浅谈给水管材的选用.ppt
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1、浅谈给水管材的选用,建筑及小区给水、消防管道,内容提要 一.概述 现行有效的给水管材相关的规程及标准图集 二.给水管管材种类、性能及选用与相关规范、规程的制定: (一)规范与规程的制定、发展与修订 (二)给水管材种类、性能及选用 1.建筑给水塑料管材,1.建筑给水塑料管材 1).建筑给水塑料管的设计依据 2).塑料给水管材种类、性能及选用 a.塑料管材种类与性能 b.塑料管材选用要点 c.塑料管道安装要点 3).小结 2.建筑给水复合管道 1).建筑给水复合管道的设计依据,2).复合给水管材种类、性能及选用 a.复合管材种类 b.复合管材的选用及压力等级 c.管道的位移补偿、防腐、保温 3).
2、小结 3.建筑给水金属管道 1).建筑给水金属管道的设计依据 2)金属给水管材种类、性能及选用 a.金属管材种类,b.金属管材的选用及压力等级 c.管道的位移补偿、防腐、保温 3).小结 4.室外埋地给水、热力管道 1)室外埋地给水管道的设计依据 2)室外埋地热力管道设计依据 3)管材种类、选用 a.管材种类,b.管材的选用要点 c.室外给水管道的安装要点(本次不含热力管道) 4)管道的地基、基础与支墩(埋地热力管道不含在本章节内,另述) 5)管道的位移补偿、防腐(埋地热力管道不含在本章节内,另述) 6)小结,一、 概述 用于生活饮用水的给水管道系统所用的管材、管件及与水接触的其他辅助材料的卫
3、生要求,应符合现行国家标准生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准GBT 17219的有关规定。 目前现行有效的给水管材相关的部分技术规程及标准图集: 1.建筑给水塑料管道工程技术规程CJJ/T98- 2014 2.建筑给水复合管道工程技术规程CJJ/T 155-2011,3.建筑给水金属管道工程技术规程CJJ/T 154-2011 4.埋地塑料给水管道工程技术规程CJJ 101-2016 5.给水排水管道工程施工及验收规范GB 50268-2008 6.自动喷水灭火系统CPVC管管道工程技术规程CECS 234:2008(仅适用于轻、中危险级I级场所中湿式自动喷水灭火系统公称外径不超过
4、50mm的配水管及配水支管),7. 11S405-14 建筑给水塑料管道安装 11S405-1 建筑给水氯乙烯类塑料管道安装 11S405-2 建筑给水聚烯烃类塑料管道安装 11S405-3 建筑给水复合类塑料管道安装 11S405-4 建筑给水塑料管道安装通用详图 8. 10SS411 建筑给水复合金属管道安装 9. 09S407-1 建筑给水铜管道安装 10. 10S407-2 建筑给水薄壁不锈钢管道安装,10. 10S507 建筑小区埋地塑料给水管道施工 11. 10S505 柔性接口给水管道支墩 12. GB 50981-2014 建筑机电工程抗震设计规范,二、给水管管材种类、性能及选
5、用与相关规范、规程的制定 (一)规范与规程的制定、发展与修订 1. 简述规范、规程代号的含义 规范中的GB/T国标推荐 GB国标 JB-军标 QB-企标 DB地标 行业标准中的JGJ、JGJ/T建筑工程行业建设标准 CJJ、CJJ/T中华人民共和国行业标准 CJ、CJ/T中华人民共和国城镇建设行业标准,CECS中国工程建设标准化协会标准 CCES中国土木工程学会标准 相互关系:地标与企标遵从并不低于国标标准;协会、学会标准一般先于行业标准制订,通过实践与发展继而制订国家行业标准。 2.简述规范与规程的制定、发展与修订 20世纪90年代中末期,随着塑料管道应用的不断推广,塑料管及复合管的种类越来
6、越多,选用管材有点眼花缭乱,UPVC、CPVC、ABS、钢塑复合管、铝塑复合管管材发展比较早,相关管材及管件的国,家标准及相应的集设计、施工、验收要求的规程(中国工程建设标准化协会标准,规程代号CECS)管比较完善;至本世纪初,我国快速发展了许多塑料管材及复合管材,陆续出台了相应管材及管件的国家标准、协会标准(CECS),并且随着各种管材、管件产品规格增加、质量的提高和技术配套设施的完善以及设计与施工安装方面积累的经验,国家标准、协会标准也不断地进行修订与完善。中国建设标准化协会出台了对应各种管材的技术规程(CECS),指导设计与施工等,可谓种类繁多;根据原建设部关于印发的通知(建标20071
7、25号)的要求,经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,按类制定了建筑给水塑,料管、建筑给水复合管、建筑给水金属管等相关规程,编号为行业标准。 上述规程一般包括以下主要技术内容:1 总则;2 术语和符号;3 材料;4 设计;5 施工;6 质量验收。 (二)给水管材种类、性能及选用 1.建筑给水塑料管材 1).建筑给水塑料管的设计依据:建筑给水塑料管道工程技术规程CJJ/T98-2014,适用范围:本规程适用于新建、扩建、改建的民用及工业建筑给水塑料管道工程的设计、施工及质量验收。其中冷水管道长期工作温度不应大于40、最大工作压力不应大于100
8、MPa;热水管道长期工作温度不应大于70、最大工作压力不应大于060MPa。,2).塑料给水管材种类、性能及选用 a.塑料管材种类与性能 给水塑料管材种类 ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物; AGR丙烯酸树脂化学改性的高抗冲聚氯乙烯; PB聚丁烯; PE聚乙烯材料总称; PE80材料的最小要求强度为8MPa的聚乙烯材料; PE100材料的最小要求强度为10MPa的聚乙烯材料; PE-RT耐热聚乙烯的总称; PE-X交联聚乙烯; PO聚烯烃材料总称(通常指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物。英文缩写为PO。其中以聚乙烯和聚丙烯最 多,还有聚丁烯等); PP-R无规共聚聚丙烯;PVC-C氯化聚氯乙烯;
9、,PVC-M物理改性高抗冲聚氯乙烯; PVC-U硬聚氯乙烯。 建筑给水塑料管道除氯化聚氯乙烯(PVC-C)可用于水喷淋消防系统外,其他给水塑料管材不得用于室内消防给水系统。 给水塑料管材的性能表中某些数据,比如线膨胀系数、导热系数、弹性模量,在相关规程、标准图集(包括国标、北京标等)中有微小的不同,不影响使用。,b.塑料管材选用要点 dn-公称外径,规定的外径,等于最小平均外径demin。 en-公称壁厚,管材或管件的壁厚规定值,等于最小壁厚emin。 管系S-与公称外径和公称壁厚有关的无量纲数,用于选用管材规格。S=(dn-en)/2en=(SDR-1)/2,新标准采用,便于工程选用。 标准
10、尺寸比SDR-公称外径/公称壁厚,属于老标准采用。 管材公称压力PN-冷水管材在20的水温条件下,使用年限为50年,产品标准所给定的最大允许工作压力。不同的管材或同一种管材不同的使用等级,管系相同的情况下对应的公称压力也不同。 系统工作压力Pm-管道系统工作时,作用于管内壁的最大持续压力,不包括试验压力和水锤压力。,管材设计压力PD-为了方便选用热水管道,温度不大于70,使用寿命50年所对应的管系允许的设计压力值,等于CA*Pm的乘积。 总体使用(设计)系数C-一个大于1的数值,它的大小考虑了使用条件和管路其他附件的特性对管系的影响,是 在置信下限所包含因素之外考虑的管系的安全裕度。是管材设计
11、的安全系数,是产品设计所固有,不能作为工程设计中压力的安全系数CA。 CA工程应用管材的安全系数。 带阻隔层的管材-带有很薄阻隔层的塑料管材,用于阻止或减少气体或光透过管壁。(如PE-RT) 使用条件级别-用于热水系统的塑料给水管道,根据不同的使用温度(60,70)设定两个应用级别,对应不同的总体使用(设计)系数C。,冷水管选用公式:PN=CAPm/f CA硬聚氯乙烯(PVC-U)、ABS、聚丙烯(PP-R)管及重要工程可取15,改性聚氯乙烯(PVC-M、AGR)及其他聚烯烃管材可取1215; 热水管选用公式:PD=CAPm CA聚丙烯(PP-R)管材及重要工程可取15,其他聚烯烃管材及氯化聚
12、氯乙烯可取12; 从表1.表2.表3可以看出:不同管材同一管系对应的公称压力不同,温度对塑料管材的使用性能影响很大。,表1 冷水系统中,不同公称压力PN下的管材S系列选用表,表2 热水系统中,不同设计压力PD下的管材S系列选用表,表3 建筑给水塑料管道管材在不同工作温度下的压力折减系数f,c.塑料管道安装要点 (1)塑料管道的连接方式分基本连接、过渡式连接。 基本连接-用于同材质连接; 过渡式连接-用于与其他管材的管道连接或与阀门及附件连接;其中丝扣连接通常采用注塑成型内嵌铜制内丝或外丝的管件与其他材质管材等连接。 氯乙烯类与ABS塑料管道基本连接为粘接与胶圈接口,由于其属于极性塑料管材,可用
13、企业配套的溶剂型胶粘剂粘接,方便可靠;聚氯乙烯类给水管材或管件的承口,嵌入专用的双唇橡胶密封圈,管材插入管件后橡胶圈压缩起密封的连接方式。弹性密封圈连接不能承受轴向拉力或推力。故胶圈接口一般不用于室内管道连接,宜用于室外埋地。,聚烯烃类塑料管道 非极性塑料如聚烯烃类管材采用热熔连接或机械连接。 PP-R、PB-基本连接为热熔承插连接、电熔连接,过渡连接为法兰与螺纹连接。 PE、PE-RT-基本连接为热熔承插连接、热熔对接连接、电熔连接,过渡连接为法兰与螺纹连接。 PE-X-基本连接为卡箍式连接、卡压式连接,过渡连接为螺纹连接。 (2)管道布置与敷设 敷设在垫层内塑料管道不能采用机械连接,可对应
14、不同管材分别采用粘接或热熔连接。 管道穿越楼板、内墙、屋面等处做法详见11S405-4建筑给水塑料管道安装通用详图。,塑料属高分子材料,线膨胀系数较大,是金属管道6倍12倍,塑料管道系统支吊架比较密集,对于设计施工安装要求比较高。管道系统应分段设置固定支承或支架,当其间距大于下表规定时,应采取补偿措施。 横管直线管段固定支架的最大间距L选用表(m),给排水技术措施上的部分塑料热水横管直线管段固定支架的最大间距L如下表(热水)(m) 与规程上数据出入较大,更为保守。规程第4.6.3条附表中横管固定支架最大间距的计算依据是:热水管道温差为65,冷水管道温差为30,材料管道的伸长量控制在50mm。是
15、为工程设计中较合理设置补偿器(包括自由臂补偿)而制定的。,另外,室内管道系统在下列部位也应设置固定支承或支架: 管道采用弹性密封圈连接的部位; 立管有横管接出时,立管上的分支部位; 自由臂计算管段的下游一侧; 其它不一一列举。 规程或图集中规定的冷、热水管道明敷或暗设的支吊架(包括固定支架、滑动支架)最大间距因国内尚无实测资料,是按现行国家标准建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB 50242规定,并参照了欧洲有关国家资料经整理后确定的。,塑料管道从出厂到安装应用,轴向膨胀或收缩的过程,一般先轴向收缩,因管材生产在流水线上是挤出和牵引后急骤冷却定型,管材存在内应力,这种内应力逐步消除,应力
16、消除过程中管材纵向收缩。管材出厂到使用有一段时间应力才能消除,应力消除后管材遵循热胀冷缩规律。室内管道常用的伸缩补偿方式:利用管道折角自然补偿、多球橡胶伸缩节、塑料伸缩节补偿等。多球橡胶伸缩节适宜于横管,塑料伸缩节适宜于立管。注意金属波纹管是不能用于塑料管材,因为它是专为小膨胀量,大膨胀力的金属管设计的,正与塑料管相反。另外考虑到小管径的膨胀力较小,对于dn25mm的塑料管,嵌埋在墙内或地面垫层内时不考虑补偿措施,但必须有一定厚度和强度的砂浆压住,以防涨裂墙、地面。,冷热水管道热膨胀或收缩的轴向伸缩量、自由臂补偿量的计算公式如下: 冷水管计算公式:L=Lt t=0.65ts+0.1tg 式中:
17、L计算管段的轴向伸缩量(mm); L计算管段长度(mm);(注意单位) t计算温差(); ts管道内水的最大温差(); tg管道周围的环境温差()。 管材的线膨胀系数(1);(注意单位) 注:当计算资料不齐全时,管内冷水最低温度取5、最高水温取40、环境温差取35。 热水管计算公式:L=Lts 注:1 当资料不齐全时,管内冷水温度取5; 2 管内热水管计算温度取70。,对应某一种管材,管道膨胀量主要取决于水温,环境温度影响膨胀量小,热水管道水温温差计算系数取10,这样计算较简单且偏于安全。 最小自由臂长度La计算公式:La=K(Ldn)1/2 式中:La最小自由臂长度(mm); K自由臂计算系
18、数或材质系数;聚氯乙烯物理和化学改性管材可取2527,(国标图集3034);聚丁烯(PB)管材可取10,交联聚乙烯(PE-X)、聚丙烯(PP-R)、耐热聚乙烯(PE-RT)管材可取20,(国标图集:聚乙烯、耐热聚乙烯27,交联聚乙烯、聚丙烯20); L计算管段管道轴向伸缩量(mm); dn管材的公称外径(mm)。 材质系数K与管材材质的柔韧性有关。材料的柔韧性优良K值小,相反管材刚性好K值大。,3)结论 在实际工程中,建筑给水大面积使用塑料管比较少,并且使用比较广泛、甲方与施工单位容易接受的塑料管以PP-R管居多,有如下原因:各方对塑料管材的认知度不够。对管材质量的可信度低。塑料管容易变形对施
19、工安装要求比较严格、繁琐。塑料管刚度低,对运输、保存、施工现场保护等要求比较规范。承压范围小,对于加压站房供水干管及高层建筑供水横干、立管的可靠性不够。PP-R管材性价比高,卫生性优良,施工安装方便,热熔连接可靠,卫生性能优良给水支管很适宜地面垫层暗装。PVC给水管材不应以铅作为稳定剂,还要控制氯乙烯单体含量,生产过程中需加助剂,卫生性能指标控制较其他塑料管难,随着塑料管材的发展,在建筑给水系统中被选用的几率越来越少。CPVC、PE-X、PB、PE-RT用于热水系统性价比更高,且PE-X、PB、PE-RT更多用于空调、地暖系统。,在规程适用的范围内选用塑料给水管,并留有余量确定适合的管系。 建
20、筑机电工程抗震设计规范中411,2)条,高层建筑及9度地区建筑的干管、立管应采用铜管、不锈钢管、金属复合管等强度高且具有较好延性的管道。 弹性模量E:衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标,相当于普通弹簧中的刚度。弹性模量E小,轴向力就小。,2.建筑给水复合管道 1).建筑给水复合管道的设计依据:建筑给水复合管道工程技术规程CJJ/T 155-2011,适用范围:本规程适用于新建、扩建和改建的民用和工业
21、建筑给水复合管道工程的设计、施工及质量验收。 2)金属给水管材种类、性能及选用 a.复合管材种类 复合管采用两种或两种以上的材料,经复合工艺而制成为整体的圆管。 钢塑复合管(SP管)在钢管内壁或外壁或内外壁衬(涂)一定厚度塑料层复合而成的管材。以公称直径DN表示。包括衬塑复合钢管、涂塑复合钢管和外覆塑复合钢管。衬塑复合钢管的基管为焊接钢管、无缝钢管;,外防腐为热镀锌、涂塑、外覆塑;内衬塑为UPVC、CPVC、PP-R、PE、PE-X、PE-RT。涂塑复合钢管以钢管为基管,以塑料粉末为涂层材料,通过吸涂、喷涂等涂塑工艺在其内表面熔融涂敷塑料层、在其外表面熔融涂敷塑料层或用另外工艺在外表面涂敷上其
22、他材料防腐层的钢塑复合管材;内涂层为聚乙烯(PE)、环氧树脂(EP);外涂层为热镀锌、聚乙烯(PE)、环氧树脂(EP)。 钢塑复合压力管(PSP管)以钢带经焊接成型的钢管为中间层,内外层为聚乙烯或聚丙烯塑料,采用热熔胶,通过挤塑成型方法复合成一体的管材。以公称外径 dn表示。中间层钢管比钢塑复合管薄很多,与复合塑料层共同承压。 不锈钢塑料复合管(SNP管)由外层不锈钢管和内层塑料管粘合而成的复合管材。又称超薄壁不锈钢塑料复合管材。,不锈钢塑料复合管(SNP管)由外层不锈钢管和内层塑料管粘合而成的复合管材。又称超薄壁不锈钢塑料复合管材。以公称外径dn表示。外管为对接焊薄壁不锈钢管、内管为挤出成型
23、的塑料管,采用预应力复合或粘接复合。预应力复合结构的管材是一种外层结构为不锈钢管、内层结构为热塑性塑料(PP-R、PB、PE-RT等)管,经预应力复合而成两层结构的管材,如图1所示。粘接复合结构的管材是一种外层结构为不锈钢管、内层结构为塑料(PE、PE-X、PVC-U、ABS等)管,中间层为热熔胶或其他胶粘剂,经粘合而成三层结构的管材,如图2所示。,钢骨架塑料(聚乙烯)复合管 以缠绕钢丝网或钢板孔网为中间层,内外层为聚乙烯塑料,采用热熔胶,通过挤塑成型方法复合成一体的管材。钢骨架塑料(聚乙烯)复合管包括钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管和钢板孔网骨架塑料(聚乙烯)复合管材。以公称外径dn表示。钢丝
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