试论无规共聚三型聚丙烯管材在建筑给水中的应用

潘金兰

摘要：无规共聚三型聚丙烯（PP-R）管是一种环保型管材，具有优良的耐热性及较高的强度，制作成本较低，且这种管材采用热熔连接，施工工艺简单，施工质量容易得到保证，在建筑给排水中越来越受到重视。本文介绍了这种管材的历史变革、工程应用特点。特别的，本文针对这种管材在工程应用中出现的一些问题，提出了分析，并给出了解决办法。

关键词：无规共聚三型聚丙烯，热熔连接，公称外径，建筑给水

Abstract: no rules copolymerization three type polypropylene (PP-R) tube is a kind of environmental protection pipe material, has good heat resistance and high strength, production cost is low, and the pipe a heat connection, construction technology is simple, easy to ensure the construction quality, in the building water supply more and more attention to. This paper introduces the history of pipe of change, of engineering application characteristics. In particular, in this paper the pipe in engineering application some problems appeared in, put forward the analysis, and gives the solution.

Key words: no rules copolymerization three type polypropylene, hot melt connection, nominal diameter, building water supply

中图分类号：G258.91文献标识码：A 文章编号：

正文：

随着我国建筑行业的发展，尤其是高档建筑的发展，传统的镀锌钢管、焊接钢管等由于存在“质重易蚀”、使用寿命短、卫生条件低等方面的天然缺陷，越来越难以满足用户的要求。而无规共聚三型聚丙烯（PP-R）管、铝塑复合管（PAP）及交联铝塑复合管（XPAP）却具有“质轻耐蚀”，使用寿命长，无规共聚三型聚丙烯（PP—R）作为推荐管材，虽然国内市场只有近两年的应用，市场占有率却遥遥领先于其他塑料给水管，表现出其强劲的生命力.如何在建筑给水技术应用中更加科学化，标准化，已成为一个不容忽视的问题。

一、无规共聚聚丙烯管材的变革历程

聚丙稀(Polypropylene )，简称PP，是一种常用的聚烯烃塑料，具有良好的耐热性和耐压强度，且价格低廉，产量较大.但由于普通聚丙烯存在低温脆性，长期蠕变性能差等缺陷，限制了在管道工程上的应用.为此原料制造商与管道工程界进行了广泛合作，投入了大量人力、物力和财力进行全面的研究，致力于对PP的改性，使之成为适合于管道工程的可用塑料.先后开发了均聚的PP-H（Ⅰ型），嵌段共聚的PP-B（Ⅱ型）和无规共聚的PP-R(Ⅲ型)。

PP-R（Polypropylene -Ethylene Random Copolymer）是采用先进的气相共聚法，使PE(5%左右)在PP的分子链中随机地均匀聚合产生。PP-R较PP-H、PP-B具有更好的低温抗冲击性能和长期蠕变性能。PP-R管材除具有一般塑料管材质轻、强度好、耐腐蚀、使用寿命长的特点外，还由于自身的特性具有无毒（分子中仅含有碳氢两种元素，不会造成对人体的任何毒副使用，是当之无愧的环保健康材料），不生锈、不结垢（内外壁光滑，具有较强的耐腐蚀性，且对流动液体具有很少的流动阻力）耐热、防冻、保温、废料可以回收利用等优点，因此，可用作冷热水管，纯净水管及饮用水管等。

前一时期国内市场上曾出现了一种称做PP-C的管材，它是共聚聚丙烯的统称，PP-B、PP-R都属于PP-C类，即共聚类，市场上被称为PP-C管的实际上是PP-B管，原材料为嵌段共聚聚丙烯，价格较为便宜，而PP-R为无规共聚，PP-B的耐压性能与PP-R相比差距较大，故不能混淆。

二、PP-R管材工程应用特点

1、良好的卫生性能和保温性能。管材原料属聚烯烃，其分子仅由C、H元素组成，原、辅料完全达到卫生标准，耐腐蚀性好，对水中所有离子不起化学作用，不会锈蚀，不仅可用于冷热水系统，而且可用于直饮水系统.PP-R管材导热系数为0.21W/m•k，仅为钢管的1/200，一般情况下不需保温，用于热水管道时保温节能效果明显。在温度变化时产生的膨胀力也较小，适合嵌墙和地坪面层内的直埋暗敷。

2、较好的耐热性能、使用寿命长。管材最高工作温度可达95℃，在1.0MPa压力下长期使用温度为70℃，满足热水供应的上限温度。常温下使用寿命可达100年以。

3、安装方便、连接可靠。管材不仅生产过程简单、设备投资少而且质量轻，重量仅为钢管的1/9，紫铜管的1/10，减轻了工人的施工强度。由于管料采用同种原料加工制作，具有良好的热熔功能，安装方便可靠，连接部位的强度大于管材本体，管件结构不影响流量。并且管道阻力小，直管内壁平滑，不会结垢，沿程摩擦阻力比铜管道小，管配件连接时断面积不变。

4、管材、管件的废料可回收利用。废料经清洁、破碎后可直接用于生产管材、管件。在生产、施工过程中对环境无污染，民用市场占有率较高。PP-R管材主要应用于冷热水系统、直饮水系统、采暖系统（包括地板辐射采暖），在欧洲应用较为普遍.例如1996年意大利民用PP-R管材达30Mm，其它各类塑料管道的应用分别是：交联聚乙烯管（PEX）17Mm，聚丁烯（PB）3Mm，铝塑复合管为2Mm，仅为PP-R管材的1/15。

PP-R管材不足之处主要是其刚性和抗冲击性能比金属管道差，在阳光的长期直接照射下会老化；材料许用应力低，管壁厚较大，直接影响材料成本；在相同外径下，有效流通截面比其他管材小；原材料价格居高不下。

三、工程应用中的若干问题探讨

1、 PP-R管的选用原则

1.1正确区分管材用途，合理选择冷、热水管.冷、热水管壁厚不同，耐压不同，价格也不同。设计时要特别注明采用冷水管还是热水管，并按规定标注管道规格。

根据输送水温、工作压力、使用寿命等因素，PP-R管材的壁厚按压力等级分为PN1.0、PN1.25、PN1.6、PN2.0、PN2.5、PN3.2 等六个系列。冷水管材及管件压力等级最小为PN1.0 MPa，热水管材及管件最小压力等级为PN2.0 MPa。

PP-R管材承压具有二个显著特点，一是随着管内水的温度上升，其允许压力会急剧下降；二是承压时间增长，其允许压力也明显下降。考虑管道长期使用寿命以及施工和实际使用中非正常因素，为安全需要，70℃ 水温时最大允许压力仅为0.66 MPa。选用管材压力等级必须满足工作水温时的承压能力。

1.2现行建筑给水排水设计与施工验收规范以及所有塑料管材生产企业，对塑料管径规格的表示均为公称外径，符号为De，单位为mm。PP-R管材用De× t表示，t代表壁厚。塑料管材管径规格表示方法已不同于《给水排水制图标准》中所述公称直径DN(mm)，在设计计算、材料供应、组织施工中都要特别注意压力级别和管径规格。普通塑料管公称外径和公称直径对应关系如表1。PP-R冷、热水管公称外径虽然相同，但由于壁厚不同，计算内径不同，见表2。

表1公称外径与公称直径比较

Tab.1Comparison of external diameter with nominal diameter

De/mm 20 25 32 40 50 63 75 90 110

DN/mm 15 20 25 32 40 50 65 80 90

表2公称外径与计算内径比较

Tab.2 Comparison of external diameter with computational internal diameter

De/mm 20 25 32 40 50 63

冷水管内径/mm 15.4 20.4 26 32.6 40.8 51.4

热水管内径/mm 13.2 16.6 21.2 26.6 33.2 42

1.3禁止作为消防管材使用。PP-R管氧指数较低，属于可燃材料，不得用于消防给水系统，也不得与消防给水管道连接。

2、 PP-R管的布置与敷设

PP-R管的布置原则应遵照现行《建筑给水排水设计规范》，敷设方式采用暗敷的较多。暗敷的理由主要是解决热膨胀。直接嵌墙或在建筑面层内敷设，可利用其摩擦力，克服管道因温差引起的膨胀力。此外有利于隔热，避免老化。

暗敷方式有直埋暗敷方式（包括嵌墙敷设，地坪面层敷设）和非直埋暗敷方式（包括管道井、吊顶内、装饰板后、地坪架空层敷设）。

管道嵌墙暗敷时，要求土建配合预留凹槽，尺寸的深度为De+20 mm，宽度为De+(40～60)mm.管道试压合格后，墙槽用M7.5级水泥砂浆填塞补实。

管道暗敷在地面层内应按图施工，如有变更，应在施工图上注明，且通知到用户，以避免地面装修时导致破坏。

若PP-R管采用明敷或非直埋暗敷布管时，必须按规定安装支、吊架，PP-R管在明装时，为保证美观，宜将管道自身印有生产厂家、规格型号等字迹的一侧安装在靠墙或不易被人看到的一侧。

3、 PP-R管的安装连接

同种材质的PP-R管件之间采用热熔连接，暗敷部分不得出现丝扣、法兰连接。热熔连接是一个物理过程，适用于同种材质的聚烯烃热塑性塑料。将材料原来紧密连接的分子链熔化分叉，加热一定时间，两个部件连接并固定，在熔合区建立接缝压力。由于接缝压力的作用，熔化的分子链随材料冷却，温度下降重新连接，使二个部件闭合成为一个整体。

这里应该注意的是，如果没有正确的热熔连接操作方法，即使选择了好的管材，还是难以保证管道的安装质量。为保证连接质量，首先必须选择与厂家配套的热熔工具，热焊机的加热时间和加热温度应严格按操作规程执行。管道熔接前要认真清洁管道和接头表面，清除管材表面的油污、杂质及毛刺。要注意管材插入管件的长度要适宜，连接后的管道接头处应形成均匀的凸缘，如果不均匀，甚至一边有空隙，就表示熔接不理想，难以保证其接头不漏水，此时应及时重新连接。

4、 PP-R管的试压

管道安装后在封管（直埋）及覆盖装饰层（非直埋暗敷）前必须试压。为了保证管道热熔连接的质量，在管道热熔连接24ｈ后或隐蔽之前，须对管道进行水压试验。压力试验时，首先在管道内注水，压力降是否超过0.05MPa，若发现压力降超过允许值，必须查找原因，再次进行补压试压，以确保管道接口质量。

5、PP-R管穿墙、板、基础时的做法

热水管道穿墙时，应配合土建设置钢套管，冷水管穿墙可预留洞，洞口尺寸较外径大50 mm；管道穿楼板或屋面时，应设置钢套管，以防立管累积伸缩在最上层支管接出处产生位移应力，对支管造成破坏，套管高出地面50 mm，并采取严格的防水措施；管道穿基础墙时，应设置金属套管，基础墙预留孔洞上方距套管净距不得小于100 mm。同时，按照规范要求设置管道支架，对PP-R管的安装来说也是很重要的。

6、PP-R管道安装完成后的成品保护

6.1安装过程中管道开口处应及时封堵，防止污、杂物进入而造成工程隐患。

6.2由于PP-R管道质地较软，自身的机械强度没有钢管高，因此要严防物理破坏。安装完成后管道严禁磕、碰、砸、压，在隐蔽前应做好覆盖保护措施。位于管道井内的管道在没有封闭前要采取一定措施防止砖头、杂物等掉下来将管道砸断；由于PP-R管组成元素，要甚防化学破坏，这一点在施工中极易忽视。安装在户外或有阳光直射的管道，要包扎深颜色的保护层，防止阳光照射对管道造成化学破坏。

6.3隐蔽管道应带压隐蔽，一般应以工作压力为保压压力，待隐蔽层达到许可的强度后方可撤压。

6.4隐蔽完成后一定要作好标识，以防其它工种施工破坏管道。

结束语：

总之，无规共聚聚丙烯管材以其较高的质量品位，方便快捷、永无渗漏的热熔连接方式，赢得了民用大部分市场。工程技术人员要把握住新材料的性能特点，注意其压力等级、管径规格、管壁厚度等选用原则，在技术应用中要突出卫生环保、安装快捷等特点，力求做到技术先进、经济合理、安全卫生、确保质量，吸收外面的先进技术，总结内部的安装经验，创造出良好的经济效益和社会效益。以上仅是本人在多年施工中的一点浅见，希望能与有识之士共同探讨。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。