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淺談建筑給排水常用管材

2005-10-13 00:00    【  【打印】【我要糾錯】

  摘 要:近些年來,建筑給排水的最大熱點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,使用范圍做一簡要論述。

  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:

  (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。

  (2).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)流通面積不隨時間發(fā)生變化,管道阻塞機率小。

  (4).相對于金屬管材,密度小,材質(zhì)輕,運輸,安裝方便,靈活,簡捷,維修容易。

 。5).可自然彎曲或具有冷彎性能,可采用盤管供貨方式,減少管接頭數(shù)量。

  其主要缺點:

 。1).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。

 。2).阻燃性差,大多數(shù)塑料制品可燃,且燃燒時熱分解,會釋放出有毒氣體和煙霧。

  (3).熱膨脹系數(shù)大,伸縮補償必須十分強調(diào)。

  所以,在推廣塑料管的同時,還需要發(fā)展技術(shù)克服其缺點。

  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,銅管比較見表1:表1

物理性能
單位
PVC-U
PE
PE-X
PP
PB
ABS
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
50
400
熱膨脹系數(shù)
mm/m°C
0.07
0.22
0.15
0.16
0.13
0.11
0.012
0.018
彈性模量
MPa
3000
600
600
900
350
2500
210000
110000
拉伸強度
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
 
 

  塑料管的物理性能影響管道的方式,用途,補償措施和管道保溫等方面。如:

  (1).PVC-U、PP、ABS的力學(xué)性能相對較高, 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。

  (2).塑料管的使用溫度及耐熱性能決定了PVC-U,PE,ABS僅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB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)一管材時耐熱性能成為主要指標。

  (3).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)或各種彎位等熱補償措施較多。其中以PE,PP等聚烯烴類為最。施工安裝時如果對此沒有足夠重視,并采取相應(yīng)技術(shù)措施,極易發(fā)生接口處因伸縮節(jié)而拉脫的問題。

  (4).由于導(dǎo)熱系數(shù)低,塑料管的絕熱保溫性能優(yōu)良進而可減少保溫層的厚度甚至無需保溫。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間。從而確定與之有關(guān)的設(shè)計參數(shù)以及對管材的質(zhì)量進行評價和監(jiān)控。一般進行兩項試驗:液壓試驗和長期高溫液壓試驗。 各種管材的承壓性能見表2

  表2

管 材
壓力/MPa
試樣試驗壓力/MPa
接頭密封試驗/MPa
爆破壓力/MPa
UPVC
1.6
42/h
De≤90,4.2PNDe>90,3.36PN
 
PEX
1.0/95℃1.6/常溫
1.22.5
3.55.6
 
ABS
1.0
3.8/h
 
4~8
PB
1.6~2.5/冷水1.0/熱水
 
 
 
PP-RPP-C
2.0/常溫0.6/75℃
20℃,11h,16MPa80℃,48h,4.8MPa80℃,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。其中PE,PE-X,PP,PB和ABS易達標。而PVC-U管材在生產(chǎn)時應(yīng)使用無毒PVC樹脂和衛(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列表如下:

  表3

品種
優(yōu) 點
缺 點
連接方式
PVC-U
抗腐蝕力強,易于粘合,價廉,質(zhì)地堅硬
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,固化時間較長
粘合、螺紋
HDPE
韌性好,較好的疲勞強度,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、壓強度,耐沖擊,低蠕變,高柔韌性
國內(nèi)還沒有PB 樹脂原料,依賴進口,價高
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
強度大,耐沖擊
耐紫外線差,粘接固化時間較長
粘合、螺紋、電熔合

  一般情況聚氯乙烯管由于價格低廉,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,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。

  其存在的一些問題:

 。1).熱膨脹系數(shù)大,需設(shè)置伸縮補償裝置來解決。

  (2).剛度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架來解決。

 。3).耐熱性差,軟化溫度低,需限制排水溫度,限制使用場所和控制與熱源的距離來解決。

 。4).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解決。

 。5).抗機械沖擊性差,需強化施工技術(shù),精心施工來解決。

 。6).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,問題尤為突出。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發(fā)的。將兩種方式結(jié)合起來的思路是芯層發(fā)泡螺旋管和空壁螺旋管的開發(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建筑給水領(lǐng)域被取代。

  鍍鋅鋼管由于價格低廉、性能優(yōu)越,防火性能好,使用壽命長等優(yōu)點,還將在消防給水系統(tǒng),尤其是自動噴水滅火系統(tǒng)中應(yīng)用。而塑料管(承壓小)則不應(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)勢的是銅管,銅管應(yīng)用較久,優(yōu)點較多,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,目前存在的主要問題在于銅的折出量容易超標。

  2.3 鑄鐵管

  給水鑄鐵管與鋼管相比有不易腐蝕、造價低、耐久性好等優(yōu)點,適合于埋地敷設(shè)。缺點是質(zhì)脆、重量大、長度小等。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年代開始進入國際市場,經(jīng)過幾十年的推廣和應(yīng)用,這種管材已得到國際上的普遍認可。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,是一種更新?lián)Q代產(chǎn)品,但由于這種管材及配件價格相對較貴,所以在國內(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,而耐腐蝕性能遠遠超過鍍鋅鋼管的新穎管材,在解決了降低鍍層費用和管材斷口處施工現(xiàn)場上鎳工藝后,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)氧樹脂和水泥為主, 它的特點是重量輕、內(nèi)壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高強軟金屬作支撐,而非金屬管在內(nèi)外兩側(cè),如鋁塑復(fù)合管,它的特點是管道內(nèi)壁不會腐蝕結(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作用。

  根據(jù)金屬的材料可分為:

  (1).鋼塑復(fù)合管

 。2).不銹鋼-塑復(fù)合管,塑覆不銹鋼管

 。3).塑覆銅管

  (4).鋁塑復(fù)合管,交聯(lián)鋁塑復(fù)合管

  (5).襯塑鋁合金管

  應(yīng)該說復(fù)合管材是管徑≥300mm以上給排水管道最理想的管材。它兼有金屬管材強度大,剛性好和非金屬管材耐腐蝕的優(yōu)點。但它又是目前發(fā)展較緩慢的一種管材。這是因為:(1)。兩種管材組合在一起比單一管材價格偏高。(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,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,我國還未有統(tǒng)一的設(shè)計、施工及驗收規(guī)范。設(shè)計及施工人員往往套用鍍鋅管的工藝來進行設(shè)計與施工,故在此不作一一贅述。

延伸閱讀:建筑 給排水 常用管材
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