建筑給排水新型管道應(yīng)用及研究

崔新宸

【摘 要】近年來，建筑給排水的最大熱點是新型管材的廣泛應(yīng)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(fù)合管三種?，F(xiàn)就目前常用的各種給水、排水管材予以分類，并對各自的技術(shù)特征及應(yīng)用情況進(jìn)行了技術(shù)特征闡述。

【關(guān)鍵詞】 建筑給排水；管材；塑料管；金屬管；復(fù)合管

[中圖分類號] TU5[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] T2011-12(03)-1004

1 建筑給排水管材常用管材

1.1金屬管

1.1.1鍍鋅鋼管

鍍鋅鋼管規(guī)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3091-87)。其物理特性表現(xiàn)為：密度7.85×103kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)42～52W／(m·K)；抗拉強(qiáng)度310N／mm2；線脹系數(shù)1.2×10-5m／(m·K)。鍍鋅鋼管適于輸送水(熱水)、煤氣等壓力流體；連接方式為螺紋連接或法蘭連接。

鍍鋅鋼管表面鍍鋅層有電鍍和熱浸鋅兩種工藝。熱浸鋅工：|鋅層厚，粘結(jié)力強(qiáng)，在給水管材制造中，屬于被推薦做法。鍍鋅鋼管一度是我國經(jīng)濟(jì)條件下為保證生活飲用水水質(zhì)而采用的主要管材。

1.1.2銅管

金屬管中最具優(yōu)勢的是銅管，銅管應(yīng)用較久，優(yōu)點較多，管材和管件齊全，接口方式多樣，較多的應(yīng)用在熱水管路中。目前存在的主要問題在于銅的析出量容易超標(biāo)。

1.1.3鑄鐵管

給水鑄鐵管與鋼管相比有不易腐蝕、造價低、耐久性好等優(yōu)點，適合于埋地敷設(shè)。缺點是質(zhì)脆、重量大、長度小等。連接方式一般采用承插連接。

卡箍式鑄鐵排水管是一種新型的建筑用排水管材，20世紀(jì)60年代開始進(jìn)入國際市場，經(jīng)過幾十年的推廣和應(yīng)用，這種管材已得到國際上的普遍認(rèn)可。這種管材與傳統(tǒng)的承插式鑄鐵排水管道相比有許多優(yōu)點，是一種更新?lián)Q代產(chǎn)品。但這種管材及配件價格相對較貴，所以在國內(nèi)一直未能得到推廣與普及。

1.1.4薄壁不銹鋼管

建筑給排水薄壁不銹鋼管材壽命周期綜合成本低，具有衛(wèi)生、耐腐蝕、強(qiáng)度高、韌性好、壁薄、水力條件好、阻氧、抗低溫、抗老化、可回收再利用，是建筑給水、排水各類管材中的高檔管材。目前已廣泛應(yīng)用于生活冷熱水系統(tǒng)、直飲水系統(tǒng)、醫(yī)藥及食品管道系統(tǒng)、戶表改造和大型屋面雨水壓力流(虹吸式)排水系統(tǒng)。在消防系統(tǒng)中也嶄露頭角。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速增長和居民的生活品質(zhì)的提高，該種管材在住宅小區(qū)、住宅及公建群的應(yīng)用前景非?？春?。

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化學(xué)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(dǎo)熱系數(shù)小，熱傳導(dǎo)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(jī)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可自然彎曲或具有冷彎性能，可采用盤管供貨方式，減少管接頭數(shù)量。

塑料管的主要缺點：①力學(xué)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(shè)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，必須設(shè)置伸縮補(bǔ)償裝置。

1.2.1塑料管性能

1.2.1.1物理性能

塑料管的物理性能：和鋁塑復(fù)合管、鋼管、銅管相比，塑料管的物理性能主要是在管道的聯(lián)接方式、用途、補(bǔ)償措施和管道保溫等方面有其優(yōu)點。如：①PVC-U、PP-R、ABS的力學(xué)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僅能用于冷水管，而PE-X，PP-R，PB則可作為熱水管。當(dāng)建筑物有熱水供應(yīng)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(biāo)。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(bǔ)償措施較多。其中以PE，PP-R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(yīng)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(dǎo)熱系數(shù)低，塑料管的絕熱保溫性能優(yōu)良，進(jìn)而可減少保溫層的厚度甚至無需保溫。

1.2.1.2承壓性能

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(guān)的設(shè)計參數(shù)以及對管材的質(zhì)量進(jìn)行評價和監(jiān)控。一般進(jìn)行兩項試驗：液壓試驗和長期高溫液壓試驗。

1.2.1.3衛(wèi)生性能

理化衛(wèi)生指標(biāo)，其中PE，PE-X，PP-R，PB和ABS易達(dá)標(biāo)。而PVC-U管材在生產(chǎn)時，應(yīng)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。

1.2.2給水塑料管的應(yīng)用

一般情況下，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)中屬于首選管材，而當(dāng)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。

1.2.3排水塑料管的應(yīng)用

材質(zhì)單一：硬聚氯乙烯結(jié)構(gòu)形式多樣，芯層發(fā)泡管，空壁管，螺旋管，芯層發(fā)泡螺旋管，空壁螺旋管。存在的問題：①熱膨脹系數(shù)大，需設(shè)置伸縮補(bǔ)償裝置來解決；②剛度小，平直性差，需加密管卡、支架、吊架來解決；③耐熱性差，軟化溫度低，需限制排水溫度，限制使用場所和控制與熱源的距離來解決；④阻燃性差，在穿越樓板、上人屋面的屋面板、防火墻、管道井井壁處需設(shè)置阻火圈和防火套管來解決；⑤抗機(jī)械沖擊性差，需強(qiáng)化施工技術(shù)，精心施工來解決；⑥隔聲性差，塑料管的噪聲大于鑄鐵管，管道明裝且管道位置靠近臥室時，問題尤為突出。降噪的方式，提高管道材質(zhì)的隔聲效果，芯層發(fā)泡管空壁管是基于這一思路而開發(fā)的；降噪的另一方式是改變水流條件，螺旋管是基于這一思路而開發(fā)的。將兩種方式結(jié)合起來的思路是芯層發(fā)泡螺旋管和空壁螺旋管的開發(fā)。

相同條件下，不同結(jié)構(gòu)形式的排水塑料管，其噪聲測定結(jié)果：普通管＞芯層發(fā)泡管＞空壁管＞螺旋管。

排水塑料管的應(yīng)用是在取代普通排水鑄鐵管的工作上進(jìn)行的。目前，排水塑料管已可在建筑高度100m以下的建筑物內(nèi)使用，但各地區(qū)的進(jìn)展很不平衡。當(dāng)建筑高度超過100m的高層建筑和不適宜采用排水塑料管的場合，可采用柔性抗震排水鑄鐵管。

吳襄等[1] 指出，新型建筑給排水管材在選用時應(yīng)注意：①考慮管材耐壓能力，要注意溫度的變化對管道的承壓能力的影響；塑料管的線性膨脹系數(shù)大于金屬管，安裝時要注意設(shè)置支架、伸縮節(jié)，明裝管道應(yīng)注意設(shè)置溫度補(bǔ)償裝置；塑料管適用于多層建筑給水水平干管、立管、支管，高層建筑的給水水平干管、支管。管道在給水系統(tǒng)中所處的部位不同，在施工中則有不同的要求，應(yīng)根據(jù)管材的性能選擇使用。②在民用建筑中，建筑給水管材宜選用PP-R管、PE-X管、PB管、PP-C管、PVGU管；建筑排水管選用PVC-U排水塑料管，特別適用于多層建筑。③選擇給排水管材需要綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素決定。標(biāo)準(zhǔn)較高的建筑給水管材宜選用PP-R管，排水管選用螺旋消音塑料管；而對于標(biāo)準(zhǔn)一般的建筑給水管材宜選用P-CU管，排水管選用普通的PVC-U排水塑料管。④隨著人們對環(huán)保意識的提高，通過對建筑給排水管材的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析得出，應(yīng)優(yōu)先選用塑料管。

1.3 復(fù)合管

復(fù)合管包括襯鉛管、襯膠管、玻璃鋼管。復(fù)合管大多是由工作層（要求耐水腐蝕）、支承層、保護(hù)層（要求耐腐蝕）組成。

復(fù)合管一般以金屬作支撐材料，內(nèi)襯以環(huán)氧樹脂和水泥為主，它的特點是重量輕、內(nèi)壁光滑、阻力小、耐腐性能好；也有以高強(qiáng)軟金屬作支撐，而非金屬管在內(nèi)外兩側(cè)，如鋁塑復(fù)合管，它的特點是管道內(nèi)壁不會腐蝕結(jié)垢，保證水質(zhì)；也有金屬管在內(nèi)側(cè)，而非金屬管在外側(cè)，如塑覆銅管，是利用塑料的導(dǎo)熱性差起絕熱保溫和保護(hù)作用。按金屬的材料可分為：①鋼塑復(fù)合管；②不銹鋼—塑復(fù)合管，塑覆不銹鋼管；③塑覆銅管；④鋁塑復(fù)合管，交聯(lián)鋁塑復(fù)合管；⑤襯塑鋁合金管。

應(yīng)該說，復(fù)合管材的管徑≥300以上給排水管道最理想的管材。它兼有金屬管材強(qiáng)度大，剛性好和非金屬管材耐腐蝕的優(yōu)點。但它又是目前發(fā)展較緩慢的一種管材。這是因為：①兩種管材組合在一起比單一管材價格偏高。②兩種材質(zhì)熱膨脹系數(shù)相差較大，如粘合不牢固而環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度變化又較劇烈時，容易脫開，而導(dǎo)致質(zhì)量下降。

復(fù)合管的連接宜采用冷加工方式，熱加工方式容易造成內(nèi)襯塑料的伸縮、變形乃至熔化。一般有螺紋、卡套、卡箍等連接方式。

2 建筑給排水管材的選用原則

目前，我國建筑給排水管材投資占建筑總投資的比例比較低，約為3％。但是，如果選材不當(dāng)，所造成的損失將是第一次投資的10～30倍。這些損失包括：漏水造成的施工損失、財產(chǎn)損失、維修或更新中的裝潢損失、水管材料的再投資損失、誤工損失、服務(wù)損失等。

王文兵[2] 指出了建筑給排水的選用原則：安全性，節(jié)約性，衛(wèi)生性，循環(huán)性。水管的選擇應(yīng)綜合管材的衛(wèi)生、性能、成本、使用壽命、安裝維修、耐腐蝕、密封性、水力條件、防火性、防噪聲、熱膨脹系數(shù)、收縮系數(shù)、強(qiáng)度、耐用、安全、環(huán)保等多種因素來考慮，才能選擇出最佳管材，避免因管材選擇欠佳造成的各種直接、間接損失。

周廣國等[3] 介紹了建筑給排水管材分類及技術(shù)特性分析。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。

曹積宏[4] 關(guān)于建筑給排水管材選擇與應(yīng)用進(jìn)行了探討：結(jié)合我國特殊的地理環(huán)境，對常見的特殊地區(qū)路基的施工方法、處理措施等做了深入的分析，得出了特殊土地區(qū)路基施工方法的主要特點、適用條件以及質(zhì)量控制要點。對于濕陷性黃土地區(qū)通常采用強(qiáng)夯法、灰土擠密法、灰土和水泥土墊層法、隔水法施工；對于風(fēng)積砂地區(qū)采用包邊土施工；膨脹土地區(qū)要對路基斷面、高度、邊坡、排水、壓實等進(jìn)行全面控制；多年凍土地區(qū)土基保持凍結(jié)狀態(tài)下施工，融期要采取快速分修施工方法；軟土及沼澤地區(qū)采用夯實法、預(yù)壓加固法、擠密法、化學(xué)加固法等 。

張小鵬[5] 指出了建筑給排水管材選用的誤區(qū)：各種新型管材層出不窮，有些設(shè)計人員偏愛新型材料對原有材料束之高閣。近年來，在建筑排水設(shè)計中很少選用塑料管材，認(rèn)為塑料管材噪聲大不如鑄鐵管。實際情況是當(dāng)建筑物高度在100m以下時塑料管材仍具有較大的使用空間。

建材業(yè)的高速發(fā)展為建筑業(yè)的發(fā)展提供了動力。工程設(shè)計人員應(yīng)堅持可持續(xù)發(fā)展的原則，以科技為先導(dǎo)，以節(jié)能、實用為目的，積極采用和推廣新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料。

3 建筑給排水管材展望

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活品質(zhì)日益提高，人們對建筑設(shè)備的使用功能提出了更高的要求。其中給排水管材，在建筑工程中占有越來越重要的地位。建筑給水管材除具有管材的一般性能外，還要符合衛(wèi)生要求、不產(chǎn)生二次污染；建筑排水管材除具有堅固的性能外，還要有更高的抗腐蝕性能。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，要求給排水管材從生產(chǎn)、安裝，到使用的全過程都要有環(huán)保理念，因此塑料類管材的生產(chǎn)應(yīng)運而生，并且發(fā)展迅猛。

塑料類管材具有衛(wèi)生、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、美觀、質(zhì)輕耐蝕、使用壽命長、能滿足不同用戶的水質(zhì)要求、省材節(jié)能等方面的優(yōu)點，優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼管、鑄鐵管。因此，在建筑業(yè)越來越受到重視。

參考文獻(xiàn)

[1]吳 襄，段忠清.建筑給排水塑料管材經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析[J].山西建筑， 2008， 34(13):190-191

[2]王文兵.城市建筑給排水管材應(yīng)用及發(fā)展研究[J].宜春學(xué)院學(xué)報， 2005，(S1) 240-241

[3]周廣國，王海蓉，王兆旭.建筑給排水管材分類及技術(shù)特性分析[J].山東建材， 2001，(01):43-44

[4]曹積宏.關(guān)于建筑給排水管材選擇與應(yīng)用探討 [J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，(11):59

[5]張小鵬.淺談建筑給排水管材選用的誤區(qū)[J].甘肅科技， 2006，22(07):165-167

[6]陳 永，關(guān)興旺，趙文耕等.建筑給水系統(tǒng)管材的發(fā)展與選用[J].給水排水， 2007，33(S2):239-244

[7]黃汝宏.建筑給排水管材的回顧與展望[J]. 中國住宅設(shè)施， 2003，(07):42-45

[8]劉振印.建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)探討[J].給水排水， 2007，33(1):61-70

[9]李 蓓.建筑給排水管材“以塑代鋼”技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].建筑科學(xué)， 2005，21(03):95-98

[10]薛學(xué)成.淺談建筑給排水管材的選用[J].建材技術(shù)與應(yīng)用， 2009，(02):31-32

[11]李公藩.料管道施工[M].北京:中國建材工業(yè)出版社， 2001: 102

[12]宋 堅.新型建筑給水管材的選用[J].給水排水， 2001，(01):27

[13]高立新.我國建筑給水塑料管現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 給水排水， 2000， (11):26-29

[14]張 淼.新型建筑給水塑料管應(yīng)用技術(shù)綜述[J].給水排水， 1999，(04): 25