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无规管材在建筑给水方面的应用探讨
2006年5月25日 14:9  来源:中国建材网

   摘要:无规共聚聚丙烯(PP-R)管材是国际上九十年代发展的新型化学建材,它与钢管、管、复合管相比,具有很多不可替代的优点,其市场占有率已处于遥遥领先位置.本文就其特点及在建筑给水工程技术中的应用作一探讨. 

   关键词:无规共聚聚丙烯热熔连接 公称外径

    1999年底,建设部等四部、委、局联合下发了《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》,要求在2000年6月1日前,新建住宅给水管道禁止使用镀锌钢管,推荐使用塑料管道.三型无规共聚聚丙烯(PP—R)作为推荐管材,虽然国内市场只有近两年的应用,市场占有率却遥遥领先于其他塑料给水管,表现出其强劲的生命力.如何在建筑给水技术应用中更加科学化,标准化,已成为一个不容忽视的问题.

    1  无规共聚聚丙烯管材的变革历程

    聚丙稀(Polypropylene ),简称PP,是一种常用的聚烯烃塑料,具有良好的耐热性和耐压强度,且价格低廉,产量较大.但由于普通聚丙烯存在低温脆性,长期蠕变性能差等缺陷,限制了在管道工程上的应用.为此原料制造商与管道工程界进行了广泛合作,投入了大量人力、物力和财力进行全面的研究,致力于对PP的改性,使之成为适合于管道工程的可用塑料.先后开发了均聚的PP-H(Ⅰ型),嵌段共聚的PP-B(Ⅱ型)和无规共聚的PP-R(Ⅲ型).

    PP-R(Polypropylene -Ethylene Random Copolymer)是采用先进的气相共聚法,使PE(5%左右)在PP的分子链中随机地均匀聚合产生.PP-R较PP-H、PP-B具有更好的低温抗冲击性能和长期蠕变性能.

    前一时期国内市场上曾出现了一种称做PP-C的管材,它是共聚聚丙烯的统称,PP-B、PP-R都属于PP-C类,即共聚类,市场上被称为PP-C管的实际上是PP-B管,原材料为嵌段共聚聚丙烯,价格较为便宜,而PP-R为无规共聚,PP-B的耐压性能与PP-R相比差距较大,故不能混淆.

    2  PP-R管材工程应用特点

   (1)良好的卫生性能和保温性能.管材原料属聚烯烃,其分子仅由C、H元素组成,原、辅料完全达到卫生标准,耐腐蚀性好,对水中所有离子不起化学作用,不会锈蚀,不仅可用于冷热水系统,而且可用于直饮水系统.PP-R管材导热系数为0.21W/m·k,仅为钢管的1/200,一般情况下不需保温,用于热水管道时保温节能效果明显.在温度变化时产生的膨胀力也较小,适合嵌墙和地坪面层内的直埋暗敷.

    (2)较好的耐热性能、使用寿命长.管材最高工作温度可达95℃,在1.0MPa压力下长期使用温度为70℃,满足热水供应的上限温度.常温下使用寿命可达100年以上.

    (3)安装方便、连接可靠.管材不仅生产过程简单、设备投资少而且质量轻,重量仅为钢管的1/9,紫铜管的1/10,减轻了工人的施工强度.由于管料采用同种原料加工制作,具有良好的热熔功能,安装方便可靠,连接部位的强度大于管材本体,管件结构不影响流量.并且管道阻力小,直管内壁平滑,不会结垢,沿程摩擦阻力比铜管道小,管配件连接时断面积不变.

    (4)管材、管件的废料可回收利用,废料经清洁、破碎后可直接用于生产管材、管件.在生产、施工过程中对环境无污染,民用市场占有率较高.

   PP-R管材主要应用于冷热水系统、直饮水系统、采暖系统(包括地板辐射采暖),在欧洲应用较为普遍.例如1996年意大利民用PP-R管材达30Mm,其它各类塑料管道的应用分别是:交联聚乙烯管(PEX)17Mm,聚丁烯(PB)3Mm,塑复合管为2Mm,仅为PP-R管材的1/15.

    PP-R管材不足之处主要是其刚性和抗冲击性能比金属管道差,在贮运、施工过程中要注意文明施工;线膨胀系数较大,为0.14~0.16 mm/m·k,在设计和施工中要特别重视支架的设置,合适地选用伸缩器,正确地敷设管道;抗紫外线性能差,在阳光的长期直接照射下会老化;材料许用应力低,管壁厚较大,直接影响材料成本;在相同外径下,有效流通截面比其他管材小;原材料价格居高不下.国内生产PP原料的企业较多,如齐鲁、上海、扬子、燕山石化企业均能力生产均聚(PP-H)及共聚(PP-B),但由于过去国内对PP-R原料没有市场的需求,开发研制较晚,目前国内生产PP-R管材原料基本上从欧洲进口.

    3  工程应用中的若干问题探讨

    3.1  PP-R管的选用原则
  (1)正确区分管材用途,合理选择冷、热水管.冷、热水管壁厚不同,耐压不同,价格也不同.设计时要特别注明采用冷水管还是热水管,并按规定标注管道规格.

    根据输送水温、工作压力、使用寿命等因素,PP-R管材的壁厚按压力等级分为PN1.0、PN1.25、PN1.6、PN2.0、PN2.5、PN3.2 等六个系列.冷水管材及管件压力等级最小为PN1.0 MPa,热水管材及管件最小压力等级为PN2.0 MPa.

    PP-R管材承压具有二个显著特点,一是随着管内水的温度上升,其允许压力会急剧下降;二是承压时间增长,其允许压力也明显下降.考虑管道长期使用寿命以及施工和实际使用中非正常因素,为安全需要,冷水管选用的公称压力等级为系统最大工作压力乘以1.5倍安全系数,热水管则乘以3.0倍的安全系数.试验数据显示,当管道使用水温从20 ℃上升到60 ℃时,同一压力等级管道允许压力下降50%,水温70℃ 时,下降2/3.以PN2.0管材为例,20℃水温时允许压力为2.0 MPa,70℃ 水温时最大允许压力仅为0.66 MPa.选用管材压力等级必须满足工作水温时的承压能力.

  (2) 现行建筑给水排水设计与施工验收规范以及所有塑料管材生产企业,对塑料管径规格的表示均为公称外径,符号为De,单位为mm.PP-R管材用De× t表示,t代表壁厚.塑料管材管径规格表示方法已不同于《给水排水制图标准》中所述公称直径DN(mm),在设计计算、材料供应、组织施工中都要特别注意压力级别和管径规格.普通塑料管公称外径和公称直径对应关系如表1.PP-R冷、热水管公称外径虽然相同,但由于壁厚不同,计算内径不同,见表2.

防管材使用.PP-R管氧指数较低,属于可燃材料,不得用于消防给水系统,也不得与消防给水管道连接.

     3.2  PP-R管的布置与敷设

    PP-R管的布置原则应遵照现行《建筑给水排水设计规范》,敷设则宜采用暗敷.暗敷的理由主要是解决热膨胀.直接嵌墙或在建筑面层内敷设,可利用其摩擦力,克服管道因温差引起的膨胀力.此外有利于隔热,避免老化.

    暗敷方式有直埋暗敷方式(包括嵌墙敷设,地坪面层敷设)和非直埋暗敷方式(包括管道井、吊顶内、装饰板后、地坪架空层敷设).

    管道嵌墙暗敷时,要求土建配合预留凹槽,尺寸的深度为De+20 mm,宽度为De+(40~60)mm.管道试压合格后,墙槽用M7.5级水泥砂浆填塞补实.

    管道暗敷在地面层内应按图施工,如有变更,应在施工图上注明,且通知到用户,以避免地面装修时导致破坏.

     3.3 管道的安装连接、试压及穿墙、板、基础时的做法

    (1)管道的安装连接.同种材质的PP-R管件之间采用热熔连接,暗敷部分不得出现丝扣、法兰连接.

     热熔连接是一个物理过程,适用于同种材质的聚烯烃热塑性塑料.将材料原来紧密连接的分子链熔化分叉,加热一定时间,两个部件连接并固定,在熔合区建立接缝压力.由于接缝压力的作用,熔化的分子链随材料冷却,温度下降重新连接,使二个部件闭合成为一个整体.

    热熔连接分为对接式热熔连接、承插式热熔连接和电熔连接.建筑给水管道应采用后二种方式.

   (2)管道的试压.冷水管试验压力为管道系统工作压力的1.5倍,但不得小于1.0 MPa;热水管试验压力为管道系统工作压力的2倍,但不得小于1.5 MPa.

    (3)管道穿墙、板、基础时的做法.热水管道穿墙时,应配合土建设置钢套管,冷水管穿墙可预留洞,洞口尺寸较外径大50 mm;管道穿楼板或屋面时,应设置钢套管,套管高出地面50 mm,并采取严格的防水措施;管道穿基础墙时,应设置金属套管,基础墙预留孔洞上方距套管净距不得小于100 mm.

    4  结论

    无规共聚聚丙烯管材以其较高的质量品位,方便快捷、永无渗漏的热熔连接方式,赢得了民用大部分市场.工程技术人员要把握住新材料的性能特点,注意其压力等级、管径规格、管壁厚度等选用原则,在技术应用中要突出卫生环保、安装快捷等特点,力求做到技术先进、经济合理、安全卫生、确保质量。

 
 [关键词]:管材 建筑 应用  发表评论    【推荐】 【打印

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