新型建筑给水管材的选用与施工.pdf

第2 6 卷第 l 8期 2 0 1 0年 9月 甘肃科技 Ga ns u S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y lf _ 2 60 1 8 却 2 0 1 0 新型建筑给水管材的选用与施工 程景春 ( 甘肃铁发置业房地产开发有限公司， 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要： 随着我国建筑业的快速发展 ， 冷镀锌钢管给水管材将被新型塑料管材所替代已成为必然， 新型塑料管材具 有很多优点， 本文就新型塑料管材的耐温耐压、 线膨胀系数、 导热性、 抗水锤能力、 价格、 安装等多方面进行了比较分 类， 根据各种管材在建筑中的运用范围分成了四个部分； 室内给水各分区主干管， 卫生间配水支管， 给水引入管、 室 外给水及室内高压管、 建筑用热水管 ， 并针对不同部分的管材运用及施工情况进行了归纳和总结， 便于在实际工程 中选用 。 关键词： 给水管材； 选用； 施工 中图分类号 ： T U 8 1 2 2 1 新型管材产生的历史背景 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 ， 因而做为一种给水主材广 泛地应用于工 农业及建筑物 内部各供水及消防管道 ， 而镀锌钢管 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 ， 微观上表现为水样大肠肝菌及细菌 总数严 重超标 ， 宏观上出现“ 黄水” 、“ 红水”、 “ 黑水” 等现 象， 水质容易恶化； 另一方面因锈蚀渗漏破坏了用户 的居住及工作环境 ， 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。随着人们居住环 境和生活品质的提高， 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， 为此进入九十 年代， 建设部下决心推广塑料及复合材料管材， 传统 的镀锌钢管将逐步退出历史舞台。 2 新型给水管材的涌现 正如人们的生活品质在不断改善一样， 给水管 材也迎来了它朝气蓬勃 的更新换代时期 ， 在我 国有 机化学工业的发展推动下， 在 国家产业政策 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 问世 ， 其 中塑料 给水 管材 主要 有： 硬 聚氯 乙烯 管 ( U P V C ) ， 高密度聚乙烯管( H D P E ) ， 交联聚乙烯管 ( P E X) ， 聚 丙 烯 管 ( P PR、 P PC) ， 聚 丁 烯 管 ( P B ) ， 丙烯睛丁二烯 一苯 乙烯管 ( A B S ) ， 氯化聚氯 乙烯管( C P V C) 等。复合管材有铝塑复合管、 涂塑 钢管、 衬塑钢管、 钢塑复合管 、 塑复铜管、 孔网钢带塑 料复合管等。这些新材料因其自身无毒、 耐腐蚀、 无 积垢 、 使用寿命长 、 施工安全方便 、 快捷等优点 ， 在施 工中已被广泛采用。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。 3 管材指标分类及选用 由于新型建筑给水管材大多采用热塑性塑料材 料制成， 故在考察和选用新型管材的时候 ， 应注意从 以下几个方面进行比较 ： 1 ) 耐温耐压能力； 2 ) 线性膨胀系数、 膨胀力 ； 3 ) 热传导系数及保 温 ； 4 ) 抗水锤 能力； 5 ) 壁厚、 重量、 水力条件 ； 6 ) 安装连接方式； 7 ) 价格 ； 8 ) 管材尺寸范 围； 9 ) 寿命 ； l O ) 原材料来源； 1 1 ) 卫生指标 ； 1 2 ) 耐腐 蚀性 ； 1 3 ) 施工难易程度。 下面就以上主要性能指标作适 当阐述： 3 1 耐温耐压能力 热塑性塑料给水管路系统的设计工作压力， 一 般是指输送介质温度为 2 0 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路使用年 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 期使用时的适用性能作为选择标准； 复合性管材主 第 l 8 期 程景春： 新型建筑给水管材的选用与施工 1 5 3 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， 但随着温度的变化将改变 管道承压能力， 故复合材料管道应针对输送冷， 热水 选择不同的管材。 3 2 线膨胀 系数 ( m m) ， 膨胀力和敷设方式 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， 故对于明装或非埋设型暗装 ， 当直线距离大于 2 0 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。但同时考虑到虽然塑 料管的线性膨胀系数是金属管的几至十几倍 ， 但其 膨胀力却只有金属管的几十分之一。故对于卫生间 或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为 向变 化 ， 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； 复合管由于料材料 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 ， 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。 3 3 导热性能 ( 导热率 W c m k ) 塑料 管 的 导 热 率 约 是 钢 的 1 1 0 0 ， 是 铜 的 1 1 0 0 0 ， 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规定， 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 P V C N B R闭孔型 橡塑海保温管、 高发泡聚乙烯( P E ) 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。 3 4 抗水锤能力( 弹性模量 N c m) 、 壁厚 给水系统 中由于阀门启闭， 系统压力突变， 而造 成水锤现象 ， 严重的水锤可导致管材的爆裂和变形。 水锤压力的大小与水锤波速有关 ， 水锤波速又与管 材的弹性模量和管径、 壁厚有关， 管材的弹性模量越 小、 管径越大， 壁厚越薄均可使水锤减小。一般各种 塑料管的抗水锤能力均低于钢管的抗水锤能力。 3 5 壁厚、 重量、 流量、 管径范围 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。 3 6 安装连接方式 1 ) 夹紧式安装： 采用管箍， 另附用生丝带和白 素麻丝、 扩管器、 搬手等工具连接管材与管件， 这种 方式因受人力因素影响较大， 安装 时可能需要反复 调试。另外夹紧式安装用于管材和管件的材质不同 时， 由于各 自的热膨胀系数不同， 在冷热水交替使用 时可能产生渗漏。 2 ) 热熔式安装 ： 利用热塑性管材的性质进行管 道连接， 热熔时采用专门的加热设备( 一般采用电 热式) ， 使同种材料 的管材与管件 的连接 面达到熔 融状态 ， 用手工或机械将其压合在一起。这种方式 结合紧密， 安全耐用 ， 避免 了金属 管件接头处水 的 跑、 冒、 滴、 漏等现象。 3 ) 电熔合连接： 管件出厂时将 电阻丝埋在管件 中， 做成电热熔管件 ， 在施工现场时 ， 只需将专用 焊 接仪的插头和管件的插 口连接 ， 利用管件 内部发热 体将管件外层塑料与管件 内层塑料熔融 ， 形成可靠 连接 ， 并结合专用数码记时器和安装 指示孔等计时 方式。热熔效果可靠 ， 人为因素降到最低 ， 施工质量 稳定。另外安装时仅用 电缆插头 ， 可克服操作空问 狭小导致安装困难的问题。 3 7 价格 综合性的价格因素与许多方面有关 ， 如材料获取的 便宜程度、 国产还是进口、 管壁厚度重量和运输费 用、 管道接头及配件、 安装人力费用以及贮藏费用 等。一般地讲， 塑料类管材及复合管的价格均高于 镀锌钢管的价格。但塑料类管材及复合管的综合价 格并不一定比镀锌钢管的高。 4 管材的使用与比较 众多给水管材涌现 ， 给用户和工程设计带来 了 极大的便利， 但由于各种给水管材因其在性能、 尺寸 范围及安装施工工艺等方面有其相应的特点， 有各 自的适用范围， 同时由于给水系统中管道所处部位 不同， 而在施工安装中有不同特点。一般将其分为 四个方面。 4 1 室内给水分区主干管 属给水系统的主要部分， 包括分区内的横干管 及立管， 这一部分管道大敷设 在屋面保 温夹层、 吊 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 1 5 4 甘肃科技 第 2 6卷 顶、 管道井、 管窿内， 采用支架固定 ， 无需埋设。管径 一 般在 2 5 6 38 0 m m范 围内， 要求有高品质 的耐 久性、 外观持久性、 无腐蚀、 无结垢、 无泄漏、 低噪声、 卫生、 寿命长、 安装方便的管材。一般对工作压力要 求： 冷水2 O o C、 1 0 M P a ； 热水： 7 0 、 1 0 M P a ， 但热水 管一般应采用公称压力 1 62 0 MP a的管材和管 件( 考虑到管道承压能力随温度升高而下降这一特 点) 。这一部分管材在施工 中一次性安装 ， 用量大， 是给水管道的主干管 ， 适合这一部分管材 的塑料管 有 ： 硬聚氯 乙烯 ( U P V C ) ， 交联 聚乙烯 ( P E X) ， 聚丙 烯( P PR、 P Pc) ， 聚丁烯 ( P B) ， 丙烯晴 一丁二烯 一 苯乙烯 ( A B S ) ； 复合管材有涂塑钢 管、 钢塑复合 管、 孔网钢带塑料复合管。 U P V C管价格便宜， 安装施工方便 ， 但使用 中有 U P V C单体和添加剂渗 出， 故使用中应注意其铅含 量要达到生活饮用水规定的 9 5 C) 的管路中使用。 4 3 给水 引入管。 室外给水、 输水管 这类管管径大 ， 要求强度高、 耐压好、 密封性好、 耐腐蚀、 水力条件好、 抗水锤能力强 ， 安装简易， 重量 轻、 寿命长。管径范围在 5 02 0 0 ra m 以上。适合这 一 部分管材 的管材有 ： 孔网钢 带塑料复合管、 A B S 、 U P V C ， 涂、 衬塑复合管、 钢塑复合管。这类管材由于 强度及耐压要求高， 全塑料 的管材为达到要求势必 以增加壁厚的方式来达到 目的， 但同时在耗材 、 内 径、 水力条件、 重要等方面受到影响。相对来说， 复 合管在这方面有一定的优势。孔网钢带塑料复合管 以冷轧钢带和热塑性塑料为原料 ， 以氩孤对接焊成 型的多孔薄壁钢管为增强体， 外层和内层双面复合 热塑料的一种新型复合压力管材， 由于多孔薄壁钢 管增强体被包覆在热塑性塑料的连续相中， 因此这 种复合管具有钢管和塑料管各 自的优点， 又克服了 一 般复合管二者结合不紧的不足， 具有刚性好 ， 强度 大， 承压高， 重要轻， 膨胀量小， 导热小， 价格低廉的 优点， 适合于给水引入管， 室外给水管和大、 中型给 水输人管道， 同时调整钢带塑料复合管中钢带的厚 度和塑料的耐温等级 ， 可造出广泛耐温耐压管材 ， 连 w w w . b z f x w . c o m 第 1 8期 程景春 ： 新型建筑给水管材的选用与施工 1 5 5 接方式采用电热熔 。不足之处在于： 因超压或外力 损伤时 ， 快速修复较难 ； 弯曲度 比钢管小 ， 须用 2 5 。 、 3 O 。 等多角度的管件作为弥补 。涂 、 衬塑钢管且有塑 料和钢的优点 ， 但其材料主要以钢管为主， 价格 比孔 网钢带复合管偏贵。 4 4 建筑用热水管 建筑用热水管主要是用来输送生活热水和输送 采暖用热水。传统上除已被禁用的镀锌钢管外， 还 有铜管和不锈钢 管。由于铜 管和不锈钢管价 格较 贵 ， 目前多研究采用热水塑料管。对 于输送热水的 塑料管 ， 要求其在输送 7 0 C热水情况下 ， 长期 承受 1 M P a 压力， 可使用5 0 年。经过几十年的研究开发， 目前可以达到上述要求的管道有以下几种 ： 交联 聚 乙烯 ( P E X) 管、 三型聚丙烯 ( P PR) 管 、 氯化聚氯 乙 烯 C P V C管、 铝塑复合 M P管、 聚丁烯 P B管、 衬塑或 涂塑钢管、 衬塑铝管、 塑复铜管。塑料管的特点是随 着温度和使用压力的提高 ， 使用寿命就会降低 ， 国际 标准化的温度、 压力不要求过高 ， 目的是维护长时间 的使用寿命， 我国国家标准 G B J 1 5 8 8 ( 建筑给排水 设计规范 规定 ， 热水锅炉或热交换器最高 出 口温 度为 7 5 C， 高层建筑中垂直分 区给水配件处 的静水 压力在 3 5 0 4 5 0 K P a ， 所以均符合对塑料热水管 的 ( 上接第 6 0页) 这个条件保证 了在增强处理时没有 打乱原始图像的灰度排列次序 ； 另一个需要满足的 条件是对于 0 s Z 一1应当有 O ( r ) Z 一1 ， 它 保证了变换过程中灰度值的动态范围的一致性。同 样的， 对于反变换过程 r =T ( s ) ， 在 0 s 1时也 必须满足上述两个条件。累计分布 函数( c u mu l a ti v e d i s t ri b u t i o n f u n c ti o n ， C D F ) 就是满 足上述条 件 的一 种， 通过该函数可以完成 r 到 s的均匀分布转换。 此时的增强转换方程为： ( ) = j圭 =o T , ，( ) o k = 0， 1 ， 2 ， ， Z l ( 1 4 ) P ， ( r 1 ) 是第 级灰度值的概率， n 是图像中_ 级灰度 的像素总数， z 是图像中灰度级的总数目， n 是图像 中像素的总数。根据该方程可以由原图像 的各像素 灰度值直接得到直方图均衡化后各像素的灰度值。 在实际处理变换时， 一般先对原始图像的灰度情况 进行统计分析， 并计算出原始直方图分布s ， 然后根 据计算出的累计直方图分布， 得到所有的源图像各 灰度级到目 标图像各灰度级的映射关系， 再按照新 温度和压力的规定。 5 结论 综上所述， 新型建筑给水管材在选用及施工时 应考虑： 1 ) 管材耐压能力， 特别应注意温度的变化会改 变管道承压能力这一事实。 2 ) 塑料管的线性膨胀系数比金属管的线性膨 胀系数大得多 ， 明装管道注意设温度补偿装置。 3 ) 采用夹紧式安装 的管道 ， 应 注意金属接头与 管道匹配， 施工安装应由专业人员进行， 保证质量。 采用热熔式安装或 电熔合连接时 ， 应使用专用工具 进行。 4 ) 给水系统 中管道所处部位不 同在施工安装 中有不同特点 ， 应根据管材 的性能选用管道及连接 方式。 参考文献 ： 1 方步林 新型塑料管材的应用和发展 M 。 杭州 ： 中国 水利水电出版社， 2 0 0 0 2 陈海龙， 华海洁 内筋嵌入式衬塑钢管的特点和应用 E B O L 甘肃省给排水技术情报网， 2 0 0 5 的映射关系对源图像各点像素进行灰度转换 ， 即可 完成对源图的直方图均衡化。 6 结论 作者曾在 V i s u a l c+ 6 0环境下用该算法试 验过， 可以使一些原本不易观察到的细节能变得清 晰可辨 ， 甚至将原本模糊不清甚至根本无法分辨 的 原始图片处理成清楚、 明晰的富含大量有用信息的 可使用图像， 明显改善图像的视觉效果， 也说明了直 方图均衡化作为适应性强的增强工具的强大作用。 参考文献： 1 阮秋琦 数字图像处理 M ( 第 3版) 北京： 电子工 业 出版社， 2 0 0 3 2 章毓晋 图像工程上册 一图像处理和分析 M 北京： 清华大学出版社， 2 0 0 0 3 沈庭芝 数字图像处理及模式识别 M 北京理工大 学 出版社 ， 2 0 0 0 4 杨淑莹 V C+图像处理程序设计 M 北京 ： 清华大 学出版社 方交通大学出版社， 2 0 0 3 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载