熱塑性塑料管材環(huán)剛度新舊國標(biāo)的比較分析

汪曉鵬，王新華

（1.甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000；2.承德市精密試驗機(jī)有限公司，河北 承德 067000）

將《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定》(GB/T9647—2015)與ISO 9969:2007(E)、GB/T 9647—2003 進(jìn)行比較，主要區(qū)別有以下三方面[1、2]。

1 新舊標(biāo)準(zhǔn)比較分析

壓縮試驗機(jī)是測量管材環(huán)剛度的主要設(shè)備，是由兩個相互平行的壓板和測量系統(tǒng)組成，前者主要對試樣施加力和產(chǎn)生規(guī)定的變形，后者測量力值和變形量(主要原理是利用管材在恒速變形時所測得的力值和變形值確定環(huán)剛度)。GB/T9647—2015 標(biāo)準(zhǔn)對GB/T 9647—2003 中的部分參數(shù)做了修訂，壓縮試驗機(jī)的壓縮速度范圍比國際標(biāo)準(zhǔn)大。詳見表1，為三個規(guī)范對壓縮試驗機(jī)壓縮速度的要求。管壁厚度變形量通常是由測量一個壓板位置得到。根據(jù)GB/T 9647—2003 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如果在試驗過程中，管壁厚度變化超過10%，需要直接測量試樣內(nèi)徑的變化，但GB/T 9647—2015 規(guī)定管壁厚度的變化超過5%就需要直接測量，這已與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9969:2007(E)相一致。

表1 GB2015、ISO2007、GB2003 三個版本的比較

根據(jù)ISO 將環(huán)剛度定義為S=，其中E為材料的彈性模量，I是慣性矩，D是管材的平均直徑。S單位kN/m2，環(huán)剛度進(jìn)行了分級。根據(jù)特性分為“柔性管”和“剛性管”。

2 標(biāo)準(zhǔn)新增內(nèi)容

全面觀察新標(biāo)準(zhǔn)GB/T9647—2015 比ISO 9969:2007 (E)更為完整，重點是GB/T9647—2015 新版本細(xì)化、明確、具體規(guī)定了：①對于大口徑結(jié)構(gòu)壁管材試樣的取樣長度，DN≤1500 mm，L 為300±10 mm；DN＞1500 mm，L 為0.2DN。②增加使用內(nèi)徑π 尺測量管材的內(nèi)徑；③試驗中增加了預(yù)負(fù)荷F0，其中規(guī)定，區(qū)分不同管材內(nèi)徑：di≤100 mm 時,F0=7.5 N；di>100 mm 時,按照F0=250×10-5×DN×L 計算,圓整到1N；④涉及了環(huán)柔性試驗的相關(guān)內(nèi)容?？傊?，新標(biāo)準(zhǔn)較舊表準(zhǔn)更為完善，既有垂直方向的壓力載荷，又有水平方向的橫向作用力。符合埋地管材的實際受壓狀況。在實際檢測中，根據(jù)不同管徑和試樣長度計算施加一定的預(yù)負(fù)荷，使得試驗機(jī)的垂直壓板與試樣=0.03 處于平行、均勻的壓力狀態(tài)。能夠真實反映抗壓與受壓的載荷，計算得出的環(huán)剛度S真實準(zhǔn)確。即Sa、Sb、Sc的計算按下式：

其中：F——相對管材變形3%時的負(fù)荷，kN

L——試樣長度，mm

di——管材內(nèi)徑，mm

y——相對于管材3%的變形量，mm。

S計算Sa、Sb、Sc三者的平均值，kN/m2

3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)比較

國外對埋地塑料管道的研究與開發(fā)比我國先進(jìn)，國外的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)涉及管道建設(shè)工程的全過程，比較全面，標(biāo)準(zhǔn)國際化是一大趨勢。針對埋地聚乙烯排水管道，歐盟標(biāo)準(zhǔn)PrEN 13476—1—2006(E)將其與聚氯乙烯和聚丙烯的各種結(jié)構(gòu)壁管囊括在一個標(biāo)準(zhǔn)之中，包含了管材和管件的標(biāo)準(zhǔn)，我國標(biāo)準(zhǔn)(GB/T19472.1—2004、GB/T 19472.2—2004)分為材料和結(jié)構(gòu)制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使標(biāo)準(zhǔn)更具針對性，美中不足的是，還缺乏管件部分，不夠完善。我國應(yīng)盡可能采用國際標(biāo)準(zhǔn)，與國際接軌。在測定塑料管材的環(huán)剛度時可參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9969:2007(E)，在這方面我國新修訂的《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定》(GB/T9647—2015)代替原標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9647—2003，將其中的一些參數(shù)做了修訂，與國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致，并增添了新內(nèi)容。歐洲標(biāo)準(zhǔn)CEN/TS15223—2008 設(shè)計壓力管時，區(qū)分持久和短暫的負(fù)載及長期和短期的強(qiáng)度，比國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)合理且更省材料；設(shè)計無壓管時認(rèn)為鋪設(shè)的質(zhì)量是關(guān)鍵，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可以采用經(jīng)驗的圖表設(shè)計方法。這些新理論值得我國去借鑒和應(yīng)用，它山之石可以攻玉。我國埋地塑料排水管的管理體系與國外存在較大不同，應(yīng)在符合國家級標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范原則的前提下，根據(jù)不同的地區(qū)氣候、地質(zhì)條件，具體制定適宜的地方標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因地制宜，既重視產(chǎn)品質(zhì)量，又把控施工、鋪設(shè)、埋地深淺、“管—土”相互作用等施工質(zhì)量。確保管材的綜合質(zhì)量和使用壽命，提高使用效率，降低成本[3]。

4 影響埋地排水管的主要因素

概括起來主要有（1）強(qiáng)度與剛度——承受埋地環(huán)境下負(fù)載能力；（2）水力特性——輸送液體的能力；（3）密封性——不泄漏，防止對環(huán)境的污染；（4）使用壽命——耐腐蝕、耐磨損、抗老化等；（5）便于安裝和配套聯(lián)接；（6）“土柱重”（Prism Load，Column Load）和周圍土壤沉降及環(huán)境載荷對其影響；（7）綜合經(jīng)濟(jì)性能，性價比。

5 結(jié)語

當(dāng)前，塑料管材按其結(jié)構(gòu)可分為實壁管材和結(jié)構(gòu)壁管材兩大類。塑料結(jié)構(gòu)壁管材（單壁波紋管、雙壁波紋管材、鋼絲骨架復(fù)合管材、鋼帶增強(qiáng)管材等）大多測定環(huán)剛度參數(shù)，該類管材大量應(yīng)用于工程、建筑、市政等建設(shè)工程。這類管材雖然屬于無內(nèi)壓力管材，但理應(yīng)承受外壓、軸向壓力、徑向壓力等壓力，既要承受垂直方向的壓力，又得承受水平擠壓作用，才能確保使用質(zhì)量要求。對其檢驗檢測自是不可避免，目的在于保證管材質(zhì)量，提高工程的綜合質(zhì)量?！熬由钱愐?，善假于物者也。”確保檢測質(zhì)量的關(guān)鍵是人機(jī)料法環(huán)，缺一不可。但硬件尤為重要，建議采用正規(guī)塑料檢測儀器廠商的專業(yè)環(huán)剛度測定儀，才能保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確、有效。標(biāo)準(zhǔn)也不可能“一成不變”，也應(yīng)與時俱進(jìn)，不斷修訂完善，方能持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量，由優(yōu)秀到卓越。