摘要：结合目前建筑给排水管材的发展形势，综述了建筑给排水中常用管材的种类、应用及新型管材的研究进展，并对其特性及优缺点进行了详细的阐述。对比分析了塑料管材与传统管材的性能，并论述了目前塑料管材在应用上存在的问题。分析得出，无论建筑给排水管材如何变化，都必须结合实际情况选择最合适的管材。
关键词：塑料管材；给排水；研究进展
由于城市化和工业化的发展，在全国上下保护水资源、治理水污染的形势下，排水设施工程已经成为各地基础建设的热点，每年的市政工程中都有大量水厂和污水处理设施的新建和改造。与此同时，各种排水管道品种不断丰富，产量不断增加，质量不断提高。埋地排水塑料管道作为一种新型的排水管道，其应用越来越广泛。因此，本文就塑料排水管道的特点进行初步探讨，分析其性能和经济性优势所在，以促进这一技术在市政工程建设中的推广及应用。
1塑料管材的特征以及研究进展
1.1 UPVC与PVC管材
UPVC这类管材自身的化学性能比较好，稳定性极强，同时其还能有效的耐化学药品的腐蚀。其管壁内侧比较光滑细腻，总体的水流阻力数值低，具有极强的安全卫生性。但是该类管材在使用时，一旦其温度比较低，那么其管材自身就会比较脆弱，若其所处于的温度比较高，那么其管材就会变得极其的软，所以该类管材不能被应用于热水管，同时也不可将其管材应用到较为寒冷的区域内。该管材和其它类型的管材相比，其模量、强度等数值都会比较高，即便其没有得到增强，也可以在基础上达到普通压液体相应的输送标准要求。其管材耐腐蚀性比较强，可以抗老化，且其管材的使用年限也比较长，维修以及安装的工序都比较简便，外形极具美观性，且总体的做功成本费用也比较少。其管材的弯曲应力以及弯曲的模量数值都比较高，可以承受外部的荷载性能，在同种做功条件下，该管材的用量是最少的。我国相关学者研究了具有阻燃以及耐冲击性能的UPVC管材，同时还就炭黑用量以及表面处理所产生的影响，经过实验了解到，如果炭黑的使用量低于6phr，那么该管材的导电能力就会变弱，如果炭黑使用量超过10phr，那么其管材的抗冲击性能就会呈现出变低的发展趋势，同时其阻燃性能也会受到不良的影响。当炭黑没有经受表面处理，其用量大约为10phr时，其管材的综合性能是最好的。分析UPVC管材的断裂机理，当其管材处于一个准静态荷载环境中，其断裂的形式是韧性断裂，如果其处于冲击荷载效用下，其为脆性的断裂形式，处于疲劳时期为偏韧性断裂形式。PVC管材的熔融状态下的热稳定性以及流动性都会比较差，不可将其设备以及管径应用到比较大口的径管制备工序中，其管材是一类非晶形聚合物物质，且具有较好的透明性，其所展现出的透光率可以高达百分之八十。依据相应的数值比例去制备PVC给水管材，可以及时且透彻的了解管内的水流状况，便于及时的开展检修工作。
1.2 PPR管材
PPR管材的化学稳定性比较强，力学性能也比较好，该管材内部比较光滑，总体的阻力数值低下，所以其管材内不容易出现积垢等的问题，且其管材的重量比较小，运输起来比较方便，检修工序也比较简单。总的来说，PPR管材可以大致分成热水管以及冷水管，如果其加热到相应的温度数值时，其材质管和管件可以极为迅速的融合在一起，解决了管道连接处漏水的问题。PPR管的最高使用温度为95℃，长期使用温度为70℃，其导热系数为0.21W/（m•℃），约为钢管的1/200，保温性能良好；但PPR管的膨胀系数是钢管的12倍，长期使用会因热胀冷缩而使管体变形。2015年6月，中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司生产的管材专用PPRT4401在国家化学建筑材料测试中心通过了PPR100级认证。PPRT4401的熔体流动速率为0.5g/10min，具有优异的加工流动性和刚韧平衡性，并且具备典型的无规共聚物序列结构。研究PPR的热氧稳定性发现，随着自然存放时间的延长，PPR在低温条件下更易发生分解，加工稳定性降低。
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1.3 PB管材
PB管安全无毒，可直接应用于饮用水输送，其耐高温、化学稳定性好、可塑性强、温度适用范围大且力学性能优越。在长期连续工作压力下，输送水温可达95℃。PB的生产厂家少，价格昂贵，是其他品种价格的1倍以上。PB管材具有极强的温度适应能力，在-30~110℃均可使用。与PPR管相比，PB管的导热系数小，对保温材料的要求较低；PPR管在温差为50℃时的热膨胀力是PB管的3倍，说明在热水中使用时，PB管的膨胀量比PPR小。我国应充分利用乙烯和催化裂解装置富产碳四的巨大资源，以打破国外对PB原料的垄断，推动我国管材市场的发展。高等规PB的环向应力承受能力高、水流压力损失小、抗蠕变性能优异，施工性能与PPR相近，因此广泛用于热水管及其连接件。评述合成高等规PB的Ziegler-Natta催化剂体系和茂金属催化剂体系的组成及其催化1-丁烯聚合的特点。随着我国建筑业的发展，开展合成高等规PB所用催化剂体系及聚合工艺的研究，开发具有自主知识产权的合成技术，对我国PB管材市场的发展具有重要意义。
1.4 PE-X管材
PE-X管材主要应用于建筑冷热水供水管道、采暖管道和燃气管道等。它具有以下特点：1）使用温度范围宽，可在-70~90℃长期使用；2）抗压强度高，使用寿命长；3）耐化学药品腐蚀性好，能耐大多数的酸、碱和其他化学品，耐环境应力开裂性能优良。采用硅烷水解交联方法，制备了高强度聚烯烃弹性体改性的PE-X软管材料，并研究了其力学性能及热性能。结果表明：当过氧化二异丙苯的用量为基体树脂质量的0.05%，硅烷偶联剂用量为基体树脂质量的3.00%时，改性PE-X的各项性能达到最优，在100℃恒温198h后，其强度数值可以保持率达94%。
2新型管材的研究进展
针对传统管材耐化学药品腐蚀性、耐高温性、耐压性差等问题，分析采用新工艺生产的HDPE双重壁管的内壁粗糙系数，结果发现：当雷诺数小于2500时，HDPE管的内壁粗糙系数宜为0.011~0.012；当雷诺数大于2500时，管内壁粗糙系数为0.009~0.011。Borowska等对建筑给排水管的老化问题进行了研究，发紫外光辐照促进了UPVC管的老化。Ahmad等研究含有稻壳、冲击改性剂的UPVC的力学性能发现，冲击改性剂含量增加，复合材料的冲击强度增大，但拉伸和弯曲性能下降。Katsuhisa等研究了聚硅烷对超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）熔体流动性能的影响，结果表明：200℃时，硅烷可抑制UHMWPE在熔化过程中转矩的增加。PE螺旋波纹管表面设有钢带，钢带上面设有表面压制塑料保护层，在熔融状态下缠绕成为一体。该方法提高了管的环刚度，增加了其使用寿命，具有成本低、质量轻、防漏、防裂、防变形等特点。
结语
UPVC管材最经济，多用于排水工程中，但UPVC管在低温条件下较脆，在温度较高时易变软，因此不适合做热水管；PPR管材由于其优越的性价比，广泛应用在室内给水工程；PB管材因价格较高，很少在给水工程中应用。HDPE管材适应现代绿色生活的需求，成为现代乃至未来排水管材发展的趋势。国内应加强管材专用树脂的研发力度，相互配合，促进塑料管在给排水管道工程中的推广应用，为建筑给排水工程提供更为优质的新型管材。无论建筑给排水管材如何变化，都必须结合实际情况选择最合适的管材。
参考文献
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论文作者:马川敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：管材论文; 性能论文; 给排水论文; 建筑论文; 硅烷论文; 数值论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第14期论文;