给、排水工程常用管材简介
罗贵红

近些年来,建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。传统的镀锌钢管和普通排水铸铁管由于易锈蚀、自重大、运输施工不便等原因被取而代之。
目前,建筑给排水常用管材主要有塑料管,金属管和复合管三种。现在就常用管材的一些特性,优缺点,使用范围做一简要论述。
1.塑料管
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。
具有质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易、施工方便等特点。
塑料管有热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。
热塑性塑料管采用的主要树脂有聚氯乙烯树脂（PVC）、聚乙烯树脂（PE）、聚丙烯树脂（PP）、聚苯乙烯树脂（PS）、丙烯晴 -丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）、聚丁烯树脂（PB）等。
热固性塑料采用的主要树脂有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。
1.1塑料管性能
1.1.1物理性能：
塑料管的物理性能影响管道的安装方式,用途,补偿措施和管道保温等方面。
1）PVC-U、PP、ABS的力学性能相对较高,被视为“刚性管”,明装较好。反之PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。
2）塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U、PE、ABS仅能用于冷水管,而PE-X、PP、PB则可作为热水管。
当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。
3）塑料管热膨胀系数高,作为热水管使用时,采用柔性接口，伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PP等聚烯烃类为最。
施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。
4）由于导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。
不同塑料管之间绝热性的比较除导热系数外,还同它们各自的管壁厚度有关。
1.1.2承压性能:
承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。
一般进行两项试验:液压试验和长期高温液压试验。
1.1.3卫生性能:
理化卫生指标。其中PE、PE-X、PP、PB和ABS易达标。
PVC-U管材在生产时应使用无毒PVC树脂及稳定剂才能满足卫生性能的要求。
1.2塑料管优、缺点：
塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。
1.2.1优点:
1）化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质成分的影响,耐腐蚀性好。
2）导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。
3）水力性能好,管道内壁光滑,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。
4）相对于金属管材而言,密度小,材质轻,运输、安装方便,灵活,简捷,维修容易。
5）具有自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。
1.2.2缺点:
1）力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。
2）阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。
3）热膨胀系数大,伸缩补偿必须十分强调。
1.3常用塑料管有:
•硬聚氯乙烯管(PVC-U),
•高密度聚乙烯管(PE-HD),
•交联聚乙烯管(PE-X),
•无规共聚聚丙烯管(PP-R),
•聚丁烯管(PB),
•丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
1.4给水塑料管：
给水用硬聚氯乙烯塑料管材及管件是以食品卫生级的聚氯乙烯树脂为主要原料，加入无毒专用助剂，经混合、塑化、挤出或注射而成。产品符合国家饮水卫生标准。
给水塑料管的结构形式单一,材料品种众多且性能各异。
常用给水塑料管的特点如下表:
型 号 连 接 方 式 优 点 缺 点
PVC-U 粘接、螺纹 抗腐蚀力强，易于粘合，价廉，质地坚硬 有UPVC单体和添加剂渗出，不适用于热水输送。
PP-R 热熔 耐温性好 在同等压力和介质温度的条件下，管壁最厚
PEX 挤压夹紧 耐温性能、抗蠕变性能好 •只能用金属件连接；
•不能回收重复利用
HDPE •挤压夹紧
•热熔合
•电熔合 •韧性好，较好的疲劳强度；
•耐温度性能较好；
•质轻，可挠性和抗冲性能好 •熔接需要电力；
•机械连接，连接件大
PB •挤压夹紧、
•热熔合、
•电熔合 •耐温性能好；
•良好的抗拉、压强度；
•耐冲击，低蠕变，高柔韧性 国内还没有PB 树脂原料，依赖进口，价高
ABS •粘合
•螺纹、
•电熔合 强度大，耐冲击 •耐紫外线差；
•粘接固化时间较长
一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉,在不考虑水质影响,在冷水供水系统属于首选管材,而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。
1.5排水塑料管：
材质比较单一：硬聚氯乙烯。
结构形式多样:芯层发泡管,空壁管,螺旋管,芯层发泡螺旋管,空壁螺旋管。
1.5.1缺点：
1)热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决。
2)刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架。
3)耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离。
4)阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管。
5)抗机械冲击性差。
6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。
芯层发泡管、空壁管采起提高管道材质的隔声效果来实现降噪；
降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发的。
将两种方式结合起来的思路则产生了芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管。
相同条件下,不同结构形式的排水塑料管,其噪声测定结果:普通管>芯层发泡管>空壁管>螺旋管
1.6常用塑料管
1.6.1硬聚氯乙烯管（UPVC）
　　在世界范围内，硬聚氯乙烯管道（UPVC）是各种塑料管道中消费量最大的品种，亦是目前国内外都在大力发展的新型化学建材。采用这种管材，可对我国钢材紧缺、能源不足的局面起到积极的缓解作用，经济效益显著。
UPVC管具有以下特点：
1）化学腐蚀性好，不生锈；
　　2）具有自熄性和阻燃性；
　　3）耐老化性好，可在-15℃－60℃之间使用20－50年；
　　4）内壁光滑，内壁表面张力，很难形成水垢，流体输送能力比铸铁管高43.7%；
　　5）质量轻，易扩口、粘接、弯曲、焊接、安装工作量仅为钢管的1/2，劳动强度低、工期短；
　　6）阻电性能良好，体积电阻1-3×105Ω．cm，击穿电压23-2kv／mm；
　　7）价格低廉；
　　8）节约金属能源；
　　9）UPVC管的韧性低，线膨胀系数大，使用温度范围窄。
硬聚氯乙烯管（UPVC）主要应用领域：
　　1）建筑给排水管道系统；
　　2）建筑雨水系统；
　　3）建筑电气配线用管；
　　4）空调冷凝水系统
1.6.2芯层发泡管（PSP）
　　芯层发泡管是采用三层共挤出工艺生产的内外两层与普通UPVC相同，中间是相对密度为0．7－0．9低发泡层的一种新型管材。由于在结构上利用了材料力学中Ⅰ型结构原理，并具有吸能隔声效果的发泡芯层，所以逐渐成为取代铸铁管、硬质PVC实壁管等的一种塑料管材。
芯层发泡管（PSP）具有以下特点：
　　1）抗冲击强度显著提高：其环向刚性为普通UPVC管的8倍。
　　2）使用范围宽广：可以在-30℃－100℃下使用，而且在温度变化时尺寸稳定性好。
　　3）发泡芯层能有效阻隔噪声传播，更利于高层建筑排水系统。
　　4）隔热性好，比不发泡的实壁管材传热效率低35％。
　 5）发泡芯层使其内壁抗压能力大大提高。
　　6）较实壁管材可节省原料25％以上，口径愈大时节省原料更多。
　　7）管材较轻，便于运输和安装。
　　8）在弯折状态下的使用寿命比实壁管材要长十年以上。
芯层发泡管（PSP）主要应用领域；
　　1）民用建筑的排水系统；
　　2）工业防护及输送液体；
　　3）农业微孔灌溉、排灌；
　　4）电力、通讯电缆导管。
1.6.3硬聚氯乙烯消音管
　　硬聚氯乙烯消音管是韩国于70年代初研制开发的一种新型的建筑排水管材，已取得日、德、法、瑞等国专利，1990年获中国专利。
UPVC消音管内壁带有六条三角凸形螺旋线，使下水沿着管内壁自由连续呈螺旋状流动，将排水旋转形成最佳排水条件，从而在立管底部起到良好的消能作用，降低噪声。同时，消音管的独特结构可以使空气在管中央形成气柱直接排出，没有必要像以往那样另外设置专用通气管，使高层建筑排水通气能力提高10倍，排水量增加6倍，噪声比普通UPVC排水管和铸铁管低30－40Db。UPVC消音管与消音管件配套使用时，排水效果良好。
　　硬聚氯乙烯消音管在具备UPV特点的同时还兼有以下特点：
　　1）通水能力、流体输送能力高；
　　2）通气能力高；
　　3）消音隔声；
　　4）经济、节省能源；
　　5）施工、维修便易；
　　6）能承受温度及建筑物的沉降变形。不用设伸缩节。
　　硬聚氯乙烯消音管主要用于排水管道系统，特别是高层建筑排水管道系统。