Лекція 10
Сучасні матеріали для будівництва
водовідвідних мереж
2. Використання полімерних матеріалів
в системах водовідведення.
Історично каналізаційні колектори являли собою відкриті канали і споруди з каменю, або цегли, пізніше каналізаційні системи стали будувати з різних труб (чавунних, бетонних, залізобетонних).
Історія Полівінілхлориду (ПВХ) відноситься до найстарших штучних матеріалів. Уперше він був отриманий у лабораторних умовах у 1835 році французьким гірським інженером і хіміком Анрі Віктором Реньо.
У 1878 році продукт полімеризації вінілхлориду вперше був досліджений більш детально, але результати досліджень так і не стали надбанням промисловості.
У 1913 році німецький учений Фриц Клатте одержав перший патент на виробництво ПВХ. Він припускав використовувати полум’ястійкий полівінілхлорид замість легкозаймистого целулоїду.
Перше ж хімічне підприємство по випуску труб із ПВХ було створено в 1934 році в Німеччині.
Перші полімерні каналізаційні труби, виготовлені з ПВХ були легкими, зручними в монтажі і, крім того, доступними за ціною.
Труби з ПВХ використовуються як при монтажі нових систем зовнішньої і внутрішньої каналізації, напірного водопроводу, так і при заміні старих мереж, конкуруючи в цій сфері з трубами з інших матеріалів.
Сировина полівінілхлорид належить до групи термопластів і складається з елементів вуглецю, водню і хлору. Він відноситься до пластмас, що виробляються не цілком на основі нафти. ПВХ роблять з етилена, що добувається з нафти (43 %) і хлору (57%), що добувається з повареної солі.
Етилен і хлор вступають у реакцію з утворенням дихлоретана, з якого в результаті наступної реакції перетвориться вінілхлорид. Далі, за допомогою полімеризації вінілхлорид перетворюється в полівінілхлорид.
ПВХ — полум’ястійкий матеріал, що сам гаситься. Він стійкий до впливу лугів, кислот, а також до атмосферних впливів.
ПВХ-смола поділяється на різні види в залежності від способу полімеризації вінілхлориду (суспензійна, емульсійна, блокова).
Для поліпшення фізичних і хімічних властивостей готових виробів із ПВХ до складу сировинної суміші (компаунд) додаються різні компоненти (стабілізатори, пластифікатори, наповнювачі).
Для підвищення стійкості ПВХ до дії підвищених температур у компаунд уводяться термостабілізатори. Останнім часом спостерігається тенденція збільшення використання при виробництві ПВХ стабілізаторів на основі кальцію і цинку в порівнянні зі стабілізаторами, що раніше застосовувалися, на основі свинцю.
Однією зі складових частин ПВХ можуть бути пластифікатори (у цьому випадку одержаний полівінілхлорид називають пластифіцированим). При виробництві труб для водопостачання і каналізації застосовують не пластифікований ПВХ.
Наповнювачі служать для поліпшення характеристик готового виробу і розширення можливостей його обробки. Найбільш розповсюдженим і застосовуваним наповнювачем є крейда (СаСОз).
Кальцієво-цинкові (Са/Zn) термостабілізатори не токсичні і не виділяють токсичні речовини в з'єднанні з іншими добавками. Застосування цієї технології робить продукцію і сам процес виробництва більш екологічно безпечним.
Використання полімерних
матеріалів в системах водовідведення.
У каналізаційних системах в наш час масово застосовуються пластмасові труби з полівинілхлорида (ПВХ), поліпропілену (ПП) і поліетилену (ПE).
Випускаються також труби спеціальної конструкції, наприклад, труби з профільованими стінками, порожнистими камерами або спіненими серцевинами стінок. Такі труби мають меншу масу, проте вони не позбавлені багатьох недоліків.
Ці труби зазвичай з'єднуються враструб з еластомерними ущільненнями.
Каналізаційні труби із звичайних матеріалів найбільш схильні до пошкоджень. Вони, як правило, мають високу крихкість, і як наслідок — в них виникають тріщини, проломи, обвалення каналізаційних колекторів і трубопроводів. Таким трубопроводам властива корозія, а також порушення герметичності і зсуву - перекоси трубопровідних муфт.
Причини цих пошкоджень мають переважно механічний характер. Звичайно це руйнування, викликані навантаженнями.
Проте проблеми такого роду абсолютно не властиві так званим «гнучким» трубам, якими є, наприклад, труби з ПВХ або поліетилену.
Поліетилен має виключно високу стійкість до дії хімічно агресивних речовин, і несхильний до корозії. Крім того, поверхня поліетиленових труб відрізняється високою стійкістю до стирання абразивними матеріалами і речовинами, що містяться в стічних водах.
Поліетиленові труби набагато довговічніші за труби з інших матеріалів, а виключно низька шорсткість поверхні, властива поліетилену, запобігає утворенню різних відкладень і нальоту.
Терморезисторна зварка і зварка нагрітим інструментом встик забезпечують скріплення матеріалів на молекулярному рівні. Тому, на відміну від трубопроводів з насувними розтрубними з'єднаннями, зварна трубопровідна мережа як би перестає складатися з окремих елементів, перетворюючись на єдиний, цілісний трубопровід.
Шви трубопроводів, що зазвичай є одним з найбільш істотних чинників риску, при використанні терморезисторної зварки стають міцнішими, ніж сама труба.
Якщо трубопровід змонтований з гнучких труб за допомогою разтрубних з'єднань, то дія високих статичних навантажень приводить до нерівномірної запресовці ущільнення, внаслідок чого виникає небезпека порушення герметичності з'єднання. Зварне з'єднання несхильне до проростання коріння.
Подальший розвиток ідеї використання поліетилену для виготовлення безнапірних каналізаційних труб був направлений на розробку легших конструкцій труб, що поєднують низьку матеріаломісткість з високою кільцевою жорсткістю.
Одним з результатів цієї роботи стала поява спеціальної двошарової профільованої конструкції стінки труби.
При цьому зовнішній шар гофрований і завдяки своєму профілю достатньо жорсткий, а внутрішній забезпечує гідравлічні параметри, необхідні для безнапірних каналізаційних систем.
Кінець