論室內給水塑料管的施工與應用
摘要：隨著我國建筑業的迅猛 發展 ，建筑材料也在不斷地更新換代。給水塑料管作為一種新型化學管材，在全國已被廣泛地推廣 應用 ，加快了民用建筑“以塑代鋼”的步伐，它具有耐腐蝕、不結垢、無污染、安裝方便、使用壽命長的特點，解決了水質的二次污染，是建筑給水理想的優質管材。
關鍵詞：給水塑料管 硬聚氯乙烯管 U-PVC HDPE
一、綜述
隨著我國建筑業的迅猛發展，建筑材料也在不斷地更新換代。給水塑料管作為一種新型化學管材，在全國已被廣泛地推廣應用，加快了民用建筑“以塑代鋼”的步伐，它具有耐腐蝕、不結垢、無污染、安裝方便、使用壽命長的特點，解決了水質的二次污染，是建筑給水理想的優質管材。
目前 ，用于室內安裝的建筑給水塑料管有：硬聚氯乙烯管(U-PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、交聯聚乙烯(PEX)、鋁塑復合管(PAP)、改性聚丙烯管(PP-R)、聚丁烯(PB)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)、鋼塑復合管等。
二、給水塑料管的性能和特點
表一為常用給水塑料管的機理性能特點比較
|
管材 性能 |
U-PVC |
PEX |
PAP |
PP-R |
PB |
ABS |
|
長期使用溫度（℃） |
≤40 |
≤90 |
≤60 |
≤60 |
≤90 |
≤60 |
|
短期使用溫度（℃） |
—— |
≤95 |
≤90 |
≤90 |
≤95 |
≤80 |
|
維卡軟化溫度（℃） |
90 |
133 |
133 |
140 |
124 |
90 |
|
耐壓力性能（Mpa） |
1．6 |
1.0/95℃ 1.6/常溫 |
1．0 |
1.0/70℃ 1.6/常溫 |
1.6—2.5/冷水 1.0/熱水 |
1．0 |
|
導熱系數/w/(m*k)(20℃) |
0．16 |
0．35 |
0．45 |
0．24 |
0．38 |
0．26 |
|
抗拉強度/N/mm2（20℃） |
—— |
19—26 |
—— |
20 |
33 |
41 |
|
線脹系數（mm/m℃） |
0．07 |
0．15 |
0．025 |
0．16 |
0.13 |
0.10 |
|
衛生性能 |
差 |
好 |
好 |
好 |
好 |
好 |
|
常用連接方式 |
粘接 |
機械 連接 |
機械 連接 |
熱熔 連接 |
熱熔 連接 |
粘接 |
|
主要布管方式 |
明設 |
暗設 |
明暗設 |
明暗設 |
明暗設 |
明設 |
注：1、長期使用溫度指在此溫度范圍內使用壽命達30—50年;
2、短期使用溫度指在此溫度范圍內使用壽命達10—30年;
表二為常用給水塑料管的優缺點比較
|
管材 性 能 |
優 點 |
缺 點 |
|
U—PVC |
抗腐蝕能力強，易于粘合、價廉、質地堅硬 |
不適用于熱水系統，接頭固化時間長 |
|
PEX |
耐溫性能好，抗蠕變性能好 |
不能回收重復利用 |
|
PP—R |
耐溫性能好 |
在同等壓力、介質和溫度條件下，管壁最厚 |
|
PB |
耐溫性能好，良好的抗拉、抗壓強度，耐沖擊、低蠕變，高柔韌性 |
價高 |
|
ABS |
強度大、耐沖擊 |
耐紫外線差，粘接固化時間長 |
|
PAP |
易彎曲成形，完全消除氧滲透，線脹系數小 |
管壁厚薄不均勻 |
從上表中可以看出，由于管材不一，它們的性能特點也各異，因此，我們在設計、選材、安裝時，應充分了解其性能特點，這樣才能保證管道設計的合理性及管道的安裝質量。
三、給水塑料管的變形 計算
(1)管道的伸縮長度可由下式計算：
△L=△T*La
式中△L：管道的伸縮長度(mm); △T：計算溫差(℃)
L：管道長度(m); a：線脹系數(mm/m℃);
(2)管道的計算溫差可由下式計算：
△T=0.65△ts+0.10△tg
式中△ts：管道內水的最大變化溫差(℃); △tg：管道外空氣的最大變化溫差(℃);
(3)管道的最小自由臂長度：
式中Ls：自由臂最小長度(mm); K：材料比例系數，一般取33;
dn：公稱外徑(mm);△L：自固定支點起管道伸縮長度(mm)，可由上式確定;
四、塑料給水管道的伸縮補償措施
由于給水塑料管的線脹系數比金屬鋼管的線脹系數大得多(注：金屬鋼管的線脹系數為0.012mm/m℃)，受溫度的 影響 很大，熱脹冷縮現象比較嚴重，因此在設計和安裝時，要采取各種可能的伸縮補償措施來克服給水塑料管材因溫度變化引起的變形，給水塑料管的伸縮補償措施一般有下面幾種：
(1)支管與干管，支管與設備的連接可利用管道折角 自然 補償管道的伸縮，懸臂長度不應大于3.0m，自由臂的長度不應小于300mm;當不能利用彎角自然補償時，管道支吊架應為固定支架(見圖1);
(2)水平干管與水平支管連接，水平干管與立管連接，立管與每層支管連接應有管道伸縮時相互不受影響的補償措施(見圖2);
(3)管道的膨脹伸縮亦可采用自由臂(膨脹環)的 方法 來補償(見圖3);當管道直線距離較長、管徑較大時，用折角自由臂不能補償時，可安裝伸縮器進行補償;
五、對給水塑料管管材及管件的質量要求
給水塑料管的管材、管件應具備中文文字的質量合格證明文件和質量檢驗部門的檢測報告，對用于生活飲用水系統的給水塑料管材和管件還應具有衛生檢驗部門的檢驗報告或其它認證文件，并應有明顯標志，標明品種、規格、生產廠名，包裝上應標有批號、數量、檢驗代號等。管材、管件的顏色要是否一致，無色澤不均勻及分解變色線，內外壁應光滑、平整、無氣泡、裂口和裂紋，不符合要求的給水塑料管材、管件應堅決退場，嚴禁使用。
六、給水塑料管的敷設
1、給水塑料管有明設和暗設兩種，對線脹系數較大的給水塑料管，明設時受溫度影響較大，影響美觀，這類管道宜暗設，反之，則可以明設。管道敷設時一般遵循下列要求：
(1)給水管道應遠離熱源，立管與灶邊凈距不得小于400mm，與供暖管道的凈距不得小于200mm，且不得因熱源輻射使管外壁高于45℃，如條件不具備時，應加隔熱防護措施;
(2)給水管道上下平行敷設時，不得敷設在熱水或蒸汽管上面，且平面位置應錯開，與其他管道交叉敷設時，應采取保護措施或用金屬套管防護;
(3)給水塑料管道穿越地下室外墻處，應設鋼、柔性防水套管，并應有可靠的防滲和固定措施;管道穿越屋面必須采用金屬套管，套管應高出屋面100mm，并應采取嚴格的防水措施;管道穿過樓板和墻壁時，必須設金屬或塑料套管;管道接口不得設在套管內;管道穿樓板、地下室和屋面的具體做法可 參考 下圖;
(4)給水管道不得穿越配電室、儲藏室及煙道、風道，管道不宜穿過櫥窗、壁柜、木裝修，并不得穿過大便槽或小便槽;
(5)給水管應避免穿越建筑物沉降縫、伸縮縫，如必須穿越時，應采取相應的防護措施;
(6)給水塑料給水管道敷設時嚴禁有軸向扭曲，穿墻或穿樓板時不得強制校正;
2、給水塑料管明設
明設管道應盡量沿墻、梁、柱、頂棚作直線敷設，以保證美觀。
3、給水塑料管暗設
盡管塑料管材的膨脹系數很大，但其彈性模量卻很小，故隨溫度變化產生的膨脹力較小，其脹縮不會將嵌實并經固化的水泥砂漿崩裂，因此管外徑dn≤32mm的塑料管道適宜嵌墻暗設或暗設在樓板找平層內，塑料管常見的暗設方法有以下幾種：
(1)結構暗設法：將管道直接埋設在結構層或剪力墻內，這種做法需土建專業密切配合。其優點是能加快施工進度，減少勞動強度，同時能已最短距離達到各用水點，節省管材，但對施工安裝質量要求教高，管道接口必須保證不滲漏;另外混凝土澆搗及使用電鉆鉆孔時，管道極易遭破壞，維修也很困難，因此工程中很少采用此法。
(2)建筑暗設法：對室內豎支管來說，將管道埋設于磚墻或輕質隔墻內，此法施工時應在墻上開管槽，管道直接嵌入管槽并用管卡將管道固定在管槽內，管槽寬度宜為管外徑dn+40mm，深度為管外徑dn+30mm，管槽的彎曲半徑應滿足管道的最小彎曲半徑。管道試壓合格后，用M7.5的水泥砂漿抹實。為防止漏水, 暗設管道禁止使用連接件(金屬連接栓)，如不得已而使用時，必須使其位置設在很方便操作和維修的地方，并留有檢查孔，這樣即使有滲漏，維修起來也很方便，也可將損失降到最低。管道在隱蔽驗收合格后，應在墻面或地面明顯位置標明暗設管道的位置及走向，防止用戶精裝修時管道被破壞。
(3)室內橫支管可暗設于樓板找平層內,也可暗設于吊頂內，暗設在樓板地坪層內的支管不得有任何連接件，暗設于吊頂內的支管應有克服管道伸縮膨脹的措施。
(4)立管應暗設于管道井內。
注意：暗設管道必須進行隱蔽驗收，檢驗管槽是否平整、有無尖角、壓力等級是否滿足要求;對位于管井、吊頂內的管道，應檢驗是否設置克服管道膨脹的措施，隱蔽驗收合格后方可進行下道工序施工。
七、給水塑料管的安裝
1、管道的截斷
截斷管道時應使用專用管剪或截斷機，保證斷面與管軸線成直角。但在施工時，許多施工人員不重視這一點，造成斷面與管軸線不成直角，使管頭與管配件接觸不緊密，容易引起滲漏;另外，管道連接前，必須先清除管道及附件上的會塵及異物，這樣就消除管道和附件連接后的滲漏隱患。
2、管道的連接
不同材質的給水塑料管其連接 方法 也各異：
(1)粘接的管道(如PVC—U、ABS管)應先涂承口，后涂插口，涂抹承口時，應由里向外均勻適量，涂抹膠粘劑后應在20秒內完成粘接，粘接后的管道應靜置至接口固化為止，待接頭牢固后方可繼續施工;
(2)熱熔連接的管道(如PP—R)，首先應無旋轉的把管端導入加熱套內，插入所要求的深度，同時無旋轉的把管件推到加熱頭上加熱，達到加熱時間(保持在5秒以上)后，立即把管材和管件從加熱套與加熱頭上同時取下，迅速無旋轉的直線均勻對插到所要求的深度，使接頭形成均勻凸緣。特別注意的是將加熱后的管材和管件推進時不能用力太猛，防止管材在管件內變形，堵塞管件，造成水流斷面減小，水流阻力變大;
(3)卡套式機械連接的管道(如PAP、PEX)，應先用擴孔整圓器將管口整圓擴孔，再將卡套螺帽和C型環套在管子端頭，拉回C型環和螺帽，用扳手將螺帽固定在管件本體的外螺紋上即可。操作時即使有輕微的角度或未插到底，也易造成滲漏，因此要特別注意;
(4)絲扣、溝槽、法蘭連接的管道(如鋼塑復合管)，其操作方法與鋼管的操作方法類似，這里不一一贅述;
(5)當管子與其他金屬管材或配水器具連接時， 應用 與之相配套的管件連接，如被連接件時內螺紋的，則采用帶外螺紋的接頭與其配接;如被連接件時外螺紋的，則采用帶內螺紋的接頭與其配接;
注意：熱熔和粘接的管道連接時，施工現場環境溫度應在0℃以上，在0℃以下不宜施工。
3、管道的固定
(1)管道安裝時，必須按不同的要求和管徑設置管卡和吊架，位置要準確，埋設要平整，管卡與管道要接觸緊密，給水塑料管的最大支架間距可參見下圖;
| 管徑(mm) | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 75 | 90 | 110 | |
| 最大間距 | 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 |
| 熱水管 | 0.2 | 0.2 | 0.25 | 0.3 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | |||
(2)明設管道宜用管扣座或專用配套管卡固定;暗設的立管在穿樓板處應做固定支架，以防止立管累積伸縮在最上層支管接出處產生位移應力，當全部支承均為固定支承時，系統可不設伸縮節;
(3)在三通、配水點、彎頭等管件處和管道彎曲部位應增設固定件;閥門、水表等給水設備處也應有固定支架，保證其重量不作用在管道上;
(4)當采用金屬管卡或吊架時，金屬管卡與管道間應采用塑料帶或橡膠帶等軟物隔墊，不允許用硬物隔墊;
(5)固定支吊架常用方法有預埋支架、預埋鐵件(鋼板)、開洞安裝、膨脹螺栓以及射釘固定支架等;
4、管道的保溫
給水塑料管的導熱系數雖然很小，但要根據實際情況給予保溫，給水塑料管保溫時一般遵循以下原則：
(1)集中熱水供應系統的塑料管和循環回水管應采取保溫;
(2)局部熱水供應系統，暗設于吊頂、管井和管窿內的管道宜保溫;
(3)敷設在冬季不采暖建筑物的給水管道，以及安裝在受室外空氣 影響 的門廳、過梁等處的管道在冬季有可能結凍時，應采取防凍保溫;
(4)在采暖的衛生間及工作溫度較室外氣溫高的房間，如廚房、洗滌間等，當氣溫較高的季節或管道內水溫較室溫低的時候，管道外壁可能產生凝結水，應采取防結露保溫，保溫的厚度應根據管內水溫、管外環境溫度和濕度確定;
(5)暗設在管槽內的支管可以不保溫;
(6)設在套管內的用于輸送熱水的給水塑料管可不必保溫;
給水塑料管常用的保溫材料有：高發泡聚乙烯(PE)閉孔型保溫管、硬質聚氨酯泡沫塑料管及PVC/NBR孔型橡塑海綿保溫管等。管徑dn≥50的管道也可采用玻璃纖維雙合管保溫。
八、檢驗和驗收
塑料給水管道系統根據工程施工的特點，應進行中間驗收和竣工驗收。管道安裝完畢后必須進行嚴格的水壓、沖洗和通水能力試驗。
1、塑料給水管道的水壓試驗應符合下列規定：
(1)試驗壓力應為管道系統的工作壓力的1.5倍，但不得小于0.6Mpa;
(2)水壓試驗前，對試壓管段應采取安全有效的固定和保護措施，各配水口應臨時封堵，試壓接頭應明露;
(3)壓力表量程不應小于試驗壓力的1.3倍，且精度為0.01Mpa;
2、試壓、沖洗試驗的一般步驟：
(1)向試壓管道內緩慢注水，同時打開排氣閥將管內空氣排出;
(2)加壓宜采用手泵緩慢升壓，升至規定試驗壓力后，停止加壓，穩壓一小時，以消除塑料管膨脹對試壓結果的干擾，并觀察接頭部位是否有漏水現象，壓力降是否超過0.05Mpa;
(3)將壓力降至工作壓力的1.15倍后，穩壓2小時，壓力降不超過0.03Mpa即為合格(塑料復合管除外);
(4)給水管道沖洗時應采用設計提供的最大流量或不小于1.5m/s的流速連續進行，直至出水口處濁度、色度與入水口處沖洗水濁度、色度相同為止;
(5)生活飲用水管道在交付使用前應用每升水中含20—30mg的游離氯灌滿管道，含氯水在管中應留置24小時以上。消毒完畢后再用水沖洗，并經有關部門取樣檢驗并出具檢驗報告，符合國家《生活飲用水標準》方可使用。
3、在寒冷地區或冬季環境溫度低于5℃時，水壓試驗應采取可靠的防凍措施。
八、結束語
塑料給水管具有金屬給水管所沒有的許多特點，我們只要掌握了它們的特點，工程質量必將得到保證。雖然給水塑料管還存在各種 問題 ，但因其具有節能、改善居住環境、提高建筑功能與質量、降低建筑自重和方便施工等優越性，必將為我國建筑工程質量的提高和人民生活的提高起到越來越大的作用。
參考 文獻 ：
1、盧少忠等編著，塑料管道工程性能、生產、應用， 中國 建材 工業 出版社出2004
2、《建筑施工手冊》第四版，建筑工業出版社出版
3、建筑給水排水及采暖施工質量驗收規范GB50242—2002
4、國標圖集，防水套管02S404
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