探討建筑雨水排水管材及其連接方式

姜波

（身份證號：1311021976****0212）

一、建筑雨水排水系統

建筑雨水排水系統是用于排放建筑物頂部的雨水，其設計計算是建立在降雨重現期及單立管附壁螺旋流的基礎上，但實際中降雨會出現超過設計重現期的降雨情況。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；隨著降雨量的增大，此時排水管的排量不變，斗前水深不斷加大，屋頂上匯集的雨水時不時淹沒雨水斗，隔絕了進入雨水管的空氣，在雨水管中就會產生隔膜流甚至脈沖流，由于水隔膜的存在，在雨水管中就會產生不穩定的正負壓交疊的情況。如雨水系統是按滿管壓力流設計，則隨著降雨量的繼續增大，屋頂上匯集的雨水逐漸完全淹沒雨水斗，雨水管則逐漸從隔膜流發展為脈沖流、泡沫流，最后形成滿管壓力流的排放狀態。

二、給排水管材在雨水排水系統中的應用

我國的建筑雨水排水系統主要采用的管道材料有硬聚氯乙烯（UPVC）管、聚乙烯（PE）管、鑄鐵管、鋼管、不銹鋼管。建筑雨水排水系統對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品標準均沒有明確規定其承壓能力值，設計在選用時沒有可靠的數據支持，在建筑中存在一定的滲漏水隱患。

（一）硬聚氯乙烯（UPVC）

1.根據排水用的硬聚氯乙烯管道的產品標準中對壓力的要求，其試驗壓力最大值為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中正確應用，應該在產品標準對其所能承受的靜水壓力值有明確規定并有相應的壓力試驗，以便設計根據產品標準進行選擇使用，不致對產品產生誤解或誤用。

2.對照給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）產品標準的壁厚規定，DN160以上的管材與給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材S20 PN0.63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S20 PN0.63系列的厚一些。生產管材的原料中聚氯乙烯樹脂質量百分含量不宜低于80%，簡單推算排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材的承壓能力約為0.63MPa×80%=0.5MPa。實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脂的確切質量百分含量，這承壓能力可能更低。

（二）聚乙烯（PE）

1.排水用的聚乙烯（PE）管材的產品標準明確規定了生產原材料的指標：用于生產管材及管件的原料應是以聚乙烯樹脂為基料的“PE80”混配料。在排水標準中還規定了采用靜液壓試驗來檢測管材的性能。這對排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材來說，不僅對原材料進行把控，還對成品管材進行品質的復核。

2.對于超過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，則須根據給水用的產品標準選擇適合建筑雨水排水系統的給水用聚乙烯（PE）管材。

3.聚乙烯材料因其非極性分子結構，其較聚氯乙烯材料要柔軟，其抗負壓能力較弱。目前虹吸雨水排水的廠家基本都選用PE100的S12.5系列的管材來進行設計、施工安裝和應用。PE80、PE100原材料下，公稱壓力等級達到0.6MPa的高密度聚乙烯（HDPE）管材基本可以承受到-0.09MPa負壓的。排水產品標準中的PE80的S12.5及S16系列的管材是不能承受到-0.09MPa的負壓。因此在建筑雨水排水系統選用聚乙烯管材（PE）時，不僅要考慮其承壓能力，還得注意其承受負壓的能力。

（三）鑄鐵

1.排水用柔性接口鑄鐵管采用的是150號鑄鐵，其材料的抗拉伸≥150MPa，但標準中并未明確鑄鐵管的承壓能力。根據產品標準中管道的內徑、壁厚等計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，經計算分析其能承受能承受壓力為4.5MPa。

2.目前排水鑄鐵管系統最常用的連接方式是卡箍連接。卡箍連接的承壓能力在產品標準中并未明確。經計算分析，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型加強型卡箍能承受2.0MPa壓力。

（四）鋼管

建筑雨水排水系統如因建筑、美觀、經濟等原因要選用焊接鋼管和無縫鋼管時，其選型方式與其在給水領域中的選型方式一致。根據雨水排水系統所需的承壓值，初估壁厚或選定市場上普遍生產的壁厚值，計算其管道所需材質的屈服強度值，根據屈服強度選用鋼材材質牌號或調整壁厚重新計算選定；根據雨水排水系統所需的承壓值，初定鋼管材質牌號或選定市場上普遍生產使用的鋼材材質牌號，查出該牌號材料的屈服強度值，計算鋼管所需壁厚。

（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縫鋼管。不銹鋼管的產品標準中規定了壓力試驗，對管材品質的控制得到有效的保證，其選型方式與鋼管的一致。

三、建筑雨水排水系統選材及其產品標準優化提高

1.建筑雨水排水系統管材的選用要根據其特殊的性能要求（正負壓力）以及建筑美觀的要求進行選擇。在選擇各種材料管道時，須對各種材料的性能進行計算分析，根據其相應的產品標準進行選用，并考慮與其相匹配的管道連接方式。

2.對于排水用的各種材料管道產品標準，應明確管道的承壓能力以及壓力試驗。這不僅可以有效控制管道的質量，且為設計提供了可靠的數據支持，使建筑設計得到更好的保證。

四、結束語

建筑雨水排水管材有各自的優缺點，而管材的性能與經濟性不僅取決于管材自身的特性，還取決于建筑的地理環境、工況條件、資源特點、居民習慣、社會經濟發展水平等因素。相信隨著科技的發展，建筑雨水排水管材與其連接方式的選擇會更為廣泛，也將更加安全可靠。