建筑給排水常用管材淺談

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摘要： 近些年來(lái)，建筑給排水的最大熱點(diǎn)是新型管材的廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管和普通排水鑄鐵管由于易銹蝕、自重大、運(yùn)輸施工不便等原因被取而代之。目前， 建筑給排水常用管材主要有塑料管，金屬管和復(fù)合管三種?，F(xiàn)在就常用管材的一些特性，優(yōu)缺點(diǎn)，使用范圍做一簡(jiǎn)要論述。

　　關(guān)鍵詞： 建筑給排水 管材 塑料管 金屬管 復(fù)合管

　　1.塑料管

　　塑料管是合成樹(shù)脂加添加劑經(jīng)熔融成型加工而成的制品。添加劑有增塑劑，穩(wěn)定劑，填充劑，潤(rùn)滑劑，著色劑，紫外線吸收劑，改性劑等。

　　常用塑料管有：硬聚氯乙烯管（PVC-U），高密度聚乙烯管（PE-HD）， 交聯(lián)聚乙烯管（PE-X），無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管（PP-R），聚丁烯管（PB），工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。

　　塑料管的原料組成決定了塑料管的特性。塑料管的主要優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）。化學(xué)穩(wěn)定性好，不受環(huán)境因素和管道內(nèi)介質(zhì)組分的影響，耐腐蝕性好。

　?。?）。導(dǎo)熱系數(shù)小，熱傳導(dǎo)率低，絕熱保溫，節(jié)能效果好。

　　（3）。水力性能好，管道內(nèi)壁光滑，阻力系數(shù)小，不易積垢，管內(nèi)流通面積不隨時(shí)間發(fā)生變化，管道阻塞機(jī)率小。

　?。?）。相對(duì)于金屬管材，密度小，材質(zhì)輕，運(yùn)輸，安裝方便，靈活，簡(jiǎn)捷，維修容易。

　?。?）?？勺匀粡澢蚓哂欣鋸澬阅埽刹捎帽P(pán)管供貨方式，減少管接頭數(shù)量。

　　其主要缺點(diǎn)：

　?。?）。力學(xué)性能差，抗沖擊性不佳，剛性差，平直性也差，因而管卡及吊架設(shè)置密度高。

　?。?）。阻燃性差，大多數(shù)塑料制品可燃，且燃燒時(shí)熱分解，會(huì)釋放出有毒氣體和煙霧。

　?。?）。熱膨脹系數(shù)大，伸縮補(bǔ)償必須十分強(qiáng)調(diào)。

　　所以，在推廣塑料管的同時(shí)，還需要發(fā)展技術(shù)克服其缺點(diǎn)。

　　1.1塑料管性能

　　1.1.1物理性能：

　　塑料管的物理性能和鋁塑復(fù)合管，鋼管，銅管比較見(jiàn)表1：

　　表1

 

物理性能

單位

PVC-U

PE

PE-X

PP

PB

ABS

PAP

鋼

銅

密度

g/cm

1.50

0.95

0.95

0.90

0.93

1.02

 

7.85

8.89

導(dǎo)熱系數(shù)

w/mk

0.16

0.48

0.40

0.24

0.22

0.26

0.45

50

400

熱膨脹系數(shù)

mm/m°C

0.07

0.22

0.15

0.16

0.13

0.11

0.36

0.012

0.018

彈性模量

MPa

3000

600

600

900

350

2500

 

210000

110000

拉伸強(qiáng)度

MPa

40

25

>25

28

17

40

 

700

150

硬度

R

120

70

 

100

60

   

230HB

 

使用溫度

°C

0-60

-60-60

-60-95

-20-95

-20-95

-20-80

-60-95

   

 

　　注： PAP（PEX-AL-PEX）表示鋁塑復(fù)合管，交聯(lián)鋁塑復(fù)合管為XPAP.

　　塑料管的物理性能影響管道的方式，用途，補(bǔ)償措施和管道保溫等方面。如：

　　（1）。PVC-U、PP、ABS、PAP的力學(xué)性能相對(duì)較高， 被視為“剛性管”，明裝較好。反之，PE、PE-X、PB作為“柔性管”適合暗敷。

　?。?）。塑料管的使用溫度及耐熱性能決定了PVC-U，PE，ABS，PAP僅能用于冷水管，而PE-X，PP， PB，XPAP則可作為熱水管。當(dāng)建筑物有熱水供應(yīng)系統(tǒng)且冷熱水采用統(tǒng)一管材時(shí)耐熱性能成為主要指標(biāo)。

　?。?）。塑料管因熱膨脹系數(shù)高，在塑料管路中尤其是作為熱水管，采用柔性接口，伸縮節(jié)或各種彎位等熱補(bǔ)償措施較多。其中以PE，PP等聚烯烴類(lèi)為最。施工安裝時(shí)如果對(duì)此沒(méi)有足夠重視，并采取相應(yīng)技術(shù)措施，極易發(fā)生接口處因伸縮節(jié)而拉脫的問(wèn)題。

　?。?）。由于導(dǎo)熱系數(shù)低，塑料管的絕熱保溫性能優(yōu)良進(jìn)而可減少保溫層的厚度甚至無(wú)需保溫。當(dāng)不同塑料管之間絕熱性的比較除導(dǎo)熱系數(shù)外，還同它們各自的管壁厚度有關(guān)。

　　1.1.2承壓性能：

　　承壓性能所涉及的內(nèi)容是在一定條件下塑料管材能夠承受的內(nèi)壓力和恒壓下的破壞時(shí)間。從而確定與之有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)以及對(duì)管材的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)控。一般進(jìn)行兩項(xiàng)試驗(yàn)：液壓試驗(yàn)和長(zhǎng)期高溫液壓試驗(yàn)。 各種管材的承壓性能見(jiàn)表 2

　　表2

　　　
 

管　材

工作壓力/MPa

試樣試驗(yàn)壓力/MPa

接頭密封試驗(yàn)/MPa

爆破壓力/MPa

UPVC

1.6

42/h

De≤90，4．2PN

De＞90，3．36PN

 

PEX

1.0/95℃

1.6/常溫

1.2

2.5

3.5

5.6

 

ABS

1.0

3.8/h

 

4～8

PB

1．6～2．5／冷水

1.0/熱水

     

PP-R

PP-C

2.0/常溫

0.6/75℃

20℃，11h，16MPa

80℃，48h，4.8MPa

80℃，170h，4.2MPa

   

HDPE

1.0/熱水

1.6/冷水

     

 

　　1.1.3衛(wèi)生性能：

　　理化衛(wèi)生指標(biāo)。其中PE，PE-X，PP，PB和ABS易達(dá)標(biāo)。而PVC-U管材在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)使用無(wú)毒PVC樹(shù)脂和衛(wèi)生及穩(wěn)定劑才能滿足衛(wèi)生性能的要求。

　　1.2給水塑料管的應(yīng)用

　　結(jié)構(gòu)形式單一，材料品種眾多且性能各異。常用給水塑料管的特點(diǎn)列表如下：

　　表3

 

品種

優(yōu) 點(diǎn)

缺 點(diǎn)

連接方式

PVC-U

抗腐蝕力強(qiáng)，易于粘合，價(jià)廉，質(zhì)地堅(jiān)硬

有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水輸送；接頭粘合技術(shù)要求高，固化時(shí)間較長(zhǎng)

粘合、螺紋

HDPE

韌性好，較好的疲勞強(qiáng)度，耐溫度性能較好；質(zhì)輕，可撓性和抗沖性能好

熔接需要電力；機(jī)械連接，連接件大

擠壓夾緊、熱熔合、電熔合

PEX

耐溫性能好，抗蠕變性能好

只能用金屬件連接；不能回收重復(fù)利用

擠壓夾緊

PB

耐溫性能好，良好的抗拉、壓強(qiáng)度，耐沖擊，低蠕變，高柔韌性

國(guó)內(nèi)還沒(méi)有PB 樹(shù)脂原料，依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)高

擠壓夾緊、熱熔合、電熔合

PP-R

耐溫性好

在同等壓力和介質(zhì)溫度的條件下，管壁最厚

熱熔合

ABS

強(qiáng)度大，耐沖擊

耐紫外線差，粘接固化時(shí)間較長(zhǎng)

粘合、螺紋、電熔合

 

　　一般情況聚氯乙烯管由于價(jià)格低廉，在不考慮水質(zhì)影響，在冷水供水系統(tǒng)屬于首選管材，而當(dāng)溫度較高時(shí)，可選用聚乙烯管或交聯(lián)聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。

　　1.3排水塑料管的應(yīng)用

　　材質(zhì)單一：硬聚氯乙烯

　　結(jié)構(gòu)形式多樣：芯層發(fā)泡管，空壁管，螺旋管，芯層發(fā)泡螺旋管，空壁螺旋管。

　　其存在的一些問(wèn)題：

　?。?）、熱膨脹系數(shù)大，需設(shè)置伸縮補(bǔ)償裝置來(lái)解決。

　　（2）、剛度小，平直性差，需加密管卡、支架、吊架來(lái)解決。

　?。?）、耐熱性差，軟化溫度低，需限制排水溫度，限制使用場(chǎng)所和控制與熱源的距離來(lái)解決。

　?。?）、阻燃性差，在穿越樓板、上人屋面的屋面板、防火墻、管道井井壁處需設(shè)置阻火圈和防火套管來(lái)解決。

　　（5）、抗機(jī)械沖擊性差，需強(qiáng)化施工技術(shù)，精心施工來(lái)解決。

　?。?）、隔聲性差，塑料管的噪聲大于鑄鐵管，管道明裝且管道位置靠近臥室時(shí)，問(wèn)題尤為突出。降噪的方式，提高管道材質(zhì)的隔聲效果，芯層發(fā)泡管空壁管是基于這一思路而開(kāi)發(fā)的；降噪的另一方式是改變水流條件，螺旋管是基于這一思路而開(kāi)發(fā)的。將兩種方式結(jié)合起來(lái)的思路是芯層發(fā)泡螺旋管和空壁螺旋管的開(kāi)發(fā)。

　　相同條件下，不同結(jié)構(gòu)形式的排水塑料管，其噪聲測(cè)定結(jié)果：

　　普通管>芯層發(fā)泡管>空壁管>螺旋管

　　排水塑料管的應(yīng)用是在取代普通排水鑄鐵管的工作上進(jìn)行的。目前，排水塑料管已可在建筑高度為100m以下的建筑物內(nèi)使用，但各地區(qū)的進(jìn)展很不平衡。當(dāng)建筑高度大于、等于100m的高層建筑和不適宜采用排水塑料管的場(chǎng)合，可采用柔性抗震排水鑄鐵管。

　　2.金屬管

　　2.1鍍鋅鋼管

　　鍍鋅鋼管的被取代既不意味金屬管被取代，也不意味鍍鋅鋼管在整個(gè)建筑給水領(lǐng)域被取代。

　　鍍鋅鋼管由于價(jià)格低廉、性能優(yōu)越，防火性能好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，還將在消防給水系統(tǒng)，尤其是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中應(yīng)用。而塑料管（承壓?。﹦t不應(yīng)在消防給水系統(tǒng)和生活-消防，生產(chǎn)-消防共有系統(tǒng)中應(yīng)用。

　　2.2銅管

　　金屬管中最具優(yōu)勢(shì)的是銅管，銅管應(yīng)用較久，優(yōu)點(diǎn)較多，管材和管件齊全，接口方式多樣，較多的應(yīng)用在熱水管路中，目前存在的主要問(wèn)題在于銅的折出量容易超標(biāo)。

　　2.3鑄鐵管

　　給水鑄鐵管與鋼管相比有不易腐蝕、造價(jià)低、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，適合于埋地敷設(shè)。缺點(diǎn)是質(zhì)脆、重量大、長(zhǎng)度小等。連接方式一般采用承插連接。

　　卡箍式鑄鐵排水管是一種新型的建筑用排水管材，60年代開(kāi)始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)幾十年的推廣和應(yīng)用，這種管材已得到國(guó)際上的普遍認(rèn)可。這種管材與傳統(tǒng)的承插式鑄鐵排水管道相比有許多優(yōu)點(diǎn)，是一種更新?lián)Q代產(chǎn)品，但由于這種管材及配件價(jià)格相對(duì)較貴，所以在國(guó)內(nèi)一直未能得到普及推廣。

　　2.4其它：

　　不銹鋼管也受到工程技術(shù)人員的青睞，有關(guān)方面正從減少壁厚，降低價(jià)格方面著手，以利于推廣。

　　鋁合金管是鋁廠向給排水行業(yè)推出的新品種。

　　鍍鎳鋼管是和鍍鋅鋼管性質(zhì)最近，而耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍍鋅鋼管的新穎管材，在解決了降低鍍層費(fèi)用和管材斷口處施工現(xiàn)場(chǎng)上鎳工藝后，有望在一定范圍內(nèi)得到采用。

　　涂塑鋼管則是在金屬管材中前景看好的一種管材，且管道布置和敷設(shè)、接口方式和施工安裝均與鍍鋅鋼管相同，是這種管材最容易被接受。由于其涂層薄、價(jià)格低，也最容易被推廣。

　　3.復(fù)合管：

　　復(fù)合管包括襯鉛管、襯膠管、玻璃鋼管。復(fù)合管大多是由工作層（要求耐水腐蝕）、支承層、保護(hù)層（要求耐腐蝕）組成。

　　復(fù)合管一般以金屬作支撐材料，內(nèi)襯以環(huán)氧樹(shù)脂和水泥為主， 它的特點(diǎn)是重量輕、內(nèi)壁光滑、阻力小、耐腐性能好；也有以高強(qiáng)軟金屬作支撐，而非金屬管在內(nèi)外兩側(cè)，如鋁塑復(fù)合管，它的特點(diǎn)是管道內(nèi)壁不會(huì)腐蝕結(jié)垢，保證水質(zhì)；也有金屬管在內(nèi)側(cè)，而非金屬管在外側(cè)，如塑覆銅管，這是利用塑料的導(dǎo)熱性差起絕熱保溫和保護(hù)作用。

　　根據(jù)金屬的材料可分為：

　　（1）、鋼塑復(fù)合管

　?。?）、不銹鋼-塑復(fù)合管，塑覆不銹鋼管

　?。?）、塑覆銅管

　?。?）、鋁塑復(fù)合管，交聯(lián)鋁塑復(fù)合管

　?。?）、襯塑鋁合金管

　　應(yīng)該說(shuō)復(fù)合管材是管徑≥300mm以上給排水管道最理想的管材。它兼有金屬管材強(qiáng)度大，剛性好和非金屬管材耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。但它又是目前發(fā)展較緩慢的一種管材。這是因?yàn)椋海?）。兩種管材組合在一起比單一管材價(jià)格偏高。（2）。兩種材質(zhì)熱膨脹系數(shù)相差較大，如粘合不牢固而環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度變化又較劇烈，容易脫開(kāi)，而導(dǎo)致質(zhì)量下降。

　　復(fù)合管的連接宜采用冷加工方式，熱加工方式容易造成內(nèi)襯塑料的伸縮、變形乃至熔化。一般有螺紋、卡套、卡箍等連接方式。

　　由于復(fù)合管尚屬新型管材，我國(guó)還未有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范。設(shè)計(jì)及施工人員往往套用鍍鋅管的工藝來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，故在此不作一一贅述。