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关注住宅建筑中的新型供水管材

时间:2017-05-04 17:02来源:未知 作者:木者

论文导读::近年来,由于冷镀锌铜管供水管材在使用和施工中有很多不足之处,因此国家大力鼓励和发展新型供水管材。各种新型给排水管道不断涌向市场, 新型供水管材在住宅建筑中的应用越来越广泛。首先综述了新型供水管材的发展带来更新换代的好机遇,分析了

  论文导读::近年来,由于冷镀锌铜管供水管材在使用和施工中有很多不足之处,因此国家大力鼓励和发展新型供水管材。各种新型给排水管道不断涌向市场, 新型供水管材在住宅建筑中的应用越来越广泛。首先综述了新型供水管材的发展带来更新换代的好机遇,分析了供水管材的类型和性能特点,介绍了常见供水管材的性能比较,提出了供水管材的性能指标及其选取用原则。

  近年来新型供水管材在住宅建筑中的应用越来越广泛,我国的各种新型给排水管材、管件的生产技术和施工技术有了很大的发展,相应的材料种类也由镀锌钢管、铸铁管变为UPVC、PP-R、PE-X、PB、PP-C、铝塑复合管(PAP)、ABS等等。虽然新型管材在我国生产和使用时间不长,但生产厂家多,新型管材层出不穷。由于冷镀锌铜管供水管材在使用和施工中有很多不足之处,因此国家大力鼓励和发展新型供水管材。各种新型给排水管道不断涌向市场,特别是镀锌管的禁用,给新型管道的发展带来了一次千载难逢的好机遇。

  在住宅建筑中的供水管材具有使用周期长、检修和难度大、埋在地下事故不易察觉的三个特点。供水管材的安全可靠有两方面的含义:一是管材不间断供水,尽量避免管道破裂、漏损,甚至爆管;二是管材输送的自来水水质,不因管自身的原因(如管道生锈),影响管网水质。在管网输配水过程中,管网水质和水量不能有太大的变化:以满足供水服务的压力。

  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,因而用为一种供水主材广泛地应用于住宅建筑中的内部各供水管道,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,水质恶化;另一方面因锈蚀渗漏了用户的居住及工作选用原则,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,为此国家决心推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。这给水管材也盼来了它的更新换代时代。随着人们生活水平、环保意识的提高以及对健康的关注,供水领域掀起了一场建材行业的绿色——、淘汰传统的镀锌钢管用于生活供水系统,取而代之的是环保、健康、新型供水管材的推广和使用。在全国范围内大力推广使用的新型给水管材中,给水塑料管以其特有的优点迅速成为镀锌钢管的首选替代管材。

  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。新型塑料给水管材与镀锌钢管相比,具有耐蚀防锈、卫生无毒、耐久性好;内壁光滑、阻力系数小、流通量大(比相同内径的金属管约大30%);导热系数低、保温节能;质量轻(仅为金属管的1/6~1/10)、密度小,运输、安装轻便等优点,已广泛应用于各类输水管道。但由于目前市场上新型给水管材层出不穷、琳琅满目,销售市场又不够规范,如何选用自己适用的管材,不仅普通用户无以适从,就是有关设计、施工的技术人员也难以较全面和深入地了解。本文拟通过对铝塑复合管、交联聚乙烯管(PE-X管)、三型无规共聚聚丙烯管(PP-R管)3种新型给水管材的介绍、探讨和研究,使广大用户能对新型给水管材有更深入的了解和认识,以促进新型建筑给水管材的推广应用怎么写论文。

  经过几十年的研发,新型化学管材从生产技术到应用技术皆日趋成熟,随着我国有机化学工业的发展,各种性能好的优质化学管材在建筑市场上纷纷登台亮相。目前应用于建筑给水工程中的新型化学管材品种多、性能各异。例如PE给水管材(也即聚乙烯给水管材)因其具有耐腐蚀、无毒性、内壁光滑阻力小、抗老化使用寿命长、重量轻、安装劳动强度低、施工费用少、抗震性能强、材质柔韧性好等特点选用原则,越来越受到供水企业、市政建设的欢迎与青睐,有着良好的推广应用前景和显著的经济效益、社会效益。目前,使用比较普遍的PE管材为PE80(中密度聚乙烯)和PE100(高密度聚乙烯)两种。近年来,各地积极推广使用新型环保管材(如PE100),通过运行效果优良,没发生供水安全事故。

  作为供水管道,要求卫生、安全、节能、方便。因此检验一种管材性能的优劣,应从四个方面入手。一是卫生:管道及配件须对人体无任何损害;二是安全:有足够的强度和优异的力学性能以及抗老化、耐热等性能;三是节能:内壁光滑,耐腐蚀,对流体阻力小,保温性能好;四是方便:联接、施工方便,可靠,具有推广使用的可能。如达不到以上四个要求,就会损害使用人的身体健康和财产安全。常用的几种供水管性能要求如下:

  镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。

  给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点,适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材,20世纪60年代开始进入国际市场,经过几十年的推广和应用,这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点,是一种更新换代产品,但由于这种管材及配件价格相对较贵,所以在国内一直未能得到普及推广。

  薄壁不锈钢管,国内于20世纪90年代末才开始生产、使用,是当今管材领域崭露头角的新生族,已大量应用于建筑给水和直饮水的管。不锈钢管安全可靠、卫生环保、经济适用,管道的薄壁化以及新型可靠、简单方便的连接方法的开发成功,使其具有更多其他管材不可替代的优点,薄壁不锈钢管经久耐用选用原则,已被工程界,而且有关方面正在从减小壁厚、降低价格方面着手,以利于进一步推广。特别是小口径的不锈钢管价格不高,因此配套的连接方法、管件之可靠性及价格是决定它发展的主要因素。国内已有开发商自主开发了连接技术和管件,是很有发展前途的管材。建设部和相关部门也非常重视这一新型管材,薄壁不锈钢管这一技术与产品的推广应用对提高我国现代建筑的档次,改善与保障供水水质都具有重要意义。不锈钢管在工程中的应用会越来越多,使用会越来越普及,前景看好。

  复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀)、支承层、层(要求耐腐蚀)组成。复合管一般以金属作支撑材料,内衬以环氧树脂和水泥为主,它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高强软金属作支撑,而非金属管在内外两侧,如铝塑复合管,它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢,水质;也有金属管在内侧,而非金属管在外侧,如塑覆铜管,这是利用塑料的导热性差起绝热保温和作用。

  铝塑复合管是最早替代铸铁管的供水管,其基本构成应为五层,即由内而外依次为塑料、热熔胶、铝合金、热熔胶、塑料。铝塑复合管有较好的保温性能,内外壁不易腐蚀,因内壁光滑,对流体阻力很小;又因为可随意弯曲,所以安装施工方便。作为供水管道,铝塑复合管有足够的强度,但如横向受力太大时,会影响强度,所以宜作明管施工或埋于墙体内,但不宜埋入地下。铝塑复合管的连接是卡套式的,因此施工中一是要通过严格的试压,检验连接是否牢固。二是防止经常振动,使卡套松脱。三是长度方向应留足安装量,以免拉脱。

  塑复铜管以纯铜作管件,外覆PE塑料选用原则,从综合性能上看,塑复铜管略优于铝塑复合管。例如强度更好些,寿命更长,耐热性能也更好些。但保温性能略差。纯铜有极高的耐腐蚀能力,使用一段时间后,内表面会出现一层绿色氧化物。但对管子的寿命、流量、以及对流体的阻力,基本上没什么影响。铜绿对人体健康无损,且对细菌有一定的杀灭能力。塑复铜管的安装方法有卡套式和焊接式两种,焊接式的更可靠些。铜管、不锈钢管除了保温性能差外,其他的指标如强度、寿命对流体的阻力等都很好,设宜作冷水管道怎么写论文。如用于热水输送,应加保温护套。连接方式以卡套式为主,铜管也可以焊接。内搪塑镀锌铸铁管即在普通的镀锌管内壁搪一层塑料,使其具备耐腐蚀,阻力小、保温好的性能,同时具有镀锌管本身强度高的特性。这种管道大多采用罗纹连接。

  塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂、稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂、紫外线吸收剂、改性剂等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点:不受因素和管道内介质组分的影响,化学稳定性好。耐腐蚀性好。热传导率低;导热系数小。绝热保温,节能效果好。管道内壁光滑;水力性能好。阻力系数小,不易积垢,管内流通面积不随时间发生变化,管道阻塞机率小。密度小;相对于金属管材。材质轻,运输,装置方便,灵活,简捷,维修容易。可采用盘管供货方式;可自然弯曲或具有冷弯性能。减少管接头数量。塑料管主要缺点:抗冲击性不佳:力学性能差。刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。大多数塑料制品可燃;阻燃性差。且燃烧时热分解,会出有毒气体和烟雾。伸缩弥补必需十分强调;热膨胀系数大。塑料管只要材料选用符合标准要求,可具有足够的强度、寿命、安全、卫生。它是所有管道中保温性能最好的。塑料管采用热熔焊接,可靠程度高,只要施工正确,经试压正常的管道焊接处,不会出现渗漏脱落。随着我国住宅产业化的快速发展选用原则,我国新住宅室内80%将采用塑料管,城市供水5O%采用塑料管,塑料管材用于环保治理工程更具有市场。今后几年,作为排水管道的替代品——塑料埋地排水管将占据这项巨大投资的相当份额。这无疑为相关行业特别是塑料管道行业带来巨大的商机。

  供水企业的根本任务是向用户提供清洁的饮用水,连续供应有压力的水,同时降低供水费用。为此,供水管网作为供水系统的重要环节,对于它的管材有以下五点要求:一是封闭性能高。供水管网是承压的管网,管材只有良好的封闭性,才是连续供水的基本。二是输送水质佳。自来水从水厂到用户,要经过较长的管道,往往需要几个小时乃至几天。管网实际上是一个大的反应器,出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行,并且含氯水与管壁发生新的接触,有可能产生新的反应,这些反应有生物性的、感官性的以及物理化学性的。因此要求管材内壁既要耐腐蚀性,又不会向水中析出有害物质;三是水力条件好。供水管材的内壁不结垢、光滑、管畅通,才能降低水头损失,确保服务水头;四是设备控制灵。一个大城市的供水管网,管道总长度少的有数百公里,多的达数千公里,在这样的大型供水管网中有成千上万个专用设备,维持着管网的良好运行。在管网上的专用设备包括:阀门、消火栓、通气阀、放空阀、冲洗排水阀、减压阀、调流阀、水锤消除器、检修人孔、伸缩器、存渣斗、测流测压装置等。这些设备的完好是管网运行畅通、避免污染的前提;五是是建设投资省怎么写论文。供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50%~70%,因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模,恰当选用管材是管网合理运行的。

  金属管材在早期建设的输配水管网中,使用过铅管,这是一种抗腐蚀较好的金属管道。在铅管表面形成的氧化膜一直被认为是无毒的。现在分析管网输配水过程中的水质变化,可以发现,导致管网水质降低的主要原因最小口径镀锌钢管。特别是用户内部管道。一方面,在用的小口径镀锌钢管;很少采用衬涂等性措施,用户内部管道的管材质量较差;另一方面,小口径管复合管道来取代它。

  铸铁管材是人们最熟悉,也是使用较广的一种管道。铸铁是铁和碳的合金,碳在铸铁中的质量分数要高于2.11%,含碳量低于这个比例,就是低碳钢。采用低碳钢制作的钢管,加工和安装比较方便。钢管的各项力学性能优于其他管道,但是它于钢管的表面防腐处理,比较麻烦,防腐成本高,一般只在特殊地段采用钢管。铸铁管在管道工程中,仍占有重要,特别是钢铁产量在今后几十年内不会下降。铸铁管的性能已有了大幅度的提高。国际标准ISO2531中,离心球墨铸铁管的抗拉强度≥420MPa,已和低合金钢强度差不多,但离心球墨铸铁管的耐腐蚀性能优于钢管。为了抗腐蚀和管网水质,铸铁管内部和外部的衬涂和防腐材料,都在改进和完善。随着铸铁管材生产工艺的发展和技术进步,离心球墨铸铁管材已成为最主要的铸铁管材生产工艺。国内使用的灰口铸铁管已逐渐向离心球墨铸铁管转移。球墨铸铁管不仅应具有较高的抗拉强度,同时应具有较高的延伸率,按照国际标准ISO2531的要求,球墨铸铁管的抗拉强度≥420MPa,DN40—DN1000的管道,延伸率≥10%,DN1200~26OO的管道,延伸率≥7%。灰口铸铁管由于木要求管道的延伸率,对铁水原料的有害成分的控制范围较宽。

  随着高材料技术的飞跃发展,塑料管材的开发利用不断深化,近20年来,我国塑料管材的开发研制及生产推广均取得较大。现已开发出可用于给水管道工程的主要塑料管材有UPVC管、PE管、PEX管、PPR管等。塑料管材的普遍优点为价格低、卫生、耐腐、导热系数小、不结垢、输水性能好。塑料管材常用于供水管网中,它可分为两类:一类是聚烯烃材料:聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB),这类塑料管材适用于熔合(加热)连接;另一类是氯乙烯材料:聚氯乙烯(PVC),硬质聚氯乙烯(U—PVC)、过氯化聚氯乙烯(C—PVC)。适用于粘接(胶水)连接。塑料管材会有更大的发展,PVC管材的材料性能还将改善,避免使用含有重金属的稳定剂。各种关于新型塑料的新技术,都在不断地推广使用。但是,塑料管材有着自身不可克服的缺点,主要表现在:表面硬度低、强度差,施工过程容易被损伤;线膨胀系数大,低温脆性强,耐候性差,适用范围窄;另外,塑料管材抗紫外线照射能力差,长期光照易老化选用原则,无法工程质量和50年的使用寿命,尤其塑料管材的稳定性和老化问题仍是人们担心的。

  由于塑料管材存在方方面面难以克服的内在缺陷,各种金属与塑料的复合管材应运而生,目前市场上有代表性的复合管材包括铝塑复合管、铜塑复合管、碳钢与塑料复合管、不锈钢与塑料复合管等。铝塑复合管应用范围在迅速拓宽,从生活应用、工业生产应用进入农业应用。以色列等沙漠国家用于农业灌溉。英国、、美国煤气公司,欣欣瓦斯公司,新海瓦斯公司等在80年代就采用铝塑复合管作为家庭燃气配管之用。据不完全统计,美国的产品自1991~1994年递增率25%。日本1995年供水用铝塑复合管已达87%的水平;美国、丹麦煤气管道非金属化达90%。塑铝管里面是交联聚乙稀,外面是铝皮,不过,不管是铝塑复合管还是塑铝管,都存在着两种材料膨胀系数不一样的问题。此外,结合方式也决定了如果管道弯曲半径过小,会造成两种材料结合层脱离的现象,将影响使用效果和安全系数。

  先进的复合材料管材在20世纪曾得到很大发展。如预应力钢筋混凝土管、PCCP管(铜筒混凝土管)和树脂基复合材料(玻璃管夹砂管GRP)在大口径输水管道工程中有应用;钢塑复合管和铝塑复合管,在小口径用户管道市场中用很大的需求。

  由于新型建筑给水管材大多采用热塑性塑料材料制成,故在选用新型管材时,应注意从以下几个性能指标进行比较:耐温耐压能力;线性膨胀系数、膨胀力;热传导系数及保温;抗水锤能力;壁厚、重量、水力条件;安装连接方式;价格;管材尺寸范围;寿命;原材料来源;卫生指标;耐腐蚀性;施工难易程度。供水管材的主要性能指标如下:

  热塑性塑料给水管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,复合材料管道应针对输送冷,热水选择不同管材怎么写论文。

  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比,当直线m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。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,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选用原则,会由于热胀冷缩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。

  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,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。

  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。

  建筑供水管材的选用原则:一是安全可靠性,这是建筑给水中最重要原则,因为建筑给水是有压管,一旦漏水爆裂将会使建筑和人民财产造成损失。管材应能得起振动冲击、水锤和热胀冷缩等,并时间,不会漏水、不爆裂;二是经济性,在满足使用安全供水前提下,花最少的钱选用管材。在比较管材价格时同时还要比较管件的价格,而且还要比较施工的安装费用;三是卫生性。显然目前推向市场的管材均要符合国家标准的要求,而且经过国家认可的检测部门测试,合格才能投放市场。建筑给水管应在卫生许可范围内,几十年后随着卫生标准的提高,管材对水质影响也有可能引起广泛的重视,塑料管的各种改性剂,助剂、添加剂等选用原则,金属管溶于水的金属离子,这些统称为引起人体致变的因子,对人体脏器等引起影响因素正有待于人类深入研究探讨;四是节能。任何管材从原料提炼合成、熔镉、机轧、注挤均要消耗能量,从宏观来看,金属管比塑料管要耗能。在复合过程中采用热胀、喷涂复合工艺的钢塑复合管要比金属管耗能,厚壁管比薄壁管耗能。另外从管材内表面粗糙度大的比粗糙度小的要耗能;五是可持续发展。任何一种管材能被人们经用而不衰,其中很重要的原因是在于它能被回收重复利用和不产生新的污染。

  供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50%~70%,因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模,恰当选用管材及设备是管网合理运行的基础保障,是供水系统中的一个重要环节。随着时代的进步,供水管网管材也有了更多的选择。对供水管网的管道材质根据管道,使用压力等进行有效配置,可显著改善管网水质,降低管网漏损,从而实现经济效益和社会效益的双赢。选用合适的管材,也利于控制出厂水在输配过程中的二次污染,使居民生活用水达到国家饮水标准。这对保障人民身体健康,社会经济的持续稳定发展有着重要的积极的意义。在新型管材日益普及的今天,让住宅建筑中的供水管材更安全,更有效的服务于企业,服务于社会。

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