改性聚乙烯內(nèi)襯膜法修復(fù)給水管道-技術(shù)研究

1、改性聚乙烯內(nèi)襯膜法修復(fù)給水管道-技術(shù)研究            論文作者：張東興 徐洪福 魏希柱 宋學(xué)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(fù)舊給水管道的方法，并研究出一套舊管道修復(fù)工藝流程。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)證明，所研究開發(fā)的舊管道修復(fù)技術(shù)，可以延長舊管道的使用壽命，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，有著廣闊的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：母管 改性聚乙烯 內(nèi)襯 舊管道修復(fù)  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(yùn)行中，由于物理、化學(xué)、電化

2、學(xué)、微生物學(xué)等作用，沿管道內(nèi)壁會(huì)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?dāng)嗝鏈p少，而且嚴(yán)重影響供水水質(zhì)。因此，為了改善供水水質(zhì)，僅從改進(jìn)水處理工藝和加大投氯量等措施是不夠的，應(yīng)從管道衛(wèi)生學(xué)的觀點(diǎn)考慮。對(duì)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(xiàng)工程所需投資將十分巨大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的逐漸提高，科技進(jìn)步對(duì)現(xiàn)實(shí)工程實(shí)踐貢獻(xiàn)率也越來越大。對(duì)供水行業(yè)來說，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入到加強(qiáng)管理、提高效益、減少事故和降低漏失的時(shí)期。以前對(duì)舊管道的修復(fù)缺少有效的做法

3、。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步和社會(huì)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(gè)問題。本研究通過實(shí)驗(yàn)室的材料分析和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)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(fù)達(dá)到恢復(fù)通水能力，改善水質(zhì)，減少阻力，并達(dá)到防腐的目的。 2課題達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 舊管道修復(fù)所需工程費(fèi)用及材料費(fèi)用總和為M，更換一條同樣管道所需工程費(fèi)用及材料費(fèi)用總和為F。經(jīng)濟(jì)指標(biāo) M=(0.25-0.30)F 恢復(fù)通水能力達(dá)95%。 通過實(shí)驗(yàn)檢測證明內(nèi)襯材料無毒，無害，對(duì)水質(zhì)無任何影響。 襯管法一次性進(jìn)深為200m-300m。 襯管法所修復(fù)的管徑均為500mm。3 材料實(shí)驗(yàn)改性聚乙烯內(nèi)襯管是本次實(shí)驗(yàn)中采用的

4、新材料。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(yīng)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(qiáng)度低，不能滿足本次實(shí)驗(yàn)的要求；高密度聚乙烯（HDPE）硬度大，柔軟性差，易應(yīng)力開裂，同樣不能滿足本次實(shí)驗(yàn)的要求。為此，本次實(shí)驗(yàn)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(yīng)力應(yīng)變曲線，不同溫度下的拉伸屈

5、服應(yīng)力，不同荷載下的應(yīng)變時(shí)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(diǎn)()拉伸強(qiáng)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 535552555356565755575859596161626264636

6、51.86 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 4002751007525    2007-05-17        101010101043.9 51.651.652.757.756.157.76061.165.565 

7、60;  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(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，來指導(dǎo)施工，本研究是在試驗(yàn)、推廣階段。所以，只能通過科研實(shí)驗(yàn)與合理施工來掌握這項(xiàng)技術(shù)，總結(jié)、編制出施工管理規(guī)程，來指導(dǎo)推廣這項(xiàng)工作。我們進(jìn)行這次實(shí)驗(yàn)的主要步驟為： 勘察 管道都埋在地下，首先應(yīng)通過蓋特凱管道攝像機(jī)探測系統(tǒng)，實(shí)際了解被修復(fù)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(yán)重程度以及漏失的狀況， 斷水 關(guān)閉與被修復(fù)管段相連接的閥門，使此管段處于斷水狀態(tài)。然后對(duì)被修復(fù)管段進(jìn)行開口，用水泵將管段中剩余的水抽干。 清洗 舊管線經(jīng)過

8、多年運(yùn)行，管內(nèi)有相當(dāng)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(dāng)清洗管段完成后，管道內(nèi)還殘留著一定量的殘?jiān)酶邏核脤⑦@些殘?jiān)宄觥?干燥 當(dāng)管道內(nèi)的“生長環(huán)”及殘?jiān)磺宄蓛艉?，使管段自然通風(fēng)干燥或利用空壓機(jī)吹風(fēng)干燥。 涂襯 修復(fù)管段完全干燥后，在內(nèi)襯管外壁均勻涂上適量的粘合劑，然后利用牽引機(jī)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(shí)，改性聚乙烯管逐漸鼓起時(shí)，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(jì)算來確定。氣、水排出條件，最好

9、是在無壓條件下順利外排，如果孔閥過小，會(huì)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(shí)間，而開孔過大會(huì)造成堵孔難度。 連接 當(dāng)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(yùn)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，兩個(gè)管段之間如何連接。粘和劑需經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(yù)留比母管多出一定長度的內(nèi)襯管，然后利用法蘭進(jìn)行連接。內(nèi)襯管要求薄壁、強(qiáng)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(dòng)前進(jìn)。5 現(xiàn)場實(shí)

10、驗(yàn)實(shí)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(shí)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(jìn)行了補(bǔ)焊并增加了補(bǔ)強(qiáng)板?，F(xiàn)場實(shí)驗(yàn)于1998年11月24日17點(diǎn)10分開始，到11月25日2點(diǎn)50分全部結(jié)束。11月30日由有關(guān)人員通水驗(yàn)收。6 結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)室的聚乙烯內(nèi)襯材料試驗(yàn)，我們認(rèn)為該種材料是進(jìn)行舊管道內(nèi)襯法修復(fù)的優(yōu)質(zhì)材料，經(jīng)過廣泛調(diào)研，這種材料已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其性能參數(shù)完全可以滿足實(shí)際工程的需要。在內(nèi)襯材料分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，建立一套完整的舊管道內(nèi)襯修復(fù)法的實(shí)施工藝。1本研究將無毒，無公害、防腐的材料改性聚

11、乙烯用于舊管道的修復(fù)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(fù)工藝，可以延長舊管道的使用壽命，修復(fù)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(shí)可行的舊管道修復(fù)實(shí)施方法。在專用實(shí)施機(jī)具的牽引下，將已經(jīng)凹成“U”型的內(nèi)襯管拉入舊管道，當(dāng)襯管到達(dá)恰當(dāng)?shù)奈恢茫趦?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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益內(nèi)襯材料具有無毒、防腐、壽命長、不結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)，可以防止管道中水質(zhì)受到“二次污染”，從而進(jìn)一步提高了城市供水系統(tǒng)的服務(wù)水平。舊管道修復(fù)所需工程費(fèi)用及材料費(fèi)用總和為M，更換一條同樣管

12、道所需工程費(fèi)用及材料費(fèi)用總和為F。則達(dá)到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：M=0.28F。所以，利用內(nèi)襯管修復(fù)舊管道與重新敷設(shè)一條新管段相比要節(jié)省大量的費(fèi)用。4該修復(fù)工藝具有操作簡單、停水時(shí)間短、施工工期短，不需要大面積開挖等特點(diǎn)。有著廣闊的推廣前景7參考文獻(xiàn)1趙洪賓 給水管道衛(wèi)生學(xué)研究 研究生教材。2錢知勉 塑料性能應(yīng)用手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。3朱炤男等譯 塑料實(shí)用性能實(shí)驗(yàn)手冊(cè) 上?？茖W(xué)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 prov