新型建筑给水管材的选用与施工.pdf
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1、新型建筑给水管材的选用与施工 摘要:从冷镀锌钢管给水管材的问题引出了现代新型的给水管材,并从管材的耐温耐压、 线膨胀系数、导热性、抗水锤能力、价格、安装等多方面进行了比较分类,并根据各种管材 在建筑中的运用范围分成了三个部分;室内给水各分区主干管,卫生间配水支管,给水引入 管、室外给水及室内高压管,针对不同部分的管材运用及施工情况进行了归纳和总结。 关键词:给水管材的选用施工 一、新型管材产生的历史背景 镀锌钢管应用在建筑物内供水管道上已有近百年的历史,其良好的强度、 刚 度和抗冲击能力,一定的耐温、耐压能力,适中的价格,原材料易于获取且易于 加工,因而用为一种给水主材广泛地应用地工农业及建筑
2、内部各供水管道及消防 管道,但由于镀锌钢管因其管材自身的缺陷,在使用中易产生腐蚀、 生锈、结垢、 泄漏及堵塞等弊病从而对水质造成严重的二次污染,微观上表现为水样大肠肝菌 及细菌总数严重超标,宏观上出现黄水“ 、” 黑水 “ 、” 红水 “ 等现象,水质恶化; 另一方面因锈蚀渗漏破坏了用户的居住及工作环境,干扰正常生活, 影响人们的 生活质量, 并导致水资源的巨大浪费。 随着人们居住环境和生活品质的提高,对 水的使用提出了更高的要求, 迫切要求一种新型的绿色环保和替代产品出现。同 时,由于镀锌钢管要消耗大量的钢材,浪费大量能量, 不利于国家以塑代钢的环 保政策,为此进入九十年代, 建设部下决心推
3、广塑料及复合材料管材,传统的度 锌钢管将逐步退出历史舞台。 二、新型给水管材的涌现 正如人们的生活质量不断更新一样, 给水管材也盼来了它朝气蓬勃的更新换 代时代,在有机化学工业的发展推动下, 在国家政策的支持下使得大批新型给水 塑料管材及复合材料管材相继涌现,其中塑料给水管材主要有:硬聚氯乙烯管 (UPVC) ,高密度聚乙烯管( HDPE) ,交联聚乙烯管( PEX) ,聚丙烯管(PP-R、 PP-C) , 聚丁烯管(PB) , 丙烯睛丁二烯 -苯乙烯管 (ABS) , 氯化聚氯乙烯管(CPVC) 等。复合管材有铝塑复合管、涂塑钢管、钢塑复合管、塑复铜管、孔网钢带塑料 复合管等。 所有这些新型
4、给水管材的出现,再加上传统优良的铜管, 薄壁不锈管, 为我 们采用适合的给水管材提供了更多的选择,使我们可以根据建筑物的功能、 性质、 规格档次进行适当的选用。 三、管材指标分类及选取用 由于新型建筑给水管材大多采用热塑性塑料材料制成,故在考察和选用新型 管材的时候,应注意从以下几个方面进行比较: 1.耐温耐压能力2.线性膨胀系数、 膨胀力 3.热传导系数及保温4.抗水锤能力5. 壁厚、重量、水力条件6.安装连接方式7.价格 8.管材尺寸范围9.寿命 10.原材 料来源 11.卫生指标12.耐腐蚀性13.施工难易程度 下面就以上主要性质指标作适当阐述: 1. 耐温耐压能力: 热塑性塑料给水管路
5、系统的设计工作压力,一般是指输送介质温度为20 时塑料管材的承压能力。 选择冷水管道时, 一般以此值作为选择标准, 但随着被 传输介质温度的升高和塑料给水管路使用年限的增加,其承压能力将逐渐下降, 因此选择热塑性塑料管材作热水管时,应考查其在热水温度下的长期承城市力能 作为选择标准; 复合性管材主要材料仍以热塑性材料为基础,金属材料能增加其 刚度和抗拉、抗冲击能力,故复合材料管道应针对输送冷,热水选择不同管材。 2. 线膨胀系数( m/m) ,膨胀力和敷设方式: 塑料管的线性膨胀系数比金属的线性膨胀系数大得多,其线性变形主要表现 在管道轴向方向上的膨胀延长和水平方向上的弯曲,其膨胀量与温差成正
6、比, 故 对于明装或非埋设型暗装,当直线距离大于20m 时,应考虑采用伸缩节或折角 自然补偿方式, 这是塑料管与金属管的一个最重要的差异。在设计及施工安装时 应予以充分重视。但同时考虑到虽然塑料管的线性膨胀系数是金属管的几至十几 倍,但其膨胀力却只有金属管的几十分之一,同时有良好的抗里变性能。 故对于 卫生间或是室内地板内暗埋敷设的支管,由于受水泥砂浆的摩擦阻力, 塑料管线 性膨胀会受约束而蠕变为向变化,而不至于使外敷水泥崩裂, 故配水支管可传统 方式埋设或适当留一定管槽空间;复合管由于料材料的膨胀受到金属的约束,线 膨胀系数大大降低, 但如果金属部份和塑料材料之间接合不紧密,会由于热胀冷 缩
7、不均而产生剥落和分层现象, 从而影响复合管的整体性能, 降低其强度和承压 能力,这也是复合管制造工艺需要注意的问题。 3. 导热性能(导热率w/cm.k) : 塑料管的导热率约是钢的1/100,是铜的 1/1000,也就是塑料管自身有极好 的隔热保温性能。 在条件有限的情况下甚至可以不做保温处理,但现行的塑料热 水管规程仍以对保温作了一定的规定,如对于主配水干管及回水管、 屋面及室外 可能结冻的管仍需保温, 而对于埋墙地板敷设的配水支管不需考虑。塑料管的保 温一般采用 PVC/NBR 闭孔型橡塑海保温管、 高发泡聚乙烯(PE) 闭孔型保温管、 硬聚氨酯泡沫塑料管和现场喷聚氨基多元脂发泡剂等。
8、4. 抗水锤能力(弹性模量N/cm) 、壁厚: 给水系统中由于阀门启闭, 系统压力突然变化, 而造成水锤现象, 严重的水 锤现象可导致管材的爆裂和变形。水锤压力的大小与水锤波速有关,水锤波速又 与管材的弹性模量和管径、壁厚有关,管材的弹性模量越小、管径越大,壁厚越 薄均可使水锤减小。一般各种塑料管的抗水锤能力均低于钢管的抗水锤能力。 5. 壁厚、重量、流量、管径范围 由于各种管道材料的不同, 其在满足同样抗压、 耐温和强度条件下, 管道壁 厚会产生差异,从而引起抗水锤能力、管内径及水力条件不同,一般情况下,壁 薄的管材节省材料,管内径大,水力条件好,重量轻,施工安装容易。另外,不 同管材因生产
9、工艺、 制造成本、 使用范围有所不同而管径范围各不相同,在选择 管材时应加以注意。 6. 价格: 综合性的价格因素与许多方面有关, 如材料获取的便宜程度、 国产还是进口、 管壁厚度重量和运输费用、 管道接头及配件、 安装人力费用以及贮藏费用等。一 般地讲,塑料类管材及复合管的价格均高于镀锌钢管的价格。但塑料类管材及复 合管的综合价格并不一定比镀锌钢管的高。 7. 安装连接方式: (1)夹紧式安装:采用管箍,另附用生丝带和白素麻丝、扩管器、搬手等工 具连接管材与管件,这种方式因受人力因素影响较大, 安装时可能需要反复调试。 另外夹紧式安装用于管材和管件的材质不同时,由于各自的热膨胀系数不同, 在
10、 冷热水交替使用时可能产生渗漏。 (2)热熔式安装: 利用热塑性管材的性质进行管道连接,热熔时采用专门的 加热设备(一般采用电热式),使同种材料的管材与管件的连接面达到熔融状态, 用手工或机械将其压合在一起。这种方式结合紧密, 安全耐用, 避免了金属管件 接头处水的跑、冒、滴、漏等现象。 (3)电熔合连接:管件出厂时将电阻丝埋在管件中,做成电热熔管件,在施 工现场时,只需将专用焊接仪的插头和管件的插口连接,利用管件内部发热体将 管件外层塑料与管件内层塑料熔融,形成可靠连接, 并结合专用数码记时器和安 装指示孔等计时方式。热熔效果可靠,人为因素降到最低,施工质量稳定。另外 安装时仅用电缆插头,可
11、克服操作空间狭小导致安装困难的问题。 四、管材的使用及比较 众多给水管材涌现, 给用户和工程设计带来了极大的便利,但由于各种给水 管材因其在性能、 尺寸范围及安装施工工艺等方面有其相应的特点,有各自的适 用范围,同时由于给水系统中管道所处部位不同,而在施工安装中有不同特点。 一般将其分为三个方面。 1. 室内给水分区主干管:属给水系统的主要部分,包括分区内的横干管及 立管,这一部分管道大敷设在屋面保温夹层、吊顶、管道井、管窿内,采用支架 固定,无需埋设。管径一般在25-63-80mm范围内,要求有高品质的耐久性、外 观持久性、 无腐蚀、无结垢、无泄漏、低噪声、卫生、寿命长、安装方便的管材。 一
12、般对工作压力要求:冷水20、1.0MPa;热水: 70、1.0MPa,但热水管一 般应采用公称压力1.6-2.0MPa 的管材和管件(考虑到管道承能力随温度升高而 下降这一特点)。这一部分管材在施工中一次性安装,用量大,是给水管道的主 干管,适合这一部分管材的塑料管有: 硬聚氯乙烯(UPVC) , 交联聚乙烯(PEX) , 聚丙烯( PP-R、PP-C) ,聚丁烯( PB) ,丙烯晴 -丁二烯一苯乙烯( ABS) ;复合 管材有涂塑钢管、钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。 UPVC 管价格便宜,安装施工方便,但使用中有UPVC 单体和添加剂渗出, 故使用中应注意其铅含量要达到生活饮用水规定的0.
13、05mg标准,PB 管(聚丁 烯)有较好的高温耐久性,性质稳定,同时低温条件抗弯曲性能,抗脆裂性能和 抗冲能力较强,重量轻,壁薄,水力条件最好,伸缩性和抗蠕变性好,有一定抗 紫外线能力,安装连接方式多样,适用不同环境,同时能够再生,是一种好的管 材,但目前国内还疫有PB 树脂原料,依靠进口,价格较高。PP-R管耐温性能好, 重量轻,强度好,耐腐蚀,无毒,可回收,采用热熔连接,但其管壁较厚。PEX 管耐温性能好,抗蠕变好,重要轻,强度好,耐腐蚀,无毒,但施工中没有同材 质管件,需与金属管件连接,应有较好的施工质量作保障。ABS 管强度大,低 温环境不破裂,耐冲击,不含任何添加剂,色彩不能改变,管
14、件和管材必经同进 采用 ABS 材料,粘接固化时间较长。涂塑钢管相对于钢塑复合管,在卫生条件、 安装难易、价格上均具有一定的优越性。以上各种管材,可同时用于冷、热水的 管材有 PP-R、PB、PEX,铝塑复合管,只用于冷水管材主要是UPVC、ABS、 钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。 2. 卫生间等配水支管:这部分管材管径在16-25mm,一般为埋墙或埋地暗 装,接点多。卫生间管道因卫生设备和用户装修标准的不同,安装程序上往往不 由建筑施工方一次安装完成,而是用户自行在二次装修中完成这部分管道的安 装。由于管道大多暗敷,对管材、管件、安装连接要求较高,但长期以来受市场 管材质量的困扰以及安装施
15、工人员素质良莠不齐等因素影响,这部分管道发生的 问题最严重, 影响人们的生活质量, 因而也是给水管材中急需解决的问题。适合 这一部分管材的塑料管有:高密度聚乙烯(HDPE) ,交联聚乙烯( PEX) ,聚丙 烯(PP-R、PP-C) ,聚丁烯( PB)等;复合管材有铝塑复合管、塑复铜管、涂塑 钢管等。根据表一比较:PB、PP-R管性能不错,但在用于卫生间管道时由于用 户分散购买、 施工难以形成规模, 且施工人员未能有效培训, 故对这类需专用热 熔、电熔工具的管道, 使用受到一定的限制, 最好销售单位能够提供相应的配套 服务,才能有效地被散户接受。PEX 管和铝塑复合管因可弯曲、不反弹,切割 方
16、便,安装工具简单,目前在卫生间内使用较多,但安装中需注意两个问题:一 方面管材与管件采用夹紧安装方式,受人力因素影响较大, 紧固性难以保障, 同 时对于热塑性管材和金属管件接头热膨胀系数差异大,容易松动,为解决这一问 题,部分厂家已有专利管件出现配套使用或采用分水器配管法(保证管道中间无 管件) ,仅在管道两端与分水器和用水器具连接处安装管件;另一方面管材强度 比较弱,在施工中要特别注意受压变形而影响道流量和水力条件。最近一些地区 出现一种新的复合管材 -塑复铜管,即在铜管上外套塑料,既有铜管的优良优质, 又有较好的保温性能, 不适为一种安全耐用的卫生管材,但价格偏贵。 涂塑钢管 具有钢管的优
17、点,又做到了供水水质好,但不太适宜作热水供应用。 3. 给水引入管, 室外给水、 输水管:这类管管径大, 要求强度高、 耐压好、 密封性好、耐腐蚀、水力条件好、抗水锤能力强,安装简易,重要轻、寿命长。 管径范围在 50-200mm 以上。适合这一部分管材的管材有: 孔网钢带塑料复合管、 ABS、UPVC,涂塑复合管、钢塑复合管。这类管材由于强度及耐压要求高,全 塑料的管材为达到要求热必以增加壁厚的方式来达到目的,但同时在耗材、内径、 水力条件、重要等方面受到影响。相对来说,复合管在这方面有一定的优势。孔 网钢带塑料复合管以冷轧钢带和热塑性塑料为原料,以氩孤对接焊成型的多孔薄 壁钢管为增强体,
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