現(xiàn)代化陶管、管件和接口是城市污水管道管材的最佳選擇
Karel Michielsen，左耀齡
關(guān)鍵詞：陶管；抗壓碎程度；聚氨胺柔性密封；橡膠柔性密封；概率壽命；生產(chǎn)單位重量管材的能源消耗量
1 用于城市污水管道的現(xiàn)代化陶管及接口的性能
陶管是最古老的用于下水管道工程的材料之一。歐洲、美國和世界上很多發(fā)達(dá)國家仍然大量使用陶管在城市污水排放管道上。而且只要是由專業(yè)隊伍鋪設(shè)，它將很容易地有一百年的工作壽命。
近幾十年來發(fā)達(dá)國家的陶管生產(chǎn)技術(shù)取得不斷的發(fā)展，通過采用現(xiàn)代化的技術(shù)，幾千年來沿襲下來的消極因素已被克服，這里主要指密封系統(tǒng)和材料的強度。以前，下水管道不得不專門用來排除污染的水，而陶管原本就非常普遍地用于此目的上。為了改善排水和因為地表面不斷增加的硬化，越來越多的雨水最后進(jìn)入下水管道。使這些管子直徑不斷增加。這就意味其它下水管材料也能滿足這些新的要求（排放被稀釋的廢水）。在此期間人們越來越認(rèn)識到要符合歐共體有關(guān)廢水凈化的指令要求，必須盡可能地在各地源頭通過回用，緩沖和滲水手段分流雨水。在發(fā)達(dá)國家，在各個城市排水系統(tǒng)的邊緣建造了大型雨水水庫，但是通常耗費更多錢并且常常不足以滿足各項排放標(biāo)準(zhǔn)。所以在發(fā)達(dá)國家與雨污分離的措施主要并列的關(guān)注問題是限制流入污水管道的水流和尋求得到封閉的污水管道系統(tǒng)。這些關(guān)注問題都導(dǎo)致回到在污水系統(tǒng)中建立較大的排放設(shè)施并且自然地導(dǎo)致對陶管材料的重新關(guān)注。陶管具有非常長期的概率壽命是眾所公認(rèn)的。對陶管的密封材料，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 295-3規(guī)定了各項密封性能100年的外推法試驗。這些試驗可用來與對合成材料管子進(jìn)行的試驗進(jìn)行比較（松弛，蠕變）。與一些合成材料管子試驗時確定的曲線不同—對各種帶承口的陶管類型的密封材料的性能曲線表現(xiàn)的是一種漸進(jìn)曲線而不是在某一時間突然跌落的曲線，例如在50年時段以后。圖1和圖2表明一家很重要的陶管生產(chǎn)廠商，德國Steinzeug-Keramo（施泰恩兆宇哥-凱拉莫公司）使用的橡膠和聚氨酯密封材料的性能隨時間逐漸變化的情形。
圖1 凱拉莫公司橡膠接口的松弛 圖2 軟聚氨酯的松弛
這些密封到1993年時已經(jīng)使用了25年。這樣，在陶管標(biāo)準(zhǔn)中給出的對寬闊范圍的產(chǎn)品系列的各項試驗可以很容易的在拆卸下來的管子的密封上重新進(jìn)行。下一段文章就是對有關(guān)聚氨酯密封的描述：在1993年的建設(shè)工程中一節(jié)已用25年約DN 400的陶管被拆卸下來。這一段管道構(gòu)成了一個部分封閉系統(tǒng)的一個污水管道系統(tǒng)的一部分。對此部分封閉系統(tǒng)使用攝像機定期檢查，從無發(fā)現(xiàn)密封故障。這節(jié)管子鋪設(shè)在地下水中，承受著4 m水壓。當(dāng)時所做的混凝土基礎(chǔ)已受化學(xué)侵蝕。而陶管內(nèi)外仍完整無損。把混凝土基礎(chǔ)拆除并在試驗室對陶管的接口進(jìn)行水壓試驗，水壓5 m水柱，徑向剪切負(fù)荷25 N/mm直徑。
從聚氨酯密封上取材料試樣，進(jìn)行試驗并按目前要求進(jìn)行比較。試驗結(jié)果滿足試驗時使用的1991年制訂的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 295的所有的要求。其性質(zhì)總結(jié)在表1中。
表1 使用25年后該密封仍具有新歐洲標(biāo)準(zhǔn)所有要求的性質(zhì)。
|
硬質(zhì)聚氨酯
|
肖氏硬度
|
抗蠕變強度
|
形狀穩(wěn)定性
|
低溫特性
|
抗老化能力
|
耐化學(xué)性
|
|
軟質(zhì)聚氨酯
|
抗拉強度
|
肖氏硬度
|
形狀穩(wěn)定性
|
低溫特性
|
抗老化能力
|
耐化學(xué)性
|
對軟質(zhì)聚氨酯的變形進(jìn)行了測量。其值為13.5%。由此產(chǎn)生的計算密封壓力值為1.0 N/mm2，所以它四倍于標(biāo)準(zhǔn)要求的最低值0.25 N/mm2。
根據(jù)當(dāng)時的作用現(xiàn)場施加的條件，管子須抵抗一個45 kN/m的破碎負(fù)荷，經(jīng)試驗，此管子在82 kN/m負(fù)荷時才破碎。
攝影機檢查舊陶管表明它們?nèi)匀贿�像新的一樣完整無損。因為陶管已經(jīng)證明具有在含有工業(yè)部門的很多區(qū)域中輸送極端侵蝕性廢水的價值�，F(xiàn)在陶管常常特別用在擴展區(qū)域，那里對土壤保護(hù)有更嚴(yán)格的要求，并且因為希望避免對下層土的任何污染。
根據(jù)可以從材料結(jié)構(gòu)獲得的化學(xué)物理性質(zhì)，G. Petzow等人的文章[1]分析了不同污水管道管材的功能特性。為進(jìn)行該項工作，他回溯了原子和分子之間的化學(xué)結(jié)合，以及分子微觀宏觀結(jié)構(gòu)組成。對8種本征材料值進(jìn)行分析。從分析中得出了對用戶非常重要的七種特性的數(shù)值。這些數(shù)值用一個八角雷達(dá)圖形來表示。正八邊形代表最理想的污水水管道材料。Perzow教授得出結(jié)論，這種理想材料并不存在。但是陶管材料離此最近。這些性質(zhì)與最佳值越接近，管道的概率壽命就越長。把這一概率壽命也包括在這八角雷達(dá)圖形中。對混凝土管，陶管，不同金屬和不同聚合物（聚氯乙烯，高密度聚乙烯）材料管進(jìn)行了分析。圖3和圖4是從這篇發(fā)表文章中摘錄的兩個例子。
圖3 回收一根已使用25年的陶管，重新對陶管和密封的各項性能進(jìn)行試驗
圖4 陶管和聚合物管的綜合性能的比較
2 用于污水管道的陶管的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和其它管材的比較：
在歐洲18個國家陶管生產(chǎn)是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 295:1991進(jìn)行的。生產(chǎn)廠家，用戶和質(zhì)量控制機構(gòu)共同參與了討論，最終形成了該標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是在一個高技術(shù)水平上形成的。以前陶管標(biāo)準(zhǔn)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 1230和英國標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品主要特性的要求仍包括在該歐洲標(biāo)準(zhǔn)中。對某些要點甚至要求更嚴(yán)格。在該標(biāo)準(zhǔn)中準(zhǔn)備提供給污水管道系統(tǒng)的很多技術(shù)特性都通過標(biāo)準(zhǔn)試驗給予描述和支持。這不僅說的是陶管材料，也指各種密封。它可以說是對現(xiàn)在存在的管子（歐洲和德國）的最綜合最需要的試驗綱領(lǐng)。在有關(guān)下水管道通用性質(zhì)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN 476）中，這些特性和要求只能找到一部分而且僅是淡淡一提。下表給出多種管材的二種重要特性的比較。
表2給出陶管材料的多項物理特性的描述，數(shù)值及在實際使用中給用戶帶來的效益。
表2 陶管材料的物理特性
|
特性
|
相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)
|
不透水性試驗
|
抗壓碎強度值
|
|
通用要求
|
EN 4761
|
須試驗到50 kPa，所需要補充的水及試驗持續(xù)時間：見產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
管子外表面的水份和潮氣不可以是內(nèi)部壓力造成的。
|
指的是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
|
|
陶管
|
EN 2952
|
須試驗到50 kPa內(nèi)壓和外壓（可以規(guī)定更高的試驗壓力）。15分鐘內(nèi)最多允許補充水量為：0.07 L/m2濕潤面積。在管子外表面沒有肉眼可見潮濕的小塊面積。試驗同時在接口角度偏斜和承受剪切負(fù)荷條件下進(jìn)行。
|
在市場上可購到的標(biāo)準(zhǔn)陶管的抗壓碎強度值為95，120，160，200和240 kN/s。
|
|
鑄件管
|
EN 5983
|
試驗到0.5巴內(nèi)壓和1巴外壓，密封不得有可見缺陷。對允許吸水率沒有極限值。
|
抗壓碎強度值與最大允許變形有關(guān)，以避免內(nèi)襯的破裂。對大多數(shù)直徑管子它們的抗壓碎強度值大大低于目前使用的各個強度等級陶管的抗壓碎強度
|
|
混凝土管
|
NBNB 21-5014
|
在200 kPa下進(jìn)行試驗并檢查可見泄漏。對允許補充水量沒給出具體數(shù)值。
|
該標(biāo)準(zhǔn)提供的最高抗壓碎強度系列是135系列。對直徑600 mm，陶管行業(yè)提供更高的抗壓碎強度。
|
|
PrEN XXX5
|
對DN300管子用50 kPa壓力試驗，對DN大于300的管子用100 kPa壓力試驗。允許外表面出現(xiàn)的潮濕的小塊面積。
|
建議90和135等級
|
|
|
DIN 4032
|
對所有直徑用50 kPa壓力試驗。取3個試驗結(jié)果的平均值。單個試驗的結(jié)果可以超出限度的30%。15分鐘內(nèi)允許補充水量取決于管子剖面和直徑（對圓形剖面取0.08 ~ 0.05 L/m2）。
|
注：1 有關(guān)下水管道通用性質(zhì)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)
2 陶管標(biāo)準(zhǔn)的第7部分，
3鑄鐵下水管子，
4比利時鋼筋混凝土管標(biāo)準(zhǔn)，
5混凝土管（鋼筋和非鋼筋）的歐洲標(biāo)準(zhǔn)草案。
面3表格給出在對下水管道通用標(biāo)準(zhǔn)，以及在陶管標(biāo)準(zhǔn)EN 295特別規(guī)定的，進(jìn)而在比EN 295要求還要高的WN 295標(biāo)準(zhǔn)中對密封的各項要求。WN 295列出的在一個企業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中的一些要求，對這些標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況Steinzeug-Keramo公司也請外部機構(gòu)檢查。
陶管經(jīng)發(fā)展已能提供更大的強度。這可以根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)中和生產(chǎn)中的抗壓碎強度值用圖說明。圖6所示為DN 400普通壁厚的管子。與1986年前情況相比較，現(xiàn)在陶管的抗壓碎強度實際上增加了一倍。這是因為進(jìn)行了深入細(xì)致的研究工作，選取更好類型的粘土，采取更好的生產(chǎn)控制，ISO質(zhì)量系統(tǒng)，以及在改進(jìn)窯爐控制上的不斷投資。
表3 各標(biāo)準(zhǔn)對密封的各項要求
|
特性
|
通用要求
|
陶管
|
鑄件管
|
混凝土管
|
||
|
相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)
|
EN 4761
|
EN 2952
|
EN 5983
|
NBNB 21-5014
|
PrEN XXX5
|
DIN 4032
|
|
不透水性
試驗
|
須試驗到50 kPa，所需要補充的水及試驗持續(xù)時間：見產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
管子外表面的水份和潮氣不可以是內(nèi)部壓力造成的。
|
須試驗到50 kPa內(nèi)壓和外壓（可以規(guī)定更高的試驗壓力）。15分鐘內(nèi)最多允許補充水量為：0.07 L/m2濕潤面積。在管子外表面沒有肉眼可見潮濕的小塊面積。試驗同時在接口角度偏斜和承受剪切負(fù)荷條件下進(jìn)行。
|
試驗到0.5巴內(nèi)壓和1巴外壓，密封不得有可見缺陷。對允許吸水率沒有極限值。
|
在200 kPa下進(jìn)行試驗并檢查可見泄漏。對允許補充水量沒給出具體數(shù)值。
|
對DN300管子用50 kPa壓力試驗，對DN大于300的管子用100 kPa壓力試驗。允許外表面出現(xiàn)的潮濕的小塊面積。
|
對所有直徑用50 kPa壓力試驗。取3個試驗結(jié)果的平均值。單個試驗的結(jié)果可以超出限度的30%。15分鐘內(nèi)允許補充水量取決于管子剖面和直徑（對圓形剖面取0.08到0.05 L/m2）。
|
|
抗壓碎
強度值
|
指的是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
|
在市場上可購到的標(biāo)準(zhǔn)陶管的抗壓碎強度值為95、120、160、200和240 kN/m。
（中國標(biāo)準(zhǔn)JC/T 795-1998的4.3.1條規(guī)定值僅為15.7 kN/m）
|
抗壓碎強度值與最大允許變形有關(guān)，以避免內(nèi)襯的破裂。對大多數(shù)直徑管子它們的抗壓碎強度值大大低于目前使用的各個強度等級陶管的抗壓碎強度
|
該標(biāo)準(zhǔn)提供的最高抗壓碎強度系列是135系列。對直徑600 mm，陶管行業(yè)提供更高的抗壓碎強度。
|
建議90和135等級
|
|
注：1 有關(guān)下水管道通用性質(zhì)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)
2 陶管標(biāo)準(zhǔn)的第7部分
3 鑄鐵下水管子
4比利時鋼筋混凝土管標(biāo)準(zhǔn)
5 混凝土管（鋼筋和非鋼筋）的歐洲標(biāo)準(zhǔn)草案。
陶管用于重力排放污水管道中。符合EN 295的管子和管件將可以承受定期的水力學(xué)超負(fù)荷。在該領(lǐng)域用戶能在很寬廣的范圍上使用陶管，因為有非常大范圍的管件（分叉管，彎頭，漸縮管）和附件（與其它材料管件進(jìn)行連接所用的特殊連接件）。
陶管具有高性/價比：從對技術(shù)規(guī)格和安裝污水管道實際成本的分析可以看出管材本身只占整個工程的一小部分。根據(jù)安裝下水管道是在敏感區(qū)（購物街具有昂貴的街面裝修）還是在次敏感區(qū)（例如開闊地）的不同，污水管管材所占的比例將在5%到15%之間變化（這是在德國的情況）。
考慮陶管的很長的概率壽命，適度超出的費用會很容易地被視為合理。即使在對污水管道付出很大關(guān)注和資源的城鎮(zhèn)來說，歷史告訴我們一條污水管道很少會在兩代人的時段進(jìn)行更新，除非它的狀況會造成一個真正的危險。所以更現(xiàn)實的選擇是讓一條下水管道有80年到100年的時間內(nèi)有良好的狀況。按這一正確的觀點也可以很容易地論證出陶管是最好的選擇。用根據(jù)LAWA（德國公共財產(chǎn)確定價值準(zhǔn)則）的計算方法，取始終如一的折舊，利息，考慮重新投資和資金折現(xiàn)化，結(jié)果顯示如果選取與長期概率壽命有關(guān)的陶管的數(shù)值，就會取得很高的性/價比值。
表4
|
不透水性
|
prEN 476
|
EN 295
|
其它
|
|
從管內(nèi)
從管外
+角度偏斜
+徑向負(fù)荷
|
0.4巴
0.4巴
＜300 30毫米/米
300-600 20毫米/米
600-1000 10毫米/米
＞1000 10×1000/DN
10牛/毫米直徑
|
0.5巴
0.5巴
DN＜200 80毫米/米
250-500 30毫米/米
600-800 20毫米/米
DN＞800 10毫米/米
25牛/毫米直徑
|
2.4巴（ATV A142）
（德國污水協(xié)會規(guī)定）
100毫米/米（WN 295）
50毫米/米（WN 295）
30毫米/米（WN 295）
25牛/毫米直徑對一般管壁
50牛/毫米直徑對增強管壁（WN 295）
|
|
土埌不均勻性容許偏差
|
DN＜300 6毫米/米
DN＞300 2%的DN值
|
DN＜300 5毫米/米
DN＜600 6毫米/米
DN＞600 1%的DN值
|
DN＜400 - 4毫米/米
DN＞400 - 1%的DN值（WN 295）
|
|
耐化學(xué)性
|
沒有專門的條文
|
裝入式結(jié)合。pH值2-12，硫酸、硝酸、氫氧化鈉、次氯酸鈉
|
pH值1-13（WN 295）
|
|
互換性
|
沒有專門的條文
|
在相同接合系統(tǒng)和抗壓碎強度內(nèi)具有互換性
|
|
|
耐溫度變化性
|
沒有專門的條文
|
80小時：在-10℃和+70℃之間循環(huán)變化
|
|
|
長期耐溫度性
|
DN＜200 45℃
DN＞200 35℃
|
7天在45℃溫度
|
|
|
對短期和長期
蠕變的徑向負(fù)荷試驗
|
沒有專門的條文
|
垂直移動＜6毫米做3個月，當(dāng)＞6毫米，用承口支持再試驗
|
圖5 污水管道系統(tǒng)的安裝成本 圖6 DN400 160等級的陶管抗壓碎強度值的提高
圖7 陶管抗壓碎強度試驗 用撬杠把一根管子的插口滑入另一根管子的承口中
此外，在近年來進(jìn)行了大量的工作使用戶鋪設(shè)管道更加方便。對直徑200 ~ 400的管子插入力量大大減少，只需一根撬杠就能很容易地把它們互相滑入。對DN 200到DN 300的管子，插入力只是80到200千克力。而對DN 300到DN 400的管子，插入力是以前數(shù)值的大約一半。結(jié)果，保證了組裝的簡單，但所有關(guān)于密封的要求均得到滿足。
根據(jù)鋪設(shè)管道施工的新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，也允許使用壓縮空氣在施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗，作為管道密封的試驗。在這方面也做了大量工作，對陶管管道的這些試驗已多次成功地進(jìn)行。
3 質(zhì)量水平
產(chǎn)品認(rèn)證：舉德國Steinzeug-Keramo公司為例，它的各種陶管產(chǎn)品由多個質(zhì)量控制機構(gòu)根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 295進(jìn)行定期試驗，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了進(jìn)行各項定期試驗的最低時間間隔。
表5 德國Steinzeug-Keramo陶管產(chǎn)品的認(rèn)證機構(gòu)
|
質(zhì)量標(biāo)記RAL-STEINZEUG
|
德國陶管行業(yè)質(zhì)量聯(lián)合會，科隆弗雷興
|
|
BSI
|
英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會，倫敦
|
|
INISMA*
|
比利時硅酸鹽，土埌及材料國家學(xué)會，蒙斯
|
|
CSTB
|
法國科學(xué)技術(shù)中心，馬恩-拉-瓦萊
|
|
MA39
|
維也納市地方行政部門第39研究機構(gòu)，維也納
|
*當(dāng)符合為陶管，附件及陶制管道井制定的各項要求后，Inisma（比利時硅酸鹽，土埌及材料國家學(xué)會）允許使用“Benor”的質(zhì)量標(biāo)志。
質(zhì)量認(rèn)證：為了進(jìn)一步提高和加強質(zhì)量水平，Steinzeug-Keramo公司已連續(xù)努力很多年開發(fā)一個質(zhì)量體系。早在1989年已經(jīng)授予Steinzeug-Keramo公司質(zhì)量認(rèn)證證書ISO 9002和EN 9002，這是經(jīng)英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（BSI）深入細(xì)致的驗證后授予的。當(dāng)時Steinzeug-Keramo公司由兩個機構(gòu)認(rèn)證ISO 9002，即BQA（比利時質(zhì)量組織）和BSI（英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會）。
4 生態(tài)學(xué)上的優(yōu)點
陶管生產(chǎn)有計劃地使用不破壞環(huán)境、不破壞農(nóng)田的天然原料，即各種類型的粘土，粘土熟料（回用的陶管材料）和水。這些原料是充裕的。在很多國家實際上大量存在，也都能滿足對所需用不同類型粘土的性質(zhì)的很高的要求。恢復(fù)后取土坑可做成景觀或用于垃圾填埋，只要密封粘土層的各項功能可以有效防止對地下水的污染。和很多其它各種管材不同，陶管的原料準(zhǔn)備在單獨的生產(chǎn)企業(yè)中進(jìn)行，從粘土到制成產(chǎn)品的過程被安排在一個連貫的生產(chǎn)工藝中，從而從運輸和能源回用上大大節(jié)約了能源。而其它管材的確得有原料的準(zhǔn)備，而常常是一個耗能巨大的工藝過程——陶管生產(chǎn)中最大能源輸入只是在燒制材料的工藝過程。
描述各種下水管道管材的生態(tài)平衡的很多研究文章也可利用，在這些文章中介紹了產(chǎn)品從搖籃到墳?zāi)沟臍v史，它不僅限于能量消耗也包括所有與環(huán)境有關(guān)的物質(zhì)（SO2，NOX …）。
表6給出從Jeschar教授等人發(fā)表在“Korrespondenz Abwasser”（德國《廢水通訊》雜志）[2]上的研究文章摘錄下來的聚氯乙烯管和陶管的能源消耗。從中可以看到生產(chǎn)一公斤聚氯乙烯管材比生產(chǎn)一公斤陶管管材需要的能源要多十倍多。
為了正確比較每米污水管道的能源消耗量，很明顯密封也應(yīng)考慮進(jìn)去。對目前使用的各種污水管管材的能耗可見圖9。從圖中可以看出在需要耐腐蝕管材的地方（混凝土管耐磨蝕性能低，不宜用于城市生活污水管道），陶管在低能源消耗方面得分最高。當(dāng)把這個比較用在一個實際項目中也考慮管件，考慮各種管材的概率壽命時，這種差別會更大。
從該比較中可以看出陶管明顯地是最不損壞環(huán)境的材料中的一種。
圖8 陶管生產(chǎn)過程的質(zhì)量流量 圖9 聚氯乙烯生產(chǎn)過程的質(zhì)量流量
表6 生產(chǎn)陶管和聚氯乙烯管的能源消耗量
|
陶管（兆焦/公斤管材）
|
聚氯乙烯管（兆焦/公斤管材）
|
||||
|
原料
|
黏土
|
0.20
|
原料
|
石油
|
1.55
|
|
天然氣
|
0.45
|
礦鹽
|
3.05
|
||
|
生產(chǎn)
|
加工
|
0.10
|
生產(chǎn)
|
石油
|
20.06
|
|
干燥
|
1.33
|
煉油
|
0.8
|
||
|
燒制
|
3.33
|
蒸氣裂解
|
7.0
|
||
|
電耗
|
1.20
|
電解
|
10.67
|
||
|
16.0
|
|||||
|
聚合
|
5.67
|
||||
|
擠出
|
3.5
|
||||
|
總計
|
6.61
|
總計
|
68.3
|
||
圖10 生產(chǎn)不同材料每米管子（包括接口）的能源消耗量（兆焦/米）
5 面向?qū)砀量痰囊?/font>
陶管不僅出色地滿足對下水管道的傳統(tǒng)的各項要求，還預(yù)先想到了在不久的將來會更加關(guān)注的新的趨勢和各種要求。例如，在陶管標(biāo)準(zhǔn)中正在把耐高壓清洗能力作為一個試驗參數(shù)編入。由瑞士蘇黎士市技術(shù)部門進(jìn)行的一項比較性研究顯示陶管得分非常高。試驗開始時用不同的噴嘴把凈水噴射各種不帶管件的下水管道管子。壓力不斷增加直到出現(xiàn)管壁的損壞。
僅用水作高壓清洗的試驗結(jié)果 用水和碎屑作高壓清洗試驗（噴嘴130X）
圖11 高壓清洗試驗結(jié)果
只有陶管能分別用350巴和500巴高壓噴水沖洗，經(jīng)常需要疏通下水管道的私人公司從這里可以得出他們自己的結(jié)論。
在第二系列對管材的試驗中，考慮在污水下水管道的實際情況，以一種更復(fù)雜的方式進(jìn)行。試驗在一根直管子里重復(fù)30次。使用砂子和粉狀材料的沉積物進(jìn)行。而沉積物的組成由漢堡市決定。在該試驗中惟一令人滿意的管材是陶管。
其它陶管證明它具有理想的適應(yīng)將來更苛刻要求的，重要特性是：在高水溫，在用水量低造成的高濃度和硬化表面脫離時的耐化學(xué)性。形成生物產(chǎn)生的硫酸在將來會很普遍，這是因為將來要連接各個分管網(wǎng)，要實現(xiàn)在系統(tǒng)中存儲的最佳化，以及使壓力管道的整體化。這意味著當(dāng)下水管道輸送時，廢水將會更具厭氧性和形成生物產(chǎn)生硫酸的理想條件。陶管材料對這種形式的侵蝕具有特殊的忍耐能力。
高溫高濃度生活污水在微生物作用下產(chǎn)生硫酸 生活污水管網(wǎng)
在一定條件下導(dǎo)致形成硫酸的微生物 被微生物產(chǎn)生的硫酸氣腐蝕的混凝土下水管壁
6 對顧客的預(yù)算有利，對下水管道接收方的預(yù)算有利
在鋪設(shè)分流系統(tǒng)污水管道中，使用陶管就具有許多經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點。因為管壁表面光滑和耐侵蝕，陶管具有它本身的絕對的水力學(xué)效益。陶管不會老化，它能承受負(fù)荷，而這些負(fù)荷可能會在多次挖掘作業(yè)的過程中發(fā)生變化。陶管能永遠(yuǎn)保持它的剖面尺寸。這就意味著在廢水管道開始的一個區(qū)域能以直徑200 mm的管道很容易的開始，管內(nèi)污水輕度污染能有足夠的流量存在以保持管壁剪切應(yīng)力高于一個最低值。根據(jù)Macke[3]的研究。無沉積物運動的管壁剪切應(yīng)力必須最少1.0 N/m2。在不利的充水程度例如hT/d≥0.10（或者DN 200管道充水高度2 cm），這就意味著對粗糙系數(shù)0.5的陶管，最低坡度必須是8‰。對直徑DN 250的管道這個值是6‰。這些坡度在排水系統(tǒng)的開始處是很容易獲得的。不能把準(zhǔn)則通用化，最小直徑的確定仍然必須根據(jù)水力學(xué)參數(shù)。因為可以設(shè)想分流系統(tǒng)是發(fā)展趨勢所以大量的雨污分離工作將會繼續(xù)，在可以預(yù)見的將來存在著一種危險，即在系統(tǒng)上游支流位置存在非常大的管路。只有較小直徑，不太昂貴，具有稍微更陡的坡變，從而有更大自清洗能力的管子才能被鋪設(shè)在已經(jīng)鋪滿電纜和其它管道的道路表面里并保留較多的空間。
如果考慮長折舊期，投資給陶管通常是最經(jīng)濟(jì)的方案。按LAWA準(zhǔn)則推薦的折舊期80到100年將使天平朝陶管傾斜。這樣每年僅1%的折舊率變?yōu)榭赡堋?br />
圖13 概率壽命
陶管以一種不平行的方式集合了對污水管道重要的性質(zhì)。承包商有時看到耐沖擊性能不如混凝土管是一個負(fù)面方面。然而，顧主看這個問題常常從另一方面—如果承包商對管材不是特別小心而造成損壞，在驗收工程時這些問題會查清楚并做修理。可是對其它材質(zhì)管道來說，常常在擔(dān)保期之后才出現(xiàn)鋪設(shè)時造成的損壞，這時對顧主造成的經(jīng)濟(jì)損失反而更大。
承包商定期參加技術(shù)培養(yǎng)保持了解最新的鋪設(shè)條件和措施以更容易地使用管材完成工作。從而通過鉆孔，減少插入力和增加抗壓碎強度值等巨大的努力而獲得穩(wěn)定的和可靠的連接。一體裝入陶管的密封使用25年其尺寸仍然極為穩(wěn)定。在現(xiàn)場使用陶管的切割專用工具就比鋸斷合成材料的管子快得多。這大大保證了鋪設(shè)進(jìn)度。
奧地利排水協(xié)會（Abwasserzweckverbände in Austria）的諸多工作中的一項是負(fù)責(zé)維護(hù)和保養(yǎng)他們的下水管道系統(tǒng)。他們的一項研究表明陶管下水管道的維護(hù)成本與其它管材比較是最低的。
陶管出色地經(jīng)得起用高壓清洗進(jìn)行的維護(hù)（見上文介紹），如果確實需要修理，有很大范圍的附件可以選用。隨后向陶管下水管道的連接不會有任何問題，因為它們的圓剖面形狀永久地保持。
圖14-1 奧地利水務(wù)局的研究結(jié)果 圖14-2 奧地利水務(wù)局的研究結(jié)果
在荷蘭易遭沉降的地下陶管也已挖出并移送到其它工程項目中使用。從它們隨后的使用中證明陶管和它們的密封再次利用是可能的。
從以上六點論證確實說明在絕大多數(shù)場合下，陶管是用在將來的功能優(yōu)越的污水輸送系統(tǒng)的材料。
陶管以一種理想的方式集合了一個下水管道系統(tǒng)需要的所有特性，這也給陶管一個較長的壽命。這些特性對顧主和投資者都是適宜的。畢竟，并不是每一代人能建造他們自己的污水管道系統(tǒng)，陶管的壽命是這么持久，使人們也不必這樣做。
7 國內(nèi)陶管生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展方向
上世紀(jì)50年代陶管生產(chǎn)和粘土磚一樣普及，城鄉(xiāng)大量使用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的質(zhì)量粗糙的陶管用于排水、污水管道。1981年、1984年由國家建材工業(yè)局山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院負(fù)責(zé)起草了有關(guān)陶管產(chǎn)品的8個標(biāo)準(zhǔn)，1996年、1998年在這八個標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂。修訂時主要參考了或等效采用了美國、英國、德國、澳大利亞、日本等國上世紀(jì)90年代的國家標(biāo)準(zhǔn)，形成了中國現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
① JC 705-1998 化工陶管及配件；
② JC/T 759-1998 排水陶管及配件；
③ GB/T 2832-1996 陶管抗外壓強度試驗方法；
④ GB/T 2833-1996 陶管彎曲強度試驗方法；
⑤ GB/T 2834-1998 陶管吸水率試驗方法；
⑥ GB/T 2835-1998 陶管耐酸性能試驗方法；
⑦ GB/T 2836-1998 陶管水壓試驗方法；
⑧ GB/T 2837-1998 陶管尺寸及偏差測量方法。
有關(guān)設(shè)計規(guī)范和施工驗收標(biāo)準(zhǔn)分別為：GB 0332-2002 給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，GB 50268-97給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范。
從50年代國內(nèi)有幾百家陶管廠，到80、90年代近百家陶管廠，到今天散布在黑龍江、山東、河北、江蘇、浙江、上海、廣東十幾家生產(chǎn)廠家。甚至只剩下幾家成規(guī)模的廠家。大多數(shù)廠家因污水為是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，生產(chǎn)手段落后，產(chǎn)品強度低，沒有配套可靠的密封和完善的連接配件。在安裝使用中發(fā)生嚴(yán)重的污水泄露已無法滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，又因廠家常常隨意無計劃在農(nóng)田及工礦、生活居住區(qū)就近取土，破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和破壞生活條件、生態(tài)條件。很多陶管廠生產(chǎn)被勒令停止，個別城市當(dāng)局沒有采取認(rèn)真調(diào)查，引進(jìn)國外生產(chǎn)高技術(shù)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，使其提高完善使用性能的方法，而簡單武斷地禁止使用。很多廠家生產(chǎn)陶管質(zhì)量低劣，價格低廉，利潤很低，隨著陶管市場日益萎縮，紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)市場看好的衛(wèi)生潔具、裝修用陶瓷墻面磚、地面磚或工藝品。國內(nèi)上述陶管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)早應(yīng)修訂，但幾十年來生產(chǎn)技術(shù)沒有改進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量沒有改進(jìn)，發(fā)展方向不明確，沒有修訂的內(nèi)容。這樣下去目前國內(nèi)生產(chǎn)的下水管道，污水管道用陶管面臨徹底被淘汰的下場。
世界上發(fā)達(dá)國家開發(fā)現(xiàn)代化高強度帶優(yōu)質(zhì)柔性密封的陶管生產(chǎn)技術(shù)，歐洲十八個國家共同采用EN 295標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，進(jìn)行陶管生產(chǎn)。分別采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1610：1998和EN12889：2000用于下水管道污水管道開挖施工，非開挖施工和相應(yīng)的驗收試驗。歐洲德國Steinzeug-Keramo公司年生產(chǎn)陶管能力達(dá)35萬噸，全部生產(chǎn)由計算機、機器人操作。德國公用和私人下水管道總長度的46%為陶管，德國的慕尼黑（1811）、漢堡（1842）、法蘭克福（1867）、史泰琴（1868）、但澤（1871）、柏林（1873）、布雷斯勞（1877）、科�。�1881）和杜賽爾多夫（1884）等城市使用陶管作下水管道達(dá)百年以上。杜賽爾多夫城市污水管理部門在管道使用一百年完全折舊后，又延長了其使用期30年，從而大大減輕了用戶對污水處理的負(fù)擔(dān)。美國使用陶管污水管道百年以上的城市達(dá)47個。最古老的屬華盛頓特區(qū)（1815年鋪設(shè)）。英國使用陶管作污水管道百年以上的城市有7個。中國的天津、上海、青島、武漢等城市使用陶管也有百年以上。這里還指的是傳統(tǒng)的陶管，現(xiàn)代化陶管的壽命會更高。
發(fā)展中國家埃及、也門、巴基斯坦、印度、馬來西亞、文萊、印尼目前也大量使用歐洲生產(chǎn)的現(xiàn)代化陶管作城市污水管道、香港和臺灣已分別有500多個工程（各包括幾十個頂管施工工程）使用德國Steinzeug-Keramo公司的陶管，Steinzeug-Keramo公司還按歐洲產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在埃、沙特阿拉伯和馬來西亞建造了自動化陶管生產(chǎn)線。
現(xiàn)代化生產(chǎn)的高強度，帶優(yōu)異不透水柔性密封的陶管和管件最適宜用于城市污水排放管網(wǎng)，在世界各國污水管網(wǎng)中占極高比例，在中國的使用和生產(chǎn)也應(yīng)得到普遍的重視和積極的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] G.Petzow,H.Schubert：Materialeigenschaften in Spiegel des Kanalrohreinsatzes,Korrespondenz Abwasser NO 5/92
[2] Jeschar.R;Specht.E;Steinbrück.A: “Energieverbrauch und CO2 Emissionen bei der Herstellung und Entsorgung von Abwasserrohren aus verschiedenen Werkstoffen”,Korrespondenz Abwasser 42, 1995. Heft 4,S.537
[3] Macke.E:Über den Feststofftransport bei niedrigen Konzentrationen in teilgefüllten Rohrleitungen, Dissertation,TU Braunschweig, 1982
電話：022-23923918 13752430018 電子信箱：zuoyaoying@163.com 可正式批量詢價
Sweillemgs公司的主頁地址為：
http://www.sweillem.net/
