摘要：無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管材是國際上九十年代發(fā)展的新型化學(xué)建材，它與鋼管、銅管、復(fù)合管相比，具有很多不可替代的優(yōu)點，其市場占有率已處于遙遙領(lǐng)先位置.本文就其特點及在建筑給水工程技術(shù)中的應(yīng)用作一探討. 
關(guān)鍵詞：無規(guī)共聚聚丙烯熱熔連接 公稱外徑

    1999年底，建設(shè)部等四部、委、局聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于在住宅建設(shè)中淘汰落后產(chǎn)品的通知》，要求在2000年6月1日前，新建住宅給水管道禁止使用鍍鋅鋼管，推薦使用塑料管道.三型無規(guī)共聚聚丙烯（PP—R）作為推薦管材，雖然國內(nèi)市場只有近兩年的應(yīng)用,市場占有率卻遙遙領(lǐng)先于其他塑料給水管,表現(xiàn)出其強勁的生命力.如何在建筑給水技術(shù)應(yīng)用中更加科學(xué)化，標(biāo)準(zhǔn)化，已成為一個不容忽視的問題.

    1  無規(guī)共聚聚丙烯管材的變革歷程
    聚丙稀(Polypropylene ),簡稱PP，是一種常用的聚烯烴塑料，具有良好的耐熱性和耐壓強度，且價格低廉，產(chǎn)量較大.但由于普通聚丙烯存在低溫脆性，長期蠕變性能差等缺陷，限制了在管道工程上的應(yīng)用.為此原料制造商與管道工程界進行了廣泛合作，投入了大量人力、物力和財力進行全面的研究，{TodayHot}致力于對PP的改性，使之成為適合于管道工程的可用塑料.先后開發(fā)了均聚的PP-H（Ⅰ型），{TodayHot}嵌段共聚的PP-B（Ⅱ型）和無規(guī)共聚的PP-R(Ⅲ型).
    PP-R（Polypropylene -Ethylene Random Copolymer）是采用先進的氣相共聚法，使PE(5%左右)在PP的分子鏈中隨機地均勻聚合產(chǎn)生.PP-R較PP-H、PP-B具有更好的低溫抗沖擊性能和長期蠕變性能.
    前一時期國內(nèi)市場上曾出現(xiàn)了一種稱做PP-C的管材，它是共聚聚丙烯的統(tǒng)稱，PP-B、PP-R都屬于PP-C類，即共聚類，市場上被稱為PP-C管的實際上是PP-B管，原材料為嵌段共聚聚丙烯，價格較為便宜，而PP-R為無規(guī)共聚，PP-B的耐壓性能與PP-R相比差距較大，故不能混淆.

    2  PP-R管材工程應(yīng)用特點
   （1）良好的衛(wèi)生性能和保溫性能.管材原料屬聚烯烴，其分子僅由C、H元素組成，原、輔料完全達到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，耐腐蝕性好，對水中所有離子不起化學(xué)作用，不會銹蝕，不僅可用于冷熱水系統(tǒng)，而且可用于直飲水系統(tǒng).PP-R管材導(dǎo)熱系數(shù)為0.21W/m·k，僅為鋼管的1/200，一般情況下不需保溫，用于熱水管道時保溫節(jié)能效果明顯.在溫度變化時產(chǎn)生的膨脹力也較小，適合嵌墻和地坪面層內(nèi)的直埋暗敷.
    （2）較好的耐熱性能、使用壽命長.管材最高工作溫度可達95℃，在1.0MPa壓力下長期使用溫度為70℃，滿足熱水供應(yīng)的上限溫度.常溫下使用壽命可達100年以上.
    （3）安裝方便、連接可靠.管材不僅生產(chǎn)過程簡單、設(shè)備投資少而且質(zhì)量輕，重量僅為鋼管的1/9，紫銅管的1/10，減輕了工人的施工強度.由于管料采用同種原料加工制作，具有良好的熱熔功能，安裝方便可靠，連接部位的強度大于管材本體，管件結(jié)構(gòu)不影響流量.并且管道阻力小，直管內(nèi)壁平滑，{HotTag}不會結(jié)垢，沿程摩擦阻力比銅管道小，管配件連接時斷面積不變.
    (4)管材、管件的廢料可回收利用，廢料經(jīng)清潔、破碎后可直接用于生產(chǎn)管材、管件.在生產(chǎn)、施工過程中對環(huán)境無污染，民用市場占有率較高.
   PP-R管材主要應(yīng)用于冷熱水系統(tǒng)、直飲水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)（包括地板輻射采暖），在歐洲應(yīng)用較為普遍.例如1996年意大利民用PP-R管材達30Mm，其它各類塑料管道的應(yīng)用分別是：交聯(lián)聚乙烯管（PEX）17Mm，聚丁烯（PB）3Mm，鋁塑復(fù)合管為2Mm，僅為PP-R管材的1/15.
    PP-R管材不足之處主要是其剛性和抗沖擊性能比金屬管道差，在貯運、施工過程中要注意文明施工；線膨脹系數(shù)較大，為0.14～0.16 mm/m·k，在設(shè)計和施工中要特別重視支架的設(shè)置，合適地選用伸縮器，正確地敷設(shè)管道；抗紫外線性能差，在陽光的長期直接照射下會老化；材料許用應(yīng)力低，管壁厚較大，直接影響材料成本；在相同外徑下，有效流通截面比其他管材��；原材料價格居高不下.國內(nèi)生產(chǎn)PP原料的企業(yè)較多，如齊魯、上海、揚子、燕山石化企業(yè)均能力生產(chǎn)均聚（PP-H）及共聚（PP-B），但由于過去國內(nèi)對PP-R原料沒有市場的需求，開發(fā)研制較晚，目前國內(nèi)生產(chǎn)PP-R管材原料基本上從歐洲進口. 

    3  工程應(yīng)用中的若干問題探討

    3.1  PP-R管的選用原則
  （1）正確區(qū)分管材用途，合理選擇冷、熱水管.冷、熱水管壁厚不同，耐壓不同，價格也不同.設(shè)計時要特別注明采用冷水管還是熱水管,并按規(guī)定標(biāo)注管道規(guī)格.
    根據(jù)輸送水溫、工作壓力、使用壽命等因素，PP-R管材的壁厚按壓力等級分為PN1.0、PN1.25、PN1.6、PN2.0、PN2.5、PN3.2 等六個系列.冷水管材及管件壓力等級最小為PN1.0 MPa，熱水管材及管件最小壓力等級為PN2.0 MPa. 
    PP-R管材承壓具有二個顯著特點，一是隨著管內(nèi)水的溫度上升，其允許壓力會急劇下降；二是承壓時間增長，其允許壓力也明顯下降.考慮管道長期使用壽命以及施工和實際使用中非正常因素，為安全需要，冷水管選用的公稱壓力等級為系統(tǒng)最大工作壓力乘以1.5倍安全系數(shù)，熱水管則乘以3.0倍的安全系數(shù).試驗數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)管道使用水溫從20 ℃上升到60 ℃時，同一壓力等級管道允許壓力下降50%，水溫70℃ 時，下降2/3.以PN2.0管材為例，20℃水溫時允許壓力為2.0 MPa,70℃ 水溫時最大允許壓力僅為0.66 MPa.選用管材壓力等級必須滿足工作水溫時的承壓能力.
  （2） 現(xiàn)行建筑給水排水設(shè)計與施工驗收規(guī)范以及所有塑料管材生產(chǎn)企業(yè)，對塑料管徑規(guī)格的表示均為公稱外徑，符號為De，單位為mm.PP-R管材用De× t表示，t代表壁厚.塑料管材管徑規(guī)格表示方法已不同于《給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》中所述公稱直徑DN(mm)，在設(shè)計計算、材料供應(yīng)、組織施工中都要特別注意壓力級別和管徑規(guī)格.普通塑料管公稱外徑和公稱直徑對應(yīng)關(guān)系如表1.PP-R冷、熱水管公稱外徑雖然相同，但由于壁厚不同，計算內(nèi)徑不同，見表2.

防管材使用.PP-R管氧指數(shù)較低，屬于可燃材料,不得用于消防給水系統(tǒng)，也不得與消防給水管道連接.

     3.2  PP-R管的布置與敷設(shè)
    PP-R管的布置原則應(yīng)遵照現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》，敷設(shè)則宜采用暗敷.暗敷的理由主要是解決熱膨脹.直接嵌墻或在建筑面層內(nèi)敷設(shè)，可利用其摩擦力，克服管道因溫差引起的膨脹力.此外有利于隔熱，避免老化.
    暗敷方式有直埋暗敷方式（包括嵌墻敷設(shè)，地坪面層敷設(shè)）和非直埋暗敷方式（包括管道井、吊頂內(nèi)、裝飾板后、地坪架空層敷設(shè)）.
    管道嵌墻暗敷時，要求土建配合預(yù)留凹槽，尺寸的深度為De+20 mm,寬度為De+(40～60)mm.管道試壓合格后，墻槽用M7.5級水泥砂漿填塞補實.
    管道暗敷在地面層內(nèi)應(yīng)按圖施工，如有變更，應(yīng)在施工圖上注明，且通知到用戶，以避免地面裝修時導(dǎo)致破壞.

     3.3 管道的安裝連接、試壓及穿墻、板、基礎(chǔ)時的做法
    （1）管道的安裝連接.同種材質(zhì)的PP-R管件之間采用熱熔連接，暗敷部分不得出現(xiàn)絲扣、法蘭連接.
     熱熔連接是一個物理過程，適用于同種材質(zhì)的聚烯烴熱塑性塑料.將材料原來緊密連接的分子鏈熔化分叉，加熱一定時間，兩個部件連接并固定，在熔合區(qū)建立接縫壓力.由于接縫壓力的作用，熔化的分子鏈隨材料冷卻，溫度下降重新連接，使二個部件閉合成為一個整體.
    熱熔連接分為對接式熱熔連接、承插式熱熔連接和電熔連接.建筑給水管道應(yīng)采用后二種方式.
   （2）管道的試壓.冷水管試驗壓力為管道系統(tǒng)工作壓力的1.5倍，但不得小于1.0 MPa;熱水管試驗壓力為管道系統(tǒng)工作壓力的2倍，但不得小于1.5 MPa.
    （3）管道穿墻、板、基礎(chǔ)時的做法.熱水管道穿墻時，應(yīng)配合土建設(shè)置鋼套管，冷水管穿墻可預(yù)留洞，洞口尺寸較外徑大50 mm；管道穿樓板或屋面時，應(yīng)設(shè)置鋼套管，套管高出地面50 mm，并采取嚴格的防水措施；管道穿基礎(chǔ)墻時，應(yīng)設(shè)置金屬套管，基礎(chǔ)墻預(yù)留孔洞上方距套管凈距不得小于100 mm.

    4  結(jié)論
    無規(guī)共聚聚丙烯管材以其較高的質(zhì)量品位，方便快捷、永無滲漏的熱熔連接方式，贏得了民用大部分市場.工程技術(shù)人員要把握住新材料的性能特點，注意其壓力等級、管徑規(guī)格、管壁厚度等選用原則，在技術(shù)應(yīng)用中要突出衛(wèi)生環(huán)保、安裝快捷等特點，力求做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全衛(wèi)生、確保質(zhì)量。