Полимерные композиционные материалы в ЖКХ

Темірбек Б.Т., магистрант ЕНУ имени Л.Н.Гумилев

Полимерные композиционные материалы (композиты) – многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим свойствам и в то же время они легче. Использование композитов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик.

Уникальные характеристики полимерных композиционных материалов и положительный мировой опыт их применения создают объективные предпосылки для широкого внедрения этих материалов при модернизации и реконструкции изношенных объектов городской инфраструктуры и ЖКХ, а также при новом строительстве. ПКМ дают возможность конструирования материалов и изделий с заданными свойствами: высокая прочность и жесткость, коррозионная стойкость и низкие эксплуатационные расходы. Кроме того, они имеют малый вес и низкие расходы при транспортировке, монтаже и демонтаже, отсутствие магнитных свойств, высокие диэлектрические характеристики, низкая частота звука и теплопроводность, низкий коэффициент температурного расширения, высокая ударная стойкость и вандалоустойчивость. Наиболее широкое применение в городском хозяйстве нашли профильные изделия как из термореактивных (стеклопластики), так и из термопластичных (композиции на основе полиэтилена, полипропилена, ПВХ) ПКМ: трубы, оконные профили, водоотводные лотки, детские площадки, шумозащитные ограждения.

Трубопроводы. Трубы из полимерных материалов применяются в системах городского водоснабжения и канализации, промышленных технологических линиях, системах отвода агрессивных промышленных сточных вод, линиях транспортировки морской воды, системах пожаротушения, газоходы и вентиляционные системы. Сталь и чугун постепенно отходят на второй план из-за быстро растущей стоимости их марок со специальными свойствами. А традиционные материалы без защитных покрытий чрезвычайно подвержены коррозии. На первый план выходят неметаллы, прежде всего полиэтилен и стеклопластик. Полиэтилен обладает отличной коррозионной и хорошей абразивной стойкостью, но достаточно эффективен там, где нет высоких давлений, низких или высоких температур. Для монтажа ПЭ труб применяется специальное сварочное оборудование. Изделия из полиолефинов, также как и из других термопластов, имеют свойство частично утрачивать свою форму под действием постоянных длительных нагрузок. Стеклопластик не боится низких температур без ограничений, высоких температур до 100-120°С, перепадов температуры. Трубы могут изготавливаться для эксплуатации под достаточно большим давлением до 40 атмосфер. Хотя в номенклатуре производителей полиолефиновых и стеклопластиковых труб существуют модели и малого и большого диаметра, все же наибольшую эффективность трубы из термопластов имеют при диаметрах до 300-400мм, а стеклопластиковые - при диаметрах выше этого значения, а особенно - более 1000мм. Существуют защитные полиэтиленовые трубы с антифрикционным внутренним слоем для прокладки волоконно-оптического кабеля связи, двухслойные гофрированные трубы для систем дренажа, трубопроводы с внутренним обогревом. Полимерные трубы, благодаря своим эластическим свойствам и низкой плотности, эффективно поглощают шум движущейся по ним воды, обеспечивая при этом более высокий уровень комфорта для жителей домов. Качество питьевой воды во многом зависит от материала трубопровода. Ржавая вода - наиболее заметный, хотя и не самый большой недостаток металлических труб в этом плане.

С середины 90-х годов в Европе широко применяются гибкие пластмассовые трубы, предназначенные для сетей холодного и горячего водоснабжения. В России полимерные трубы начали применяться около 10 лет назад. Тепловые сети в России из стальных труб самые дорогие в мире: утечки теплоносителя превышают нормы, принятые в развитых странах, в несколько раз, замена трубопроводов из-за коррозии происходит в 4-5 раз чаще, чем принято в других странах, потери тепла, из-за неэффективной теплоизоляции в 10 раз выше нормативных. Объекты коммунальной инфраструктуры, несмотря на проводимую реформу, находятся в сильно изношенном состоянии. Нормативный срок отслужили около 60 процентов основных фондов коммунального хозяйства. В результате этого износа расход энергетических ресурсов в российских коммунальных предприятиях на 25 - 30 процентов, а иногда и до 50 процентов выше, чем в европейских. Потери коммунальных ресурсов, которые оплачивают потребители, по воде составляют 20 процентов, по электроэнергии - 15 процентов, по теплу - до 40 процентов.

Литература

1. А. А. Отставнов //Водоснабжение и водоотведение общественных зданий//, 2011

2. Пластмассовые трубы, их характеристики и область применения. NGP /Проф. Воронов Ю. В. и проф. Журов В. Н. М., 2000.

3. Доклад, Михаил Шафеев, главный технолог ООО Колтек Интернешнл, //Композиты 21 век//, 2011