改性聚乙烯內(nèi)襯膜法修復給水管道的技術(shù)研究

1、改性聚乙烯內(nèi)襯膜法修復給水管道的技術(shù)研究             論文作者：張東興 徐洪福 魏希柱 宋學峰 許成君摘要本文提出利用改性聚乙烯管作為內(nèi)襯膜修復舊給水管道的方法，并研究出一套舊管道修復工藝流程。通過現(xiàn)場實驗證明，所研究開發(fā)的舊管道修復技術(shù)，可以延長舊管道的使用壽命，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，有著廣闊的應用前景。 關(guān)鍵詞母管 改性聚乙烯 內(nèi)襯 舊管道修復  1 問題的提出 給水管網(wǎng)是給水系統(tǒng)的重要組成部分。給水管道在常年的運行中，由于物理、化學、電化學

2、、微生物學等作用，沿管道內(nèi)壁會逐漸形成不規(guī)則的“生長環(huán)”。它隨著管齡的增長不斷增厚，不但使過水斷面減少，而且嚴重影響供水水質(zhì)。因此，為了改善供水水質(zhì)，僅從改進水處理工藝和加大投氯量等措施是不夠的，應從管道衛(wèi)生學的觀點考慮。對于“超期服役”的給水管道，國內(nèi)主要采取換管的方法，這樣做不僅工期長，而且施工困難、成本高。如果考慮到水質(zhì)原因，腐蝕穿孔的管道也要更換，那么，供水公司做這項工程所需投資將十分巨大。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的逐漸提高，科技進步對現(xiàn)實工程實踐貢獻率也越來越大。對供水行業(yè)來說，現(xiàn)在已經(jīng)進入到加強管理、提高效益、減少事故和降低漏失的時期。以前對舊管道的修復缺少有效的做法。

3、隨著科學技術(shù)的日益進步和社會發(fā)展，現(xiàn)在可以而且能夠通過采用新的技術(shù)來解決這個問題。本研究通過實驗室的材料分析和現(xiàn)場實驗提出一種舊管道更新技術(shù)，即利用改性聚乙烯薄膜作為內(nèi)襯管，使舊管修復達到恢復通水能力，改善水質(zhì)，減少阻力，并達到防腐的目的。 2課題達到的技術(shù)經(jīng)濟指標 舊管道修復所需工程費用及材料費用總和為M，更換一條同樣管道所需工程費用及材料費用總和為F。經(jīng)濟指標 M=(0.25-0.30)F 恢復通水能力達95%。 通過實驗檢測證明內(nèi)襯材料無毒，無害，對水質(zhì)無任何影響。 襯管法一次性進深為200m-300m。 襯管法所修復的管徑均為500mm。3 材料實驗改性聚乙烯內(nèi)襯管是本次實驗中采用的新

4、材料。聚乙烯（PE）是最重要的通用材料之一，產(chǎn)量居各種塑料之首位。聚乙烯可以用多種方法生產(chǎn)，由于工藝路線和條件不同，所制得聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)（支化度）、分子量、密度、結(jié)晶度均有所區(qū)別，相應的物理性能也表現(xiàn)各異。例如：低密度聚乙烯（LDPE）較柔軟，但強度低，不能滿足本次實驗的要求；高密度聚乙烯（HDPE）硬度大，柔軟性差，易應力開裂，同樣不能滿足本次實驗的要求。為此，本次實驗我們將低密度聚乙烯（LDPE）與高密度聚乙烯（HDPE）共混改性來制造滿足需要的改性聚乙烯內(nèi)襯管。LDPE/HDPE共混物的物理性能見表1所示，共混物的紅外光譜圖見圖1。共混物在不同溫度下的應力應變曲線，不同溫度下的拉伸屈服

5、應力，不同荷載下的應變時間曲線見圖2，3，4所示。表1 LDPE/HDPE共混物的物理性能HDPE/LDPE密度(g/cm3)結(jié)晶度(%)邵氏硬度(%) 熔體指數(shù)(g/10min)軟化點()拉伸強度(Mpa)斷裂伸長率(%) 熱變形溫度() 0/100 10/9020/8030/7040/6050/5060/4070/3080/2090/10100/00.9200.9230.9260.9290.9310.9330.9370.9340.9470.9500.95248 505254555759646369704951 5355525553565657555758595961616262646365

6、1.86 3.245.9410.5817.0633.0060.076144255467106.5 109.2109.4110115115.6115.6118.3118.8119.4121.10.13 0.120.130.140.150.170.170.160.150.140.14750 4002751007525101010101043.9 51.651.652.757.756.157.76061.165.565表1及圖1給出了兩種不同密度的聚乙烯共混物的性能、結(jié)構(gòu)與組成的關(guān)系。兩種密度不同的聚乙烯按各種比例共混后可得到一系列有中間性能的共混物。這些共混物的性能變化很有規(guī)律，符合根據(jù)原材料共混

7、物所計算的線性加和值，斷裂伸長率及拉伸強度的變化稍有特殊。當在HPPE中摻入的比例少于60/40時，斷裂伸長率基本不變，但此時拉伸強度卻出現(xiàn)了極大值。經(jīng)計算認定符合本實驗性能要求。由擠出機擠出。         4 工藝流程、技術(shù)關(guān)鍵問題a、工藝流程由于于國家尚無具體的國標、行業(yè)標準，來指導施工，本研究是在試驗、推廣階段。所以，只能通過科研實驗與合理施工來掌握這項技術(shù)，總結(jié)、編制出施工管理規(guī)程，來指導推廣這項工作。我們進行這次實驗的主要步驟為： 勘察 管道都埋在地下，首先應通過蓋特凱管道攝像機探測系統(tǒng)，實際了解被修

8、復管段（母管）的管徑、埋深、坡度、管段附件（如消火栓、閥門等）以及相關(guān)聯(lián)管段等管線具體情況。判斷管道的腐蝕嚴重程度以及漏失的狀況， 斷水 關(guān)閉與被修復管段相連接的閥門，使此管段處于斷水狀態(tài)。然后對被修復管段進行開口，用水泵將管段中剩余的水抽干。 清洗 舊管線經(jīng)過多年運行，管內(nèi)有相當數(shù)量的沉積物附著在管壁上，或沉積在管徑底部。清洗管道的方法由兩種，即“氣壓脈沖法”和“高壓射流法”。 排渣 當清洗管段完成后，管道內(nèi)還殘留著一定量的殘渣，利用高壓水泵將這些殘渣清除出。 干燥 當管道內(nèi)的“生長環(huán)”及殘渣被清除干凈后，使管段自然通風干燥或利用空壓機吹風干燥。 涂襯 修復管段完全干燥后，在內(nèi)襯管外壁均勻涂

9、上適量的粘合劑，然后利用牽引機具把內(nèi)襯管牽入母管，改性聚乙烯管外壁、鐵管內(nèi)壁之間有大量的空間（空氣），加溫、加壓開始時，改性聚乙烯管逐漸鼓起時，兩管夾層之間的氣、水必須迅速排出，否則將影響其形成質(zhì)量及速度。排氣、水孔閥的大小要根據(jù)計算來確定。氣、水排出條件，最好是在無壓條件下順利外排，如果孔閥過小，會使鐵管內(nèi)部存氣，造成改性聚乙烯管成型圓度不足及延長打壓成型時間，而開孔過大會造成堵孔難度。 連接 當改性聚乙烯管與母管結(jié)合緊密后開始泄壓，然后將做好內(nèi)襯的管段與其它管段重新連接好，然后，打開與之相連接的管段上的閥門，此管段則投入正常運行之中。b、技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵問題是，薄膜內(nèi)襯采用什么樣的粘和劑，

10、兩個管段之間如何連接。粘和劑需經(jīng)實驗選定，采用不同配比的混合液（粘和劑、固化劑）。兩管段間的連接方法為：在連接處預留比母管多出一定長度的內(nèi)襯管，然后利用法蘭進行連接。內(nèi)襯管要求薄壁、強度大，需特殊制造，大口徑的薄壁管，并能使內(nèi)襯管在母管內(nèi)容易滑動前進。5 現(xiàn)場實驗實際施工管線長度318.8米，牽引鋼絲繩分兩次穿入，改性聚乙烯管是一次牽入318.8米，牽引時中間留有觀察窗，檢查改性聚乙烯接口環(huán)縫焊接情況。出現(xiàn)一處接口開裂，進行了補焊并增加了補強板?，F(xiàn)場實驗于1998年11月24日17點10分開始，到11月25日2點50分全部結(jié)束。11月30日由有關(guān)人員通水驗收。6 結(jié)論通過實驗室的聚乙烯內(nèi)襯材料

11、試驗，我們認為該種材料是進行舊管道內(nèi)襯法修復的優(yōu)質(zhì)材料，經(jīng)過廣泛調(diào)研，這種材料已經(jīng)達到國際先進水平，其性能參數(shù)完全可以滿足實際工程的需要。在內(nèi)襯材料分析的基礎上，經(jīng)過現(xiàn)場實驗驗證，建立一套完整的舊管道內(nèi)襯修復法的實施工藝。1本研究將無毒，無公害、防腐的材料改性聚乙烯用于舊管道的修復上。把改性聚乙烯薄膜襯入舊給水管道與水接觸，減小了阻力系數(shù)，增大了輸水能力，提高了供水水質(zhì)。所研究開發(fā)的舊管道內(nèi)襯修復工藝，可以延長舊管道的使用壽命，修復后的舊管道可以發(fā)揮出同樣情況下新管道的作用。2提出了一整套切實可行的舊管道修復實施方法。在專用實施機具的牽引下，將已經(jīng)凹成“U”型的內(nèi)襯管拉入舊管道，當襯管到達恰當

12、的位置，在內(nèi)襯管內(nèi)部加壓，使內(nèi)襯管和舊管道緊密結(jié)合在一起。3顯著的社會效益和經(jīng)濟效益內(nèi)襯材料具有無毒、防腐、壽命長、不結(jié)垢等優(yōu)點，可以防止管道中水質(zhì)受到“二次污染”，從而進一步提高了城市供水系統(tǒng)的服務水平。舊管道修復所需工程費用及材料費用總和為M，更換一條同樣管道所需工程費用及材料費用總和為F。則達到經(jīng)濟指標：M=0.28F。所以，利用內(nèi)襯管修復舊管道與重新敷設一條新管段相比要節(jié)省大量的費用。4該修復工藝具有操作簡單、停水時間短、施工工期短，不需要大面積開挖等特點。有著廣闊的推廣前景7參考文獻1趙洪賓 給水管道衛(wèi)生學研究 研究生教材。2錢知勉 塑料性能應用手冊 上海科學技術(shù)出版社。3朱炤男等譯

13、 塑料實用性能實驗手冊 上?？茖W技術(shù)出版社。4劉英俊等 塑料填充改性 中國輕工業(yè)出版社。A STUDY ON THE RESTORATION METHOD OF WATER SUPPLY CONDUIT BY LINING TRANSFORM POLYTHENE PIPEAbstract：This paper presents a restoration method of water supply conduits by using a transform polythene pipe to line in it. And this paper presents a suit of techniques to do this work. The field experiment proved that it might prolong the life of the