论室内给水塑料管的施工与应用
摘要：随着我国建筑业的迅猛 发展 ，建筑材料也在不断地更新换代。给水塑料管作为一种新型化学管材，在全国已被广泛地推广 应用 ，加快了民用建筑“以塑代钢”的步伐，它具有耐腐蚀、不结垢、无污染、安装方便、使用寿命长的特点，解决了水质的二次污染，是建筑给水理想的优质管材。
关键词：给水塑料管 硬聚氯乙烯管 U-PVC HDPE
一、综述
随着我国建筑业的迅猛发展，建筑材料也在不断地更新换代。给水塑料管作为一种新型化学管材，在全国已被广泛地推广应用，加快了民用建筑“以塑代钢”的步伐，它具有耐腐蚀、不结垢、无污染、安装方便、使用寿命长的特点，解决了水质的二次污染，是建筑给水理想的优质管材。
目前 ，用于室内安装的建筑给水塑料管有：硬聚氯乙烯管(U-PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、交联聚乙烯(PEX)、铝塑复合管(PAP)、改性聚丙烯管(PP-R)、聚丁烯(PB)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)、钢塑复合管等。
二、给水塑料管的性能和特点
表一为常用给水塑料管的机理性能特点比较
|
管材 性能 |
U-PVC |
PEX |
PAP |
PP-R |
PB |
ABS |
|
长期使用温度（℃） |
≤40 |
≤90 |
≤60 |
≤60 |
≤90 |
≤60 |
|
短期使用温度（℃） |
—— |
≤95 |
≤90 |
≤90 |
≤95 |
≤80 |
|
维卡软化温度（℃） |
90 |
133 |
133 |
140 |
124 |
90 |
|
耐压力性能（Mpa） |
1．6 |
1.0/95℃ 1.6/常温 |
1．0 |
1.0/70℃ 1.6/常温 |
1.6—2.5/冷水 1.0/热水 |
1．0 |
|
导热系数/w/(m*k)(20℃) |
0．16 |
0．35 |
0．45 |
0．24 |
0．38 |
0．26 |
|
抗拉强度/N/mm2（20℃） |
—— |
19—26 |
—— |
20 |
33 |
41 |
|
线胀系数（mm/m℃） |
0．07 |
0．15 |
0．025 |
0．16 |
0.13 |
0.10 |
|
卫生性能 |
差 |
好 |
好 |
好 |
好 |
好 |
|
常用连接方式 |
粘接 |
机械 连接 |
机械 连接 |
热熔 连接 |
热熔 连接 |
粘接 |
|
主要布管方式 |
明设 |
暗设 |
明暗设 |
明暗设 |
明暗设 |
明设 |
注：1、长期使用温度指在此温度范围内使用寿命达30—50年;
2、短期使用温度指在此温度范围内使用寿命达10—30年;
表二为常用给水塑料管的优缺点比较
|
管材 性 能 |
优 点 |
缺 点 |
|
U—PVC |
抗腐蚀能力强，易于粘合、价廉、质地坚硬 |
不适用于热水系统，接头固化时间长 |
|
PEX |
耐温性能好，抗蠕变性能好 |
不能回收重复利用 |
|
PP—R |
耐温性能好 |
在同等压力、介质和温度条件下，管壁最厚 |
|
PB |
耐温性能好，良好的抗拉、抗压强度，耐冲击、低蠕变，高柔韧性 |
价高 |
|
ABS |
强度大、耐冲击 |
耐紫外线差，粘接固化时间长 |
|
PAP |
易弯曲成形，完全消除氧渗透，线胀系数小 |
管壁厚薄不均匀 |
从上表中可以看出，由于管材不一，它们的性能特点也各异，因此，我们在设计、选材、安装时，应充分了解其性能特点，这样才能保证管道设计的合理性及管道的安装质量。
三、给水塑料管的变形 计算
(1)管道的伸缩长度可由下式计算：
△L=△T*La
式中△L：管道的伸缩长度(mm); △T：计算温差(℃)
L：管道长度(m); a：线胀系数(mm/m℃);
(2)管道的计算温差可由下式计算：
△T=0.65△ts+0.10△tg
式中△ts：管道内水的最大变化温差(℃); △tg：管道外空气的最大变化温差(℃);
(3)管道的最小自由臂长度：
式中Ls：自由臂最小长度(mm); K：材料比例系数，一般取33;
dn：公称外径(mm);△L：自固定支点起管道伸缩长度(mm)，可由上式确定;
四、塑料给水管道的伸缩补偿措施
由于给水塑料管的线胀系数比金属钢管的线胀系数大得多(注：金属钢管的线胀系数为0.012mm/m℃)，受温度的 影响 很大，热胀冷缩现象比较严重，因此在设计和安装时，要采取各种可能的伸缩补偿措施来克服给水塑料管材因温度变化引起的变形，给水塑料管的伸缩补偿措施一般有下面几种：
(1)支管与干管，支管与设备的连接可利用管道折角 自然 补偿管道的伸缩，悬臂长度不应大于3.0m，自由臂的长度不应小于300mm;当不能利用弯角自然补偿时，管道支吊架应为固定支架(见图1);
(2)水平干管与水平支管连接，水平干管与立管连接，立管与每层支管连接应有管道伸缩时相互不受影响的补偿措施(见图2);
(3)管道的膨胀伸缩亦可采用自由臂(膨胀环)的 方法 来补偿(见图3);当管道直线距离较长、管径较大时，用折角自由臂不能补偿时，可安装伸缩器进行补偿;
五、对给水塑料管管材及管件的质量要求
给水塑料管的管材、管件应具备中文文字的质量合格证明文件和质量检验部门的检测报告，对用于生活饮用水系统的给水塑料管材和管件还应具有卫生检验部门的检验报告或其它认证文件，并应有明显标志，标明品种、规格、生产厂名，包装上应标有批号、数量、检验代号等。管材、管件的颜色要是否一致，无色泽不均匀及分解变色线，内外壁应光滑、平整、无气泡、裂口和裂纹，不符合要求的给水塑料管材、管件应坚决退场，严禁使用。
六、给水塑料管的敷设
1、给水塑料管有明设和暗设两种，对线胀系数较大的给水塑料管，明设时受温度影响较大，影响美观，这类管道宜暗设，反之，则可以明设。管道敷设时一般遵循下列要求：
(1)给水管道应远离热源，立管与灶边净距不得小于400mm，与供暖管道的净距不得小于200mm，且不得因热源辐射使管外壁高于45℃，如条件不具备时，应加隔热防护措施;
(2)给水管道上下平行敷设时，不得敷设在热水或蒸汽管上面，且平面位置应错开，与其他管道交叉敷设时，应采取保护措施或用金属套管防护;
(3)给水塑料管道穿越地下室外墙处，应设钢、柔性防水套管，并应有可靠的防渗和固定措施;管道穿越屋面必须采用金属套管，套管应高出屋面100mm，并应采取严格的防水措施;管道穿过楼板和墙壁时，必须设金属或塑料套管;管道接口不得设在套管内;管道穿楼板、地下室和屋面的具体做法可 参考 下图;
(4)给水管道不得穿越配电室、储藏室及烟道、风道，管道不宜穿过橱窗、壁柜、木装修，并不得穿过大便槽或小便槽;
(5)给水管应避免穿越建筑物沉降缝、伸缩缝，如必须穿越时，应采取相应的防护措施;
(6)给水塑料给水管道敷设时严禁有轴向扭曲，穿墙或穿楼板时不得强制校正;
2、给水塑料管明设
明设管道应尽量沿墙、梁、柱、顶棚作直线敷设，以保证美观。
3、给水塑料管暗设
尽管塑料管材的膨胀系数很大，但其弹性模量却很小，故随温度变化产生的膨胀力较小，其胀缩不会将嵌实并经固化的水泥砂浆崩裂，因此管外径dn≤32mm的塑料管道适宜嵌墙暗设或暗设在楼板找平层内，塑料管常见的暗设方法有以下几种：
(1)结构暗设法：将管道直接埋设在结构层或剪力墙内，这种做法需土建专业密切配合。其优点是能加快施工进度，减少劳动强度，同时能已最短距离达到各用水点，节省管材，但对施工安装质量要求教高，管道接口必须保证不渗漏;另外混凝土浇捣及使用电钻钻孔时，管道极易遭破坏，维修也很困难，因此工程中很少采用此法。
(2)建筑暗设法：对室内竖支管来说，将管道埋设于砖墙或轻质隔墙内，此法施工时应在墙上开管槽，管道直接嵌入管槽并用管卡将管道固定在管槽内，管槽宽度宜为管外径dn+40mm，深度为管外径dn+30mm，管槽的弯曲半径应满足管道的最小弯曲半径。管道试压合格后，用M7.5的水泥砂浆抹实。为防止漏水, 暗设管道禁止使用连接件(金属连接栓)，如不得已而使用时，必须使其位置设在很方便操作和维修的地方，并留有检查孔，这样即使有渗漏，维修起来也很方便，也可将损失降到最低。管道在隐蔽验收合格后，应在墙面或地面明显位置标明暗设管道的位置及走向，防止用户精装修时管道被破坏。
(3)室内横支管可暗设于楼板找平层内,也可暗设于吊顶内，暗设在楼板地坪层内的支管不得有任何连接件，暗设于吊顶内的支管应有克服管道伸缩膨胀的措施。
(4)立管应暗设于管道井内。
注意：暗设管道必须进行隐蔽验收，检验管槽是否平整、有无尖角、压力等级是否满足要求;对位于管井、吊顶内的管道，应检验是否设置克服管道膨胀的措施，隐蔽验收合格后方可进行下道工序施工。
七、给水塑料管的安装
1、管道的截断
截断管道时应使用专用管剪或截断机，保证断面与管轴线成直角。但在施工时，许多施工人员不重视这一点，造成断面与管轴线不成直角，使管头与管配件接触不紧密，容易引起渗漏;另外，管道连接前，必须先清除管道及附件上的会尘及异物，这样就消除管道和附件连接后的渗漏隐患。
2、管道的连接
不同材质的给水塑料管其连接 方法 也各异：
(1)粘接的管道(如PVC—U、ABS管)应先涂承口，后涂插口，涂抹承口时，应由里向外均匀适量，涂抹胶粘剂后应在20秒内完成粘接，粘接后的管道应静置至接口固化为止，待接头牢固后方可继续施工;
(2)热熔连接的管道(如PP—R)，首先应无旋转的把管端导入加热套内，插入所要求的深度，同时无旋转的把管件推到加热头上加热，达到加热时间(保持在5秒以上)后，立即把管材和管件从加热套与加热头上同时取下，迅速无旋转的直线均匀对插到所要求的深度，使接头形成均匀凸缘。特别注意的是将加热后的管材和管件推进时不能用力太猛，防止管材在管件内变形，堵塞管件，造成水流断面减小，水流阻力变大;
(3)卡套式机械连接的管道(如PAP、PEX)，应先用扩孔整圆器将管口整圆扩孔，再将卡套螺帽和C型环套在管子端头，拉回C型环和螺帽，用扳手将螺帽固定在管件本体的外螺纹上即可。操作时即使有轻微的角度或未插到底，也易造成渗漏，因此要特别注意;
(4)丝扣、沟槽、法兰连接的管道(如钢塑复合管)，其操作方法与钢管的操作方法类似，这里不一一赘述;
(5)当管子与其他金属管材或配水器具连接时， 应用 与之相配套的管件连接，如被连接件时内螺纹的，则采用带外螺纹的接头与其配接;如被连接件时外螺纹的，则采用带内螺纹的接头与其配接;
注意：热熔和粘接的管道连接时，施工现场环境温度应在0℃以上，在0℃以下不宜施工。
3、管道的固定
(1)管道安装时，必须按不同的要求和管径设置管卡和吊架，位置要准确，埋设要平整，管卡与管道要接触紧密，给水塑料管的最大支架间距可参见下图;
| 管径(mm) | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 75 | 90 | 110 | |
| 最大间距 | 立管 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.1 | 1.3 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 | 2.4 |
| (mm) | 冷水管 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.1 | 1.2 | 1.35 | 1.55 |
| 热水管 | 0.2 | 0.2 | 0.25 | 0.3 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | |||
(2)明设管道宜用管扣座或专用配套管卡固定;暗设的立管在穿楼板处应做固定支架，以防止立管累积伸缩在最上层支管接出处产生位移应力，当全部支承均为固定支承时，系统可不设伸缩节;
(3)在三通、配水点、弯头等管件处和管道弯曲部位应增设固定件;阀门、水表等给水设备处也应有固定支架，保证其重量不作用在管道上;
(4)当采用金属管卡或吊架时，金属管卡与管道间应采用塑料带或橡胶带等软物隔垫，不允许用硬物隔垫;
(5)固定支吊架常用方法有预埋支架、预埋铁件(钢板)、开洞安装、膨胀螺栓以及射钉固定支架等;
4、管道的保温
给水塑料管的导热系数虽然很小，但要根据实际情况给予保温，给水塑料管保温时一般遵循以下原则：
(1)集中热水供应系统的塑料管和循环回水管应采取保温;
(2)局部热水供应系统，暗设于吊顶、管井和管窿内的管道宜保温;
(3)敷设在冬季不采暖建筑物的给水管道，以及安装在受室外空气 影响 的门厅、过梁等处的管道在冬季有可能结冻时，应采取防冻保温;
(4)在采暖的卫生间及工作温度较室外气温高的房间，如厨房、洗涤间等，当气温较高的季节或管道内水温较室温低的时候，管道外壁可能产生凝结水，应采取防结露保温，保温的厚度应根据管内水温、管外环境温度和湿度确定;
(5)暗设在管槽内的支管可以不保温;
(6)设在套管内的用于输送热水的给水塑料管可不必保温;
给水塑料管常用的保温材料有：高发泡聚乙烯(PE)闭孔型保温管、硬质聚氨酯泡沫塑料管及PVC/NBR孔型橡塑海绵保温管等。管径dn≥50的管道也可采用玻璃纤维双合管保温。
八、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。
1、塑料给水管道的水压试验应符合下列规定：
(1)试验压力应为管道系统的工作压力的1.5倍，但不得小于0.6Mpa;
(2)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;
(3)压力表量程不应小于试验压力的1.3倍，且精度为0.01Mpa;
2、试压、冲洗试验的一般步骤：
(1)向试压管道内缓慢注水，同时打开排气阀将管内空气排出;
(2)加压宜采用手泵缓慢升压，升至规定试验压力后，停止加压，稳压一小时，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0.05Mpa;
(3)将压力降至工作压力的1.15倍后，稳压2小时，压力降不超过0.03Mpa即为合格(塑料复合管除外);
(4)给水管道冲洗时应采用设计提供的最大流量或不小于1.5m/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;
(5)生活饮用水管道在交付使用前应用每升水中含20—30mg的游离氯灌满管道，含氯水在管中应留置24小时以上。消毒完毕后再用水冲洗，并经有关部门取样检验并出具检验报告，符合国家《生活饮用水标准》方可使用。
3、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。
八、结束语
塑料给水管具有金属给水管所没有的许多特点，我们只要掌握了它们的特点，工程质量必将得到保证。虽然给水塑料管还存在各种 问题 ，但因其具有节能、改善居住环境、提高建筑功能与质量、降低建筑自重和方便施工等优越性，必将为我国建筑工程质量的提高和人民生活的提高起到越来越大的作用。
参考 文献 ：
1、卢少忠等编著，塑料管道工程性能、生产、应用， 中国 建材 工业 出版社出2004
2、《建筑施工手册》第四版，建筑工业出版社出版
3、建筑给水排水及采暖施工质量验收规范GB50242—2002
4、国标图集，防水套管02S404
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