村镇住宅给水管材的性能比较和选用.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 5期 ( 总第 1 3 6期 ) 1 0 5 村镇住宅给水管材的性能比较和选用 周洋洋． 刘焱 ( 东南大 学土 木学 院市政 工程 系 ， 江 苏南 京2 1 0 0 9 6 ) 【 摘 要】 随着城镇化进程的加快， 村镇住宅建设中存在着许多亟待解决的f*q 题。介绍和比较了目 前应用较多的几种给水 管材的性 能。 引用模糊综合评价法对 5种 管材 的卫生安全性、 可靠性和造价进行 了综合评价分析。基于农村的经济情况， 筛 选 出综合 性 能 优 良的 P P - R 管作 为 村 镇 住 宅 最 适 宜 的给 水 管材 。 [ 关 键词】 村镇住宅； 给水管材； 性能； 模糊综合评价法 [ 中图分 类号】 T U 9 9 1 ． 3 6【 文 献标 识码】 B[ 文章 - ~] 1 0 0 5 - 6 2 7 0 ( 2 0 1 0 } 0 5 - 0 1 0 5 - 0 3 P e r f o r ma n c e Co mp a r i s o n a n d S e l e c t i o n o f t h e Ru r a l Dwe l l i n g s W a t e r S u p p l y P i p e Z HOU Ya n g — — y a n g L I U Ya h ( C o H e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g， S o u t h e a s t U n i v e mi ~ ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 9 6 C h i n a ) Abs t r a c t ： W i t h t h e a c c e l e r a t i o n o f u r b a n i z a t i o n， t h e r e a r e ma n y i s s ue s t h a t e x i s t i n t he b u i l d i n g s n e e d t o b e s o l v e d ． T h e p e r f o r ma n c e o f s e v e r a l c o mmo n l y u s e d wa t e r s u p p l y p i p e wa s i n t r o d u c e d a n d c o mp a r e d ． T h e h y — g i e n e a n d s a f e t y ， r e l i a bi l i t y a n d c o s t o f fiv e k i n d o f t u b e s ha d b e e n c o n d u c t e d b a s e d o n t h e f u z z y c o mpr e h e n - s i v e e v a l u a t i o n me t ho d． Ta k i n g i n t o a c c o u t t h e e c o n o mi c s i t u a t i o n o f t he r u r al a r e a s ，P P—R whi c h h a s o u t s t a n d i n g p e r f o r ma n c e w a s c h o s e n a s t h e mo s t a p p r o p r i a t e wa t e r s u p p l y p i p e f o r rur al d w e l l i n g s ． Ke y wo r d s ： r u r a l d we l l i n g s ； w a t e r s u p p l y p i p e ； p e r f o rm a n c e ； t h e f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n me t h o d 0前 言 随着我 国社会经济的发展 ． 特别是城镇化进程 的加快 ， 村 镇建设工程质量安全的总体水平有 了很大的提高 ，但其 施工技术和材料选用仍然 比较落后 ，新 工艺 和新材料 应用 水平低 ， 如给水 管材仍然采用镀锌管 、 排 水管材采用铸 铁管 等 。因此在材料的选用上带有一定 的传 统守 旧思想 和盲 目 性 。 目前市场上新型给水管材种类层 出不穷 、 琳 琅满 目， 究 竞选用何种管材才能更好地适用 于村镇建筑 ， 经济适 用等 ， 已受到广泛关 注。 选材 的主要原则是 ： 1 ) 所选管材在使用过 程中实用 ， 且无二次污染； 2 ) 所选管材使用寿命与建筑物主 体寿命 一致 ； 3 ) 所选管材应在满足设计要求 的前 提下 。 最大 限度地 降低工程造价 ； 4 ) 所选 管材应便 于安装 和检修 。 本文 从 卫生安全 、可靠性和造价 3个主要性能因素方 面对管材 进行了 比较 ， 特别注重 了“ 节 能” 、 “ 节 材” 的要求 ， 以期 为村 镇住宅 的决策者和建设者提供科学的技术支持和参考 。 l 管材 类 型 给水管 材种类繁多 ， 按材料 可大致分为 ： 金属管 、 塑料 管和金属一塑料复合管。 目前 常用 的金属给水管 主要有 ： 薄 壁不锈钢管 、 镀锌钢管 、 铜 管和球墨铸铁管 。其 中薄壁不锈 课题受“ 十一五” 国家科技 支撑 计划重大项 目资助 ( 项 目编 号 ： 2 0 0 8 B A J 0 8 B1 1 ) 。 钢管和铜管价格较高 ． 主要用于直饮水管道和热水管道 。 塑 料管是合成树脂 加添加剂 经熔融成 型加工而成的制品 。常 用 的 塑 料 管 包 括 ： 硬 聚 氯 乙 烯 管 ( UP VC) 、 聚 乙 烯 管 ( P E) 、 高密度聚乙烯管 ( HD P E) 、 无规共聚 聚丙烯管 ( P P — R) 、 聚丙 烯管( P P ) 、 聚丁烯 管( P B ) 、 苯 乙烯管( A B S工程塑料 ) 等 。复 合 管大多是 由工 作层( 要 求耐水腐蚀 ) 、 支 撑层 、 保 护层( 要 求 耐腐蚀 ) 组成。 用 于给水 管材 的主要有 ： 铝 塑复合管 、 钢塑 复合管 、 钢骨架塑料 复合 管。 2管材 的性 能比较 2 ． 1 卫 生 安 全 性 能 给水管材和管件 是输 配水最 主要的材料 ，与水接触的 距离长 、 时间久 、 面积大 ， 既有保护饮用水免受污染的作用 ， 又有引起饮用水污染的可能 ．其卫生质量将直接影响饮用 水的水质。 塑料 管的各种改性剂 、 助剂 、 添加剂等 ． 金属管溶 于水的金属离子等 ， ．这些统称为引起人体质 变的环境 因子 。 而 这 些 环 境 因子 会 在 人 体 内部 慢 慢 积 累 ．最 终 会 导 致 各 种 病 变f l - 2 1 。 杜 达安等13 1 于 2 0 0 2 ～ 2 0 0 4年针 对多种新 型的给水管 材 进 行了卫生检测 ，其 中 ： P V C管 t O 0份 ； P P — R管 5 6份 ； P E 管 3 0份 ； 内衬 P V C镀锌铜管 l 5份 ； 铝塑 管 3 5份 ； 薄壁铜 【 收稿日~ ] ] 2 0 1 0 ． 0 3 ． 2 5 【 作者简介】 周 洋 洋 ， 男 ， 东 南 大 学 土 木 学 院 市 政 工 程 系 ， 硬 士 研 究 生 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 0 6 江苏建筑 2 0 1 0年第 5期( 总第 1 3 6期) 管 ( 包括外 衬塑料铜管 ) 1 8份 ； 薄壁不锈钢管 ( 包括外衬 塑 料管) 2 9 份 ， 管材的超标情况详见表 1 。 表 1 管材总体超标情况 其 中 P V C管材的超 标率较高 ． 超 标项 目为铅 和三氯 甲 烷 ， 这与 国外 A b d e l - 1 l a l l S a d i k i ~ 的试验结果相一致， 分析其 主要原 因是 ： 一方 面 P V C管材 的原 材料是 聚氯 乙烯 。 管材 表 面的单体氯 乙烯 ( V C M) 容易析出 ． 在水 中余 氯的还原 作 用下生成氯仿， 具有致肝癌的危险 ： 另一方面， 铅的超标与 使用铅盐作为稳定剂有直接的关 系． 接触铅对人体 的造血 、 神经和消化功能等系统有直接严重的危害嘲 。 与塑料管材相 比． 金属管材的有机物析出量基本为零 ， 对水 中的有机物含量影响较小 。 但 也有不同程度 的超标。 其 中．薄壁铜管的铜超 标率 为 3 8 ． 9 ％；不锈钢的铬超标率为 2 7 ． 6 ％． 镍超 标率为 2 O ． 1 ％， 超标原 因是产 品所 使用的原料 和生产工艺不合要求。 铜管的主要成分为铜和锌 ， 不锈钢管 主要成分为铁 、 铬 、 镍， 产品原料 中易含有铅等杂质 ， 在生产 工艺中如果不采取必要 的表面处理技术 。金属 与浸泡水直 接接触极易发生微量的化学反应 ， 导致金属元素的析出。 在 管材的使用初期 ．这些金属离子对管内壁附着的生物膜的 生物构成有一定的影响 ． 起着杀菌的作用 ， 但大约 2 0 0 d之 后 ． 其材料性能逐渐稳定 ， 出水水质与 P E管的出水水质 相 同 。 2 ． 2 可 靠性 给水 管道为有压管道 ， 因此其可靠性能至关重要 ， 所选 表 2 用的管材应能经得起振动冲击 、 水锤和热胀冷缩 ， 并经受时 间的考验 。 不漏水 、 不爆裂。 给水 管材的耐腐蚀性 、 抗 冲击性 和抗 老化性等物理化学指标是其 可靠 性的主要 内容。表 2 为常 用 管 材 的性 能 参 数 。 金属管材 和非金属管材的物理性能比较 ：两类管材在 温度和工作压力上相差不是很大 。主要区别在于热膨胀系 数 、 弹性模量和连接方式 。 金属 管材 的热膨胀 系数是非金属 管材的 1 ／ 1 0 1 ／ 4 ．说 明非金属管道在与金属 管道 同样受热 时 。非金属管道的变形较大 ．特别是在管道连接处容易损 坏 ， 发生管道漏损事故 。 金属管材 的弹性模量是非金属管材 的 1 0 0 ～ 1 0 0 0倍 ． 说明要发生相同程度弯曲变化 ， 金属管道 所需要施加的力较大 ．所 以在承受 同等大小的外部荷载情 况下 ． 非金属管材的管道更容易发生变形 ． 而金属管道的机 械强度较高 。 不易发生 由外力引起的管道破损。 在连接方式上 ， 金属管道的连 接方式多为丝 扣、 法兰等 刚性连接方式 ， 相对 于非金属管道的电熔和粘接 ， 其机械强 度较大 ． 不容易在连接处发生变形 ． 从而减小漏损事故。综 上可知 ， 金属管材的物理性能要明显优于非金属管材。 2 ． 3造价 价格是村镇居民衡量选择管材的一个很重要 的因素 ． 如果单从管材 价格来说 ． P V C — U价格最低 ， P E次之 。 P P — R 稍贵 ． 铜管和不锈钢管最贵。 但是衡量总造价是一个综合性 的问题 ， 不能单纯 比较管材的价格 ， 还要包括管件 、 施工费 用 。潘德琦． 杨琦 对 1 栋 6层建 筑的给水管材预算做了 比 较．总造价由低 到高 的次序是 ： P V C — U管 、衬 P V C镀锌钢 管 、 P P — R管 、 薄壁铜管 、 薄壁不锈钢管 ； 同时还可以看出给 水管材在单位面积 内的造价并 不高 ．平均在 2 O 元左 右． 其 中 P P - R管和衬 P V C镀锌钢管价位适中， 接近平均水平。 3 基于模糊综合评价法选用管材 模糊综合评价法是 以模糊数学为基础 ，应用模 糊关 系 合成的原理 ， 将一些边界不清 、 不易定量的因素定量化 ， 进 行综合评价 的一种方法I引 。 本文初步选定了现在 常用的 5种 不同给水管材 ( 薄壁铜管 、 P P — R管 、 P V C — U管 、 衬 P V C镀锌 管 、 薄壁不锈钢管 ) 进行模糊评价。 常用管材物理性 能比较 使用温度( 长期使用 ) 工作压力 P a 热 膨 胀 系数 ／ mm m℃ 弹性模量， N ， c m 2 倔强 比( 金 属 ) 寿命 ， 年 维卡软化温度／ ℃ 连 接方 式 范 围极 广 1 ． 0～1 ． 6 O． O1 8 1． 1 x1 0 7 5 0 -1 oo 法 兰 及 压接 连 接 范 围 极广 2 ． 5 0． 01 2 2 ． 1 x1 0 7 O ． 5 — 0 ． 5 5 7 0 ～1 00 卡压 、 焊接及法兰连接 6 0 广 n ／冷k - ,h水2 ～ 1 ．0 ． -~0． 4 5 l - u 、 ) 0． 2 2 — 6． 0 x1 0 4 一 一 O ． 6 ～ O ． 6 5 3 0 5 0 > 70 一 电 熔连 接承 插及 法 兰 连 接 三45 1 ． 6 0．07 3． 5 x1 0 5 5 0 >7 2 弹性密封或粘接 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建 筑 2 0 1 0年第 5期( 总第 1 3 6期) 1 0 7 模糊综合评价的步骤如下 ： ( 1 ) 确定 管 材 的评 价 因素 集 ： 选 取 前 文 介 绍 的 卫 生 安 全 性 、 可靠 性和造价 3个主要 因素 ， 即 U = f 卫 生安全性 、 可靠 性 、 造价 l 。 ( 2 ) 确定 评价集 ： 根据上述各 种管材 的性 能差异 ， 在各 评价因素下将评价等级划分 为优 良中差 4个等级 ．相对应 的 评 价 集 V ={ 1 ， 2， 3， 4 } 。 ( 3 ) 确定 因素评价 矩阵 ： 成 立 了由 4人 组成 的专 家小 组 ，每位专家根据不 同管材在 3个评价因素的性能差异列 出各 自的评价结果 。 薄 壁 钢 管 的 评 价 矩 阵 为 ： ／ 1 0 0 0 ＼ R=l 0 ． 2 5 0 ． 7 5 0 0 j ＼0 0 ．7 5 0 ． 2 5 0 ／ P P — R 管 的 评价 矩 阵 为 ： ／0 ． 2 5 0 ． 7 5 0 0 ＼ R ：1 0 0 ． 5 0 ． 5 0 J ＼ 0 ． 2 5 0 ．7 5 0 O ／ P VC— U 管 的 评 价 矩 阵 为 ： ／ 0 0 0． 7 5 0． 2 5＼ R=l 0 0 0 ． 5 0 ． 5 l ＼ 1 0 0 0 ／ 衬 P VC镀 锌 管 的 评 价 矩 阵 为 ： f 0 0 1 0 ＼ R=1 0 l 0 0 】 ＼0 ． 2 5 0 ．7 5 0 0 ／ 薄壁不锈钢管的评价矩阵为 ： ／ O． 2 5 0． 7 5 0 0 ＼ R = I 1 0 0 0 I ＼ 0 0 ．2 5 0 ． 7 5 0 ／ ( 4 ) 确 定各因素 的权 重集 ： 根据卫生安全 、 可靠 性和造 价 3个 因 素 的 重要 性 ， 对 其 赋 予 不 同 的权 重 ： A = { 卫生安全 ， 可靠性 ， 造价} = { 0 ． 4 ， 0 ． 3 ， 0 ． 3 } ( 5 ) 进行模糊综合评价 ： B = A R。5种管材模糊综合评价 的结果见 表 3 。 评价结果 表明 ，薄壁铜管和 P P — R管 的的优 良评 价 比 例分别最高 ， 为 9 2 ． 5 ％和 8 5 ％， 表 明这两种管材都是 综合性 能较优秀 的给水管材 ， 可优先成为村镇住宅建设备选管材 。 当村镇住宅标准较高时 ，可选用评价结果最好 的薄壁铜 管 作为给水管材 ； 当为普通标准时 ， 也可选用性能和造价综合 评价较高的 P P — R管 。 基 于我 国农村 目前的经济情况 ． 性 能 和造价综 合评 价较 高的 P P R管为最适宜 的给水管材 。 4结 束 语 表 3 五 种 管 材 模 糊 综 合 评 价 结 果 目前 ， 村镇住宅存在建设 模式落后 ， 技术含量低 ， 新 工 艺新材料应 用水平低等一直被人们所忽视而又亟待解决的 问题。为此急需 国家 出台相应的村镇住宅建设标 准和质 量 控 制 措 施 。 本 课 题 正 是 基 于此 项 专 题 ， 对 村 镇 住 宅 给 水 管 材 进 行了系统 的比较和选用研究 。 引用模 糊综合评价法 ． 根 据 现有常用 的 5种 管材的性能参数并 结合农村的实 际情 况 ． 筛 选出了综 合性能优 良的 P P — R管作为村镇住宅建筑适 宜 的给水管材 。 参考文献 [ 1 ] 北京 医学院第三 附属 医院职业病 科． 金 属 中毒[ M】 ． 北京： 人 民 出 版 社 ．1 9 77． 【 2 ] 缪文彬， 王威， 夏 昭林． 氯乙烯致癌机制研 究进展[ J 】 ． 中国 职业 医学． 2 0 0 7 ． 3 4 ( 5 ) ： 4 2 0 — 4 2 2 ． 【 3 ] 杜达安， 连晓文， 罗振奎． 广东省给水管材管件卫生检 测 结果分析[J ] ． 华 南预防 医学． 2 0 0 5 ， 3 1 ~ ) ： 6 0 — 6 1 ． 『 4 】 A b d e l — l l a h S a d i k i ， D a v i d T ． Wi l l i a m s ． P i l o t S t u d y o n t I l e c o n t a mi n a t i o n o f d ri n k i n g wa t e r b y o r g a n o t i n c o mp o u n d s f r o m PVC ma t e ria l s ．Che mo s ph e r e1 9 9 6， 3 2 ( 1 2 ) ： 2 3 8 9 — 2 3 9 8 ． 【 5 】 何 风 生． q - 华 职 业 医学【 M】 ． 北 京：人 民卫 生 出版 社 ， 1 9 99：21 8 -21 9． 【 6 】 M a r k k u J ． L e h t o l a ， I l k k a T ． Mi e t t i n e n ． M i c r o b i o l o g y ， c h e m． i s t r y a n d b i o fi l m d e v e l o p me n t i n a p i l o t d rin k i n g w a t e r d i s t r i — b u t i o n s y s t e m w i t h c o p p e r a n d p l a s t i c p i p e s ． Wa t e r r e - s e a r ch 2 00 4， 3 8： 3 76 9—3 7 79． [ 7 】 潘德琦， 杨琦． 五种住 宅给水管材的技 术经济比较【 J 】 ． 中 国给 水排 水． 2 0 0 1 ． 1 7 ： 4 3 — 4 5 ． 【 8 】 秦 寿康．综合评 价 原理和 应 用【 M 】 ． 电子 工业 出版社 ， 2 00 3： 9 4-1 32 ． 江苏省土木建 筑学会暨《 江苏建筑》 编辑部向支 持 学 会 的 学 术 交 流， 科 技 普 及， 会 刊 编 辑出 版 工 作 的 土 木 工 程 与 建 筑 企 事 业 单 位， 高 等 院 校。 兄 弟 学 会 表 示 衷 心 的 感 谢! 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m