Обзор конструкционных материалов

Содержание
1. Выбор конструкционных материалов

Выбор конструкционных материалов

В настоящее время для изготовления водоочистных сооружений применяется широкий спектр конструкционных материалов. Часть из них (сталь, железобетон) хорошо знакома строителям и проектировщикам. Другие (полипропилен, поливинилхролид, стеклопластик) получили распространение лишь сравнительно недавно.

Таким образом, выбор конструкционного материала целесообразно производить с учётом специфики объекта, на котором будет использоваться данное очистное сооружение, учитывая достоинства и недостатки материала, а также его эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим подробнее наиболее распространённые материалы:

  1. Железобетон

    Плюсы: Традиционным конструкционным материалом, применяемым для водоочистных сооружений, является железобетон. Сооружения из железобетона являются высокопрочными, могут выдерживать значительные перепады температуры, а также химически инертны. При правильной эксплуатации железобетонное сооружение может исправно функционировать в течение долгого времени, при этом эксплуатационные расходы на его содержание не велики.

    Минусы: К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость таких сооружений, значительная часть которой обусловлена трудоёмким монтажом. Фактически, специфика материала не позволяет изготовить комплектное изделие удалённо – изготовление ёмкости и монтаж оборудования производятся на месте дальнейшей эксплуатации. Так же зачастую на месте установки необходимо проводить дополнительные строительные работы, обусловленные большим собственным весом железобетонных сооружений.

  2. Сталь

    Плюсы: Водоочистные сооружения из стали также находят широкое применение благодаря своей низкой стоимости и хорошим прочностным характеристикам. Кроме того, важными преимуществом стали (и рассмотренного выше железобетона) для проектировщиков является широкая нормативная база по проектированию и множество типовых проектов водоочистных сооружений из данного материала.

    Минусы: К сожалению, изделия из стали недолговечны и подвержены коррозии. В течении же своего срока службы они требуют значительных расходов на проведение всех противокоррозионных мероприятий и поддержание работоспособности сооружения. Так же стоит учитывать, что применение стальных водоочистных сооружений ограничено рядом природоохранных правовых документов, в связи с вышеописанными рисками их разрушения.

  3. Полипропилен

    Плюсы: В конце двадцатого века для изготовления водоочистных сооружений и сетей канализации стали активно применять полимерные материалы (полипропилен, поливинилхлорид). При сравнительно низкой стоимости, сооружения из полимеров обладают вполне удовлетворительными характеристиками – длительным сроком эксплуатации при низких эксплуатационных расходах, химической устойчивостью, низкой электрической проницаемостью.

    Минусы: К сожалению, ряд недостатков значительно снижает область их применения. Так, по прочности сооружения из полимеров, значительно уступают традиционным конструкционным материалам, особенно в устойчивости к ударным и динамическим нагрузкам. Рабочий температурный диапазон у полимеров также значительно уже. Так, рабочая температура составляет 65 ºС у полипропилена и 45 ºС у ПВХ. При этом при повышении температуры прочностные характеристики полимерных изделий ухудшаются. Так же данные полимеры неустойчивы к воздействию ультрафиолета и ряда органических растворителей.

  4. Стеклопластик

    Плюсы: Стеклопластик, в качестве конструкционного материала для водоочистных сооружений, также получил широкое распространение относительно недавно. Стеклопластик является композиционным материалом, состоящим из волокнистого наполнителя и полимерного связующего. Благодаря этому, стеклопластиковые изделия обладают хорошими прочностными характеристиками (стеклянные волокна могут выдерживать значительные растягивающие нагрузки, а полимерное связующие – сжимающие) в сочетании с малым весом конечного изделия, долговечностью, не требуют значительных эксплуатационных расходов и химически инертны.

    Минусы: К недостаткам стеклопластика можно отнести его высокую стоимость, обусловленную сложностью и высокими требованиями к организации его производства. В связи с этим целесообразно будет рассмотреть подробнее технологию изготовления изделий из стеклопластика и возможные её нарушения на этапе производства, которые могут привести к радикальному снижению эксплуатационных характеристик готовой продукции.

  5. Сводная таблица конструкционных материалов
    ПлюсыМинусыОбласть применения
    Сталь ?
    низкая стоимостьнедолговечностьнадземные резервуары
    высокая прочностьподвержен коррозиифлотаторы
    огнестойкостьвысокие эксплуатационные расходынадземные очистные сооружения
    Нержавеющая сталь ?
    высокая прочностьочень высокая стоимостьхимстойкие резервуары
    химическая устойчивостьхимстойкие флотаторы
    огнестойкостьхимстойкие ЛОС предприятий
    долговечностьхимстойкие КНС
    эстетичный внешний вид
    Железобетон ?
    долговечностьбольшая стоимость строительствагородские очистные сооружения
    высокая прочностьвысокие требования к грунтамбольшие емкости от 100 м3
    низкие эксплуатационные расходытрудоёмкость и сложность изготовленияотстойники
    огнестойкостьбольшой вес изделийсмотровые колодцы
    нетранспортабельность
    только большой производительности
    Полипропилен, Поливинилхлорид ?
    низкая стоимостьнизкая прочностьавтономная канализация
    долговечностьнеустойчив к ультрафиолетусептики
    низкие эксплуатационные расходынеустойчив к агрессивным средамбаки для воды до 10 м3
    химическая устойчивостьвысокие требования к грунтамжироуловители
    диэлектрикнизкая глубина заложениясмотровые колодцы
    Стеклопластик ?
    долговечностьсравнительно высокая стоимостьливневые очистные сооружения
    низкие эксплуатационные расходысложность изготовленияЛОС предприятий 1-20 м3/час
    химическая устойчивостьрезервуары 2-100 м3
    диэлектриккомплектные КНС
    химстойкие флотаторы
    смотровые колодцы