改性聚乙烯內襯膜法修復給水管道-技術研究

1、改性聚乙烯內襯膜法修復給水管道-技術研究            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，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。 關鍵詞：母管 改性聚乙烯 內襯 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

2、學、微生物學等作用，沿管道內壁會逐漸形成不規(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。因此，為了改善供水水質，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，即利用改性聚乙烯薄膜作為內襯管，使舊管修復達到恢復通水能力，改善水質，減少阻力，并達到防腐的目的。 2課題達到的技術經(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襯材料無毒，無害，對水質無任何影響。 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襯管是本次實驗中采用的

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構（支化度）、分子量、密度、結晶度均有所區(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

5、服應力，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 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、技術關鍵問題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，總結、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

8、多年運行，管內有相當數(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，在內襯管外壁均勻涂上適量的粘合劑，然后利用牽引機具把內襯管牽入母管，改性聚乙烯管外壁、鐵管內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

9、是在無壓條件下順利外排，如果孔閥過小，會使鐵管內部存氣，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合緊密后開始泄壓，然后將做好內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、技術關鍵技術關鍵問題是，薄膜內襯采用什么樣的粘和劑，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襯管，然后利用法蘭進行連接。內襯管要求薄壁、強度大，需特殊制造，大口徑的薄壁管，并能使內襯管在母管內容易滑動前進。5 現(xiàn)場實

10、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分全部結束。11月30日由有關人員通水驗收。6 結論通過實驗室的聚乙烯內襯材料試驗，我們認為該種材料是進行舊管道內襯法修復的優(yōu)質材料，經(jīng)過廣泛調研，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

11、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。所研究開發(fā)的舊管道內襯修復工藝，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”型的內襯管拉入舊管道，當襯管到達恰當?shù)奈恢?，在內襯管內部加壓，使內襯管和舊管道緊密結合在一起。3顯著的社會效益和經(jīng)濟效益內襯材料具有無毒、防腐、壽命長、不結垢等優(yōu)點，可以防止管道中水質受到“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

12、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?？茖W技術出版社。3朱炤男等譯 塑料實用性能實驗手冊 上海科學技術出版社。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