塑胶管长期管刚性试验机制.doc

塑膠管長期管剛性試驗機制 The Test Mechanisms for Long-term Pipe Stiffness of Plastics Pipe 研究生：王昭弼 Jaubih Wang 指導教授：謝啟萬 Chiwan Hsieh 【摘要】 耐腐蝕為維生管線重要之基本特性，該特性對於傳輸具腐蝕性流體之用途尤其重要，這些用途包括污水管線及工業用管線，由於塑膠管材具備良好抗腐性，但此種管線剛性較低，承載後應變較大，因此需測定其管剛性做為設計之依據，以避免於使用時產生過大之變形，但由於塑膠管受力後會具備潛變之行為，致使其管剛性隨時間逐漸減少，目前國內外對於塑膠管長期剛性折減相關研究非常欠缺，因此本研究擬選擇本國地下管線常用之HDPE、PVC及ABS塑膠管進行長期管剛性試驗，選擇管徑包括300 mm及400 mm之管線。 研究首先對各試驗管材進行傳統管剛性試驗，求得初始管剛性（IPS），並以初始管剛性荷重以高百分比逐漸下降，如由90 %、85 %、80 %……向下遞減，作為長期管剛性試驗之荷載，每組試驗達內徑5.00 %變形率後終止。由於長期管剛性試驗所費時日甚多，需藉由加速試驗機制以縮短試驗時間，因此將採用高溫加速過程法作為加速機制，並評估其可行性。 由現階段長期試驗數據顯示，雖然300 mm及400 mm PVC管具有相同管剛性，採用此二管線相同百分比管剛性施載，管徑較大之400 mm管線承載後其變形量較大，400 mm的PVC在80 %IPS荷載下，在延時接近10000小時之後，變形率 %，反觀300 mm之PVC管在80 %IPS荷載下，其變形率將不易達5.00 %。 取相同管徑之管材比較，雖然較高剛性管材 如PVC管 其變形率較低，但其變形率與ABS管及PE管比較，其變形降低之比例並未與其剛性成線性正比。而變形率對於荷重非常敏感，以300 mm的PVC管的情形來看，當初使管剛性由95 % IPS降至80 % IPS時，實際荷載降低了94.5 kgf，而管材內徑變化率達5.00 %之時間至少增加了9000小時提高試驗的溫度能有效的加速管材變形速率，在達到相同變形率條件下，試驗溫度與試驗時間成對數反比之關係。關鍵字：塑膠管、管剛性、高溫加速過程法Plastic pipes are flexible and consist of good corrosion resistance. Pipe stiffness is an important design factor for predicting its deflection under long term loading. The convention and accelerated long-term pipe stiffness of PVC, ABS, HDPE pipes under parallel-plate loading mechanism was investigated. The nominal inside diameter of the test pipes are 300 and 400mm. Initial pipe stiffness is proportional to its young’s modulus and inverse proportional to its SDR three-degree power ratio. In general, the initial pipe stiffness of PVC pipe is greater than that associated with ABS and HDPE pipe under same geometry condition. Since the test 300 and 400 mm PVC pipes consisted similar SDR values, they consisted similar pipe stiffness values. It would take about 10000 hours to reach 5% deflection for 400 mm PVC pipe under 80% initial pipe stiffness loading. Slightly reduce pipe loading could significantly increase the time to reach 5% deflection for 400 mm PVC pipe. However, it is almost impossible to reach 5% deflection for 300 mm PVC pipe u