Содержание к диссертации
Стр.
L Введение 4
Глава 1. Методы, технологии и основные требования к полимерным 8 композиционным материалам для бестраншейного подземного ремонта трубопроводов и коммуникаций,
1.1, Поземные трубопроводы и коммуникации, основные методы и 8
технологии их подземного ремонта
1.2. Технологические и эксплуатационные свойства полимерных 18
композиционных материалов для поземного ремонта трубопроводов и
коммуникаций.
Пропитка армирующих наполнителей полимерным связующим и 18 формирование границы раздела фаз стекловолокно-полимер
Критерии обеспечения монолитности полимерных композиционных 24 материалов армированной структуры,
Трещиностойкостъ и длительная прочность полимерных 27 композиционных материалов армированной структуры.
Глава 2. Исследование состава, структуры и свойств полимерного 41 композиционного материала слоистой структуры для ремонта трубопроводов и коммуникаций по бестраншейной технологии 2.1 . Исследование уплотнения и структурообразоваиия дисперсных и 41 слоистых наполнителей под давлением
Исследование процесса пропитки армирующих наполнителей 54 полимерным связующим в динамических условиях
Динамика процесса пропитки, зависимость динамического краевого 60 угла смачивания от вязкости и физико-химических парметров связующего
Влияние физико - химических свойств связующих и технологических 64 параметров пропитки на пористость стеклопластиков
2.5.
Критерии физико-механической совместимости армирующего 66
з наполнителя с полимерным связующим и конструирование слоистой структуры ГІКМ
Исследование трещиностойкости ПКМ слоистой структуры и ее связь 71 с монолитностью и прочностью композитов
Исследование влияния воздействия агрессивных сред на 79 эксплуатационные характеристики ПКМ слоистой конструкции на основе полиэфирной смолы
Определение коэффициента монолитности ПКМ слоистой структуры 81 после воздействия агрессивных сред
Исследование вязкости и кинетики разрушения ПКМ слоистой 83 структуры в условиях воздействия агрессивных сред Исследование вязкоупругах свойств и длительной прочности ПКМ 87 слоистой структуры используемых для ремонта трубопроводов и коммуникаций
Технология бестраншейного ремонта подземных трубопроводов и 93 коммуникаций с помощью рукавных ПКМ слоистой структуры Разработка состава и технологии получения рукавной заготовки из 93 армированного ПКМ слоистой структуры
Технологическая стадия пропитки рукавного материала из 108 армированного ПКМ слоистой структуры жидким полимерным связующим
Основіше стадии процесса бестраншейного ремонта подземных 116 трубопроводов и коммуникаций и оптимизация технологических параметров
Опыт внедрения бестраншейной технологии ремонта подземных 132
трубопроводов и коммуникаций с помощью композиционных материалов слоистой конструкции
Выводы 135
Литература J 38
Приложение 148
Введение к работе
Актуальность работы. Реформа жилищпо - коммунального хозяйства (ЖКХ) страны, намеченная Правительством страны, невозможна без проведения ремонтных работ сетей трубопроводов различного назначения и канализационных сетей, износ которых в настоящее время достиг 70 %.
В связи с этим на первый план выдвигается проблема разработки современных высокоэффективных технологий ремонта существующих трубопроводов. Как показывают расчеты и практика экономически выгодны, особенно в крупных городах, технологии ремонта, которые позволяют восстанавливать работоспособность подземных трубопроводов и канализационных сетей без проведения их вскрытия, так называемая бестраншейная технология ремонта.
Условия проведения ремонта по бестраншейной технологии и эксплуатация трубопроводов предъявляют достаточно жесткие требования к выбору ремонтных материалов. Исходные компоненты и материал на стадии создания конструкции и во время ремонта должны обладать высокой деформируемостью, а при эксплуатации необходимо обеспечить конструкции герметичность, прочность, трещиностой кость, химическую стойкость и длительную работоспособность при воздействии различных факторов.
Фактически проведение ремонта трубопровода сводится к созданию системы труба в трубе, состоящей из внешней изношенной металлической или цементной оболочки трубопровода и внутренней несущей трубы из полимерного композиционного материала, который и обеспечивает безаварийную длительную эксплуатацию системы.
Анализ проблемы показал, что в качестве ремонтного материала наиболее целесообразно использовать гибридные полимерные композиционные материалы (1IKM) слоистой структуры (конструкции), которые при правильном выборе исходных компонентов и оптимальной технологии, полностью соответствуют предъявляемым технологическим, техническим, эксплуатационным и экономическим требованиям.
На стадии проведения собственно ремонтных работ материал должен представлять собой гибкую, легко деформированную рукавную конструкцию, которую без особых трудностей можно протянуть по всей длине внутри ремонтируемой трубы, затем довести размеры заготовки до размеров трубы, и затем создать жесткую несущую герметичную конструкцию в виде внутренней трубы из ПКМ, зафиксировав ее положение и обеспечив монолитизацию, путем отверждения полимерного связующего.
Имеющиеся в научно-технической и патентной литературе данные, как по материаловедческим, так и технологическим вопросам данной проблемы, весьма ограничены и разрозненны, что не позволяет разработать научно обоснованную технологию получения ПКМ с заданными свойствами и эффективно проводить ремонтные работы трубопроводов и канализационных сетей по бсстршнисйной технологии.
Данная работа направлена на решение материаловедческих и технологических задач и является, несомненно! актуальной, так как способствует эффективному проведению реформы ЖКХ и нашей стране.
Цель работы заключается в разработке технологии получения гибридного полимерного композиционного материала слоистой структуры с заданным уровнем технологических и эксплуатационных свойств и бестраншейной технологии ремонта трубопроводов и канализационных сетей. Научная новизна работы заключается в том, что в ней
разработан комплексный подход создания высокоэффективной научно обоснованной технологии получения гибридных полимерных композиционных материалов слоистой структуры с позиций теории монолитности и ремонта подземных трубопроводов и канализационных сетей бестраншейным методом;
установлены закономерности уплотнения и структурообразоваиия дисперсных и волокнистых наполнителей разной структуры, природы и сочетаний под давлением;
предложена математическая модель для описания пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими в динамическом режиме с учетом
6 влияния вязкости на угол смачивания и установлены технологические параметры получения ІЖМ с пористостью не превышающей 4 %;
показано, что гибридные ПКМ на основе полиэфирной смолы слоистой
структуры, сочетающие в качестве наполнителя стеклоткань н нетканый
материал на основе ПЭТФ - войлока, обладают высокой деформируемостью
рукавной конструкции при ремонте трубопроводов и в 2 раза большей
трещи по стой костью в условиях эксплуатации;
впервые установлена количественная связь характеристик исходных
компонентов, состояния границы раздела фаз с коэффициентом монолитности
ПКМ разной структуры на основе полиэфирной смолы марки ПН-1 и показано,
что чем выше монолитность материала, тем выше коэффициент интенсивности
напряжений при разрушении, прочность и трещиностойкость ПКМ;
установлено влияние воздействия агрессивных модельных сред на монолитность ПКМ, коэффициент интенсивности напряжений при разрушении, прочность, трещиностойкость и определены значения безопасного и критического напряжений, а также длительной прочности при эксплуатации (до 50 лет) ПКМ, специально разработанных для ремонта трубопроводов;
оптимизированы технологические параметры получения ПКМ, отдельных стадий и всей технологии ремонта подземных трубопроводов и канализационных сетей в целом бестраншейным методом.
Практическая значимость работы 1. Разработана бестраншейная технология ремонта подземных трубопроводов и канализационных сетей с помощью разработанных гибридных ПКМ слоистой структуры на основе смолы ПН-1 и в течение 5-й последних лет проведены успешные ремонтные работы по восстановлению трубопроводов, водостоков и канализационных сетей в г. Москве, г. Нижнем Новгороде, г. Твери и Московской области (г, Красногорск, Люберцах, Зеленограде и др.). Отремонтировано более 50 км трубопроводов. Высокое качество работ подтверждается отсутствием рекламаций от потребителей.
2. Организовано опытно-промышленное и промышленное производство на фирме
«Комстск» (г. Москва) и НПО «Стеклопластик» (п. Андреевка, Московская
область) новых гибридных ПКМ на основе полиэфирной смолы марки ПН-1
слоистой структуры оптимальных составов и длинномерных рукавов разных
типоразмеров, содержащих слои стеклоткани и нетканого ПЭТФ - войлока,
полностью удовлетворяющие комплексу технологических и эксплуатационных
требований для материалов, предназначенных для ремонта трубопроводов,
водостоков и канализационных сетей.
3, Создан комплекс специального оборудования для получения разработанных
гибридных ПКМ слоистой структуры с требуемыми свойствами и проведения
ремонтных работ по восстановлению трубопроводов и канализационных сетей в
натурных условиях.
4- Разработаны практические рекомендации и комплект технической документации на производство рукавов из гибридных ПКМ и проведение ремонтных работ по восстановлению трубопроводов различного назначения и типоразмеров с использованием новых материалов и бестраншейной технологии. 5. Экономическая эффективность от применения новых гибридных ПКМ слоистой конструкции и бестраншейной технологии ремонта трубопроводов разного назначения, типоразмера и глубины залегания взамен традиционной может достигать 76-700 %., что делает данную технологию высокоэффективной и перспективной для широкого распространения в разных регионах страны.
