Частные дачи, а часто и коттеджи в неблагоустроенных поселках (при отсутствии централизованных/групповых систем водоснабжения, водоотведения, отопления) или частные дома в селах и ПГТ, где нет коммуникации сетей водоснабжения, водоотведения и/или газоснабжения, по факту остаются «вне цивилизации» и обустройство систем инженерно-технического обеспечения в них осуществляется исключительно владельцами. В этой ситуации приоритетными требованиями к самим системам инженерно-технического обеспечения являются надежность, ремонтопригодность, долговечность, а к материалам узлов и коммуникаций – небольшой удельный вес, инертность к максимально широкому спектру агрессивных сред, стабильность к изменению температурно-влажностного режима эксплуатации и знакопеременным нагрузкам, УФ излучению (при наземном расположении) и ценовая доступность. В целом по этим причинам пластиковые кубы, емкости круглого сечения из полимеров-термопластов (как правило, полиэтилена, полипропилена) - недорогих, легких, инертных к практически ко всем слабоагрессивным и многим агрессивным средам, стойких к ползучести при знакопеременных нагрузках, слабокоррозионным и коррозионным грунтам и т.д. – сегодня пользуются большой популярностью у владельцев частных домов и дач.
В ряде случаев (при больших нагрузках на стенки емкости – внешних и внутренних, существенной интенсивности солнечного излучения на вертикальные или горизонтальные пластиковые емкости наружного размещения, а также из соображений безопасности при хранении значительных объемов топлива в больших пластиковых емкостях) пластиковые емкости, баки изготавливают из полимерных композиционных материалов – наполненных полимеров с непрерывной вторичной фазой в виде нитей стекловолокна или в формате двухслойных ламинатов, в которых базовый (внутренний) слой емкости выполнен из полимера (как правило, полипропилена), а наружный представляет собой наполненный реактопласт – реактивную смолу или термопласт, армированный стекловолокном. Это позволяет существенно увеличить показатель относительной удельной прочности материала (до уровня алюминия и меди в случае армированного полипропилена), а значит и кольцевую жесткость емкости без использования конструктивных изменений.
Таблица. Относительная удельная прочность ненаполненных и наполненных (армированных) термопластов и некоторых металлов.
| Материал | Относительная удельная прочность |
|---|---|
|
Ненаполненные термопласты: - поликарбонат; - полиэтилен; - полипропилен; - сополимер стирола и акрилонитрила. |
1,0 1,09 1,24 1,48 |
| Бронза (литьевая) | 1,52 |
| Сплавы цинка (литьевые) | 1,67 |
|
Термопласты, наполненные стеклянным волокном: - полиэтилен; - поликарбонат; - сополимер стирола и акрилонитрила; - полипропилен. |
1,71 1,76 1,95 2,62 |
| Магний | 2,19 |
| Алюминий | 2,52 |
Кроме того, армирование термопластов (или термореактивных смол) позволяет значительно уменьшить температурный коэффициент линейного расширения материала, что является важной характеристикой для пластиковых емкостей, баков при подземном (в грунте) размещении и использовании в качестве отстойников или септиков, где температура стоков может колебаться от 2-5 (в зимний период простоя) до 40-60 градусов Цельсия (при сливе горячих сточных вод с кухонных моек, стиральных/посудомоечных машин, душа/ванной).
Таблица. Температурные коэффициенты линейного расширения некоторых наполненных термореактопластов и полимерных композитных материалов (стеклопластиков) на их основе.
| Полимер | Наполнитель | Количество наполнителя, % (масс.) |
Коэффициент линейного расширения, α·105·К-1 |
|---|---|---|---|
| Полиамид 6 |
- Стеклянное волокно |
- 30 |
8-10 3,5-4,0 |
| Полиамид 6,6 |
- Углеродное волокно |
- 40 |
8-10 1,4 |
| Полиамид 12 |
- Стеклянное волокно |
- 30-50 |
12 5-8 |
| Поликарбонат |
- Стеклянное волокно |
- 30 |
6-7 2,5-3,0 |
| Сложный полиэфир |
- Углеродное волокно |
- 30 |
9 0,9 |
| Полиэтилен высокой плотности |
- Стеклянное волокно |
- 40 |
12 5,1 |
| Полипропилен |
- Асбест Стеклянное волокно |
- 25-45 20-40 |
10 2,5-4,0 3,4-5,2 |
| Полистирол |
- Асбест |
- 25 |
7,7 2,7 |
| Политетрафторэтилен |
- Стеклянное волокно |
- 15-25 |
12-14 7,6 |
| Фенолформальдегидная смола |
- Ткань Крафт-бумага |
- 50-60 60 |
5,5 2,0 1,3 |
| Полиэфирная смола |
- Рубленое стеклянное волокно Слоистый стеклопластик |
- 16-26 45-60 |
8,0 2,3-3,4 1,1-1,6 |
Все пластические массы – полимеры термопласты, реактопласты и каучуки в разной степени подвержены окислительной деструкции (старению), механической деструкции (в основном при воздействии высоких статических или средневысоких динамических, знакопеременных нагрузок) и химической деструкции (коррозии). Кроме того, пластиковая ёмкость для выгребной ямы, как и пластиковые ёмкости для септиков могут быть подвержены биологической деструкции, вызываемой плесневыми грибами и приводящей к потере эластичности, повышению жесткости и хрупкости материала, что следует учитывать при проектировании и производстве пластиковаых емкостей.
По отношению к химическим агрессивным средам полимеры делят на гетероцепные (полиамиды, тиоколы, силоксаны, полиэфиры), нестойкие к агрессивным средам, горячей воде и карбоцепные (образованные только атомами углерода), которые делят на три больших условных группы:
Химическая деструкция может быть усилена механической (нагружением) и окислительной деструкцией, что обуславливает сравнительно быстрое старение полиэтиленовых емкостей, баков при доступе кислорода и значительных внутренних/внешних нагрузках, а также емкостей, баков из полипропилена блок сополимера PP-B и (отчасти) гомополимера полипропилена РР-Н в отличие от пластиковых кубов, емкостей из рандомсополимера полипропилена PP-R, а тем более – полимерных композитных материалов – наполненных термопластов или двухслойных ламинатов. Поэтому:
Стеклопластиковые емкости (из наполненного непрерывной вторичной фазой полимера) и двухслойные ламинаты, в которых внутренний слой из термопласта защищен слоем армированного (наполненного) полимера можно располагать на улице под прямым воздействием солнечных лучей или в грунтах любого индекса коррозионного влияния от не коррозионных (индекс от 0 и выше) и слабокоррозионных (индекс от -4 до 0) до оказывающих сильное коррозионное воздействие.
Таблица. Индексы коррозионного влияния грунтов.
| Состав почвы | Известковые, опоки, песчаный мергель, не расслаиваются песок. | +2 |
| Суглинки, супеси, песчаный суглинок, мергелистые глинистые грунты (содержание ила 75% или менее) | 0 | |
| Мергелистые глины, гумус | -2 | |
| Торф, толстые суглинки, болотные почвы | -4 | |
| Грунтовая вода | нет | 0 |
| присутствует | -1 | |
| меняется | -2 | |
| Удельное сопротивление | 10000 ohm.cm или более | 0 |
| 10000 - 5000 | -1 | |
| 5000 - 2300 | -2 | |
| 2300 - 1000 | -3 | |
| 1000 или менее | -4 | |
| Содержание влаги | 20% или меньше | 0 |
| 20% или более | -1 | |
| рН | 6 или более | 0 |
| 6 или меньше | -2 | |
| Сульфиды и сероводород | нет | 0 |
| следы | -2 | |
| присутствует | -4 | |
| Карбонаты | 5% или более | +2 |
| 5-1% | +1 | |
| 1% или меньше | 0 | |
| Хлориды | 100 мг / кг или менее | 0 |
| 100 мг / кг или более | +1 | |
| Сульфаты | 200 мг / кг или менее | 0 |
| 200 -500 мг / кг | -1 | |
| 500 - 1000 мг / кг | -2 | |
| 1000 мг / кг или более | -3 | |
| Шлак и кокс | нет | 0 |
| присутствует | -4 | |
Пластиковые кубы, емкости из полимеров термопластов, в том числе вертикальные и горизонтальные пластиковые емкости на дачах, в частных домах и коттеджах могут быть использованы в качестве:
Пластиковые кубы, емкости, в том числе пластиковые емкости для дачи, коттеджа, частного дома имеют ряд преимуществ в сравнении с традиционными емкостями и резервуарами из стали (см. таблицу ниже), причем даже производство пластиковых емкостей по себестоимости и влиянию на окружающую среду выигрывает у производства стальных резервуаров и емкостей из цветных металлов – производство пластиковых емкостей почти не загрязняет атмосферу, требует сравнительно небольшого количества электроэнергии, а пластиковые емкости, баки при подземном размещении практически не загрязняют почву.
Рис. Влияние производства и эксплуатации медных, стальных и пластиковых кубов, емкостей на окружающую среду.
Таблица. Ключевые преимущества пластиковых емкостей, баков перед стальными емкостями, резервуарами.
| Эксплуатационные свойства | Пластиковые емкости, баки | Стальные резервуары |
|---|---|---|
| Средний срок эксплуатации, лет | 50 и более | 15-20 |
| Стоимость производства, транспортировки и монтажа | Низкая | Высокая |
| Устойчивость к абразивному износу | от 0,06 до 0,5 мм в год - в 4 раза выше, чем у стали | Чувствительны к износу при сопутствующей электрохимической коррозии |
| Морозостойкость | Многократное замораживание/оттаивание без изменения свойств при температуре хрупкости от -50 градусов и ниже | Высокая при хранении газа и сыпучих материалов и низкая при хранении жидких сред |
| Коррозионная устойчивость | Средневысокая и высокая, в том числе к агрессивным средам | Чувствительны к атмосферной, водной, электрохимической и т.д. коррозии, ограничены по устойчивости к коррозии при протекторной защите цинком или цинк-алюминием |
| Свойства внутренней поверхности | Низкая шероховатость поверхности, нивелирующая риски наслоений | Заметное сокращение первоначального объема из-за коррозионных и иных наслоений |
| Относительное удлинение | От 100 до 800% для разных полимеров, что увеличивает технологичность и стойкость к знакопеременным нагрузкам | 20-30% |
| Теплопроводность | От 0.13 Вт/(м*К) | До 47 Вт/(м*К), что вызывает запотевание при хранении холодных жидких сред в летний период |
| Пластичность | Изгиб без видимых деформаций при значительных радиусах, что позволяет осуществлять производство пластиковых емкостей разной формы | Низкая, что требует сварочных работ при соединении отдельных элементов/узлов резервуара |
| Удобство транспортировки и монтажа | Малый удельный вес и возможность простого соединения термическим свариванием или химическим склеиванием | Значительный удельный вес, соединение стыков автогенной сваркой |
| Способ размещения | На открытом воздухе с превентивной защитой, под землей | На открытом воздухе с регулярным обновлением защитного покрытия, под землей в шахтах или с выполнением комплекса мероприятий по защите от электрохимической и питтинговой коррозии |
