Мы ожидаем, что в ближайшее время такие трубы будут широко использоваться и у нас в стране, что связано, на наш взгляд, с национальной программой «Доступное жилье— гражданам России». Ведь для ее успешной реализации потребуется огромное количество трубных изделий для того, чтобы справиться с прокладкой коммунальных трубопроводов. Трубы из НПВХ могут использоваться для устройства как наружных, традиционными и бестраншейными методами, так и внутренних трубопроводов, и в малоэтажном, и в высотном строительстве жилых домов.К примеру, в последнее время в высотных зданиях внутренние водостоки стали монтировать с использованием толстостенных труб из НПВХ с клеевыми соединениями. Рекомендации по склеиванию имеются в Своде правил по проектированию и монтажу полимерных трубопроводов СП 40-102–2000. «Склеиваемые поверхности должны проходить специальную механическую обработку, обезжириваться, покрываться клеем (п. 7.3.16). Состав клея или его марка должны соответствовать материалу трубопровода (7.3.17).Конфигурация и размеры клеевых соединений должны выполняться по специальным регламентам с учетом используемых труб, срока службы и технологии выполнения монтажных работ (7.3.18). В регламенте должна указываться технология склеивания, включающая технологические процессы подготовки поверхности, а при необходимости приготовления самого клея, собственно самого процесса склеивания, время до испытания соединения с указанием необходимых параметров (п. 7.3.19)». Эти рекомендации носят общий характер. Они касаются различных полимеров, как термопластов (к ним и принадлежит НПВХ), так и термореактопластов (имеются в виду стекло-, базальтопластиковые трубы). И это естественно. Ведь в СП 40-102–2000 были заложены только общие требования. Детальные рекомендации предполагалось изложить в конкретных Сводах правил.Например, в тех, которые планировалось разработать «Свод правил по проектированию, монтажу, эксплуатации и ремонту внутренних водостоков из НПВХ труб в высотных зданиях», «Свод правил по проектированию, монтажу, эксплуатации и ремонту наружных водопроводов из НПВХ труб» и т.п.К сожалению, работа над такими СП по известным причинам до сих пор не ведется. Склеить трубы из НПВХ в российских условиях всесезонного монтажа трубопроводов достаточно прочно, воспользовавшись только рекомендациями СП 40-102–2000, весьма затруднительно. Правда, вопросы склеивания труб из НПВХ в той или иной степени отражены в справочных материалах [1, 2]. К сожалению, их тираж настолько незначителен, и сегодня найти их при необходимости вряд ли кому-либо удастся. Теоретические [3–5] и экспериментальные исследования [6, 7], проведенные ГУП «НИИ Мосстрой» на нескольких тысячах соединений труб из эмульсионных и суспензионных марок НПВХ40, НВПХ-60 и НПВХ-100 диаметром 20–250 мм с зазоронезаполняющими (на слабых растворителях) и зазорозаполняющими (на сильных растворителях) клеями, убеждают в том, что прочность во многом определяется монтажно-технологическими параметрами [8] склеивания. Толщина клеевого шва δкш, определяемая, в основном, величиной зазора δз, между склеиваемыми поверхностями, в первую очередь влияет на прочность клеевого соединения. Так, при склеивании труб диаметром 20 мм 15%-ным раствором перхлорвиниловой смолы в слабых растворителях метиленхлориде или в дихлорэтане получены разрушающие напряжения сдвига σпри зазоре δз = 0,3 мм, судя по нижней границе доверительного интервала, в два раза меньшие, чем при нулевом зазоре. Для вычисления прочности склеивания, σ, в зависимости от зазора, δз (0 ≤ δз ≤ 0,5), предлагается эмпирическая формула (1) Причем прочность соединений, выполненных с натягом, δн, не превышающим относительной (ε= δз/δ, δ— наружный диаметр труб) величины до 3%, будет не ниже прочности, определенной по (1), толщина клеевой прослойки при этом δкш ≈ 0,01 мм. Известное влияние на прочность склеивания труб из НПВХ оказывает вязкость клея. Конструкционная прочность σ, достигается соединением (σ= 8–9 МПа) при содержании в клее растворителя, Mр, в пределах 74,3–92%. Прочности клеевогосоединения в этом случае можно определить по параболической закономерности (2) Не менее заметное влияние оказывают монтажно-технологические параметры, предусматривающие предварительную подготовку внутренней поверхности раструба на одной трубе и наружной поверхности гладкого конца на другой к склеиванию. За счет качественного шерохования НПВХ с целью получения более развитой поверхности склеивания удается полностью исключить непроклеи, уменьшить разброс показателей прочности примерно в полтора раза, а также увеличить прочность примерно на 30% по отношению к необработанным поверхностям. Изменение прочности σ, склеивания с учетом крупности абразивных зерен, n (5 ≤ n ≤ 40), подчиняется также параболической зависимости σ= 8,3 + 0,23n – 0,005n2, (3) «n» в формуле соответствует номеру зернистости шлифовальной шкурки. Обезжиривание склеиваемых поверхностей, т.е. их обработка перед склеиванием органическим растворителем (ацетоном, метиленхлоридом и т.п.) с целью удаления грязи и масел, также способствует увеличению прочности. Так, обезжиривание в течение 45–50 с позволяет получить клеевое соединение с прочностью на 10% большей, чем у соединения, в котором обезжиривание не производилось. Коэффициент вариации показателей прочности соединений с обезжиренными поверхностями в два раза меньше, чем у соединений с не обезжиренными поверхностями. Продолжительное обезжиривание идет во вред клеевому соединению. Так, обезжиривание свыше 5 мин приводит к снижению показателей σсд, до 30%. (4) Целая группа монтажно-технологических факторов склеивания НПВХ труб связана с временем: нанесения на склеиваемые поверхности клея, технологической паузы, сопряжения покрытых клеем поверхностей раструба и гладкого конца, отверждения клеевого шва (до приложения к соединению монтажных нагрузок, до гидравлического испытания внутренним давлением трубопровода, до окончания последующего набирания прочности клеевым соединением). Технологическая пауза (промежуток времени между завершением нанесения клея на поверхность раструба одной трубы и гладкого конца другой трубы и полным их сопряжением) оказывает существенное влияние на прочность склеивания. Так, при продолжительности технологической паузы в 1 мин происходит снижение прочности в два раза по отношению к продолжительности в 0,2 мин (рис. 1, кривая 1). Использование клея с 10%-м содержанием циклогексанона (кривая 3) при технологической паузе в два раза большей (2 мин)приводит к понижению прочности всего на 30%. Увеличение содержания циклогексанона в клее приводит к понижению показателей прочности во всем диапазоне технологической паузы (кривая 2). На конечную прочность склеивания слабое влияние оказывает род растворителя. Соединения через 8–10 суток относительно стабилизируются по показателям прочности, независимо от вида растворителя, а в течение 20–30 суток набирают практически одинаковую прочность. Правда, еще 40–50 суток происходит некоторое увеличение прочности. Прочность клеевых соединений непрерывно увеличивается во времени, примерно на 15–20% за пять лет. Это объясняется тем, что удаление остатков растворителя из клеевого соединения протекает очень медленно и может продолжаться длительное время. Многие монтажно-технологические параметры склеивания труб из НПВХ связаны с температурами: нанесения клея на склеиваемые поверхности, сопряжения раструба и гладкого конца соединяемых труб, отверждения клеевого шва, доотверждения соединения, эксплуатации трубопровода из непластифицированного поливинилхлорида. Так, во всем диапазоне температур от –20 до +20°С наблюдается рост прочности соединений во времени, однако чем ниже температура, тем ниже скорость набирания прочности (рис. 2). Из этого рисунка также видно, что, например, отверждение образцов при температуре –20°С прочность соединений через 2 ч и 1 сутки в два раза ниже, а через 8 суток — на 60% ниже, чем у образцов, отверждавшихся при нормальной температуре. Это объясняется тем, что процесс удаления из клеевого шва остатков растворителя протекает достаточно вяло даже при нормальной температуре, о чем свидетельствует слабое нарастание прочности соединений при их выдержке даже более двух недель (рис. 3). Заметное увеличение прочности клеевых соединений наблюдается уже при незначительном возрастании положительной температуры. Так, при 50°С через сутки отверждения прочность соединений соответствует 5–7 часовой, а через 8 суток— суточной прочности соединений, отверждавшихся при нормальной температуре. Соединения, склеенные и отвержденные при отрицательной температуре, в условиях термостатирования при нормальной температуре в течение определенного времени доотверждаются. К примеру, соединения, отверждение которых началось через три дня после склеивания при температуре –10–15°С, набрали практически максимальную свою прочность уже через 30 ч доотверждения. Чем быстрее после склеивания начинается процесс доотверждения, тем интенсивнее происходит рост прочности и тем большее значение она приобретает. Увеличение временного интервала между склеиванием и доотверждением приводит к тому, что клеевое соединение уже никогда не наберет конструкционной прочности. Так, соединения, отверждение которых началось через 80 дней после склеивания при той же температуре, не набрали своей максимальной прочности даже через 450 ч доотверждения. Доотверждение клеевых соединений происходит со временем и в условиях естественного изменения погоды. Так, для образцов, склеенных в середине января при температуре –12°С и затем находившихся на открытом воздухе вне зоны прямого воздействия атмосферных осадков и солнечной радиации, установлено следующее. Прочность склеивания вначале (в зимние месяцы) нарастала весьма медленно, а затем (к началу лета) достигла почти 80% от прочности контрольных образцов. На прочность соединений влияют условия склеивания. Если соединения склеены и находились при нормальной температуре сутки, то в дальнейшем (в течение двух месяцев) их прочность приближается к прочности соединений, постоянно находящихся в нормальных условиях. У соединений, которые находились при нормальной температуре не более 2 ч, в дальнейшем при отрицательной температуре их прочность не достигает прочности соединений, постоянно находящихся в нормальных условиях. Также важно и то, при какой температуре находятся соединения после склеивания. Соединения, склеенные и отвержденные в течение 2 ч при температуре 5°С и набравшие прочность 4 МПа, затем в течение последующих 200 ч приобрели прочность в зависимости температуры доотверждения— 10,5 и 8 МПа. На конечную прочность склеивания при температурах выше нормальной (20±2°С) существенное влияние оказывает время отверждения и доотверждения соединений. Так, суточная прочность соединений, полученная при нормальных условиях, достигается при температуре 60°С практически уже через 15 мин. При нахождении соединений примерно при такой же температуре (65°С) достигается прочность за сутки в два с лишним раза большая, чем у соединений с нормальными условиями склеивания и отверждения. Положения, рассмотренные в статье, не касаются напрямую проблем склеивания: ❏ стандартных труб из НПВХ-100 и НПВХ-125 с раструбами под уплотнительные кольца [9, 10]; ❏ термостойких труб из дополнительно хлорированного поливинилхлорида ПВХ-Х [11]; ❏ зазорозаполняющими (на сильных растворителях) клеями. Этим проблемам должны быть посвящены отдельные статьи. В заключение следует отметить, что в отсутствие Сводов правил по устройству конкретных трубопроводов из труб из НПВХ, правильное использование рассмотренных положений о монтажно-технологических параметрах склеивания поможет трубопроводостроителям вначале подобрать соответствующие зазоронезаполняющие (на слабых растворителях) клеевые композиции и затем качественно и производительно произвести клеевые работы.
1.Ромейко В.С., Алескер Я.Б., Отставнов А.А., Устюгов В.А. и др. Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. Ч. 1. Трубы и детали трубопроводов. Проектирование трубопроводов. М.: ВАЛАНГ, 1997. 2.Ромейко В.С., Алескер Я.Б., Отставнов А.А., Устюгов В.А. и др. Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. Ч. 2. Строительство трубопроводов. Эксплуатация и ремонт трубопроводов. М.: BAJIAHГ, 1997. 3.Отставнов А.А. Склеивание внахлестку труб из ПВХ. Пластические массы, №2/1984. 4.Отставнов А.А. К проблеме теоретических основ разработки технологии и оборудования для склеивания пластмассовых трубопроводов. Сб. научных трудов И.С. им. Е.О. Патона: Сварка и склеивание изделий из полимерных материалов. Киев, 1987. 5.Отставнов А.А. Основные закономерности прочностного поведения соединений с клеями на слабых растворителях труб из непластифицированного поливинилхлорида. Пластические массы, №6/2003. 6.Отставнов А.А. Экспериментальные исследования роли и поведения растворителей при склеивании труб из непластифицированного поливинилхлорида. Пластические массы, №6/2005. 7.Отставнов А.А. Соединение полимерных трубопроводов. Склеивание труб из непластифицированного поливинилхлорида // Сантехника. №6/2002. 8.Отставнов А.А. О влиянии технологических факторов на прочность раструбных клеевых соединений труб из НПВХ. Трубопроводы и экология, №2/2004. 9.Отставнов А.А. Соединение полимерных трубопроводов. Склеивание труб из НПВХ-100 и НПВХ-125 с раструбами под уплотнительные кольца // Сантехника. №1/2003. 10. Отставнов А.А. Особенности бестраншейной реконструкции ветхих водопроводов с использованием труб из ПВХ-125 с клеевыми соединениями. Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. Проектирование, строительство, эксплуатация. Научно-технический альманах. Problems of transport and engineering communications development. №1/2003. 11. Отставнов А.А. Склеивание труб из дополнительно хлорированного поливинилхлорида // Сантехника. №2/2003.
