摘要：分析建筑雨水排水系统的实际工况，提出建筑雨水排水系统对其管材的特殊要求。结合目前排水系统中常用的给排水管材，分析各种管材的性能特点及其对应产品标准的相关规定，研究讨论建筑雨水排水系统管材选用方式及管材产品标准的优化提高。
关键词：给排水管材；性能特点；管材产品标准
中图分类号：S276 文献标识码：A
一、建筑雨水排水系统
建筑雨水排水系统是用于排放建筑物顶部的雨水，其设计计算是建立在降雨重现期及单立管附壁螺旋流的基础上，但实际中降雨会出现超过设计重现期的降雨情况。雨水管中的排水在降雨初期（降雨量较小），雨水管中的排水是呈附壁螺旋流的状态；随着降雨量的增大，此时排水管的排量不变，斗前水深不断加大，屋顶上汇集的雨水时不时淹没雨水斗，隔绝了进入雨水管的空气，在雨水管中就会产生隔膜流甚至脉冲流，由于水隔膜的存在，在雨水管中就会产生不稳定的正负压交叠的情况。如雨水系统是按满管压力流设计，则随着降雨量的继续增大，屋顶上汇集的雨水逐渐完全淹没雨水斗，雨水管则逐渐从隔膜流发展为脉冲流、泡沫流，最后形成满管压力流的排放状态。
根据雨水排水系统的设计及验收规范要求，建筑雨水排水系统的管道材料必须满足雨水斗至立管底部高差所产生的静水压力要求以及-0.09MPa负压的压力要求。
二、给排水管材在雨水排水系统中的应用
我国的建筑雨水排水系统主要采用的管道材料有硬聚氯乙烯（UPVC）管、聚乙烯（PE）管、铸铁管、钢管、不锈钢管。建筑雨水排水系统对其管材有一定的压力要求，但目前排水用的各材料管道的产品标准均没有明确规定其承压能力值，设计在选用时没有可靠的数据支持，在建筑中存在一定的渗漏水隐患。
（一）、硬聚氯乙烯（UPVC）
1、根据排水用的硬聚氯乙烯管道的产品标准中对压力的要求，其试验压力最大值为50KPa（约为5.0米水柱的静水压力）。UVPC排水管如果要在雨水排水系统中正确应用，应该在产品标准对其所能承受的静水压力值有明确规定并有相应的压力试验，以便设计根据产品标准进行选择使用，不致对产品产生误解或误用。
2、对照给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）产品标准的壁厚规定，DN160以上的管材与给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材S20 PN0.63系列的一致，DN160以下的排水管道均要比给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材S20 PN0.63系列的厚一些。生产管材的原料中聚氯乙烯树脂质量百分含量不宜低于80%，简单推算排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材的承压能力约为0.63MPa×80%=0.5MPa。实际中还要考虑其添加剂、填充剂的成分还有原料中聚氯乙烯树脂的确切质量百分含量，这承压能力可能更低。当建筑雨水排水系统采用排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材时，其设计承压能力控制在0.5MPa以下为宜。
3、排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材因其材质较硬，且暂未发生过雨水管吸扁现象，其是能承受-0.09MPa的负压力。
（二）、聚乙烯（PE）
1、排水用的聚乙烯（PE）管材的产品标准明确规定了生产原材料的指标：用于生产管材及管件的原料应是以聚乙烯树脂为基料的“PE80”混配料。在排水标准中还规定了采用静液压试验来检测管材的性能。这对排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材来说，不仅对原材料进行把控，还对成品管材进行品质的复核。
2、对于超过排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件承压能力的建筑雨水排水系统，则须根据给水用的产品标准选择适合建筑雨水排水系统的给水用聚乙烯（PE）管材。
3、聚乙烯材料因其非极性分子结构，其较聚氯乙烯材料要柔软，其抗负压能力较弱。目前虹吸雨水排水的厂家基本都选用PE100的S12.5系列的管材来进行设计、施工安装和应用。PE80、PE100原材料下，公称压力等级达到0.6MPa的高密度聚乙烯（HDPE）管材基本可以承受到-0.09MPa负压的。排水产品标准中的PE80的S12.5及S16系列的管材是不能承受到-0.09MPa的负压。因此在建筑雨水排水系统选用聚乙烯管材（PE）时，不仅要考虑其承压能力，还得注意其承受负压的能力。
（三）、铸铁
1、排水用柔性接口铸铁管采用的是150号铸铁，其材料的抗拉伸≥150MPa，但标准中并未明确铸铁管的承压能力。根据产品标准中管道的内径、壁厚等计算排水用柔性接口铸铁管所能承受的压力，取最薄的铸铁管形式W1型，经计算分析其能承受能承受压力为4.5MPa。
2、目前排水铸铁管系统最常用的连接方式是卡箍连接。卡箍连接的承压能力在产品标准中并未明确。经计算分析，W型不锈钢卡箍能承受1.6MPa压力，W1型不锈钢卡箍能承受2.2MPa压力，W型加强型卡箍能承受2.0MPa压力。
3、建筑雨水排水系统在选用排水铸铁管时，不仅要考虑管材的承压能力，还要考虑其接口件的承压能力，才能达到设计使用的要求。铸铁的强度及刚性较塑料的高很多，其完全能承受-0.09MPa的负压力。（钢管、不锈钢管与铸铁管一样可以承受-0.09MPa的负压力。）
（四）、钢管
1、钢管一般用于输送流体（包括给水及有压排水）。在流体输送中，钢管的分类分为焊接钢管和无缝钢管。钢管的产品标准中规定了压力试验，对管材品质的控制得到有效的保证。
2、建筑雨水排水系统如因建筑、美观、经济等原因要选用焊接钢管和无缝钢管时，其选型方式与其在给水领域中的选型方式一致。根据雨水排水系统所需的承压值，初估壁厚或选定市场上普遍生产的壁厚值，计算其管道所需材质的屈服强度值，根据屈服强度选用钢材材质牌号或调整壁厚重新计算选定；根据雨水排水系统所需的承压值，初定钢管材质牌号或选定市场上普遍生产使用的钢材材质牌号，查出该牌号材料的屈服强度值，计算钢管所需壁厚。其联接方式及连接件类型根据给水承压的规定进行选用。
（五）、不锈钢
不锈钢管一般用于输送流体（包括给水及有压排水）。在流体输送中，不锈钢管的分类分为不锈钢焊接钢管和不锈钢无缝钢管。不锈钢管的产品标准中规定了压力试验，对管材品质的控制得到有效的保证，其选型方式与钢管的一致。
三、建筑雨水排水系统选材及其产品标准优化提高
1、建筑雨水排水系统管材的选用要根据其特殊的性能要求（正负压力）以及建筑美观的要求进行选择。在选择各种材料管道时，须对各种材料的性能进行计算分析，根据其相应的产品标准进行选用，并考虑与其相匹配的管道连接方式。
2、对于排水用的各种材料管道产品标准，应明确管道的承压能力以及压力试验。这不仅可以有效控制管道的质量，且为设计提供了可靠的数据支持，使建筑设计得到更好的保证。
3、塑料管材是绿色环保且价格较低的材料，在有条件的情况下尽量选择使用。为使塑料管材能得到更广泛更合理的应用，提高产品标准的要求，严格控制产品的质量是非常有必要的。
四、结束语
建筑雨水排水管材有各自的优缺点，而管材的性能与经济性不仅取决于管材自身的特性，还取决于建筑的地理环境、工况条件、资源特点、居民习惯、社会经济发展水平等因素。相信随着科技的发展，建筑雨水排水管材与其连接方式的选择会更为广泛，也将更加安全可靠。
参考文献：
1 中华人民共和国国家标准. 建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T5836.1-2006. 北京：中国标准出版社，2006.
2中华人民共和国国家标准. 给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材 GB/T10002.1-2006. 北京：中国标准出版社，2006.
3 中华人民共和国国家标准. 给水用聚乙烯（PE）管材GB/T13663.1-2000. 北京：中国标准出版社，2000.
4 中华人民共和国城镇建设行业标准. 建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件CJ/T250-2007. 北京：中国标准出版社，2007.
5 中华人民共和国国家标准. 排水用柔性接口铸铁管、管件及附件GB/T12772-2008. 北京：中国标准出版社，2008.
