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1、无规共聚聚丙烯管材在建筑给水中的应用探讨 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、铜管、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 Discussions on the Application of PP-R Pipe in Water Supply Systems for BuildingsAbstract: PP-R is a new chemical building material in 1990s which has ma
2、ny advantages compared with copper pipe， steel pipe and combined pipe. Its occupying rate in market is far beyond others. Its characteristics and application in water supply systems for buildings are discussed in this paper.Key Words: PP-R; hot-melt conjunction; external diameter1999年底，建设部等四部、委、局联合下
3、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（PPR）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
4、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（型），嵌段共聚的PP-B（型）和无规共聚的PP-R(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
5、，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/mk，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
6、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
7、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，铝塑复合管为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0.140.16 mm/mk，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
8、、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
9、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
10、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.(3) 禁止作为消防管材使用.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
11、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+(4060)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
12、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. 8
