淺談建筑雨水排水管材及其連接方式

1、淺談建筑雨水排水管材及其連接方式 摘要：分析建筑雨水排水系統(tǒng)的實(shí)際工況，提出建筑雨水排水系統(tǒng)對(duì)其管材的特殊要求。結(jié)合目前排水系統(tǒng)中常用的給排水管材，分析各種管材的性能特點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，研究討論建筑雨水排水系統(tǒng)管材選用方式及管材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化提高。關(guān)鍵詞：給排水管材；性能特點(diǎn)；管材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中圖分類號(hào)：S276文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、建筑雨水排水系統(tǒng)建筑雨水排水系統(tǒng)是用于排放建筑物頂部的雨水，其設(shè)計(jì)計(jì)算是建立在降雨重現(xiàn)期及單立管附壁螺旋流的根底上，但實(shí)際中降雨會(huì)出現(xiàn)超過(guò)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的降雨情況。雨水管中的排水在降雨初期降雨量較小，雨水管中的排水是呈附壁螺旋流的狀態(tài)；隨著降雨量的增大，此時(shí)排水管

2、的排量不變，斗前水深不斷加大，屋頂上聚集的雨水時(shí)不時(shí)淹沒(méi)雨水斗，隔絕了進(jìn)入雨水管的空氣，在雨水管中就會(huì)產(chǎn)生隔膜流甚至脈沖流，由于水隔膜的存在，在雨水管中就會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的正負(fù)壓交疊的情況。如雨水系統(tǒng)是按滿管壓力流設(shè)計(jì)，那么隨著降雨量的繼續(xù)增大，屋頂上聚集的雨水逐漸完全淹沒(méi)雨水斗，雨水管那么逐漸從隔膜流開(kāi)展為脈沖流、泡沫流，最后形成滿管壓力流的排放狀態(tài)。根據(jù)雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求，建筑雨水排水系統(tǒng)的管道材料必須滿足雨水斗至立管底部高差所產(chǎn)生的靜水壓力要求以及-0.09MPa負(fù)壓的壓力要求。二、給排水管材在雨水排水系統(tǒng)中的應(yīng)用我國(guó)的建筑雨水排水系統(tǒng)主要采用的管道材料有硬聚氯乙烯UPVC管、

3、聚乙烯PE管、鑄鐵管、鋼管、不銹鋼管。建筑雨水排水系統(tǒng)對(duì)其管材有一定的壓力要求，但目前排水用的各材料管道的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有明確規(guī)定其承壓能力值，設(shè)計(jì)在選用時(shí)沒(méi)有可靠的數(shù)據(jù)支持，在建筑中存在一定的滲漏水隱患。一、硬聚氯乙烯UPVC1、根據(jù)排水用的硬聚氯乙烯管道的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)壓力的要求，其試驗(yàn)壓力最大值為50KPa約為5.0米水柱的靜水壓力。UVPC排水管如果要在雨水排水系統(tǒng)中正確應(yīng)用，應(yīng)該在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其所能承受的靜水壓力值有明確規(guī)定并有相應(yīng)的壓力試驗(yàn)，以便設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇使用，不致對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生誤解或誤用。2、對(duì)照給水用硬聚氯乙烯PVC-U產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的壁厚規(guī)定，DN160以上的管材與給水用硬聚氯

4、乙烯PVC-U管材S20PN0.63系列的一致，DN160以下的排水管道均要比給水用硬聚氯乙烯PVC-U管材S20PN0.63系列的厚一些。生產(chǎn)管材的原料中聚氯乙烯樹(shù)脂質(zhì)量百分含量不宜低于80%，簡(jiǎn)單推算排水用硬聚氯乙烯PVC-U管材的承壓能力約為0.63MPax80%=0.5MPa。實(shí)際中還要考慮其添加劑、填充劑的成分還有原料中聚氯乙烯樹(shù)脂確實(shí)切質(zhì)量百分含量，這承壓能力可能更低。當(dāng)建筑雨水排水系統(tǒng)采用排水用硬聚氯乙烯PVC-U管材時(shí)，其設(shè)計(jì)承壓能力控制在0.5MPa以下為宜。3、排水用硬聚氯乙烯PVC-U管材因其材質(zhì)較硬，且暫未發(fā)生過(guò)雨水管吸扁現(xiàn)象，其是能承受-0.09MPa的負(fù)壓力。二、聚

5、乙烯PE1、排水用的聚乙烯PE管材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了生產(chǎn)原材料的指標(biāo)：用于生產(chǎn)管材及管件的原料應(yīng)是以聚乙烯樹(shù)脂為基料的"PE80"混配料。在排水標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了采用靜液壓試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)管材的性能。這對(duì)排水用高密度聚乙烯HDPE管材來(lái)說(shuō)，不僅對(duì)原材料進(jìn)行把控，還對(duì)成品管材進(jìn)行品質(zhì)的復(fù)核。2、對(duì)于超過(guò)排水用高密度聚乙烯HDPE管材及管件承壓能力的建筑雨水排水系統(tǒng)，那么須根據(jù)給水用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)選擇適合建筑雨水排水系統(tǒng)的給水用聚乙烯PE管材。3、聚乙烯材料因其非極性分子結(jié)構(gòu)，其較聚氯乙烯材料要柔軟，其抗負(fù)壓能力較弱。目前虹吸雨水排水的廠家根本都選用PE100的S12.5系列的管材來(lái)進(jìn)行設(shè)

6、計(jì)、施工安裝和應(yīng)用。PE80、PE100原材料下，公稱壓力等級(jí)到達(dá)0.6MPa的高密度聚乙烯HDPE管材根本可以承受到-0.09MPa負(fù)壓的。排水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的PE80的S12.5及S16系列的管材是不能承受到-0.09MPa的負(fù)壓。因此在建筑雨水排水系統(tǒng)選用聚乙烯管材PE時(shí)，不僅要考慮其承壓能力，還得注意其承受負(fù)壓的能力。三、鑄鐵1、排水用柔性接口鑄鐵管采用的是150號(hào)鑄鐵，其材料的抗拉伸≥150MPa，但標(biāo)準(zhǔn)中并未明確鑄鐵管的承壓能力。根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中管道的內(nèi)徑、壁厚等計(jì)算排水用柔性接口鑄鐵管所能承受的壓力，取最薄的鑄鐵管形式W1型，經(jīng)計(jì)算分析其能承受能承受壓力為4.5MPa。2

7、、目前排水鑄鐵管系統(tǒng)最常用的連接方式是卡箍連接。卡箍連接的承壓能力在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中并未明確。經(jīng)計(jì)算分析，W型不銹鋼卡箍能承受1.6MPa壓力，W1型不銹鋼卡箍能承受2.2MPa壓力，W型加強(qiáng)型卡箍能承受2.0MPa壓力。3、建筑雨水排水系統(tǒng)在選用排水鑄鐵管時(shí)，不僅要考慮管材的承壓能力，還要考慮其接口件的承壓能力，才能到達(dá)設(shè)計(jì)使用的要求。鑄鐵的強(qiáng)度及剛性較塑料的高很多，其完全能承受-0.09MPa的負(fù)壓力。鋼管、不銹鋼管與鑄鐵管一樣可以承受-0.09MPa的負(fù)壓力。四、鋼管1、鋼管一般用于輸送流體包括給水及有壓排水。在流體輸送中，鋼管的分類分為焊接鋼管和無(wú)縫鋼管。鋼管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了壓力試驗(yàn)，對(duì)管

8、材品質(zhì)的控制得到有效的保證。2、建筑雨水排水系統(tǒng)如因建筑、美觀、經(jīng)濟(jì)等原因要選用焊接鋼管和無(wú)縫鋼管時(shí)，其選型方式與其在給水領(lǐng)域中的選型方式一致。根據(jù)雨水排水系統(tǒng)所需的承壓值，初估壁厚或選定市場(chǎng)上普遍生產(chǎn)的壁厚值，計(jì)算其管道所需材質(zhì)的屈服強(qiáng)度值，根據(jù)屈服強(qiáng)度選用鋼材材質(zhì)牌號(hào)或調(diào)整壁厚重新計(jì)算選定；根據(jù)雨水排水系統(tǒng)所需的承壓值，初定鋼管材質(zhì)牌號(hào)或選定市場(chǎng)上普遍生產(chǎn)使用的鋼材材質(zhì)牌號(hào)，查出該牌號(hào)材料的屈服強(qiáng)度值，計(jì)算鋼管所需壁厚。其聯(lián)接方式及連接件類型根據(jù)給水承壓的規(guī)定進(jìn)行選用。五、不銹鋼不銹鋼管一般用于輸送流體包括給水及有壓排水。在流體輸送中，不銹鋼管的分類分為不銹鋼焊接鋼管和不銹鋼無(wú)縫鋼管。不銹

9、鋼管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了壓力試驗(yàn)，對(duì)管材品質(zhì)的控制得到有效的保證，其選型方式與鋼管的一致。三、建筑雨水排水系統(tǒng)選材及其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化提高1、建筑雨水排水系統(tǒng)管材的選用要根據(jù)其特殊的性能要求正負(fù)壓力以及建筑美觀的要求進(jìn)行選擇。在選擇各種材料管道時(shí)，須對(duì)各種材料的性能進(jìn)行計(jì)算分析，根據(jù)其相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用，并考慮與其相匹配的管道連接方式。2、對(duì)于排水用的各種材料管道產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)明確管道的承壓能力以及壓力試驗(yàn)。這不僅可以有效控制管道的質(zhì)量，且為設(shè)計(jì)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，使建筑設(shè)計(jì)得到更好的保證。3、塑料管材是綠色環(huán)保且價(jià)格較低的材料，在有條件的情況下盡量選擇使用。為使塑料管材能得到更廣泛更合理的應(yīng)用

10、，提高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的質(zhì)量是非常有必要的。四、結(jié)束語(yǔ)建筑雨水排水管材有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而管材的性能與經(jīng)濟(jì)性不僅取決于管材自身的特性，還取決于建筑的地理環(huán)境、工況條件、資源特點(diǎn)、居民習(xí)慣、社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展水平等因素。相信隨著科技的開(kāi)展，建筑雨水排水管材與其連接方式的選擇會(huì)更為廣泛，也將更加平安可靠。參考文獻(xiàn)：1中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑排水用硬聚氯乙烯PVC-U管材GB/T5836.1-2021.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.2中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).給水用硬聚氯乙烯PVC-U管材GB/T10002.1-2021.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.3中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).給水用聚乙烯PE管材G