試析新型建筑管材的應用*

陳晨果

(福建省建筑科學研究院有限責任公司福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建 廈門 361000)

我國建筑行業飛速發展,與之相關聯的材料產業也歷經多次更新迭代與發展創新,從而迎來當今新的高度。管材材料對于建筑而言是十分重要的,傳統管材材料在某些角度上已經不能夠滿足當下建筑需求,故對于新型建筑管材的應用及其探索也由此展開。圍繞著新型管材的應用一系列問題出發,對于管道材料的創新探索與發展指引而言,是有一定現實意義的。

1 建筑管材高品質需求的提出及其重要性

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

(1)對于工程項目自身而言,給排水工程中有相當一部分工程形式都為管道工程,自身質量將直接影響工程質量,給排水是關乎建筑使用需求使用體驗和消防安全的重要工程形式,規范建筑管材管理,使其性能與質量達標,對于保障建筑使用體驗與安全是較為重要的;

(2)從工程項目投資經濟效益的角度出發,若應用的管材材料不合規,導致工程未達設計年限就已經呈現出質量通病問題,從而面臨高昂的維護維修成本。規范管材管理、應用質量及性能達標的管材材料,能夠一定程度上規避相關問題,從而達成工程項目投資經濟效益目標;

(3)多元化建設需求的保障,隨著行業的不斷發展,與人們經濟水平提高,當下對于建筑使用需求與使用體驗的要求,也在逐漸提升當中,是保障建筑室內用水和消防安全的重要工程形式,同時在建筑園區內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 建筑管材現狀與痛點問題

有相當一部分老舊建筑和個別新建建筑應用的管材并未經過科學選取,也僅以滿足當下使用需求為出發點,未考慮在未來實際應用過程中可能出現的多種問題,從而隨著時間的推移導致了管材材料顯現出一系列的痛點問題。通過行業內案例分析,結合自身工作經驗,將建筑管材材料的痛點問題總結為以下幾個方面:

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PVC管道在使用過程中受到環境侵蝕和氧化腐蝕的影響,導致自身性能折損呈現出碎裂、局部孔洞的問題,從而影響正常使用。

2.2 維修維護困難

若在應用過程中管道出現了問題需要進行維修或更換,有個別傳統材料是難以達成相關需求的,對其進行施工可能需要大型機械設備的保障,而已經施工完成的管道工程所預留的檢修口或施工井,無法應用機械設備;進行局部更換和修整難度較大,不能夠妥善的進行維修維護。

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,內部水的溫度也有可能存在差異,此外隨著潮濕環境、外界溫度影響、上部荷載影響的共同作用,也導致材料耐候性不達標,持給排水工程不能達成疾病的使用年限。

2.4 材料自身的節能環保特性

在早年間我國建筑行業飛速發展,但同時也造成了能源與環境的不良影響。在新形勢下,對建筑有關的各個工程形式與材料均提出了節能環保的要求,而部分老舊材料痛點問題也隨之產生。如材料報廢后無法妥善處理,環境污染較為嚴重。

從應用現狀與行業實際現存問題上來看,上述幾個角度的痛點問題并非個例,尤其在近期老舊建筑集中改造的行業背景之下,對新型管材的需求也被提出。換言之,本文所探索的內容對行業內相關問題的解決是有積極促進作用的。

3 新型建筑管材特性分析

3.1 應用性能

對于新型建筑管材,其首要需求就是性能要滿足實際應用要求。在建筑中有多個管材應用場景,而不同應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、強度、抗氧化能力、抗腐蝕能力、有害物質析出幾個維度進行分析,需根據具體使用場景,同時滿足上述多個層面的性能要求,且與工程項目的基本需求相符合。

3.2 耐候性

大部分建筑管道的實際應用均未給排水工程服務,也有相當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境當中。為保障實際應用需求與應用穩定性的實現,需要使新型管道材料具備一定的耐候能力。主要是指在地下應用場景下、雨水侵蝕下、正常生活用水與廢水的運輸條件下仍能保持穩定的性能,不會因環境復雜而使自身應用壽命大打折扣。

3.3 易施工維護特性

新型管材要具備易施工和易維護的特性。對于材料進行研發主要是為工程領域服務,故除基本性能與使用需求達標之外,也需考慮在實際應用和后續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雜的施工措施與外部環境保障,質量控制相對容易;易于維護指的是在未來應用過程中對其進行維護保養等工作難度較小。

3.4 環保節能特性

在行業新趨勢下,對建筑材料也提出了環保與節能的新需求。可從以下幾個角度進行分析:一是該材料在施工及使用的過程中,不會產生大量的材料浪費問題,施工過程中環境污染就行;該管道材料報廢階段,應具有妥善處理的特性,不會對環境產生威脅。此外在新趨勢下,也建議管道材料應具備可回收再加工的特質,真正提高材料價值,促進環保與節能目標的達成。

4 新型建筑管材的應用

4.1 硬質氯乙烯管道

硬質氯乙烯管道是一種在傳統聚氯乙烯PVC 管道上進行改良創新的新型建筑管材,通過在聚氯乙烯管道生產過程中使用外加劑的形式,使其內部物理化學結構更加致密,以此來達到更高的硬度。相比于傳統PVC管材,其自身承載力與使用性能更好,也可應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。同時在綜合應用成本方面,硬質氯乙烯管道技術較為成熟,綜合生產成本并不高,能夠適用于室外環境暴露場景下的給排水管道使用。

圖1 硬質氯乙烯管道

4.2 夾心發泡管

夾心發泡管材料結構可分為三層,一般內外兩層為聚氯乙烯管,中間層采用密度較低的發泡作為填充。從力學特性上來看,夾心發泡管自身抗形變能力更強,抗環境干擾能力更強,實際供水通過的位置為管道內側,和發泡層可作為保護層使用。此外由于發泡層的存在,也賦予了管道工作性能,從保溫方面,由于發泡材料的存在,使自身導熱能力下降,性能遠優于普通管道,可用于我國北方地區集中供暖使用;在噪聲隔絕上,疏松多孔的發泡結構具有一定隔絕噪聲傳播的能力,可用于建筑室內位置的管道,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輸需求的管道而言,也可使用夾心發泡管,可通過改良發貨材料,使其具備一定的抗震能力和耐火能力,由此保障安全。

4.3 交聯聚乙烯管材

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

圖2 交聯聚乙烯管材

4.4 鋁塑復合管

在建筑工程材料領域,鋁是一種優勢較多的金屬材料,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合管,其同樣是多層結構,內側與外側均為聚乙烯管材,中間層為金屬鋁。從該管材的整體性能及強度上來看,有金屬鋁在內部作為支撐,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境和管道內的水進行直接接觸,能夠維護管道自身的穩定性,同時避免因金屬管道應用對使用者產生健康危害。在鋁塑復合管中,“塑”的部分也可根據實際需求進行靈活選取,如在上文中所提及的交聯聚乙烯管材、硬質氯乙烯管道都能夠與鋁材料進行復合形成新的管材,兼顧多種優勢。

5 結語

筆者圍繞著建筑工程中新型管材的一系列應用出發,對管材的應用創新與需求特性問題進行明確。事實上行業內相關領域的探索從未停止,技術進步速度較快,本文所述的幾種新型管材材料僅為行業內的冰山一角,已經有多種新型材料被應用到建筑工程領域,因其更高的性能與使用體驗被建筑工程領域逐漸認可。筆者所述的發展角度與創新探索對管道材料領域而言是具有一定現實意義的,通過新型管材的完善保障也將有助于工程質量提高,促使建筑工程領域健康發展。