Использование композитных материалов в системе водоотведения, преимущества и недостатки композитных водоотводных лотков

Одним из ключевых факторов обеспечения работоспособного состояния и долгого периода эксплуатации дорожного полотна является обеспечение качественной системы водоотведения. Многолетний опыт ремонтных работ дорог и мостов показывает, что верный выбор материала водоотводной системы увеличивает сроки эксплуатации дорожных конструкций, а также в перспективе экономит вложенные в ремонт средства.

Давайте разберемся, что такое композитные водоотводные лотки, в чем их преимущества и недостатки.

Общая информация о композитных лотках

Производство композитных лотков осуществляется из таких базовых (основных) материалов, как кварцевые волокна, стекловолокна и вспомогательных – полиэфирных, фенольных, эпоксидных, полиуретановых и термореактивных смол.

Базовый материал композитных лотков

Кварцевое волокно — это волокно, созданное из кристаллов кварца высокой чистоты. Для производства сначала размягчают кварцевые стержни (в кислородно-водородном пламени), а затем из стержней создают нити. Поскольку создание кристаллов кварца высокой чистоты — энергозатратный процесс, кварцевое волокно дороже альтернативных вариантов (стекловолокна и высококремнистого волокна) и имеет ограниченное применение. Кварцевое волокно получают путём нагревания кварцевых стержней в кислородно-водородном пламени. Затем из кварцевого стержня вытягивают нити, создавая кварцевые волокна. В волокна могут быть добавлены германий и фосфор для повышения показателя преломления. Одно кварцевое волокно может иметь прочность на разрыв в 5,5 гигапаскалей. Кварцевые волокна химически стабильны, так как на них не влияют галогены. Они обладают более высоким термическим сопротивлением, чем S-стекло или E-стекло [3].

Вспомогательные материалы композитных лотков (смолы)

  • Фенольные смолы является матрично-связующим элементом, который улучшает огнестойкость материала, а также снижает выделение вредных продуктов горения при взаимодействии с огнем.
  • Эпоксидные смолы увеличивают устойчивость к смене температурного режима, а также являются ингибитором коррозии.
  • Полиуретановые смолы увеличивают прочностные характеристики композитного материала.
  • Термореактивные смолы улучшают сопротивление к ударным воздействиям и внешних факторов агрессивной среды.

Комплексная работа основных и вспомогательных компонентов композитных водоотводных лотков делает их конкурентно способным продуктом на рынке систем водоотведения.

Рисунок 1. Пример применения композитных подвесных лотков, произведенный компанией ООО «ПКК».

Преимущества композитных водоотводных лотков

  • Легкость материала. Небольшой вес, уменьшает затраты на логистику, в дальнейшем упрощает монтаж и не создает сильного увеличения постоянной нагрузки на основные несущие конструкции мостов и эстокад.
  • Простота монтажа (в конструкции предусмотрен монтаж внахлёст, что улучшает качество соединения). Установку лотков можно осуществлять без использования узкопрофильной специализированной техники, что приводит к уменьшению ресурсных и финансовых затрат. Для соединения лотков не нужна сварка. При этом стыки герметичны, не протекают даже под воздействием высокой механической нагрузки и разрушающих факторов. Для соединения стыков лотков нет нужды в сварке, а за счет обичайки, монтажа внахлёст и дополнительной накладки обеспечивается герметичность.
  • Гладкая поверхность. Данное свойство лучше, чем у аналогов из металла и железобетона, оно обеспечивает высокую пропускную способность воды, что уменьшает риски заиливания, засоров, а также обледенения в холодное время года.
  • Длительный срок эксплуатации до 50 лет, так как композитный материал устойчив к коррозии, солевым растворам, щелочным средам, нефтепродуктам и бактериальному разложению.
  • Соответствие параметрам пожарной безопасности: трудновоспламеняемые, слаботоксичные – выделяют небольшое количество вредных веществ под воздействием огня, низкое дымообразование.
  • Экологичность – на протяжении срока эксплуатации не содержат и не выделяют токсичных, вредных веществ.
  • Термоустойчивы. Композитные водоотводные лотки не изменяют своих физических свойств в температурном диапазоне от – 60 Со до +50 Со окружающей среды.
  • Диэлектричны. Так как во время эксплуатации композитных водоотводных лотков не образуется статического электричества на поверхности, то нет необходимости в канальном монтаже заземления.
  • Цветоустойчивость. Так как цветовой пигмент замешивают в момент производства композитного материала, то происходит его равномерное распространение во всех направлениях плоскости сечения, что обеспечивает цветоустойчивость, на весь срок эксплуатации лотков.

Недостатки композитных водоотводных лотков

  • Относительно низкая устойчивость к ударным нагрузкам.
  • Лотки из стеклопластика после долгого срока эксплуатации склонны к воздействию УФ излучения, что со временем может привести к влагопоглощению, из-за чего снижается работоспособность данных лотков.

Исходя из вышеперечисленных свойств, можно сделать вывод, что положительные качества, превалируют над всеми недостатками. Применение композитных лотков обеспечивает эффективную работу систем водоотвода, способствуя снижению интенсивности износа дорожного полотна и других конструкций.

Список использованной литературы

  1. Б.А Бондарев, П.В. Борков: Сопротивление полимерных комопозиционных материалов действию циклических напряжений. Липецк 2017 13-38 с.
  2. Свод правил: СП 5 34.13330.2021: Автомобильные дороги. СНиП 2.05.02-85*. Москва, 2021. 82-96 с.
  3. Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР): Рекомендации по применению на мостовых сооружениях водоотводных лотков из полимерных композиционных материалов, Москва, 2021. С.5-28.