁波纹管环刚度影响因素分析□□关琳琳（中国建筑科学研究院，北京100013）1）摘要：对影响双壁波纹管材环刚度的各个因素进行了分表1双壁波纹管的物理力学性能要求析。从成本和可操作性等方面综合考虑，认为可行的方法是项目要求在原料中加入一定比例的填充母料（主要成分为碳酸钙），SN2≥2在挤出的同时进行共混改性，在此基础上设计不同的原料配SN4≥4方进行了试验。结果表明，在PE纯料中加入适当比例的填环刚度（SN6.3）≥6.3充母料，可以在保证管材环

2、柔性合格的前提下，提高管材的2（/kN/m）SN8≥8环刚度，同时填充料的加入能够降低原料的成本，达到控制生产成本的目的。（SN12.5）≥12.5关键词：双壁波纹管；环刚度；母料SN16≥16中图分类号：TU532文献标识码：A冲击性能（TIR）/%≤10试样圆滑、无反向弯曲、无破环柔性引言裂、两壁无脱开烘箱试验无气泡、无分层、无开裂双壁波纹管材价格低廉，性能优异，同等条件下蠕变比率≤4成本低于金属管道和混凝土管道，同时具备运输、施1）（）内数值为非首选的环刚度等级。工简便，使用寿命长等特性，在埋地排污管道领域应用非常

3、广泛。环刚度是HDPE双壁波纹管最为重要此在工程上对塑料排水管的力学性能要求远低于金［2-3］的一项性能指标，它反映了管材在埋地之后抵抗外属管道或混凝土管道。部载荷的能力。工程上通常要求管材的环刚度≮分析对管道使用寿命的影响因素，满足国标要2求的原材料设计使用寿命为50年，已远超其他种类8kN/m，而使用常见的管材用PE纯料生产的双壁波纹管材远达不到SN8级的要求，同时PE原料价的管道；连接用橡胶密封圈的老化可能导致管道系格较高，纯料生产的管材成本较高。统的泄露，但是作为可控因素不会对整个系统造成本文对影响双壁波纹管材环

4、刚度的各个因素进结构性的破坏；而管道本身承受载荷的能力在很大行了分析。在原料中加入一定比例的填充母料碳酸程度上决定了管道系统的使用寿命，应该是其中的钙，在挤出的同时进行共混改性，在此基础上设计了关键因素。作为非承压管道，其内部流体施加的载不同的原料配方进行试验研究。荷可以忽略不计，主要考虑外压载荷，而外压载荷又分为管道上方土壤施加的静载和地面活动物体（如1双壁波纹管性能参数分析车辆）施加的动载。埋地塑料管道一方面与周围土根据GB/T19472.1—2004《埋地用聚乙烯（PE）壤形成“管-土共同作用”的系统共同承受载荷，

5、另结构壁管道系统第1部分：聚乙烯双壁波纹管一方面管道本身要承受其上方土壤对其施加的载材》中9.3.1条的规定，产品的出厂检验项目为颜荷，其力学性能指标中的环刚度是管道质量控制的色、外观、规格尺寸（长度、内径、外径、壁厚、承插口关键因素。长度等）及物理力学性能中的环刚度、环柔性和烘［1］2环刚度影响因素分析箱试验。相关的参数与指标如表1所示。作为埋地排水用的双壁波纹管，在投入使用后根据GB/T9647—2003《热塑性塑料管材环刚会与周围的土壤共同承受外界的载荷，通常被称为度的测定》，用管材在恒速变形时所测得的力值和“管-

6、土共同作用”，其作用机理较为复杂，但也因变形值确定环刚度。将管材试样水平放置，按管材建材技术与应用1/2016·1·的直径确定平板的压缩速度，用两个互相平行的平定：“生产管材所用的原料应以聚乙烯树脂为主，其板垂直方向对试样施加压力。在变形时产生反作用中可加入提高管材加工性能的其他材料，聚乙烯含力，用管材试样截面直径方向变形量为0.03d时的量应在80%以上”。因此，结合聚合物共混理论可i力值计算环刚度（d为管材试样的内径）。即：用两以大胆推断，除了可以加入提高原料加工性能的材i块平行的夹板上下同时对试样施加压力，以特定的

7、料之外，还可考虑加入一些提高其力学性能（主要压缩速度将试样压缩变形至内径的97%时，试样对指弹性模量）的材料，以期提高管材的环刚度。平板的反作用力大小体现了管材的环刚度值。［4］3试验部分环刚度的计算公式为：S=（0.0186+0.025Y/d）×F/L×Y（1）3.1原料和设备式中：F———相对于管材3.0%变形时的力值，kN；（1）原料：齐鲁石化DGDB2480（PE80级管材专L———试样长度，m；用料）；某填充母料（主要成分为碳酸钙）；蓝色色母d———试样内径，m；粒（内壁）和黑色色母粒（外壁）。Y———相对应于

8、3.0%变形时的变形量，m；（2）挤出设备：辛辛那提X型双壁波纹管挤出2生产线。S———管材的环刚度，kN/m。由（1）式可以看出：管材的环刚度受到试样长（3）环刚度表征设备：金建X型拉力试验机。度、试样内径、变形量和变形后力值的影响，而对于3.2试验步骤特定的样品，试样长度、变形量为定值，产品标准对（1）按照两种主