软管内衬：: 告别“复合厚度”以及不切实际的弹性模量

自从2011年推行DIN EN ISO 11296-4标准以来，软管内衬的树脂层在德国市场上备受关注。 随着标准阐述空间的扩大，各企业展开了对最高弹性模量的竞争 – 这也成为高质量产品的同义词。 由此产生一些在技术依据上值得怀疑的参数 这些参数还需要在实践中进一步确认 – 由于产品标准更新，这些参数的依据已经失效。 为软管内衬引入AoC文件的另一个理由：需要摆脱“德国特殊道路”。

写作动机

2021 年 8 月，面向软管内衬的AoC 文件公布于世 – 这也是 ISO/TS 23818-2 [1]的暂行标准。 其中规定了符合EN ISO 11296-4 [2]标准规定重力范围以及EN ISO 11297-4 [4]标准规定压力范围的产品要求。 AoC指Assessment of Conformity ，即“合格评定”。

ISO/TS 23818-2暂行标准的章节6.1.2通过对软管内衬的机械性能加以描述 ，对结束“德国特殊道路”做出了进一步的贡献。  与国际惯例不同，在德国的施工过程中，软管内衬的弹性模量始终与复合厚度密切相关。 DWA规则体系通过最新的M 144-3说明[5]以及新版DIN EN ISO 11296-4标准规定了各种复合厚度的弹性模量分组。 这是一种几何方法的参考标准，在当前有效的产品标准中不再使用。  根据该定义制定的早期版本标准已撤销三年多 [3]。 最新版标准只认可“新型复合厚度（Kompositdicke）”这一术语 – 与传统的“复合厚度（Verbunddicke）”有着明显的区别。

与此后经修订且最初目标不同的国际通用定义相反：自从2011年引入DIN EN ISO 11296-4标准以来，关于树脂层的计算在德国市场上备受关注。 德国建筑技术研究院(DIBt)对软管内衬制定的一般性施工监理授权/一般性建筑方式许可(abZ/ AB)也支持了这一德国方法。 相关参数始终依据的是后撤销的标准规定的复合厚度。

ISO/TS 23818-2标准明确规定：软管内衬的机械参数必须依据复合厚度确定。 此外，在进行合格评定的范围内，需要根据直径和环刚度对软管内衬进行分组。 根据环刚度对软管内衬进行分类，意味着进一步接近一般管道的国际惯例。 通常，管道 - 这里是软管内衬 - 基本上都归类为建筑产品 – 并精确地按这两个参数分类，即直径和环刚度。

ISO/TS 23818标准的功能和意义

AoC文件的重要作用：建筑产品是否满足各自产品标准的要求。 在欧洲产品标准中，AoC文件分为两类。 在经修订的产品标准中，AoC文件作为ZA附录构成标准的一部分。 修订版产品标准是受欧盟委员会的委托制定的。 通常，这些标准根据相关建筑法规引入，ZA附录由此具有法律约束力。 一旦建筑产品符合要求，则可带有 CE 标志。 目前只有一个统一管道产品标准 - 即 DIN EN 295-1标准[6]，该标准描述了对粗陶管道的相关要求。

第二组还包括大量未经修订的产品标准，例如 软管内衬标准。 该标准没有ZA附录。 补充性合格评定规则作为单独文件发布，通常具有TS（技术规范）的特征，在德语中称为“存在误导性”的暂行标准。 TS通常无法转换为正式的标准文件（技术标准）。 不允许根据这些AoC文件颁发CE标志。

TS比国际上的EN标准或ISO标准低一级。 尽管如此，它们仍然是最先进的技术标准。 这些规范一旦发布，制造商、认证机构和用户都将其用于对建筑产品进行评定。

ISO/TS 23818-2标准在“适用范围”的第1点就明确规定：软管内衬的合格评定需要遵照EN ISO 11296, 11297和11298标准系列的第4章规定执行。 该文件的制定目的：作为质量管理体系的一部分以及作为认证程序的基础，纳入制造商的质量计划。 这意味着：未来在涉及到软管内衬的型式检验、厂家的生产监管以及外部监测时，都将按照ISO/TS 23818的规定进行。

根据TS的规定，首先需要依据直径和环刚度对软管内衬进行分类。 在对软管内衬进行分类时，弹性模量不会作为参数出现。 所有机械性能当然都参照最新的相关标准定义确定。 弹性模量未来不再是机械性能评定的重点。 软管内衬的环刚度将越来越重要。 因此，未来将遵循一般管道 

和 - 特别是 - GFK管道发展的方向。 GFK管道的生产厂家没有为其产品规定弹性模量。 技术评估工作需要根据环刚度进行 - 因为这是计算时参照的尺寸。

为了开展国际业务，软管内衬的生产厂家需要采用统一的参数制定技术数据单，由此避免出现混淆。 这意味着弹性模量不再取决于复合厚度。

随着ISO/TS 23818-2标准的引入，不再需要其他测试方法，只需要不同的计算方法来确定参数即可。 为了确保完整性，我们需要再次强调这一点。

不同尺寸规格的弹性模量与环刚度的关系

众所周知，软管内衬最重要的机械与尺寸规格、弹性模量、壁厚以及环刚度都是密不可分的。 可通过不同的组合描述产品的机械特性。 归根结底，根据弹性模量和壁厚计算得出的环刚度决定着软管内衬的稳定性。 其中，壁厚以表面的惯性力矩形式表示。 在任何情况下，软管内衬的相关材料试验都需要确定刚度 - 即抗变形能力。 然后借助壁厚参数，根据刚度计算弹性模量。

根据最新的软管内衬产品标准、附带的DWA规则以及abZ/AB规定，共有四种弹性模量作为特定软管内衬的短期值，而这些弹性模量必须换算为具有折减系数的长期值。 因此，软管内衬在管道产品家族中扮演着特殊的角色。 通常，一种材料只有一个弹性模量。

SmC软管内衬的新参数

未来需要根据最新版本DIN EN ISO 11296-4标准规定的几何关系调整相关参数 – 也就是说：需要参考复合厚度，这意味着弹性模量的明显减少，因为新型复合厚度通常大于传统型复合厚度。 内衬的复合厚度等于总厚度减去热塑性的内膜或外膜 - 在设置薄膜的前提下。 薄膜厚度必须在技术数据单中列出。

由此废除测量内衬的常规做法 - 即根据生产厂家的说明，对树脂层进行非常复杂且不十分客观的测量，或进行同样不够合理的固定比例减扣。 通常，除了薄膜，还需要从总壁厚中减去作为树脂层厚度的固定值，由此将复合厚度确定为弹性模量的几何参考值。

由于几何关系的改变，与较大壁厚相比，壁厚越小，弹性模量的变化越大。 由此可借助上文介绍过的壁厚杠杆，进入惯性力矩的三次方。 对于规定的刚度，将壁厚从4.0毫米（复合厚度减去0.5毫米树脂层的总厚度）改为4.5毫米（新型复合厚度）则意味着弹性模量减少至70%。 如果将10.0毫米更改为10.5毫米，则弹性模量仅会降低到86%。

因此，SmC 决定为弹性模量的新参数重新进行壁厚分组。 与以前每种内衬类型都有一个弹性模量的做法相比，现在每组都有不同的弹性模量。 对于某些生产工艺以及内衬设计，弹性模量对壁厚的依赖性都是众所周知的。 但是，这个课题在过去并无人关注。 根据弹性模量，软管内衬的环刚度确定为复合厚度和外径的函数。

三点弯曲试验中要求的 SAERTEX-LINER MULTI和INDUSTRY Typ S+产品参数(图3)作为范例在 表格1 中列出。 还显示了与壁厚相关的经修改内衬几何关系以及未来的相关名称。

在重新评估和转换过程中，借助全面的检测程序，为复合厚度为3.5mm的软管内衬确定了新参数，同时考虑统计方差，这些参数都列在 表格1 。

表中数值是根据abZ的特征值换算得来的。 将来，这些数值将成为根据相关法规进行材料测试的对象。 修改的参数只是对可靠测量方法重新进行评估的结果。 软管内衬或原材料的结构没有发生任何变化。 现有授权仍然完全有效。 SmC会逐渐改变其特征值，并在一定时期内根据新旧版本产品标准同时使用两种特征值。 当然，这种变化对所需的壁厚并没有任何影响 - 这也是稳定性证明的结果，由此可以在实践中选择合适的软管内衬。  在所需的环刚度规定范围内，仅在数学上将重点从弹性模量转移到壁厚。 借助某种固定系数，将作为静力学基础的弯曲刚度转换为环刚度。 这同样是根据abZ的特征值换算得来的。

参考文献

[1] ISO/TS 23818-2 „Konformitätsbewertung von Kunststoffrohrleitungssystemen zur Sanierung von bestehenden Rohrleitungen – Teil 2: Harz-Faser Verbundwerkstoff (RCF)“ (2021-08)

[2] DIN EN ISO 11296-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen) – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2018-09)

[3] DIN EN ISO 11296-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen) – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2011-07)

[4] DIN EN ISO 11297-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten Abwasserdruckleitungen – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2018-09)

[5] DWA M 144-3 „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen (ZTV) für die Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden – Teil 3: Renovierung mit Schlauchliningverfahren (vor Ort härtendes Schlauchlining) für Abwasserkanäle“ (2018-12)

[6] DIN EN 295-1 „Steinzeugrohrsysteme für Abwasserleitungen und -kanäle – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und Verbindungen“ (2013)

Autoren

感谢3R组织提供这篇文章。