市政工程常规排水管材的特性及应用

摘  要：市政排水系统作为城市基础设施的关键组成部分，对城市的正常运转和居民生活质量有着深远影响。排水管材的选择直接关系到排水系统的性能、寿命和成本。本文深入探讨市政工程中常规排水管材的特性，包括物理性能、化学性能、力学性能等，并结合实际工程案例分析其应用场景和适用范围，在为市政工程排水管材的科学选择和合理应用提供全面且深入的理论与实践指导。

关键词：市政工程；排水管材；管材特性；应用分析

引言

市政排水工程承担着收集、输送和排放城市污水、雨水的重要任务，对于保障城市的环境卫生、防洪排涝以及水资源的合理利用至关重要。而排水管材作为排水系统的核心部件，其质量和性能直接决定了排水工程的效果。随着材料科学的不断发展，市政工程中可选用的排水管材种类日益丰富，不同类型的管材具有各自独特的特性。因此，深入了解各类常规排水管材的特性，并根据工程实际需求合理应用，对于提高市政排水工程的质量和效益具有重要意义[1]。

一、市政工程常规排水管材的类型

（一）混凝土管

混凝土管是市政排水工程中应用历史较长且较为广泛的管材之一。它主要由水泥、砂石、水等原料按一定比例混合，经搅拌、成型、养护等工艺制成。根据制作工艺和结构的不同，混凝土管可分为普通混凝土管、钢筋混凝土管（RCP）等。普通混凝土管一般适用于管径较小、埋深较浅且荷载较小的排水工程；而钢筋混凝土管由于在混凝土中加入了钢筋，增强了管材的抗压、抗弯能力，适用于较大管径、埋深较大以及承受较大荷载的排水工程，如城市主干道的排水管道。

（二）塑料管

硬聚氯乙烯管（UPVC）：UPVC管是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的稳定剂、润滑剂、填充剂等，经挤出成型制成。它具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、安装方便等优点，广泛应用于建筑内部排水以及城市小区、工业园区等的排水工程。然而，UPVC管的耐热性较差，在高温环境下性能会有所下降，且其抗冲击性能相对较弱，在受到较大外力冲击时容易破裂[2]。

高密度聚乙烯管（HDPE）：HDPE管由高密度聚乙烯树脂制成，具有优异的耐腐蚀性、耐低温性能、抗冲击性能和柔韧性。它的内壁光滑，水流阻力小，可有效降低排水能耗，且使用寿命长，一般可达50年以上。HDPE管常用于市政排水、排污工程，尤其是在地形复杂、地质条件较差的区域，其柔韧性使其能够更好地适应地基的不均匀沉降。此外，HDPE管还可采用热熔连接或电熔连接，连接方式简便，密封性好，大大提高了施工效率和管道的整体性能。

二、常规排水管材的特性分析

（一）物理性能

密度：不同管材的密度差异较大。混凝土管密度相对较大，这使得其在运输和安装过程中需要较大的机械设备辅助，但也赋予了它较好的稳定性，能在地下承受一定的压力而不易移位。塑料管如UPVC和HDPE管密度较小，重量轻，便于搬运和安装，可降低施工成本和劳动强度。钢管和球墨铸铁管密度介于两者之间，钢管密度较大，强度高，但增加了运输和安装难度；球墨铸铁管相对较轻，兼具较好的强度和施工便利性[3]。

内壁粗糙度：内壁粗糙度直接影响水流阻力。UPVC管和HDPE管内壁光滑，粗糙度系数小，水流通过时阻力小，能够有效提高排水效率，减少水头损失。相比之下，混凝土管内壁相对粗糙，水流阻力较大，在长距离排水或大流量排水时，可能需要更大的管径或更高的排水坡度来保证排水顺畅。钢管和球墨铸铁管内壁粗糙度适中，通过适当的加工处理，也能满足一定的排水要求。

（二）化学性能

耐腐蚀性：塑料管如UPVC和HDPE管具有优异的耐腐蚀性，能抵抗多种化学物质的侵蚀，适用于排放含有酸碱等腐蚀性成分的污水。混凝土管在一般环境下具有一定的耐腐蚀性，但对于酸性较强的污水，可能会发生化学反应，导致管材损坏。钢管的耐腐蚀性较差，在潮湿的地下环境中容易生锈，影响其使用寿命，因此需要采取特殊的防腐措施。球墨铸铁管通过在铸造过程中加入适量的合金元素，耐腐蚀性比普通铸铁管有较大提高，但在强腐蚀性环境下，仍需进行防腐处理。

化学稳定性：UPVC和HDPE管化学稳定性良好，在正常使用条件下，不会与排水中的物质发生化学反应，不会产生有害物质溶出，对水质无污染。混凝土管化学稳定性相对较好，但在一些特殊环境下，如长期接触高浓度的硫酸盐溶液，可能会发生硫酸盐侵蚀，影响管材性能。钢管和球墨铸铁管在化学稳定性方面相对较弱，尤其是钢管，在与某些化学物质接触时，可能会发生腐蚀反应，改变管材的结构和性能[4]。

三、市政工程排水管材选择的影响因素

（一）工程地质条件

工程地质条件对排水管材的选择起着重要作用。在软土地基区域，由于地基承载能力较低，容易发生不均匀沉降，因此应选择柔韧性较好的管材，如HDPE管，它能够更好地适应地基的变形，减少管道破裂的风险。而在岩石地基或坚硬土层地区，管材主要承受的是外部荷载，可选用抗压强度较高的钢筋混凝土管或球墨铸铁管。

（二）排水水质

排水水质的不同决定了对管材化学性能的要求。对于生活污水，一般的耐腐蚀性管材如UPVC管、HDPE管即可满足要求。但对于工业废水，尤其是含有强酸、强碱等腐蚀性物质的废水，必须选用耐腐蚀性极强的管材，如经过特殊处理的钢管或高性能的塑料管。同时，对于一些对水质有严格要求的排水场景，如饮用水厂的排水，还需考虑管材的化学稳定性，确保不会对水质产生污染。

（三）施工条件

施工条件包括施工场地的空间大小、施工设备的配备以及施工人员的技术水平等。在施工场地狭窄、施工设备受限的情况下，重量轻、安装方便的管材如UPVC管、HDPE管更具优势，它们可以采用简单的工具和方法进行安装。而对于一些大型施工场地，具备大型施工设备和专业施工人员时，可选用施工工艺相对复杂但性能优越的管材，如钢筋混凝土管的现场浇筑施工，能够更好地满足工程要求。

（四）工程成本

工程成本是影响管材选择的重要因素之一。不同类型的管材价格差异较大，混凝土管价格相对较低，在一些对成本较为敏感的工程中应用广泛。塑料管的价格因材质和规格而异，一般来说，UPVC管价格相对适中，HDPE管价格稍高，但由于其性能优势，在一些对性能要求较高的工程中，综合成本仍具有竞争力。钢管和球墨铸铁管价格相对较高，在工程中使用时，需综合考虑其性能优势与成本之间的平衡，确保在满足工程要求的前提下，实现成本的优化控制[5]。

四、结论

市政工程常规排水管材的特性及应用是一个复杂而关键的问题，涉及到物理、化学、力学等多方面的性能以及工程实际需求的综合考量。不同类型的排水管材各有优劣，在市政排水工程中，应根据工程地质条件、排水水质、施工条件和工程成本等因素，科学合理地选择排水管材，以确保排水系统的高效、稳定运行。随着材料科学的不断发展，新型排水管材不断涌现，同时现有管材的性能也在不断改进和优化。

参考文献：

[1]谢伟楠.市政工程常规排水管材的特性及应用[J].城市建设理论研究（电子版），2024，（36）：192-194.

[2]金铸.市政给排水新管材的选择与施工实践思考[J].建材与装饰，2020，（17）：50+52.

[3]谢昭华.市政排水工程中排水管道管材选用和施工要点[J].工程建设与设计，2022，（17）：118-119+124.

[4]廖海勇.HDPE排水管材在市政工程中的应用关键[J].福建建材，2021，（02）：48-49.

[5]唐河丽.浅析市政排水管材选用及工程施工管理[J].民营科技，2023，（03）：174.