摘要: 近些年來,建筑給排水的熱點是新型管材的廣泛應用。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。
關鍵詞: 建筑給排水 管材 塑料管 金屬管 復合管
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)?;瘜W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)。導熱系數(shù)小,熱傳導率低,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)??勺匀粡澢蚓哂欣鋸澬阅埽刹捎帽P管供貨方式,減少管接頭數(shù)量。
其主要缺點:
(1)。力學性能差,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
PAP
鋼
銅
密度
g/cm
1.50
0.95
0.95
0.90
0.93
1.02
7.85
8.89
導熱系數(shù)
w/mk
0.16
0.48
0.40
0.24
0.22
0.26
0.45
50
400
熱膨脹系數(shù)
mm/m°C
0.07
0.22
0.15
0.16
0.13
0.11
0.36
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
-60-95
注: PAP(PEX-AL-PEX)表示鋁塑復合管,交聯(lián)鋁塑復合管為XPAP.
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、PAP的力學性能相對較高, 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,PAP僅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB,XPAP則可作為熱水管。當建筑物有熱水供應系統(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。當不同塑料管之間絕熱性的比較除導熱系數(shù)外,還同它們各自的管壁厚度有關。
1.1.2承壓性能:來源:考試大
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。從而確定與之有關的設計參數(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
工作壓力/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≤90,4.2PN
De>90,3.36PN
PEX
1.0/95℃
1.6/常溫
1.2
2.5
3.5
5.6
ABS
1.0
3.8/h
4~8
PB
1.6~2.5/冷水
1.0/熱水
PP-R
PP-C
2.0/常溫
0.6/75℃
20℃,11h,16MPa
80℃,48h,4.8MPa
80℃,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。
關鍵詞: 建筑給排水 管材 塑料管 金屬管 復合管
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)?;瘜W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)。導熱系數(shù)小,熱傳導率低,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)??勺匀粡澢蚓哂欣鋸澬阅埽刹捎帽P管供貨方式,減少管接頭數(shù)量。
其主要缺點:
(1)。力學性能差,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
PAP
鋼
銅
密度
g/cm
1.50
0.95
0.95
0.90
0.93
1.02
7.85
8.89
導熱系數(shù)
w/mk
0.16
0.48
0.40
0.24
0.22
0.26
0.45
50
400
熱膨脹系數(shù)
mm/m°C
0.07
0.22
0.15
0.16
0.13
0.11
0.36
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
-60-95
注: PAP(PEX-AL-PEX)表示鋁塑復合管,交聯(lián)鋁塑復合管為XPAP.
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、PAP的力學性能相對較高, 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,PAP僅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB,XPAP則可作為熱水管。當建筑物有熱水供應系統(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。當不同塑料管之間絕熱性的比較除導熱系數(shù)外,還同它們各自的管壁厚度有關。
1.1.2承壓性能:來源:考試大
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。從而確定與之有關的設計參數(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
工作壓力/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≤90,4.2PN
De>90,3.36PN
PEX
1.0/95℃
1.6/常溫
1.2
2.5
3.5
5.6
ABS
1.0
3.8/h
4~8
PB
1.6~2.5/冷水
1.0/熱水
PP-R
PP-C
2.0/常溫
0.6/75℃
20℃,11h,16MPa
80℃,48h,4.8MPa
80℃,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。