李園媛
瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川瀘州 646000
摘 要： 介紹了目前建筑工程中塑料管材的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀泻拦，對建筑工程中常用的幾種塑料管材的性能特點及安裝特點進(jìn)行了對比分析，對建筑工程選用塑料管材的一般原則進(jìn)行了總結(jié)忽媒，并對塑料管材市場的未來發(fā)展方向及重點進(jìn)行了探討争拐。
關(guān)鍵詞：建筑工程；塑料管材晦雨；性能架曹；應(yīng)用
21世紀(jì)以前隘冲，建筑給排水工程中的管材多為鍍鋅鋼等金屬管，但金屬管材易銹蝕滋生細(xì)菌绑雄，存在危害人體健康的風(fēng)險展辞，金屬管逐漸被禁用于住宅建筑中。此后绳慎，新型管材的研究成為建筑工程行業(yè)關(guān)注的要點，我國開始引入各種新型管材[1]漠烧。塑料管材在歐美日等先進(jìn)工業(yè)國發(fā)展已較為成熟杏愤，其質(zhì)量輕、耐腐蝕已脓、易操作的良好性能得到建筑工程界的青睞珊楼，在建筑工程中逐代金屬管材和其他傳統(tǒng)管材[2]，逐漸占領(lǐng)大部分的建筑管材市場度液。2000年我國塑料管材的生產(chǎn)量為78.6萬t厕宗，2001年快速增長至121.4萬t[3]，2018年突破1500萬t堕担。
01 常用塑料管材的性能
塑料管是合成樹脂與添加劑熔融成型的制品已慢，建筑工程中常用塑料管材包括硬質(zhì)聚氯乙烯管、聚乙烯管霹购、交聯(lián)聚乙烯管佑惠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管、無規(guī)共聚聚丙烯管齐疙、聚丁烯管等[4]膜楷。不同成分的塑性管材呈現(xiàn)不同的性能特點，如表1所示贞奋。
1.1 硬質(zhì)聚氯乙烯管（UPVC管）
硬質(zhì)聚氯乙烯以聚氯乙烯樹脂為載體赌厅，加入穩(wěn)定劑、潤滑劑等助劑轿塔，經(jīng)過捏合特愿、滾壓、塑化勾缭、切粒洽议、擠出成型等步驟加工而成，通過耐酸堿漫拭、加熱煨彎亚兄、冷卻定型等工藝形成硬質(zhì)聚氯乙烯管材。管材通常質(zhì)量輕盈采驻，內(nèi)壁順滑阻力小审胚、不黏結(jié)匈勋、不結(jié)垢，施工過程中角度容易擴(kuò)口膳叨、黏接洽洁、彎曲、儲存和安裝菲嘴，同時耐腐蝕和耐老化性強(qiáng)饿自，有阻燃性和自熄性，但柔韌性一般龄坪。
1.2 聚乙烯管（PE管）
聚乙烯(PE)是結(jié)構(gòu)最簡單的高分子有機(jī)化合物昭雌，也是當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的高分子材料。PE是通過乙烯(CH2=CH2)的加成反應(yīng)和聚合反應(yīng)健田，由重復(fù)的CH2單元連接而成的高聚合鏈烛卧，其性能取決于其聚合方式[5]。在中等壓力(15~30MPa)下聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)妓局，分子鏈很長且為線型总放，分子量高達(dá)幾十萬。在高壓力(100~300 MPa)好爬，高溫(190~210℃)條件下局雄，通過自由基聚合得到的是低密度聚乙烯(LDPE)，是一種支化結(jié)構(gòu)存炮。PE不溶于水哎榴，吸水性很小，對于一些化學(xué)溶劑僵蛛，如甲苯尚蝌、乙酸等，也只有在70℃以上溫度時才略有溶解充尉。用于建筑材料的是微粒狀PE飘言，可以在15~40℃之間隨溫度的變化熔化或凝固，溫度升高時吸收熱量驼侠，熔化姿鸿；溫度降低時放出熱量，凝固倒源。同時由于吸水量很小苛预，不易潮濕，有良好的絕緣性能笋熬，因此是很好的建筑材料热某。PE管材通常內(nèi)表面光滑，對水流阻力小昔馋；柔韌性好筹吐，在特定的條件下可延長5倍以上；耐腐蝕性秘遏、耐老化性丘薛、穩(wěn)定性良好，通常使用時間可達(dá)50a以上邦危；防燃洋侨、防靜電能力強(qiáng)，可用于易燃易爆建筑中倦蚪；在管材的制作過程中無添加劑希坚，綠色環(huán)保、可回收性強(qiáng)审丘。但是管道的連接靠電熔和熱熔方法連接吏够，對人工施工技術(shù)水平要求較高勾给，如果操作不當(dāng)會有漏水風(fēng)險滩报，整體造價相對較高。
1.3 三型聚丙烯管（PPR管）
三型聚丙烯是一種無規(guī)共聚聚丙烯播急，在丙烯聚合時加入少量（5%）乙烯單體脓钾，通過氣相共聚工藝聚合而成。由于乙烯含量少且以單分子狀態(tài)分布在聚丙烯分子鏈上桩警，所以對聚丙烯強(qiáng)度和耐熱性損失較小可训，而又能提高其沖擊性能，又稱為第三代聚丙烯[6]捶枢。PPR通常質(zhì)量輕盈握截，內(nèi)外表面光滑平整，阻力欣檬濉谨胞；同時耐高溫、抗沖擊性和長期蠕變性能較好蒜鸡；導(dǎo)熱性約為PE管的2倍胯努；綠色環(huán)保，可回收再利用逢防。但是PPR管材剛度不夠叶沛，不適合應(yīng)用于建筑工程管道中，多在家裝中使用[7]忘朝。
1.4 聚丁烯管（PB管）
PB管是由丁烯-1組成的高分子綜合體灰署，是一種高分子惰性聚合物。從結(jié)構(gòu)來看，聚丁烯(PB)是一種線型的全同立構(gòu)的半結(jié)晶性熱塑性材料氓侧，加工和使用過程中無毒無污染脊另，可以反復(fù)加熱成型。具有很高的耐溫性（溫度范圍-30~100℃）约巷、持久性偎痛、化學(xué)穩(wěn)定性和可塑性，使用壽命可達(dá)50~100a独郎，能長期耐老化[8]踩麦。管材的管壁輕薄光滑平整，不結(jié)垢氓癌、柔韌性強(qiáng)谓谦，最小曲折半徑可達(dá)6D；穩(wěn)定性好贪婉、耐沖擊反粥，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無毒無害疲迂。但是PB管的安裝方式多為一體化熱熔銜接才顿，雖能有效避免銜接處滲漏的問題，但對施工技術(shù)要求較高尤蒿。而且郑气，國內(nèi)目前PB樹脂的生產(chǎn)很不成熟，原材料主要靠進(jìn)口腰池，成本高尾组，普及不易。
1.5 交聯(lián)聚乙烯管（PE-X管）
PE-X管采用硅烷交聯(lián)聚乙烯而成示弓，作用原理是通過引發(fā)劑如過氧化物的作用將硅烷的乙烯基跟PE接枝讳侨，生成含有三甲基硅酯基的聚合物，水解后形成硅醇基奏属，再通過硅醇基的縮聚反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)作用而生成PE-X[9]跨跨。PE-X管在PE管的特性基礎(chǔ)上增強(qiáng)了物理力學(xué)性能，溫度適用范圍拓展至-70~110℃拍皮；具有良好的可彎曲性歹叮，管材剛中有柔，不會因脆性而斷裂和開裂铆帽；具有良好的耐腐蝕性咆耿，絕緣性好，長期蠕變性能優(yōu)異爹橱。但PE-X管有耐光老化性能差萨螺，阻透能力差等缺陷，并且PE-X管不可回收，不利于環(huán)境保護(hù)慰技。
1.6 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管（ABS管）
ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大椭盏、應(yīng)用最廣泛的聚合物，是丙烯腈吻商、丁二烯掏颊、苯乙烯的共聚物，表現(xiàn)出三種單體均聚物的協(xié)同性能艾帐，兼具韌乌叶、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能[10]柒爸。通常質(zhì)地堅韌准浴、強(qiáng)度高、抗沖擊性極強(qiáng)捎稚，表面撞擊不斷裂不破裂乐横；耐腐蝕性較強(qiáng)，不含金屬穩(wěn)定劑今野，無毒無二次污染葡公；安裝方便質(zhì)量可靠，可用螺紋腥泥、膠粘承插匾南、法蘭連接等多種方式啃匿。但ABS管的適用溫度為-40~70℃蛔外，不耐高溫，正常使用壽命45a以上溯乒。
1.7 復(fù)合管
復(fù)合管是以金屬管材為基礎(chǔ)夹厌，內(nèi)外表面焊接PE-X、PB等塑料而形成的管材裆悄。常見的有涂塑復(fù)合管矛纹、鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管[11]光稼。它具有金屬管材和塑料管材的雙重特點或南，既克服了鋼管和塑料管各自的缺點，又保持了鋼管和塑料管各自的優(yōu)點艾君。由于鋼采够、塑兩種材料的結(jié)構(gòu)是復(fù)合而成，因此能夠克服塑料管的快速應(yīng)力開裂現(xiàn)象冰垄；同時具有超過普通純塑料管的強(qiáng)度蹬癌、剛度、抗沖擊性等；內(nèi)壁光滑逝薪，不結(jié)垢隅要，損失比鋼管低30%；可以通過調(diào)整鋼材直徑董济、塑料層厚度等步清，制造不同壓力等級的管材。
02 塑料管材在建筑工程中的應(yīng)用
2.1 塑料管材的應(yīng)用分類
塑料管材在建筑工程中的應(yīng)用虏肾，依據(jù)其主要功能可大致分為五類：給水管尼啡、排水管、采暖管询微、燃?xì)夤苎虏t、電線管。不同的功能對塑料管材的性能要求有所區(qū)別撑毛，塑料管材多種多樣书聚，性能指標(biāo)、適用尺寸藻雌、溫度范圍及施工工藝等方面各有優(yōu)劣雌续，因此在建筑工程中形成一定的角色分工。
2.2 塑料管材的應(yīng)用
2.2.1 排水管的選擇
排水主要分為室內(nèi)胯杭、室外兩部分驯杜，管材的規(guī)格主要有40、50做个、75鸽心、110mm等。排水管本身不承壓居暖，對衛(wèi)生指標(biāo)要求較低顽频，但對化學(xué)穩(wěn)定性要求較高[12]√耄可用作排水管的有UPVC管糯景、PE管、PPR管省骂、ABS管及復(fù)合類管材蟀淮。其中，室內(nèi)排水钞澳、排污怠惶、雨落水管最常見的是UPVC實壁管與螺旋管的結(jié)合使用，既可以充分發(fā)揮UPVC經(jīng)濟(jì)實用略贮、方便持久的市場優(yōu)勢甚疟，又可降低UPVC實壁管做立管時的噪聲仗岖。室外排水管材則需要將生活污水或雨水排送到污水處理廠，需要埋地承受外加荷載览妖。PE管的柔韌性極好轧拄，可輕易地繞過走向復(fù)雜的地下管網(wǎng)，適應(yīng)管道基礎(chǔ)的不均勻沉降讽膏，又極其穩(wěn)定不會與土壤中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)檩电，成為室外埋地管材的不二選擇。
2.2.2 給水管的選擇
與排水管要求不同府树，建筑中給水管需要承受壓力俐末，對管材的耐水壓、抗凍耐熱性奄侠、無毒無污染卓箫、耐久性、防滲漏性能要求較高垄潮。給水管根據(jù)其給水量的大小可劃分為三類烹卒，(1)管徑100~200mm的室外給水引入管，適用的管材有ABS管和復(fù)合類管材弯洗。但因?qū)o水管強(qiáng)度旅急、抗水錘性要求較高，ABS管需增加壁厚才能達(dá)到目的牡整，增加耗材內(nèi)徑減小藐吮，影響水利條件。相比之下逃贝，鋼塑復(fù)合管谣辞、涂塑復(fù)合管的優(yōu)勢較為明顯，是目前市場上廣泛采用的類型[9]秋泳。 (2)管徑25~80mm的戶內(nèi)給水主干管和保溫夾層潦闲、吊頂攒菠、管井一次性施工安裝完成迫皱，用量較大，適用的管材有PE-X管辖众、PPR管卓起、PB管、ABS管和復(fù)合類管材凹炸。 其中戏阅，PPR管憑借優(yōu)良的耐溫性、無毒無害啤它、強(qiáng)度好的優(yōu)勢成為室內(nèi)冷熱供水和空調(diào)供回水系統(tǒng)管材的主流奕筐。(3)管徑16~25mm的給水配水支管舱痘，主要通過二次裝修埋墻、埋地安裝离赫，對管件和安裝的連接度要求較高芭逝，適用的管材有PE管、PE-X管渊胸、PPR管旬盯、PB管和復(fù)合類管材。其中PE-X管和鋁塑復(fù)合管具有可彎曲翎猛、不反彈胖翰、安裝方便的突出優(yōu)勢，從而占有較大的市場切厘。
2.2.3 采暖管的選擇
我國嚴(yán)寒萨咳、寒冷地區(qū)的集中供暖需要地板下的采暖管道體系，對管線的耐高溫疫稿、耐低溫某弦、熱塑性和力學(xué)性能要求較高。適用的有PE-X管而克、PPR管靶壮、PB管。其中PPR管的耐低溫性能不足员萍，僅用于室內(nèi)部分冷熱水供應(yīng)腾降，但管壁較厚彎曲困難。PB管的施工性能優(yōu)異碎绎，由于地板采暖管是將管道打在砼內(nèi)螃壤，管材的使用壽命與房室同步，但是成本約為其他塑料管材的3倍筋帖，多用于高檔建筑奸晴，目前市場推廣并不理想[13]。相比之下日麸，PE-X管因突出的性價比成為國內(nèi)建筑領(lǐng)域冷寄啼、熱水管的主流。但PE-X管的熱埋性欠佳代箭，不能回收利用墩划，后期維護(hù)檢修存在一定難度。耐熱聚乙烯管（PE-RT）屬于一種中密度的PE管嗡综，其韌性好乙帮、導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱性好极景，可以用熱熔連接察净，施工維護(hù)均較快捷驾茴，彌補(bǔ)了部分PE-X管的不足。因此氢卡，PE-RT管的發(fā)展呈上升勢頭沟涨，正經(jīng)受著市場的檢驗和反饋。
2.2.4 燃?xì)夤艿倪x擇
在燃?xì)獾妮斉溥^程中异吻，燃?xì)夤艿老群笥袖摴芄啊㈣T鐵管等管材。由于燃?xì)夤苄枰^高的穩(wěn)定性诀浪、 耐高溫棋返、阻燃、耐腐蝕性雷猪，但是金屬類管材具有成本較高睛竣、耐腐蝕性差、運輸不易等缺點求摇，難以適應(yīng)燃?xì)夤苁褂靡笊涔担琍E管以其良好特性被廣泛用于燃?xì)夤茴I(lǐng)域[14]。(1)PE管具有良好的柔韌性与境、沖擊強(qiáng)度和高斷裂伸長率验夯，即使彎曲變形也不易發(fā)生破裂，能夠適用于任何地形摔刁；在發(fā)生地震或低端不均勻沉降時不會破裂挥转，具有抗震性，且易于繞過障礙物共屈，減少接頭數(shù)绑谣，降低安裝成本；(2)PE管具有良好的耐腐蝕性拗引，沒有電化學(xué)腐蝕借宵，適用壽命是鋼管的2倍以上；(3)PE管采用獨特的電熔焊接矾削、熱熔對接技術(shù)壤玫，能有效保證管道的密封性，且管材氣密性好怔软，不論是嚴(yán)密性還是維修成本上均優(yōu)于鋼管垦细。
2.2.5 電線管的選擇
電線管的性能要求比較清晰，需要耐熱挡逼、耐壓、防火腻豌。UPVC管以其良好的自熄性和阻燃性家坎，已然取代黑鐵管嘱能、鍍鋅管等金屬管材成為電線管材的首選，在電線管的應(yīng)用中主要用作電線虱疏、電纜的保護(hù)管套等惹骂，顏色通常為灰色，管材的連接一般是加熱承軸式連接和塑料熱風(fēng)焊連接做瞪。而且UPVC管價格便宜易安裝对粪，耐老化不生銹，已成為家裝電路中使用最普遍的塑料装蓬。
綜上所述著拭，不同的塑料管材可滿足不同建筑管材功能的需求，因此牍帚，在建筑工程選用不同的塑料管材時儡遮，也應(yīng)該經(jīng)過充分的分析和對比進(jìn)行評判。首先對比不同塑料管材的性能優(yōu)劣暗赶、使用壽命鄙币、適用條件；其次蹂随，調(diào)查其加工性能十嘿、施工安裝的便利性及售后維護(hù)的難易程度；最后岳锁，從獲取途徑详幽、加工成本、維護(hù)成本等角度判斷性價比最高的選材浸锨。只有綜合唇聘、多角度地對比才能最大限度挖掘每種塑料管材的優(yōu)勢，保證管材得到合理的使用柱搜。
03 塑料管材市場的發(fā)展前景
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展迟郎，我國塑料管材行業(yè)發(fā)展迅猛，年均增速達(dá)26.29%聪蘸。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示宪肖，近些年我國對塑料管材的需求量逐年增大，保持著約15%的年增長率健爬，并且預(yù)測2019-2029年塑料管材在各類管道的市場份額占比將超過60%控乾，市場需求將高達(dá)8000億元[15]。未來娜遵，塑料管材將不僅僅應(yīng)用于市政及建筑工程領(lǐng)域蜕衡，太陽能輸水管道、地源熱泵輸送管道设拟、供電供暖等行業(yè)慨仿，隨著塑料管材應(yīng)用市場的開拓久脯，塑料管材的市場競爭力將進(jìn)一步增強(qiáng)，其需求和產(chǎn)量也將進(jìn)一步加大镰吆。
我國塑料管材的研發(fā)與應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家相比帘撰，還存在一定的成長空間。因此万皿，除有效地引進(jìn)國外優(yōu)良先進(jìn)技術(shù)摧找，我國塑料行業(yè)應(yīng)重點加強(qiáng)研發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品，側(cè)重新型塑料管材性能的完善提升牢硅，努力縮小與發(fā)達(dá)國家的差距蹬耘。同時，隨著國內(nèi)唤衫、國際環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)婆赠，塑料管材行業(yè)也應(yīng)將研發(fā)物理性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)實用佳励、環(huán)保衛(wèi)生的塑料管材作為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向休里。
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