建筑给排水新型管道应用及研究

2011-12-31崔新宸

城市建设理论研究 2011年28期

崔新宸

【摘要】近年来，建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。传统的镀锌钢管和普通排水铸铁管由于易锈蚀、自重大、运输施工不便等原因被取而代之。目前，建筑给排水常用管材主要有塑料管、金属管和复合管三种。现就目前常用的各种给水、排水管材予以分类，并对各自的技术特征及应用情况进行了技术特征阐述。

【关键词】建筑给排水；管材；塑料管；金属管；复合管

[中图分类号] TU5[文献标识码] A[文章编号] T2011-12(03)-1004

1 建筑给排水管材常用管材

1.1金属管

1.1.1镀锌钢管

镀锌钢管规格执行国家标准(GB3091-87)。其物理特性表现为：密度7.85×103kg/m3；导热系数42～52W／(m·K)；抗拉强度310N／mm2；线胀系数1.2×10-5m／(m·K)。镀锌钢管适于输送水(热水)、煤气等压力流体；连接方式为螺纹连接或法兰连接。

镀锌钢管表面镀锌层有电镀和热浸锌两种工艺。热浸锌工：|锌层厚，粘结力强，在给水管材制造中，属于被推荐做法。镀锌钢管一度是我国经济条件下为保证生活饮用水水质而采用的主要管材。

1.1.2铜管

金属管中最具优势的是铜管，铜管应用较久，优点较多，管材和管件齐全，接口方式多样，较多的应用在热水管路中。目前存在的主要问题在于铜的析出量容易超标。

1.1.3铸铁管

给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点，适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。

卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，20世纪60年代开始进入国际市场，经过几十年的推广和应用，这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点，是一种更新换代产品。但这种管材及配件价格相对较贵，所以在国内一直未能得到推广与普及。

1.1.4薄壁不锈钢管

建筑给排水薄壁不锈钢管材寿命周期综合成本低，具有卫生、耐腐蚀、强度高、韧性好、壁薄、水力条件好、阻氧、抗低温、抗老化、可回收再利用，是建筑给水、排水各类管材中的高档管材。目前已广泛应用于生活冷热水系统、直饮水系统、医药及食品管道系统、户表改造和大型屋面雨水压力流(虹吸式)排水系统。在消防系统中也崭露头角。随着国民经济的高速增长和居民的生活品质的提高，该种管材在住宅小区、住宅及公建群的应用前景非常看好。

1.2 塑料管

常用塑料管有：硬聚氯乙烯管（PVC-U），高密度聚乙烯管（PE-HD），交联聚乙烯管（PE-X），无规共聚聚丙烯管（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。

塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点：①化学稳定性好，不受环境因素和管道内介质组分的影响，耐腐蚀性好；②导热系数小，热传导率低，绝热保温，节能效果好；③水力性能好，管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢，管内流通面积不随时间发生变化，管道阻塞机率小；④相对于金属管材，密度小，材质轻，运输，安装方便，灵活，简捷，维修容易；⑤可自然弯曲或具有冷弯性能，可采用盘管供货方式，减少管接头数量。

塑料管的主要缺点：①力学性能差，抗冲击性不佳，刚性差，平直性也差，因而管卡及吊架设置密度高；②阻燃性差，大多数塑料制品可燃，且燃烧时热分解，会释放出有毒气体和烟雾；③热膨胀系数大，必须设置伸缩补偿装置。

1.2.1塑料管性能

1.2.1.1物理性能

塑料管的物理性能：和铝塑复合管、钢管、铜管相比，塑料管的物理性能主要是在管道的联接方式、用途、补偿措施和管道保温等方面有其优点。如：①PVC-U、PP-R、ABS的力学性能相对较高，被视为“刚性管”，明装较好；反之，PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。②塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U，PE，ABS仅能用于冷水管，而PE-X，PP-R，PB则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时，耐热性能成为主要指标。③塑料管因热膨胀系数高，在塑料管路中尤其是作为热水管，采用柔性接口，伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE，PP-R等聚烯烃类为最。施工安装时，如果对此没有足够重视，并采取相应技术措施，极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。④由于导热系数低，塑料管的绝热保温性能优良，进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。

1.2.1.2承压性能

承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验：液压试验和长期高温液压试验。

1.2.1.3卫生性能

理化卫生指标，其中PE，PE-X，PP-R，PB和ABS易达标。而PVC-U管材在生产时，应使用无毒PVC树脂和卫生及稳定剂才能满足卫生性能的要求。

1.2.2给水塑料管的应用

一般情况下，聚氯乙烯管由于价格低廉，在不考虑水质影响，在冷水供水系统中属于首选管材，而当温度较高时，可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。

1.2.3排水塑料管的应用

材质单一：硬聚氯乙烯结构形式多样，芯层发泡管，空壁管，螺旋管，芯层发泡螺旋管，空壁螺旋管。存在的问题：①热膨胀系数大，需设置伸缩补偿装置来解决；②刚度小，平直性差，需加密管卡、支架、吊架来解决；③耐热性差，软化温度低，需限制排水温度，限制使用场所和控制与热源的距离来解决；④阻燃性差，在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决；⑤抗机械冲击性差，需强化施工技术，精心施工来解决；⑥隔声性差，塑料管的噪声大于铸铁管，管道明装且管道位置靠近卧室时，问题尤为突出。降噪的方式，提高管道材质的隔声效果，芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的；降噪的另一方式是改变水流条件，螺旋管是基于这一思路而开发的。将两种方式结合起来的思路是芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管的开发。

相同条件下，不同结构形式的排水塑料管，其噪声测定结果：普通管＞芯层发泡管＞空壁管＞螺旋管。

排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前，排水塑料管已可在建筑高度100m以下的建筑物内使用，但各地区的进展很不平衡。当建筑高度超过100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合，可采用柔性抗震排水铸铁管。

吴襄等[1] 指出，新型建筑给排水管材在选用时应注意：①考虑管材耐压能力，要注意温度的变化对管道的承压能力的影响；塑料管的线性膨胀系数大于金属管，安装时要注意设置支架、伸缩节，明装管道应注意设置温度补偿装置；塑料管适用于多层建筑给水水平干管、立管、支管，高层建筑的给水水平干管、支管。管道在给水系统中所处的部位不同，在施工中则有不同的要求，应根据管材的性能选择使用。②在民用建筑中，建筑给水管材宜选用PP-R管、PE-X管、PB管、PP-C管、PVGU管；建筑排水管选用PVC-U排水塑料管，特别适用于多层建筑。③选择给排水管材需要综合技术和经济因素决定。标准较高的建筑给水管材宜选用PP-R管，排水管选用螺旋消音塑料管；而对于标准一般的建筑给水管材宜选用P-CU管，排水管选用普通的PVC-U排水塑料管。④随着人们对环保意识的提高，通过对建筑给排水管材的技术经济分析得出，应优先选用塑料管。

1.3 复合管

复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层（要求耐水腐蚀）、支承层、保护层（要求耐腐蚀）组成。

复合管一般以金属作支撑材料，内衬以环氧树脂和水泥为主，它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好；也有以高强软金属作支撑，而非金属管在内外两侧，如铝塑复合管，它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢，保证水质；也有金属管在内侧，而非金属管在外侧，如塑覆铜管，是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。按金属的材料可分为：①钢塑复合管；②不锈钢—塑复合管，塑覆不锈钢管；③塑覆铜管；④铝塑复合管，交联铝塑复合管；⑤衬塑铝合金管。

应该说，复合管材的管径≥300以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大，刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为：①两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。②两种材质热膨胀系数相差较大，如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈时，容易脱开，而导致质量下降。

复合管的连接宜采用冷加工方式，热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。

2 建筑给排水管材的选用原则

目前，我国建筑给排水管材投资占建筑总投资的比例比较低，约为3％。但是，如果选材不当，所造成的损失将是第一次投资的10～30倍。这些损失包括：漏水造成的施工损失、财产损失、维修或更新中的装潢损失、水管材料的再投资损失、误工损失、服务损失等。

王文兵[2] 指出了建筑给排水的选用原则：安全性，节约性，卫生性，循环性。水管的选择应综合管材的卫生、性能、成本、使用寿命、安装维修、耐腐蚀、密封性、水力条件、防火性、防噪声、热膨胀系数、收缩系数、强度、耐用、安全、环保等多种因素来考虑，才能选择出最佳管材，避免因管材选择欠佳造成的各种直接、间接损失。

周广国等[3] 介绍了建筑给排水管材分类及技术特性分析。塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂、稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂、紫外线吸收剂、改性剂等。

曹积宏[4] 关于建筑给排水管材选择与应用进行了探讨：结合我国特殊的地理环境，对常见的特殊地区路基的施工方法、处理措施等做了深入的分析，得出了特殊土地区路基施工方法的主要特点、适用条件以及质量控制要点。对于湿陷性黄土地区通常采用强夯法、灰土挤密法、灰土和水泥土垫层法、隔水法施工；对于风积砂地区采用包边土施工；膨胀土地区要对路基断面、高度、边坡、排水、压实等进行全面控制；多年冻土地区土基保持冻结状态下施工，融期要采取快速分修施工方法；软土及沼泽地区采用夯实法、预压加固法、挤密法、化学加固法等。

张小鹏[5] 指出了建筑给排水管材选用的误区：各种新型管材层出不穷，有些设计人员偏爱新型材料对原有材料束之高阁。近年来，在建筑排水设计中很少选用塑料管材，认为塑料管材噪声大不如铸铁管。实际情况是当建筑物高度在100m以下时塑料管材仍具有较大的使用空间。

建材业的高速发展为建筑业的发展提供了动力。工程设计人员应坚持可持续发展的原则，以科技为先导，以节能、实用为目的，积极采用和推广新工艺、新技术、新产品、新材料。

3 建筑给排水管材展望

随着社会和经济的发展，人们的生活品质日益提高，人们对建筑设备的使用功能提出了更高的要求。其中给排水管材，在建筑工程中占有越来越重要的地位。建筑给水管材除具有管材的一般性能外，还要符合卫生要求、不产生二次污染；建筑排水管材除具有坚固的性能外，还要有更高的抗腐蚀性能。随着人们对环境保护意识的增强，要求给排水管材从生产、安装，到使用的全过程都要有环保理念，因此塑料类管材的生产应运而生，并且发展迅猛。

塑料类管材具有卫生、环保、经济、美观、质轻耐蚀、使用寿命长、能满足不同用户的水质要求、省材节能等方面的优点，优于传统的钢管、铸铁管。因此，在建筑业越来越受到重视。

参考文献

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