試析新型建筑管材的應(yīng)用*

陳晨果

(福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建 廈門 361000)

我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展,與之相關(guān)聯(lián)的材料產(chǎn)業(yè)也歷經(jīng)多次更新迭代與發(fā)展創(chuàng)新,從而迎來當(dāng)今新的高度。管材材料對于建筑而言是十分重要的,傳統(tǒng)管材材料在某些角度上已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)下建筑需求,故對于新型建筑管材的應(yīng)用及其探索也由此展開。圍繞著新型管材的應(yīng)用一系列問題出發(fā),對于管道材料的創(chuàng)新探索與發(fā)展指引而言,是有一定現(xiàn)實(shí)意義的。

1 建筑管材高品質(zhì)需求的提出及其重要性

建筑中管材材料主要應(yīng)用在給排水工程當(dāng)中,而管道材料的自身質(zhì)量與應(yīng)用特性對于建筑使用品質(zhì)和使用需求而言,也是十分重要的。建筑管材材料具體應(yīng)用的重要性可從以下幾個角度來進(jìn)行剖析:

(1)對于工程項(xiàng)目自身而言,給排水工程中有相當(dāng)一部分工程形式都為管道工程,自身質(zhì)量將直接影響工程質(zhì)量,給排水是關(guān)乎建筑使用需求使用體驗(yàn)和消防安全的重要工程形式,規(guī)范建筑管材管理,使其性能與質(zhì)量達(dá)標(biāo),對于保障建筑使用體驗(yàn)與安全是較為重要的;

(2)從工程項(xiàng)目投資經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā),若應(yīng)用的管材材料不合規(guī),導(dǎo)致工程未達(dá)設(shè)計(jì)年限就已經(jīng)呈現(xiàn)出質(zhì)量通病問題,從而面臨高昂的維護(hù)維修成本。規(guī)范管材管理、應(yīng)用質(zhì)量及性能達(dá)標(biāo)的管材材料,能夠一定程度上規(guī)避相關(guān)問題,從而達(dá)成工程項(xiàng)目投資經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo);

(3)多元化建設(shè)需求的保障,隨著行業(yè)的不斷發(fā)展,與人們經(jīng)濟(jì)水平提高,當(dāng)下對于建筑使用需求與使用體驗(yàn)的要求,也在逐漸提升當(dāng)中,是保障建筑室內(nèi)用水和消防安全的重要工程形式,同時在建筑園區(qū)內(nèi)也有諸多景觀需求也需管材材料提供保障,從這個角度來看,高品質(zhì)的管材材料對于建筑工程而言也是十分重要的。

2 建筑管材現(xiàn)狀與痛點(diǎn)問題

有相當(dāng)一部分老舊建筑和個別新建建筑應(yīng)用的管材并未經(jīng)過科學(xué)選取,也僅以滿足當(dāng)下使用需求為出發(fā)點(diǎn),未考慮在未來實(shí)際應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的多種問題,從而隨著時間的推移導(dǎo)致了管材材料顯現(xiàn)出一系列的痛點(diǎn)問題。通過行業(yè)內(nèi)案例分析,結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn),將建筑管材材料的痛點(diǎn)問題總結(jié)為以下幾個方面:

2.1 管道材料自身性能受損

作為給排水工程重要的材料保障形式,對于管道材料有著更高要求,而有部分金屬管道和傳統(tǒng)PVC管道在使用過程中受到環(huán)境侵蝕和氧化腐蝕的影響,導(dǎo)致自身性能折損呈現(xiàn)出碎裂、局部孔洞的問題,從而影響正常使用。

2.2 維修維護(hù)困難

若在應(yīng)用過程中管道出現(xiàn)了問題需要進(jìn)行維修或更換,有個別傳統(tǒng)材料是難以達(dá)成相關(guān)需求的,對其進(jìn)行施工可能需要大型機(jī)械設(shè)備的保障,而已經(jīng)施工完成的管道工程所預(yù)留的檢修口或施工井,無法應(yīng)用機(jī)械設(shè)備;進(jìn)行局部更換和修整難度較大,不能夠妥善的進(jìn)行維修維護(hù)。

2.3 未考慮材料的耐候性

我國地廣物博,各個位置的氣候溫度不一,未來給排水使用場景中,內(nèi)部水的溫度也有可能存在差異,此外隨著潮濕環(huán)境、外界溫度影響、上部荷載影響的共同作用,也導(dǎo)致材料耐候性不達(dá)標(biāo),持給排水工程不能達(dá)成疾病的使用年限。

2.4 材料自身的節(jié)能環(huán)保特性

在早年間我國建筑行業(yè)飛速發(fā)展,但同時也造成了能源與環(huán)境的不良影響。在新形勢下,對建筑有關(guān)的各個工程形式與材料均提出了節(jié)能環(huán)保的要求,而部分老舊材料痛點(diǎn)問題也隨之產(chǎn)生。如材料報(bào)廢后無法妥善處理,環(huán)境污染較為嚴(yán)重。

從應(yīng)用現(xiàn)狀與行業(yè)實(shí)際現(xiàn)存問題上來看,上述幾個角度的痛點(diǎn)問題并非個例,尤其在近期老舊建筑集中改造的行業(yè)背景之下,對新型管材的需求也被提出。換言之,本文所探索的內(nèi)容對行業(yè)內(nèi)相關(guān)問題的解決是有積極促進(jìn)作用的。

3 新型建筑管材特性分析

3.1 應(yīng)用性能

對于新型建筑管材,其首要需求就是性能要滿足實(shí)際應(yīng)用要求。在建筑中有多個管材應(yīng)用場景,而不同應(yīng)用場景下對于管材的需求也有一定差異性。一般圍繞著管材自身性能、強(qiáng)度、抗氧化能力、抗腐蝕能力、有害物質(zhì)析出幾個維度進(jìn)行分析,需根據(jù)具體使用場景,同時滿足上述多個層面的性能要求,且與工程項(xiàng)目的基本需求相符合。

3.2 耐候性

大部分建筑管道的實(shí)際應(yīng)用均未給排水工程服務(wù),也有相當(dāng)一部分管道工程的施工位置在地下位置或直接暴露在外部環(huán)境當(dāng)中。為保障實(shí)際應(yīng)用需求與應(yīng)用穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn),需要使新型管道材料具備一定的耐候能力。主要是指在地下應(yīng)用場景下、雨水侵蝕下、正常生活用水與廢水的運(yùn)輸條件下仍能保持穩(wěn)定的性能,不會因環(huán)境復(fù)雜而使自身應(yīng)用壽命大打折扣。

3.3 易施工維護(hù)特性

新型管材要具備易施工和易維護(hù)的特性。對于材料進(jìn)行研發(fā)主要是為工程領(lǐng)域服務(wù),故除基本性能與使用需求達(dá)標(biāo)之外,也需考慮在實(shí)際應(yīng)用和后續(xù)使用階段的特殊需要。易于施工指的是該管材在施工過程中無需復(fù)雜的施工措施與外部環(huán)境保障,質(zhì)量控制相對容易;易于維護(hù)指的是在未來應(yīng)用過程中對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等工作難度較小。

3.4 環(huán)保節(jié)能特性

在行業(yè)新趨勢下,對建筑材料也提出了環(huán)保與節(jié)能的新需求?？蓮囊韵聨讉€角度進(jìn)行分析:一是該材料在施工及使用的過程中,不會產(chǎn)生大量的材料浪費(fèi)問題,施工過程中環(huán)境污染就行;該管道材料報(bào)廢階段,應(yīng)具有妥善處理的特性,不會對環(huán)境產(chǎn)生威脅。此外在新趨勢下,也建議管道材料應(yīng)具備可回收再加工的特質(zhì),真正提高材料價值,促進(jìn)環(huán)保與節(jié)能目標(biāo)的達(dá)成。

4 新型建筑管材的應(yīng)用

4.1 硬質(zhì)氯乙烯管道

硬質(zhì)氯乙烯管道是一種在傳統(tǒng)聚氯乙烯PVC 管道上進(jìn)行改良創(chuàng)新的新型建筑管材,通過在聚氯乙烯管道生產(chǎn)過程中使用外加劑的形式,使其內(nèi)部物理化學(xué)結(jié)構(gòu)更加致密,以此來達(dá)到更高的硬度。相比于傳統(tǒng)PVC管材,其自身承載力與使用性能更好,也可應(yīng)用于更為廣泛的適用場景;相對于金屬管道而言,自重更小,同時具有抗腐蝕和氧化能力的特點(diǎn)。同時在綜合應(yīng)用成本方面,硬質(zhì)氯乙烯管道技術(shù)較為成熟,綜合生產(chǎn)成本并不高,能夠適用于室外環(huán)境暴露場景下的給排水管道使用。

圖1 硬質(zhì)氯乙烯管道

4.2 夾心發(fā)泡管

夾心發(fā)泡管材料結(jié)構(gòu)可分為三層,一般內(nèi)外兩層為聚氯乙烯管,中間層采用密度較低的發(fā)泡作為填充。從力學(xué)特性上來看,夾心發(fā)泡管自身抗形變能力更強(qiáng),抗環(huán)境干擾能力更強(qiáng),實(shí)際供水通過的位置為管道內(nèi)側(cè),和發(fā)泡層可作為保護(hù)層使用。此外由于發(fā)泡層的存在,也賦予了管道工作性能,從保溫方面,由于發(fā)泡材料的存在,使自身導(dǎo)熱能力下降,性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通管道,可用于我國北方地區(qū)集中供暖使用;在噪聲隔絕上,疏松多孔的發(fā)泡結(jié)構(gòu)具有一定隔絕噪聲傳播的能力,可用于建筑室內(nèi)位置的管道,避免給排水過程中造成的噪聲問題。此外對于部分具有特殊運(yùn)輸需求的管道而言,也可使用夾心發(fā)泡管,可通過改良發(fā)貨材料,使其具備一定的抗震能力和耐火能力,由此保障安全。

4.3 交聯(lián)聚乙烯管材

同樣是以聚乙烯為基礎(chǔ)所生產(chǎn)的新型管材,但不同的是其采用了Monsoil技術(shù),經(jīng)過多個流程的處理使其物理化學(xué)特性更為穩(wěn)定。從實(shí)際應(yīng)用特性的角度來看,作為有機(jī)非金屬材料,在抗腐蝕性和抗氧化能力上有著良好表現(xiàn),同時因其質(zhì)地均勻堅(jiān)實(shí),在正常使用場景下,一般不會存在質(zhì)量薄弱點(diǎn);從管道內(nèi)壁上來分析。由于內(nèi)壁自身較為光滑,因管道產(chǎn)生的水運(yùn)輸阻力較小,不利于管道內(nèi)水垢的形成,未來使用場景更為廣泛,維護(hù)成本更低。此外交聯(lián)聚乙烯管材是一種綠色材料,經(jīng)行業(yè)內(nèi)的試驗(yàn),其在正常生活場景溫度下,該管道不會吸出任何有害物質(zhì),在建筑內(nèi)可直接作為飲用水管道使用,即使在高強(qiáng)度的使用下,也不會使內(nèi)部產(chǎn)生水垢聚集或材料崩解。

圖2 交聯(lián)聚乙烯管材

4.4 鋁塑復(fù)合管

在建筑工程材料領(lǐng)域,鋁是一種優(yōu)勢較多的金屬材料,其兼顧金屬材料的多種特性同時自重較小、成本適宜,但直接用鋁金屬作為管材可能對人體具有危害,同時腐蝕與氧化的問題也一定程度上限制了金屬管道在建筑中的使用。在此背景下提出了鋁塑復(fù)合管,其同樣是多層結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)與外側(cè)均為聚乙烯管材,中間層為金屬鋁。從該管材的整體性能及強(qiáng)度上來看,有金屬鋁在內(nèi)部作為支撐,能夠賦予其更為豐富的使用場景;同時鋁材料不直接與外界環(huán)境和管道內(nèi)的水進(jìn)行直接接觸,能夠維護(hù)管道自身的穩(wěn)定性,同時避免因金屬管道應(yīng)用對使用者產(chǎn)生健康危害。在鋁塑復(fù)合管中,“塑”的部分也可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活選取,如在上文中所提及的交聯(lián)聚乙烯管材、硬質(zhì)氯乙烯管道都能夠與鋁材料進(jìn)行復(fù)合形成新的管材,兼顧多種優(yōu)勢。

5 結(jié)語

筆者圍繞著建筑工程中新型管材的一系列應(yīng)用出發(fā),對管材的應(yīng)用創(chuàng)新與需求特性問題進(jìn)行明確。事實(shí)上行業(yè)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的探索從未停止,技術(shù)進(jìn)步速度較快,本文所述的幾種新型管材材料僅為行業(yè)內(nèi)的冰山一角,已經(jīng)有多種新型材料被應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域,因其更高的性能與使用體驗(yàn)被建筑工程領(lǐng)域逐漸認(rèn)可。筆者所述的發(fā)展角度與創(chuàng)新探索對管道材料領(lǐng)域而言是具有一定現(xiàn)實(shí)意義的,通過新型管材的完善保障也將有助于工程質(zhì)量提高,促使建筑工程領(lǐng)域健康發(fā)展。