（环境工程专业论文）塑料管材在建筑中的应用与节能分析.pdf

摘要 随着人们生活水平、环保意识的提高以及对健康的关注，在给排水领域掀起了一场建 材行业的绿色革命。据大量水质监测数据表明：采用冷镀锌钢管后，一般使用寿命不到5 年就锈蚀，铁腥味严重。居民纷纷向政府部门投诉，造成一种社会问题。塑料管材与传统 金属管道相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、 节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点，受到了管道工程界的青睐并占 据了相当重要的位置。正是由于塑料管材的快速发展，从而引发了一系列的问题，许多业 内人士甚至对塑料管材的推广产生了质疑，在一定程度上造成了塑料管材使用上的误区， 浪费了投资，降低了工程质量，阻碍了塑料管材的良性发展。本文旨在通过对塑形管材的 综合分析，较全面的论述管材的基本特征，总结出塑料管道施工的一般方法，及使用塑料 管道的优点，结合近十年的施工经验对塑料管材的施工质量控制及节能方面进行分析，以 期较客观的总结各塑料管材应用规律，以便更好的推广塑料管材在建筑中的应用。 关键词：环保管道工程塑料管材施工方法 a b s t r a c t a sp e o p j e sl j v j n gs t a n d a r d s ，r a i s ee n v i r o n m e n t a la w a r e n e s s a n dh e a l t hc o n c e m s c a u s i n ga d r a l n a g ea r e ai nt h eb u i l d i n gm a t e r i a l ss e c t o ro ft h eg r e e nr e v o l u t i , o n a c c o r d i n g t 0a l a r g e n u m b e ro fw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gd a t as h o w ：c o l d g a l v a n i z e dp i p e ，t h eg e n e r a jl i f ee x p e c t a n c y o tl e s st h a nf i v ey e a r so nm s t ，i r o nf l a v o rs e r i o u s r e s i d e n t sh a v e t 0g o v e m m e n td e p a n m e n t st 0 c r e a t eas o c l a lp r o b l e m t r a d i t i o n a lm e t a lp i p e sa n d p l a s t i cp i p e s ：，w i t hl i g h tw e i 曲t ，c o 玎o s i o n r e s l s t a l l c e ，s t r e n 垂hi sh i g h ，h e a l t hs e c u r i t y , w a t e rr e s i s t a n c e ，e n e 唱y c o n s e r v a t i o n ，s a v i n gm e t a 】， t 0 1 m p r 0 v et h e i rl i v i n gc o n d i t i o n s ，l o n gs e r v i c el i f e ，e a s y i n s t a i l a t i o nf e a t u r e s f a v o r e db vt h e p l p e j j n ee n g m e e r i n ga n do c c u p ya v e r yi m p o r t a n tp o s i t i o n i ti sp r e c i s e l yb e c a u s eo ft h er a p i d d e v e l o p m e n t0 fp l a s t i cp i p e ，c a u s i n gas e r i e so f p r o b l e m s , ，m a n yp e 叩1 ei nt h et r a d eh a v ee v e n q u e s t i o n e dt h ep r o m o t i o no fp l a s t i cp i p e ，i nac e r t a i ne x t e n t ，t h e e n o r sc a u s e db yt h eu s eo f p 1 嬲1 cp l p e ，w 掇e di n v e s t m e n ta n dr e d u c et h eq u a l i t yo ft h ep r o j e c t h i n d e r e d t h , eh e a l t h v d e v e j o p m e n to f p i a s t i cp i t p e - t h i sp a p e rs e e k sa p p r o v a lo f t h ec o m p r e h e j n s i v e 锄l y s i so f p l a s t i c p l p e ，am o r ec o m p r e h e l n s i v ee x p o s i t i o no ft h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so f p i p e i - i , es u m m e du pt h e p l a s t i cp i p ec o n s t r u c t i o nm e t h o d s ，a n du s eo ft h e a d v a n t a g e so fp l a s t i q ：p i p e k 郫叼r d s ：e n v i r o n m a r l t a ip r o t e , c t i o n p i p , 。w o r k p l a s l 【i c t u b i n g m e t h o db e i n gu n d e rc o n s t r u c t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 锄却 论文知识产权权属声明 巧年莎月f 日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 邳年占月厂日 秒罗年石月日 长安大学硕士研究生论文 1 1 课题的背景综述 第一章概论 在过去近百年的时间里，传统的镀锌钢管是建筑物给水系统首选的管材。镀锌钢管 强度大，刚性好，耐冲击，使用寿命长，相对铜管、不锈钢管价格低廉，连接安全可靠， 在供给水系统中充分发挥了作用。但镀锌钢管易产生腐蚀、生锈、结垢、泄漏等缺点也一 直影响着水质的保证，特别是带来严重的供水二次污染，对人们身体及生活造成危害。随 着人们居住环境、生活水平和环保意识的提高以及对健康的关注，对给水管材的使用提出 了更高的要求。塑料管材与传统金属管道相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生 安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点， 日渐受到了管道工程界的青睐，同时国家政府部门从保证人民生活质量、健康安全和节约 能源和环境保护等方面出发大力发展推广新型塑料管材的生产使用。 1 9 9 9 年，国家建设部、经贸委、质量技术监督局、建材局等四部委联合发文建住房 【1 9 9 9 1 2 9 号“关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知”规定：自2 0 0 0 年6 月1 日起，在城镇 新建住宅中，禁止使用冷镀锌钢管用于室内给水管道，并根据当地实际情况逐步限时禁止 使用热镀锌钢管，推广应用铝塑复合管，交联聚乙烯管，三型无规共聚聚丙烯管新型塑料 管材。此文的发布为塑料管的推广应用确定了明确的方向。 2 0 0 0 年，由国家建设部、石化局、轻工局、建材局和中国石化集团联合批准颁发了国 家化学建材产业“十五”计划和2 0 1 0 年发展规划纲要，明确提出了“十五”期间【l 】及今后l o 年内加速推广、生产、应用化学建材，限制淘汰落后产品的计划，确定了中国塑料管材的 发展目标。到2 0 0 5 年，塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到5 0 以上，在全国新 建、改建、扩建工程中，建筑排水管道7 0 采用塑料管，建筑雨水排水管道5 0 采用塑料 管，城市排水管道2 0 采用塑料管，建筑给水、热水供应和供暖管道6 0 采用塑料管，城 市供水管道( d e 4 0 0 m m 以下) 5 0 采用塑料管，村镇供水管道6 0 采用塑料管，城市燃气管 道( 中低压管) 5 0 采用塑料管，建筑电线穿线护套管8 0 采用塑料管。 到2 0 1 0 年，塑料管道的发展目标：在全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道 第一章概论 8 0 采用塑料管，建筑雨水排水管7 0 采用塑料管，城市排水管道的塑料管使用量达到3 0 ，建筑给水、热水供应和供暖管8 0 采用塑料管，城市供水管道( d e 4 0 0 m m 以下) 7 0 采 用塑料管，村镇供水管道7 0 采用塑料管，城市燃气塑料管( 中低压管) 的应用量达到6 0 ， 建筑电线穿线护套管9 0 采用塑料管。 之后，各省、市、自治区政府部门积极配合发展纲要的贯彻执行，不少省、市都 下发了禁用镀锌管、推广应用塑料管的政策性文件，制定了具体的措施，为塑料管的推广 应用营造了一个良好的社会环境。之后国内塑料管材在原有的u p v c 管之外，开始新一轮 的快速发展，形成多产品同台竞争的格局，铝塑复合管、a b s 管、p e x 管、衬塑钢管、h d p e 管、p p r 管等产品纷纷各显身手。 2 0 0 1 年7 月4 日，建设部关于发布化学建材技术与产品的公告中明确指出，要采 取切实措施，积极推广应用公告中列为优先选用和推荐使用的塑料管材技术与产品，严格 控制限制使用类的技术与产品的应用范围，是提高建筑工程质量和功能的有力措施。 2 0 0 4 年3 月1 8 日，建设部发布了2 1 8 号文关于发布( 建设部推广应用和限制禁止 使用技术) 的公告，明确规定了各类新型塑料材料在建筑给排水、采暖系统中的应用条件。 进一步为塑性管材的推广使用提供了技术和政策的支持。 2 0 0 7 年6 月1 4 日，建设部发布了6 5 9 号文建设事业“十一五”推广应用和限制使用技 术公告直接明确了十种塑料管材的推广应用是“节材”的重要举措。至此塑料管材以“绿 色管材”之誉成为“十一五”国家重点发展的建材之一。 1 2 课题的提出 中国已进入“十一五”规划大发展、现代化建设第三步战略部署( 10 年内g d p 翻一番) 时期，发展速度持续在7 以上。建筑业成为经济发展的主要支柱。随着“十一五”计划的实 施，经济的发展，人民群众收入的提高，城市化进程的加快，城市人口数量的增加，大量 危旧房屋改造及房地产二级市场、租赁市场的加快发育，住宅建设会有较快地增长，建筑 塑料管市场必将增大，建筑排水、给水、采暖塑料管的应用面都会稳定扩大。管道技术的 应用和发展自然倍受关注。因此如何正确合理应用适宜管材，既保证其运行功能，延长使 2 长安大学硕士研究生论文 用寿命，又能降低造价，是一个迫切需要研究解决的重要课题。 1 3 国内外塑型管材发展 1 3 1 国外塑料管材的发展 塑料管材作为一种新型的管道材料，早在1 9 3 6 年由德国人生产并用于水、酸、污水输 送1 2 j 。随着科学技术的进步，管材原材料生产技术、管材管件制造技术、设计理论和施工 应用技术等方面得到迅速发展和完善。在国外，塑料管材己不断替代金属或其他传统材料 的管材，发展十分迅速。从1 9 8 0 - 1 9 9 0 年的1 0 年中除塑料管以外，其它各种材料的管材 增长率总和不足2 ，而塑料管的增长率是其它各种管材增长率总和的4 倍，达到8 ，进 入9 0 年代塑料管的需求量仍是每年4 2 的速率增长，其产值大约以每年8 的速率递增。 1 9 9 5 年日本神户地震中，塑料管的高韧性、可挠性、良好的抗震性能更是引起了各国的关 注。欧洲1 9 9 6 年为1 4 7 万吨，日本6 0 万吨。美国1 9 9 7 年塑料管材量为2 1 6 万吨。进入二 十一世纪以来，各国对于节约能源保护环境的日益重视，更是促进了塑料管应用的推广。 全球塑料管的需要在一直不断增张，根据f r e e d o n i a ( 国际著名咨询公司) 最新的调查报告 预测在2 0 0 5 2 0 1 0 年全球塑料管每年增长速度5 ( 超过2 0 0 0 2 0 0 5 间的增长速度) ，到2 0 1 0 年达到1 8 0 0 万吨。即使在传统上建筑内饮水主要采用铜管的美国市场近年塑料管的应用也 在迅速增长，据k w d ( 德国著名咨询公司) 调查美国饮水领域在1 9 9 6 年采用交联聚乙烯 ( p e x ) 管仅6 0 0 万米，2 0 0 4 年已有7 2 0 0 万米，2 0 0 7 年达到1 亿米，在1 9 9 6 年采用采 用铝塑复合( p a p ) 管近仅2 0 0 万米，2 0 0 4 年已有3 0 0 0 万米，2 0 0 7 年达到4 4 0 0 万米。 目前，从国际冷热水管道的市场【3 】格局来看，以美国为代表的北美地区建筑内冷热水管主要 采用耐高温非交联聚乙烯( p e 1 玎) 管道和铜管，以丹麦、芬兰为代表的北欧国家倾向于交 联聚乙烯( p e x ) 管，以德国、意大利、捷克为代表的西欧和东欧国家主要以无规共聚聚丙 烯( p p r ) 管及其复合管为主，但是最近几年，包括意大利在内的西欧国家无规共聚聚丙烯 ( p p r ) 管管材用量呈现下降趋势，而交联聚乙烯( p e x ) 管和铝塑复合( p a p ) 管用量出 现上升趋势。东南亚地区、阿拉伯地区以及新兴的中亚市场需求均以p p r 管道为主，我国 的近邻日本、韩国市场需求则以交联聚乙烯( p e x ) 管、聚丁烯( p b ) 管为主。 第一章概论 1 3 2 国内塑料管材的发展 国内塑料管材的发展始于2 0 世纪8 0 年代中期【4 1 ，当时大量引进欧美和日本的先进设备们， 开发生产了给水和排水聚氯乙烯( p v c ) 管道。自9 0 年代末，欧洲市场所有的塑料管道 国内均有生产和运用，并初步确立了各自的主要使用范围，其中市政排污和建筑排水以聚 氯乙烯( p v c ) 水管为主；城市供水以聚氯乙烯( p v c ) 管为主并向聚乙烯( p e ) 管过渡； 燃气输送聚乙烯( p e ) 管占绝对优势；建筑冷热水与采暖由聚氯乙烯( p v c ) 管、铝塑复 合管( p a p ) 管、交联聚乙烯( p e x ) 管共存，并有逐步向无规共聚聚丙乙烯( p p r ) 管过 渡的趋势。 从1 9 9 2 年开始使用进口铝塑复合( p a p ) 管，1 9 9 5 年起引进铝塑复合( p a p ) 管生产 设备。1 9 9 7 年，在消化吸收了国外先进技术的基础上，成功地研制出自行设计制造的铝塑 复合( p a p ) 管生产线，其价格约为进口设备的1 1 0 。此后，铝塑复合( p a p ) 管在我国得 到了快速发展，目前国内可生产d n l 0 - 6 3m m 规格的管材。 交联聚乙烯( p e x ) 管的研究始于2 0 世纪7 0 年代，由欧洲首先开始应用。1 9 9 6 年开 始进入我国市场，广东、上海、浙江等地先后从瑞士n o k i l - - m a i l l e f c r 公司等引进了交联聚 乙烯( p e x ) 管生产技术和设备。国内交联聚乙烯( p e x ) 管材生产大都主要采用进 口原料。近几年国内相关的企业和研究机构也在研制p e x 交联料及生产技术和设备，并 已投入生产应用。目前国内外生产的交联聚乙烯( p e x ) 管管材的规格主要是d n l 6 - 3 2 m m ，也有部分d n 3 2 6 3m m 的产品。 无规共聚聚丙乙烯( p p - - r ) 管是欧洲2 0 世纪8 0 年代末、9 0 年代初开发应用的新型 塑料管材。该产品采用无规共聚聚丙烯经挤出( 管材) 和注塑( 管件) 成型。聚丙烯( p p ) 属聚烯烃类通用塑料，产量大、价格便宜，具有优良的耐热性能和较高的强度。无规共聚 聚丙乙烯( p p - - r ) 管原料的主要生产商在欧洲，国内许多单位已开始研制各种改性聚丙 烯管材原料，并已取得良好效果。无规共聚聚丙乙烯( p p r ) 管材产品已通过德国标准 测试，但国产原材料的长期使用性还有待进一步的测试和考验。目前生产的无规共聚聚丙 乙烯( p p r ) 管道的规格为d n l 2 - 1 6 0m m 。 在过去1 0 年中，国内塑料管材生产规模迅猛增加，品种已达2 0 多种和国外同样齐全。 1 9 9 0 年还只有2 0 万吨，2 0 0 0 年就达到7 0 万8 0 万吨。2 0 0 1 、2 0 0 2 年及2 0 0 3 年产量分别 4 长安大学硕士研究生论文 约1 2 0 万吨【5 1 、1 3 0 万吨及15 0 万吨。国内塑料管市场年均增长率为1 5 。预计2 0 1 0 年前， 国内塑料管材年均增长率仍将超过2 0 。表1 1 为中塑协管道专委会公布的2 0 0 5 年国内塑 料管道生产量汇总。表1 2 为“十五”期间塑料管道行业出口量及创汇量。目前我国己成为塑 料管材应用大国。 表1 1 “十五”期间塑料管产量表1 2 “十五”期间塑料管道行业出口量和创汇量 年份 产量( 万吨) 2 0 0 11 2 0 2 0 0 21 3 0 2 0 0 31 5 0 2 0 0 42 0 0 2 0 0 52 4 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 1 一一4 7 露 l 蔼 - 一 _ 一 年份出口量增加( )创汇增加 ( 万吨)( 亿美元) ( ) 2 0 0 1 5 2 8 1 3 3 0 0 7 71 6 7 0 2 0 0 26 8 02 8 8 01 0 13 1 2 0 2 0 0 38 7 22 8 2 01 4 54 3 7 0 2 0 0 41 2 1 23 8 9 22 3 36 0 9 6 2 0 0 51 8 8 35 5 4 14 1 27 6 7 0 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 5 图1 1 “十五”期间塑料管产量图 图 1 2 “十五”期间塑料管道行业出口量和创汇量图 表1 32 0 0 5 国内塑料管道按材料品种产量情况 管道材料大约产量万吨管道中比例， p v c1 3 25 5 p e 7 02 9 p p2 4l o 铝塑复合 3l 其他 l l5 第一章概论 图1 32 0 0 5 国内塑料管道按材料品种产量情况 2 0 0 7 年，塑料管道生产能力超过4 0 0 万吨，建设行业工程应用量达到1 5 0 多万吨。0 8 年4 月在天津召开的塑料管道推广应用技术论坛上，因节能环保的需要，今后我国7 0 以 上的建筑用管道将使用塑料管道。l 卜一五”期间，平均每年市政新增和管网改造对管道需 求量约1 0 万公里，每年建筑用管需求量约5 0 亿米。2 0 1 0 午我国塑料管总量预计达到4 5 0 万吨，2 0 1 5 年总产量预计达到6 0 0 万吨“十一五期间，我国将成为世界上塑料管产量 最大的国家。“十五”期间，塑料管道行业的高速增长，促进了行业的技术进步。许多企业 很重视国际前沿技术，重视新产品的开发和新拄术的引进，并在引进先进加工设备的同时， 不断加强新产品的研发力度。一些大型企业拥有自己的具有先进水平的研究开发中心，有 着强大的技术实力。国内塑料管道行业中已经拥有3 0 0 多项发明、新型专利技术，有的自 主知识产权产品在国际处领先地位。技术水平与发达国家的差距正逐步缩小，已经从简单 的替代进口发展成为产品的国际输出。塑料符道的品种、结构、新材料、新技术、新工艺 及专利项目越来越多各种不同类型的塑料管道在不同的用途中发挥着各自的优势。特别 是在0 8 年北京奥运会场馆的建设中，管材的使用更加科学。根据各类管材自身的理化特 性，将不同性能的管道应用到不同的领域中，从而达到最佳应用效果。性能优异的塑料管 道使得体现“绿色奥运”和“绿色建筑”丰旨的建筑技术得以在奥运工程中大面积的应用。其 中聚丁烯( p b ) 管、耐高温非交联聚乙烯( p e r t ) 管、交联聚乙烯( p e x ) 管在奥运场馆的低温 热水地面辐射采暖工程中得到大量应用。此外，聚乙烯( p e ) 管、无规共聚聚丙烯( p p r ) 管、 钢塑复合管、聚氯乙烯( p v c u ) 管在奥运场馆的给水排水、生活热水供水、暖通空调、雨水 长安大学硕士研究生论文 收集等工程中也得到了应用，取得了良好的效果。一种以p e 为基材、以钢丝网骨架增强的 复合管材钢丝网骨架塑料( p e ) 增强复合管的抗震性能也受到了关注。这种管材在继 承了纯p e 管道各种优点的基础上，因为钢丝网骨架的增强作用，使得它适应地面沉降等条 件的能力更加突出。在奥运场馆建设过程中，这种管材就是因为上述优点而被选作国家体 育场的埋地生活用水管材。 1 4 课题提出的目的和意义 在政府产业政策的支持下，伴随着建筑业的大发展，塑料管材以其绿色环保的特性已 成为非常重要的建筑材料，各类型的新型塑料管材也都纷纷粉墨登场。新型给排水管道的 应用和发展，为给排水专业带来了的巨大变革。使用上百年的传统管材铸铁管、钢管、 钢筋砼管等将要被塑料为代表的新型管材取代。传统管道的生产企业，给排水专业的设计 人员、施工人员和监理人员、工程建设的管理人员等，都将面临专业知识更新的问题。传 统管道的设计布管、管道走向、系统形式、连接方法等都不适用于新型管道，并且，新型 管道的种类较多，因为其原材料构成的差异，又决定了适用的范围和施工工艺的不同。本 文概述了国内外塑料管材的发展及现状，并对近年来发展起来的一些新型塑料管材从技术 性能、应用、施工、经济性、节能等方面进行了较系统的分析比较，同时结合近十年的施 工经验，对塑性管材的合理使用提出建议。 。 第二章塑料管在给水管道中的应用 第二章塑料管在给水管道中的应用 塑料管与传统金属管道相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻 力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点，受到了管道 工程界的青睐。塑料管材本身性能取决于构成管材的内在结构，塑料大分子的化学结构、 大小形态、分子间的引力、热运动规律以及塑料添加剂等都是影响管材特性的主要因素。 对塑料管材使用寿命有影响的五大因素有管内的工作压力【6 】，环境温度和管内流体介质的 性质及温度，管道外径壁厚，管道连接方式与管件，管道系统的敷设方法。民用建筑供 水管网选材性能要求供水管网管道材料的选定，首先要考虑的因素是在规定的使用压力和 温度下，具有足够的机械强度，并且对管内流动的介质有很好的耐腐蚀性，卫生达标，必须 符合输送饮用水卫生标准，还应具备抗击水锤的性能，此外还包括材料和工程的成本适当。 2 1 、给水管中常用塑料管材 适用于给水系统的塑料管材有很多种，从最早开发生产的的聚氯乙烯( u p v c ) 管、苯 乙烯( a b s ) 管、聚丁烯( p b ) 管、到近十多年普遍使用的铝塑复合( p a p ) 管、无规共 聚聚丙乙烯( p p r ) 管、交联聚乙烯( p e x ) 管、耐高温非交联聚乙烯( p e r t ) 管等，品 种己达十几种。各种塑料管材都在建筑给水系统中发挥作用，因其材料特性的差异在施工 工艺和满足使用功能及成本方面，各管材也表现出了优劣。在此简要列举部分塑料管材的 物理特性、工艺等【7 】- 【9 1 见表2 1 表2 3 。其中铝塑复合( p a p ) 管、无规共聚聚丙烯( p p r ) 管、苯乙烯( a b s ) 管在给水系统中使用较多，比较典型，本章节主要阐述这三种管材的 构造、材料特性、应用范围及施工措施，施工中存在问题及注意事项，总结塑料管材在建 筑给水系统中的应用情况。 8 长安大学硕士研究生论文 表2 1 塑料管材物理特性比较 u p v cp e x p e x p p r a b sp e r t p p r 项目 单位a l pp b 管塑铝钢管 管管 管 管管 e x 管 管 密度 g a l l 3 1 5o 9 50 90 9 3 1 0 20 9 3 37 8 5 w ( m k 导热系数 0 1 60 4 00 4 5o 2 40 2 2o 2 60 4 5 0 ) 1 r a i n ( m 热膨胀系数 0 0 7o 1 50 0 3 6 0 1 6o 1 3 o 1 l0 0 30 0 3 21 0 o l ) 1 弹性模量 m p a3 0 0 06 0 09 0 03 5 02 5 0 05 5 0 2 1 0 0 拉伸强度 m p a4 0 2 52 8 1 74 01 6 57 0 0 硬度 r1 2 01 0 06 05 32 3 0 水锤压力比 2 5 85 4 54 7 47 o 软化温度 9 01 3 31 3 31 4 01 2 49 0 1 2 3 短期使用温 度 夕5夕o夕5夕59 0 长期使用温 度 型0g 鱼o夕o璺加叠o 表2 2 塑料管材技术性能比较 u p v c p e x p e x p p ra b sp e l r r p p r 项目 a l 广p p b 管 塑铝钢管 管管管管管 e x 管 管 水质一般好好 好好好好一般 保温性较好好一般好 好好好差 抗冻性差差一般差 好好好好 可靠性较好好较好好较好 较好较好好 同收利用性 能不能不能能能不能 不能不能好 卫生性能优优优优 优优优优 差 壁厚( 达到同要 较薄较薄较薄较厚较薄 较薄较薄较薄一般 求) 阻隔气体渗透不能不能能不能不能 不能不能不能好 节能 好 好 好好好 好好好不好 9 第- 颦料在给水管m 十应用 表2 3 塑料管材施工特性比较 项目 u p v cp e x p e x p p r 管管 a l - p p p r p b 管 a b sp e r t 塑嚣钢管 管管管 e x 管管 连接用管件 u p v c金榭金属 p p r p b 管a b s 专用 p p r 盘属 管件管件管件管件 件 管件 管件 管件 管件 不可 不可 不可小可不可不可 不可 粘接可以可以 以以以以以以以 热熔接 小可币可小可不可不可不可 连接 以以以 可以可以可以 以以 以 方式 电热熔 不可不可不可不可不可水可不可 接以以以 可以可以 以以以以 挤压夹 不可 可以可以可以可以可以可以 小可 小可 紧连接以以以 2 1i 、铝塑复合管( p a p ) 铝塑复合( p a p ) 管是一种集金属与塑料优点为一体的新型竹材。铝塑复合( p a p ) 管 有五层组成，外壁和内壁为化学交联聚乙烯，中间为一层约0 3 m m 薄铝板焊接管；铝管 与内外层聚乙烯之间各有一层粘合剂牢固粘接。铝塑复合( p a p ) 符的结构决定了这种管 材兼有塑料管与金属符的特点。化学性能稳定的化学交联聚乙烯在与外界接触的内层与外 层，避免了金属铝层与外界的接触；而塑料在外层及强度较好的金属层在中间位置，一方 面保护外界的腐蚀，另一方面增强管材的强度和塑性。铝塑复合管规格为9 1 6 6 3 r a m 。 长安大学硕士研究生论文 图2 1 铝塑复合管组成构造图 l 、铝塑复合管具有以下特点【9 】- 【1 1 】： 耐腐蚀：内外壁为化学稳定性非常高的交联聚乙烯，不仅在水中不会被腐蚀，而且可 抵御强酸强碱等大多腐蚀性的化学液体。 流阻小：内壁非常光滑，输送水等流体阻力损失小，不结水垢，比内径相同的金属管 的流量大。铝塑复合结构，即刚柔于一体，可迅速消除管道系统内的压力冲击，不会产生 水锤噪音。 隔阻性好：由于管子中间是焊接密实的铝管可完全阻止管壁内外的渗透，具有抗静电、 不透光、不透氧的特性。 卫生性能好：铝塑管的p e 、p e x 卫生无毒，也不会因锈蚀和孽生物而产生二次污染。 可靠性好：铝塑复合结构，耐老化，使用寿命可达5 0 年。 不回弹：由于有塑性良好的铝管层存在，铝塑复合( p a p ) 管可任意由弯曲变直或由 直变弯并保持变化后的形状，这一特点对于成盘收卷的铝塑复合( p a p ) 管用于室内明装 施工尤为方便，管子长度特长，减少大量接头，经济性高。 密度高质量轻：同样管径及长度的管材，铝塑复合( p a p ) 管约为钢管质量的1 7 。 安装简便：不必套丝、切割，卡套或卡压式连接很容易。 耐高温：用交联聚乙烯制作的铝塑复合( p a p ) 管可在9 5 以上介质中连续工作。热 膨胀变化小，热膨胀系数为2 5 x1 0 击m m * k ，仅为聚乙烯( p e ) 管的1 8 ，基本上与铝材一样。 美观：铝塑复合管外壁塑管可有不同颜色，明管施工不需油漆。 易于探测：带有金属铝，暗埋施工后轻易被探明位置。 阻燃性好：由于中间是铝管，其阻燃燃性能优于聚乙烯( p e ) 管。 抗静电：可用于输送各类可燃流体。 第二章塑料管在给水管道中的应用 除了具备以上优点外，铝塑管也有一些缺点。相对于其他塑料管材同规格的铝塑管及 铜管件价格偏高，铜管件的质量要求高，管道连接质量特别是卡套式连接因手工作业不稳 定。 2 、铝塑复合( p a p ) 管主要应用领域： 建材，自来水、采暖及饮用水供应系统用管，煤气、天然气及管道石油气室内输送用管； 太阳能及空调管道系统等，压缩空气等工业气体的输送；化工，各种酸、碱溶液的输送； 医药，各种气、液体输送。石化：煤油、汽油等流体的输送；船用管材，水上运输工具内 各种管路系统用管；食品工业，输送酒、饮料等。 2 1 2 、无规共聚聚丙烯管( p p r ) 无规共聚聚丙烯( p p r ) 管可分为均聚丙烯p p h 和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分为 嵌段共聚聚丙烯( p p c ) 和无规共聚聚丙烯( p p r ) 。三种聚丙烯管材中无规共聚聚丙烯 ( p p r ) 的高温承压能力最好，( p p r ) 又称三型聚丙烯，是主链上无规则地分布着丙烯 及其它共聚单体链段的共聚物。p p r 管管材规格一般为( 1 ) 2 0 11 0 m m ，设计压力为1 0 3 2 m p 。， 公称压力为2 5 3 2m p 。，管件品种规格与管材配套，有一百多种。 无规共聚聚丙烯( p p r ) 管在原料生产、制品加工、使用及废弃回收全过程均不会对 人体及环境造成不利影响，与交联聚乙烯管材同被成为绿色建材。 l 、无规共聚聚丙烯( p p r ) 管除具有一般塑料管材质量轻、强度好、耐腐蚀、使用寿 命长等优点外，还有以下特剧1 5 】： 良好的卫生性能：无规共聚聚丙烯( p p r ) 原料属聚烯烃，其分子中仅有碳、氢元素， 无毒性、原料及辅料完全达到食品卫生标准，卫生性能非常可靠。 耐热性能好，使用寿命长：无规共聚聚丙烯( p p r ) 管维卡软化点为1 3 1 5 ，最高使 用温度为9 5 ，长期( 5 0 年、1 0 m p a 下) 使用温度一般可达7 0 。c 。 保温节能：其导热系数为0 2 1 w m k ，仅为钢管的1 2 0 0 ，具有较好的保温性能，用于 热水管道保温节能效果明显。 1 2 长安大学硕士研究生论文 连接安装简单可靠：无规共聚聚丙烯( p p r ) 管具有良好的热熔焊接性能，管材与管 件连接部位的强度大于管材本身的强度，无须考虑在长期使用过程中连接处是否会渗漏， 与其他类管材相比，出现渗漏的可能性更小。 弹性好、防冻裂：无规共聚聚丙烯( p p r ) 材料优良的弹性使得管材和管件可防冻胀 的液体一起膨胀，从而不会被冻胀的液体胀裂。 绿色环保：无规共聚聚丙烯( p p r ) 管材及管件在生产施工中产生的废料，经清洗破 碎后可回收利用，具有降低成本、保护环境的作用，是名副其实的绿色建材。 无规共聚聚丙烯( p p r ) 原料还可以生产大口径管材，直径可达11 0 m m ，交联聚乙烯 ( p e x ) 管和铝塑复合( p a p ) 管是无法比拟的。无规共聚聚丙烯( p p r ) 管还具有很好 的性价比，被广泛地用于建筑工程中。 无规共聚聚丙烯( p p r ) 管缺点也比较突出，在同等压力和温度下，管壁最厚，其线膨 胀系数较大，为0 1 4 0 1 6 m m m k ，热胀冷缩变形较大。抗紫外线性能差，在阳光的 长期直接照射下容易老化。 2 、无规共聚聚丙烯( p p r ) 管材的主要应用领域： 公共及民用建筑用于输送冷热水、采暖系统；工业建筑和设施中，用于输送日常用水、 油或腐蚀性液体；由于对盐水的耐腐蚀性能，用于海边设施中的给水管道；空调管道系统； 农业灌溉系统。 2 1 3 、a b s 管 苯乙烯( a b s ) 管树脂是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的三元共聚物，苯乙 烯( a b s ) 管树脂是由丙烯晴丁二烯苯乙烯三种元素组元。其中a 代表丙烯晴，b 代表 了丁二烯，s 代表苯乙烯。苯乙烯( a b s ) 管的丙烯晴成分是具有良好的耐化学腐蚀性、 热稳定性及表面硬度，丁二烯成分使a b s 具有韧性和抗冲击性，苯乙烯又使苯乙烯( a b s ) 管具有刚性和良好的加工型和染色性，因三种成分各具特色，苯乙烯( a b s ) 管材具有良 好的综合性能。 第二章塑料管在给水管道巾的应用 苯乙烯( a b s ) 管是一种新型的耐腐蚀管道，它在一定的温度范围内具有良好的抗冲 击强度和表面硬度，综合性能好，易于成型和机械加工，表面还可镀铬。由于它兼有聚氯 乙烯( p v c ) 管的耐腐蚀性能和金属管道的力学性能，不仅用于纯水系统而且也适用于电 镀、化工、石油、环保等行业输送腐蚀性液体之用。苯乙烯( a b s ) 管规格为( p 2 0 3 1 5 m m l 、苯乙烯( a b s ) 管具有以下的特点； 具有良好的冲击强度，是苯乙烯( a b s ) 管的5 6 倍，表面硬度高，耐磨性良好，管 材可套丝，可与钢管及阀门等接口兼容，并能承受较高的工作压力，约为聚氯乙烯( p v c ) 管的4 倍。 化学性能稳定：无毒无味，能耐酸、碱，且用于食品工业也无毒、无味。 使用温度范围广：使用温度范围为4 0 一8 0 ，具有很好的刚性和刚度。 质轻、阻力小：a b s 管质轻，为聚氯乙烯( p v c ) 管的0 8 倍，制品g , j 夕b 壁光滑，介 质输送阻力小。 管道连接方便：管道连接用溶胶粘接，也可螺纹连接，密封性好。 苯乙烯( a b s ) 管颜色适宜，为浅象牙色，给人以淡雅、清洁之感。 苯乙烯( a b s ) 管的缺点是管材耐紫外线差，粘接固化时间较长，特别是低温作业不 利于粘接，材料价格较高。 2 、苯乙烯( a b s ) 管的主要应用领域： 纯净水系统；石化工业管道系统；环保行业。 2 2 、施工方法 2 2 1 、铝塑复合管( p a p ) l 、铝塑复合( p a p ) 管的敷设【1 3 】 ( 1 ) 室外敷设。 铝塑复合( p a p ) 管的室外敷设有明设和暗设两种。明设时应用黑色斟1 4 1 ( 黑色管添加 1 4 长安大学硕士研究生论文 了炭黑，可有效增强铝塑复合管的抗紫外线能力) 。暗设时可采用地沟敷设，但一般应选取 用埋地敷设。埋地管槽的开挖应在未经扰动的原土或经夯实的回填土上进行，管槽底应平 整，不应有突出的石块等硬物，回填土应逐层压实，且不应含有直径大于1 2 m m 的坚硬物 体，以免损伤管道。埋地管道的管件应作防腐处理，设计无要求时，可刷环氧树脂类的油漆， 或按三油两布处理。 ( 2 ) 室内敷设。 铝塑复合( p a p ) 管的室内敷设也有明设和暗设两种。明敷给水管宜布置在靠近用水 量大的卫生器具的墙角、墙边或立柱边。明装管道应配合土建预留孔洞和套管。在建筑物 内部粉饰完或贴瓷片后，进行敷设。对于明装管道可参考塑料给水管安装方法。 考虑室内整洁、美观的要求，对于管径小于3 2 m m 的管道一般采用暗设。常用的暗设方法 有：管井、管槽内暗设和装修暗设法。管井、管槽内暗设1 5 1 就是把铝塑复合管敷设在专用 井内或直接嵌入管槽内，并用管码( 管卡) 固定。在管井、管槽内暗设时，尽量采用整条管， 尽量不用管配件，以防接头处渗漏。墙槽宽度宜为管外径力1 1 6 0 m m ，深度易保证管外壁与毛 墙面间距1 0 m m ，只要使管子不外露出墙面即可。装修暗设就是把铝塑复合( p a p ) 管沿墙 角、梁边或贴顶明装后，住户装修时将管子暗设于吊顶内或地板下，这样便于管道的维修。 2 、铝塑复合( p a p ) 管的安装 ( 1 ) 在安装前，应对管材、管件、阀f - j 的外观质量及其配合尺寸进行检验，并检验其 合格证；同时应对现场实行必要的清理。施工时应注意防止泥沙等杂物进入管道内，安装间 断时应及时将管口用管塞封堵。 ( 2 ) 管道的调直。 管道的调直一般在平整的地面上进行。方法是：用脚踩住管子，滚动管子盘卷向前延伸， 压直管子即可调直。对于小i z l 径的管子，( 管径 5 0m m 的管道也可采用玻璃纤维双合管保温。 2 3 6 检验和验收 塑料给水管道系统根据工程施工的特点，应进行中间验收和竣工验收。管道安装完毕 后必须进行严格的水压、冲洗和通水能力试验。浇捣混凝土填充层之前( 即隐蔽前) 和混 凝土填充层养护期满之后，应分别进行系统水压试验。水压试验是检验管道施工质量的有 长安大学硕士研究生论文 效手段。塑料给水管道的水压试验应符合下列规定：试验压力应为管道系统的工作压力的 1 5 倍，但不得小于0 6m p a ；水压试验前，对试压管段应采取安全有效的固定和保护措施， 各配水口应临时封堵，试压接头应明露；压力表量程不应小于试验压力的1 3 倍，且精度为 0 0 1m p a 。试压、冲洗试验的般步骤为：向试压管道内缓慢注水，同时打开排气阀将管内 空气排出；加压宜采用手泵缓慢升压，升至规定试验压力后，停止加压，稳压1h ，以消除塑 料管膨胀对试压结果的干扰，并观察接头部位是否有漏水现象，压力降是否超过0 0 5m p a ； 然后再将压力降至工作压力的1 1 5 倍后，稳压2h ，压力降不超过0 0 3m p a 即为合格( 塑 料复合管除外) 。注意：增压过程中如果接口，发现渗漏立即停止，将压力降至零，把渗 漏点处理完毕后再增压( 如果为热熔接口应当在接口强度满足要求后再增压) 。 给水管道冲洗时应采用设计提供的最大流量或不小于1 5r n s 的流速连续进行，直至出 水口处浊度、色度与入水口处冲洗水浊度、色度相同为止。生活饮用水管道在交付使用前 应用浓度为2 0m g l 3 0m g l 的游离氯灌满管道，含氯水在管道中应留置2 4h 以上。消毒 完毕后再用水冲洗，并经有关部门取样检验，出具检验报告，符合国家生活饮用水标准方 可使用。在寒冷地区或冬季环境温度低于5 时，水压试验应采取可靠的防冻措施。试压 完毕后一定要用空压机将管道内的水吹出。 2 3 7 管道的隐蔽标示和成品保护 塑料管道暗敷应严格按图纸定位施工。因为用户室内铺设本地板等较普遍且管道表面 的粉刷层厚度有限，如果不知道管道敷设位置，很容易在装修时造成管道损坏。如现场 施工【3 0 】有更改，应有图示记录，并归档或提供给相关人员。管道系统安装完成后应注意 成品保护决不能脚踩车压。要对后续工种交接清楚，办理移交手续，尤其是室内埋入墙 内或楼板面层内的管道一定要做好记号，如果没有有效的保护监管措施，很容易被破坏， 不容易被发现，在投入使用后漏水，往往来带大量返工和索赔。在管道安装完成后的阶段 性打压，移交物业公司和业主时，当场打压记录非常重要。成品的保护还应当有及时发 现管道漏水的措施，避免引起其它损失。在管道试压合格后，整个管网要充满水，冷热 水管用短管连通，保证冷热水管网都充满水，这样在管道漏水时能第一时间发现。埋地 管道标示可如下，沿埋地管道敷设位置进行标识，警示红线一直存在，文字每隔2 米喷涂 次。制作时仅需把文字做成露版喷涂，警示双红线现场放线定位、刷涂( 样式如图2 1 1 ) 。 第二章塑料管在给水管道中的应用 2 4 、结论 图2 1 1 埋地管道标识 综合所述，塑料管材在建筑给水系统中的应用必须要充分考虑塑料管的材料特性是否 满足，适用系统、适用场合的需要和条件。塑料管的使用寿命和其原材料的性能、制造工 艺，使用条件( 温度、压力) 、连接与敷设方式等有密切的关系。选择冷水塑料管材应遵循 的丰要原则：安全可靠、卫生、经济、可持续发展与环保。 1 、安全可靠：是使用塑料管材在建筑给水系统中最主要的最基本的原则，就是指管材 的承压级连接方式必须要保证工作压力下的正常使用。管材的承压能力应充分考虑高层建 筑额定工作压力，不要小于1 o m p a ，并能承受水锤造成的压力冲击，以此，准确确定管材种 类系列。连接方式在考虑承压的同时，还应根据安装部位及耐久性考虑，热熔和粘结的连 接方式适宜管道暗敷，卡压和卡套连接适宜干管道明装。 长安大学硕士研究生论文 2 、卫生：管材的卫生性能必满足国家卫生饮用水卫生标准的要求【3 1 】，卫生性能必 须通过生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准( g b t 1 7 2