第七章 新型建筑塑料,第一节 塑料的基础知识,塑料是以天然或合成高分子化合物为基体材料，加入适量的填料和添加剂，在高温、高压下塑化成型，且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。常用的合成高分子化合物是各种合成树脂。 塑料作为土木工程材料有着广阔的前途。如建筑工程常用塑料制品有塑料壁纸、壁布、饰面板、塑料地板、塑料门窗、管线护套等；绝热材料有泡沫塑料与蜂窝塑料等；防水和密封材料有塑料薄膜、密封膏、管道、卫生设施等；土工材料有塑料排水板、土工织物等；市政工程材料有塑料给水管、塑料排水管、煤气管等等。,一、塑料的组成 （一）合成树脂：合成树脂是塑料的基本组成材料，在塑料中起粘结作用。塑料的性质主要决定于合成树脂的种类、性质和数量。合成树脂在塑料中的含量约为30%60%，仅有少数的塑料完全由合成树脂所组成，如有机玻璃。 用于塑料的热塑性树脂主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等加聚高聚物；用于塑料的热固性树脂主要有酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂等缩聚高聚物。,（三）增塑剂 增塑剂可降低树脂的流动温度Tf，使树脂具有较大的可塑性以利于塑料加工成型，由于增塑剂的加入降低了大分子链间的作用力，因此能降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有较好的塑性、韧性和柔顺性等机械性质。 增塑剂必须能与树脂均匀地混合在一起，并且具有良好的稳定性。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、樟脑、二苯甲酮等。,（四）固化剂 固化剂也称硬化剂或熟化剂。它的主要作用是使线性高聚物交联成体型高聚物，使树脂具有热固性，形成稳定而坚硬的塑料制品。 酚醛树脂中常用的固化剂为乌洛托品（六亚甲基四胺），环氯树脂中常用的则为胺类（乙二胺、间苯二胺）酸酐类（邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐）及高分子类（聚酰胺树脂）。,（五）着色剂 着色剂的加入使塑料具有鲜艳的色彩和光泽，改善塑料制品的装饰性。常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能产生荧光或磷光的颜料。 （六）稳定剂 为防止塑料在热、光及其他条件下过早老化而加入的少量物质称为稳定剂。常用的稳定剂有抗氯化剂和紫外线吸收剂。,二、塑料的性质 （一）物理力学性质 1密度。一般为0.92.2g/cm3。 2孔隙率。可在很大范围内加以控制。 3吸水率。吸水率很小，一般不超过1%。 4耐热性。温度一般为100200，仅个别塑料（氟塑料、有机硅聚合物等）的使用温度可达300500。 5导热性。密实塑料的导热系数为0.230.70W/m k，泡沫塑料的导热系数则接近于空气。 6强度。塑料的强度较高。 7弹性模量。约为混凝土的1/10，同时具有徐变特性。,（二）化学性质 1耐腐蚀性。对酸、碱、盐等腐蚀性物质的作用都具有较高的化学稳定性。 2老化。在使用条件下，塑料受光、热、大气等作用，内部高聚物的组成与结构发生变化，致使塑料失去弹性、变硬、变脆出现龟裂（分子交联作用引起）或变软、发粘、出现蠕变（分子裂解引起）等现象，这种性质劣化的现象称为老化。 3可燃性。建筑工程用塑料应为阻燃塑料。 4毒性。一般来说，液体状态的树脂几乎都有毒性，但完全固化后的树脂则基本上无毒。,三、常用塑料及其制品 （一）塑料的常用品种 1聚乙烯塑料（PE）。 2聚氯乙烯塑料（PVC）。 3聚苯乙烯塑料（PS）。 4聚丙烯塑料（PP）。 5聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。 6聚碳酸酯（PC）。 7聚酯树脂（PR）。 8酚醛树脂（PF）。 9环氧树脂（EP）。 10聚氨酯（PU）。 11有机硅树脂（OR）。 12脲醛树脂（UF） 。13玻璃纤维增强塑料。,（一）塑料管材 塑料管材与金属管材相比，具有质轻、不生锈、不生苔、不易积垢、管壁光滑、对流体阻力小，安装加工方便、节能等特点。近年来，塑料管材的生产与应用已得到了较大的发展，它在工程塑料制品中所占的比例较大。,第二节 工程塑料制品,建筑用塑料管材的分类 1.建筑用塑料管按用途可分为如下几类： 排水管 包括建筑排水管(室内下水管)和埋地排水管(室外排水管)。 给水管(供水管) 包括室外给水管(含城乡供水管)和建筑给水管(室内冷水管和热水管)。 其他 输气管(燃气管)、雨落管(建筑雨水管)和电工套管（如穿线管、通讯护套管、埋地输电线套管等）。,建筑用塑料管按材料可分为： 硬聚氯乙烯(PVCU)管、软聚氯乙烯(PVCS)管、氯化聚氯乙烯(CPVC)管、增强或复合聚氯乙烯管、高密度聚乙烯(HDPE)管、中密度聚乙烯(MDPE)管、低密度聚乙烯(LDPE)管、交联聚乙烯(PEX)管、均聚丙烯PPH管、嵌段共聚聚丙烯(PPB)管、无规共聚聚丙烯(PPR)管、聚丁烯(PB)管、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）管、玻璃钢（GRP）管、衬塑或涂塑钢管、衬塑铝管、铝塑复合管、塑复铜管等。,建筑塑料用管材也可以其形状或结构来分，可分为： 单层塑料管(包括非圆形管)、多层塑料管(包括芯层发泡管、多层复合管管)、波纹管(包括中层、双层、三层管)、缠绕成型管、衬塑、涂塑或复塑金属管、夹泡沫塑料的金属塑料复合管、玻璃钢管、纤维增强塑料软管等。,硬聚氯乙烯排水管（PVC-U）,国家标准GB/T5836.192的规定，“建筑排水用硬聚氯乙烯管材”是指以聚氯乙烯树脂为基料，添加适量助剂，经挤出成型的硬聚氯乙烯管材。 根据聚氯乙烯塑料中是否添加增塑剂及增塑剂添加数量不同分为软质聚氯乙烯和硬质聚氯乙烯。,硬聚氯乙烯排水管技术要求,图7.1 管材的公称外径和公称壁厚,GB/T5836.192建筑排水用硬聚氯乙烯管材规定了PVC-U管材的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 产品规格 管材规格用dc(公称外径)e(公称壁厚)表示. 管材长度为(4土0.01)m和(6土0.01)m。长度也可由供需双方协商确定。 技术要求 a.颜色 b.外观 c.物理力学性能,噪音 普通PVC排水管的噪音大于铸铁管，对于采用明装管道，这种情况则更为明显。目前解决该问题的两条途径是改变水流条件或提高管村材质的隔音效果。为此，内壁设有导流螺旋凸起的螺旋管、芯层发泡管和空壁管、芯层发泡螺旋管、空壁螺旋管等.,通用双壁管材、双壁螺旋管材,硬聚氯乙烯管材使用中存在的问题,水通量 水力学上，塑料管因内壁光滑、阻力小、水流速度大，其立管通水能力大于铸铁管的观点正受到挑战。相反，认为这些“优点”恰为不利因素，水流速度大使管内空气压差、压力波动加大，最终导致通水能力下降的观点已得到更多人的认同，不少理论推证、试验测定甚于工程实例对此也提供了支持并提出应采取“消能”措施或增加管内壁的粗糙度等方法来提高通水能力。,防火 UPVC是难燃的，但难燃性的UPVC管并不意味着可以防火。在目前，国内几种建筑塑料管道的工程设计、施工规程里有关给水管中众多聚烯烃类的可燃材料尚未提出防火要求，但对在高层建筑中应用的PVC排水管确有明确的规定。其中塑料排水管管径较大的，遇热熔融塌落易造成管井或楼板贯穿，使火焰和PVC分解产生的烟毒气上串导致火灾蔓延。为此设计规定，需在UPVC管外每一层穿楼板处再加装相当长度的防火套管及阻火圈防火抑烟。,硬聚氯乙烯管件,塑料管路通常由塑料管材、管配件两部分组成，塑料管件又称管配件，是指把管材与管材、管材与仪表、设备、阀门等相连接的管接件。,塑料管路的质量好坏与配套的管接件有着密切的关系，但管材的连接方式也是影响管材连接质量的重要因素。,pvcu-8法兰束节,法兰连接件,管箍,管卡,活接头,常用塑料给水管材,用于给水管材的第一个要求就是无毒、无味。 1.硬聚氯乙稀管 2.交联聚乙烯（PEX）管交联聚乙烯管以高密度聚乙烯作为主要原料，通过高能射线或化学引发剂的作用，将线型大分子结构转变为空间网状结构，从而可使管材的性能得到改善。交联聚乙烯管由于具有很好的卫生性和综合力学物理性能，被视为新一代的绿色管材。 3.无规共聚聚丙烯（PPR）管 PPR管材是20世纪80年代末90年代初开发应用的新型塑料管道产品。此管材在输送70的热水、长期内压为1MPa条件下使用寿命可达50年，成为较理想的塑料冷热水管的专用料。,PPR管道自投入生产及应用以来得到了较大的发展，产品主要用于建筑物冷热水系统，饮用水系统及板式(包括地板)采暖系统。PPR在饮用水、热水的塑料管材中所占比例仅次于交联聚乙烯管材，是国家推广应用的三大管材(PEX管、PPR管和铝塑复合管)之一。,PP-R管材,铝塑复合管 铝塑复合管一般为五层复合结构(塑料/粘结剂/铝/粘结剂/塑料)，即内外层是聚乙烯，中间层是铝材。内外层的聚乙烯或交联聚乙烯具有优异的耐高低温性、耐老化性、耐环境应力开裂性、无毒、无味、耐腐蚀、无污染、质轻、耐用及保温、隔热等优点，中间的铝层起加强作用，使管材具有很高的耐压、耐冲击及良好的弯曲性，可在许多领域取代金属管。,（二）塑料门窗 塑料门窗主要采用改性硬质聚氯乙稀（PVC-U）经挤出机形成各种型材。型材经过加工，组装成建筑物的门窗。 塑料门窗可分为全塑门窗、复合门窗和聚氨酯门窗，但以全塑门窗为主。它由PVC-U中空型材拼装而成，有白色、深棕色、双色、仿木纹等品种。 塑料门窗与其他门窗相比，具有耐水、耐腐蚀、气密性、水密性、绝热性、隔声性、耐燃性、尺寸稳定性、装饰好等特点，而且不需粉刷油漆，维护保养方便，同时还能显著节能，在国外已广泛应用。,塑料门窗是继木、钢、铝合金门窗之后兴起的新型节能门窗，是当前世界上所知的最佳的节能、保温、隔音且水密性、气密性和耐久性都很好的门窗。塑料门窗是以改性聚氯乙烯树脂为原料，经挤出成型为各种断面的中空异型材，再经定长切割并在其内腔加钢质型材加强筋，通过热熔焊接机焊接组装成门窗框、扇，最后装配玻璃、五金配件、密封条等构成的门窗成品。 型材内腔以型钢增强而形成塑钢结合的整体，故这种门窗也称塑钢门窗。,木纹塑料型材,断桥塑料型材,塑料型材（表面是保护膜）,塑料型材,真假塑料型材产品（左边真，右边假）,门的主要类型按开启方式分有平开门、推拉门、连窗门、折叠门、旋转门和弹簧门等。 窗的主要类型有平开窗、推拉窗、中悬窗、立转窗、提拉窗、上悬窗、下悬窗及百叶窗等。,推拉窗,平开窗,百叶平开窗,中悬窗,提拉窗,上悬窗,上悬窗,下悬窗,下悬窗,百叶窗,旋转窗,立转窗,与钢、木、铝合金门窗比较，塑料门窗的技术经济优势主要体现在： 1. 节能保温性好 就生产型材的能耗而言，塑料门窗的能耗最低，生产1吨钢材的能耗为生产1吨UPVC型材的4.5倍；而生产1吨铝材的能耗为生产1吨UPVC型材的8倍。在实际使用中，塑料门窗的热损失最小，塑料型材为多腔式结构，具有良好的隔热性能，传热系数很小，仅为钢材的1/357，铝材的1/1250。有关部门调查比较：使用塑料门窗的房间比使用木窗的房间冬季室内温度提高45；,塑料门窗的主要技术性能有： 1.强度高、耐冲击。2.抗老化性能好。 3.隔热保温性好，节约能源。 4.气密性、水密性好。 5.隔音性好。 6.耐腐蚀性好。 7.防火性能好。 8.电绝缘性高。 9.热膨胀系数低，能保证正常使用。,2.降低噪音 塑料型材本身具有良好的隔音效果，若采用双玻结构其隔音效果更理想，特别适用于闹市区噪音干扰严重，但需要安静的场所，如医院、学校、宾馆、写字楼等。塑料门窗的隔音性能符合GB8485建筑外窗隔音性能分级及其检测方法中的要求。,3.气密性好 塑料门窗在安装时所有缝隙处都装有橡塑密封条和毛条，所以其气密性远远高于铝合金门窗。而塑料平开窗的气密性又高于推拉窗，一般情况下，平开窗的气密性可达一级，推拉窗可达二级。根据中国建筑科学研究院物理所检测，塑料门窗气密性高于铝、木、钢门窗510倍；塑料门窗的空气渗透性能一般为2级至1级，而木、钢门窗则为5级左右。因此，塑料门窗可用于一些有超净化要求的建筑上。,4.耐腐蚀性好 塑料型材具有独特的配方，具有良好的耐腐蚀性，因此塑料门窗的耐腐蚀性能主要取决于五金件的选择，如选防腐五金件，不锈钢材料，其使用寿命是钢窗的10倍左右。因此塑料门窗特别适合在盐雾大的沿海地区