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摘要：埋地式塑料電力電纜保護套管是一種高分子聚合物材料為基料，用其他高分子材料來改性獲得某一兩個物理化指標上升以達到使用要求的新型高科技產品。在 化學建材測試中心的幫助下對進口來樣進行了光譜分析，并用了一年的時間設計配方，進行添加劑改性試驗，終于取得成功，本文介紹這種新型管材的研制和生產過程。
電力排管的現狀我國以前的電力排管普遍采用水泥石棉管，即以鋼筋混凝土作為保護結構，內部以石棉作為襯管。少數場合采用塑料管，由于普通塑料管的強度有限，仍需要外澆水泥胛骨。這些方法已有了長期的施工和運行經驗，其共同點是以管材作為襯管，外側用固化材料進行加固達到相當得強度。
1.1水泥石棉得缺點1.1.1現代城市交通繁忙，道路的交通壓力很大，這給排管的施工帶來了很大的難度；一方面打開挖要造成封路，水泥結構施工有約1個月時間的養護期，封路時間長；現場水泥的處理帶來塵土污染，影響市容。
另一方面，由于上述的缺點造成道路管理部門不輕易同意重要道路的大量開挖，給規劃的實施帶來困難。1.1.2近年來，研究發現石棉是一種致癌物質，長期接觸石棉，石棉纖維與肺癌的發病有直接關系。石棉的施工給施工人員的身體帶來極大的威脅。
美國環保局早在1985年即嚴禁生產，加工，進口石棉制品；八十年代中期，我國也認識到石棉制品的危害并明確指出“石棉及其制品是一種已知的致癌因子，要逐步淘汰使用”。1.1.3另外，石棉的材料特性決定了石棉管易碎。
無論在運輸中或是安裝中都容易造成損耗，甚至出現驗收通管不通過，要敲掉結構，重新施工。這種損耗加上日漸上升的鋼筋水泥結構的價格使排管的造價十分昂貴。1.2國外的情況大多數西歐 電纜采用直埋，僅在少數場合或對特殊用戶才使用排管，而管材則以鋼管為多，鋼管經特殊處理防止產生渦流。
盡管這種鋼管的價格昂貴，但可以直接使用，無須在外側進行加固。近來，西歐和北美也有以無需加固的塑料管作為電纜保護管的趨勢，降低造價。日本則大量采用聚合物保護管，有以CPVC為基料的SVP管，及以玻璃纖維增強不飽和樹脂為中間加強材料的FRP管等。
而直接用砂或泥土回填夯實即可。例如十年前日本某公司在上海浦東投資建立的合資企業中曾經使用過這兩種管材，效果良好。1.3高強度聚合物管材的優越性高強度聚合物管施工時只需開挖適當寬度的溝道，平整溝底，將預制的管枕以一定的間隔(1～2米左右)放入控好的溝中，分層排放管子，妥善連接管子的接頭，每排管子間仍以統一預制的管枕作為間隔，整個管子外不需要用特殊材料固化，以現場取土經篩選，去除大石塊后回填。這些管材的外側均無需要其它材料加固分層夯實即可，節省人工，施工具有很大的方便十L由于不需要用其他材料加固管子，就不存在混凝土的維護時間，沒有對道路封路的需求，可以逐段施工，逐段覆土通車，女口果夜間施工，當夜可將施工好的路段覆土通車，對白天的交通沒有任何影響。
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現階段常用給水塑料管主要有硬聚氯乙烯管(UPVC)，高密度聚乙烯管(HDPE)，改性聚丙烯管(PP-R，PP-C)，聚丁烯管(PB)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)，交聯聚乙烯管(PE-X)等。其共同優點是，衛生，使用壽命長，管壁光滑，水頭損失小，耐腐蝕，不結垢，環保節能，重量輕，安裝方便。
但也存在缺點和不足，如線性膨脹系數大，抗紫外線能力差，管道架空跨度小，支承點多，有些管透光性高等。各種管材的主要優缺點如下:1.1硬聚氯乙烯管(UPVC)優點:具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能，質地堅硬，耐腐蝕不結垢，安裝方便，價廉；缺點:抗震性較差，在使用過程中，會有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水輸送，接頭粘合技術要求較高，固化時間較長。
1.2高密度聚乙烯管(HDPE)優點:是目前抗震性 的管道，韌性好，較好的抗疲勞強度，耐溫性能較好，耐沖擊強度高，質輕，使用壽命可達50a；缺點:熔接需要電力，機械連接，連接件大。1.3改性聚丙烯管(PP-R)優點:具有較好的抗沖擊性能，耐溫性能和抗蠕變能力，缺點:在同等壓力和溫度下，管壁厚，線性膨脹系數大，抗紫外線能力差。
1.4聚丁烯管(PB)優點:耐溫性能好，可在20-95℃之間使用，能長期承受高負荷而不變形，抗蠕變能力強，高柔韌性，缺點:目前國內還沒有PB樹脂原料，要依賴進口，故價格較高，1.5丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)優點:強度大，耐沖擊，不受電腐蝕和土壤腐蝕，缺點:抗紫外線能力差，粘接固化時間長。
1.6交聯聚乙烯管(PE-X):優點:耐溫性好，硬度高，抗蠕變性能好，缺點:只能采用金屬件連接，不能回收重復利用。2.材料的進場和檢驗為保證工程質量，每批材料進場前都要求施工單位填報進場申報表，監理根據規范（GB50242–2002）對進場材料的品種，規格，外觀等進行驗收，包裝應完好，表面無劃痕及外力沖擊破損，整根管的外觀應光滑，無色澤不均現象，檢查管道的壁厚和圓度。
近些年隨著管材市場的不斷發展，HDPE鋼帶增強聚乙烯管在現在市場上的應用也是越來越廣泛，發展前景更是不可小量，了解一下關于HDPE鋼帶增強聚乙烯管未來發展趨勢。
首先是因為整個的PE的配套產業鏈是為完善的，還有國產原料的支撐。PE樹脂原料是由單體乙烯聚合而成，由於在聚合時因壓力，溫度等聚合反應條件不同，可得出不同密度的樹脂，因而又有高密度聚乙烯，中密度聚乙烯和低密度聚乙烯之分。
在加工不同類型HDPE管材時，根據其應用條件的不同，選用樹脂牌號的不同，同時對擠出機和模具的要求也有所不同。而且生產的HDPE鋼帶增強聚乙烯管要滿足以下要求才可質量過關：1.可靠性。這是重要的原則，管材應能經受得起振動沖擊，水錘和熱脹冷縮等，并經受時間考驗，不漏水，不爆裂。
2.衛生性。顯然目前推向市場的管材均要符合 標準CJ/T225-2011的要求，而且經過 認可的檢測部門測試，合格才能投放市場。3.節能。任何管材從原料提煉合成，熔鎘，機軋，注擠均要消耗能量，從宏觀來看，金屬管比HDPE鋼帶增強聚乙烯管要耗能。
荷載與受力分析埋入地下的電纜套管主要是承受外部荷載的壓力，沒有內壓。通常外部荷載是由電力排管上部土壤，堆積物或汽車的重量組成。土壤荷載是隨深度的增加而增加的；汽車荷載屬于集中的局部荷載，是通過土層的擴散傳遞規律對套管施加壓力，并伴隨由汽車引起的動荷載作用。
為了起見，上海地區電力排管的荷載條件按城市一級道路要求考慮的，即每根電纜套管所承受的外部荷載就等于汽車與土壤的荷載之和。塑料柔性管道的“環壓理論”是目前國內外同行廣泛接受和應用的管道結構分析理論，即在外荷載作用下，管材橫斷面變形率Δy／D(％)≥2％，且管壁不發生裂紋。
電力電纜套管變形率指標可達2.5％，也屬于柔性管道。根據這個理論，埋地式套管的計算，應將管道與其周圍的土壤視為一個完整的結構體系。這個體系在外荷載的作用下，管道截面由正圓逐漸變成橢圓的同時對兩側土壤擠壓，產生變形約束(回彈抗力)。
這個回彈抗力呈二次拋物線分布(M．GSpangle)，；將使套管周圍的土壓力分布趨于均勻環壓狀態，有助于降低環向應力，減小套管的變形，提高管材承受垂直外荷載的能力。在外荷載的作用下，套管截面內；曙產生環向彎曲拉應力，當這個拉應力超過套管自身的彎曲強度時，管壁因沿縱向出現斷裂而破壞，喪失承載能力。
因此作為受壓套管，彎曲強度是一項必不可少的物理力學性能指標，不能沒有，否則就很難確定套管的內在質量是否滿足工程的要求。但是在現行 標準《埋地式高壓電力電纜用氯化聚氯乙稀(PVC-C)套管》GB／T2479-2004的規定中，還是沒有給出這項關鍵指標，感到難以理解。
由此可以看出，套管的受力除了與其所承受的外荷載和自身的材料性能有關，還與套管周圍回填土的性質和密實程度有關。因此，直埋排管在施工時對回填土工藝提出了特殊的要求，不僅回填土材料要按規定選擇，還要逐層夯實達到規定的密實度，通常是80％一95％才能保證回填土對于套管有足夠的支撐──分擔受力。
施工單位很難保證直埋排管回填土的施工質量，影響了電纜線路的和使用壽命，這也正是為什么上海地區要選擇現澆混凝土排管的重要原因之一。3.試驗溫度與環片熱壓縮力電纜排管通流試驗資料表明，當電纜線芯持續載流的 工作溫度達到90℃時，套管內壁長期的溫度一般在70℃左右；當電纜線芯偶而出現過載的溫度105℃(電纜生產廠要求，為了延長電纜的使用壽命，對于電纜過載偶然出現次數和持續時間應控制在小范圍)。疏松的回填工對埋地式套管受力是非常不利的。但是在大多數情況下試驗過載的持續時間約5h時，套管內壁的短期溫度 不會超過90℃。
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