Способ безопасной транспортировки поврежденных объектов с экологически опасными материалами и композиция отверждающегося материала для фиксации этого объекта

Способ безопасной транспортировки поврежденных объектов с экологически опасными материалами и композиция отверждающегося материала для фиксации этого объекта

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области безопасной транспортировки поврежденных объектов с экологически опасными веществами и к технологии изготовления фиксирующих материалов из органических пеноматериалов.

Актуальность решаемой проблемы вызвана необходимостью создания средств и условий, позволяющих безопасно транспортировать поврежденные в результате аварий или неправомерных действий объекты, разрушение которых может вызвать выброс или разлив материалов, представляющих собой экологическую опасность как для атмосферы, так и территории зоны транспортировки. К таким материалам относятся сухие огнеопасные вещества, легколетучие соединения, радиоактивные соединения.

Известны способы безопасной транспортировки экологически опасных объектов, включающие их установку на площадку транспортного средства (заявка РФ №93008266, МПК F42В 39/00, опубл. 20.07.96 г.) или в транспортируемый модуль (заявка РФ №93026487, МПК 42 В 39/00, опубл. 27.01.97 г.) с использованием в качестве средств закрепления конструктивных элементов или амортизационных систем.

Известен способ безопасной транспортировки емкостей с опасными грузами (заявка РФ №97100191, МПК В65D 88/22, опубл. 27.02.99 г.), включающий установку емкостей в контейнерах для транспортировки и их фиксацию на базовой поверхности посредством системы клиновых элементов.

К недостаткам известных способов относится их достаточно высокие сложность и многооперационность, в связи с чем использование их в экстремальных ситуациях и вне производственных условий проблематично.

Известен в качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому способ безопасной транспортировки объекта с экологически опасными материалами путем его установки и фиксации в транспортируемый модуль (заявка РФ №97100191, МПК В65D 88/22, опубл. 27.02.99 г.).

К недостаткам прототипа относится достаточно высокая сложность, продолжительность и отсутствие возможностей предложенной системы средств, позволяющей перекрыть максимальное число повреждений, в том числе и сквозных, обеспечивающих амортизацию любого типа, проявляющуюся при транспортировании любыми видами транспорта.

Задачей авторов изобретения является разработка эффективного экспрессного и оперативного способа фиксации поврежденных объектов с экологически опасными материалами при их транспортировке и в экстремальных ситуациях, обеспечении возможности устранения возможных множественных повреждений в объекте.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении возможности перекрытия максимального числа повреждений, в том числе и сквозных, и обеспечении амортизации любого типа, проявляющейся при транспортировании любыми видами транспорта, в упрощении процесса фиксации и ускорения его, повышения безопасности за счет повышения устойчивости к вибрации и удару при транспортировке, обеспечения возможности демонтажа при поставке груза.

Указанные задача и новый технический результат, обеспечиваемые при использовании предлагаемого способа, достигаются тем, что в известном способе безопасной транспортировки объекта с экологически опасными материалами путем его установки и механической фиксации в транспортируемый модуль фиксацию поврежденного объекта осуществляют после установки его в полости транспортируемого модуля с образованием зазоров не менее 1/2 минимального габарита объекта между внутренней поверхностью модуля и внешней поверхностью объекта, рассчитанных с учетом максимальной массы транспортируемого материала и Р=0,2 МПа критической нагрузки при транспортировке объекта заданной массы, с обеспечением безопасности транспортировки путем введения в эти зазоры жидкой отверждающейся композиции холодного отверждения не более чем на 2/3 высотного габарита поврежденного объекта.

В качестве прототипа предлагаемой композиции известна композиция отверждающегося материала для фиксации, включающая полимерное связующее и армирующий наполнитель (заявка РФ №96112547, МПК В65D 88/12, публ. 20.09.98 г.), в качестве наполнителя она содержит армирующие ткани.

Недостатком известной композиции является отсутствие возможности аварийного герметизирующего перекрытия сквозных повреждений в объекте с экологически опасными материалами при транспортировке, обеспечивающего безопасное их состояние.

Задачей авторов изобретения является разработка рецептуры композиции, позволяющей надежно фиксировать поврежденные объекты с экологически опасными материалами в транспортировочном модуле при воздействии всех видов транспортных факторов.

Новый технический результат, обеспечиваемый использованием предлагаемой композиции, заключается в повышении безопасности процесса фиксации за счет снижения максимальной температуры, выделяющейся при вспенивании и отверждении фиксирующего материала, в сохранении прочностных и весовых характеристик собранной конструкции, а также максимальной прочности при фиксации, при одновременном сохранении коэффициента теплопроводности, плотности, влагопоглощения, уменьшении водопоглощения и стоимости получаемого материала.

Указанные задача и новый технический результат обеспечивается тем, что в известной композиции отверждающегося материала для фиксации объекта с экологически опасными материалами по способу по п.1, включающей связующее и наполнитель, в соответствии с предлагаемой композицией, в качестве связующего композиция содержит соединения из класса пенополиуретановых олигомеров холодного отверждения, наполнитель в виде ценосфер при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

связующее:
полиизоцианатная составляющая пенополиуретановых
олигомеров	40-45;
полиэфирная составляющая пенополиуретановых
олигомеров	35-40;
наполнитель	10-20.

Предлагаемые способ и композиция безопасной транспортировки поврежденного объекта с экологически опасными материалами поясняется следующим образом.

Первоначально поврежденный объект, содержащий экологически опасные материалы, устанавливают в транспортируемый модуль, в котором предусмотрены соответствующие растяжки для такого объекта, и придают ему необходимое (в зависимости от конструкционных особенностей) положение с соблюдением заданных величин зазоров между стенками этого объекта и стенками транспортировочного модуля. Величина зазора, рассчитанная с учетом максимальной массы транспортируемого материала и Р=0,2 МПа критической нагрузки при транспортировке объекта заданной массы, должна быть не менее 1/2 минимального габарита транспортируемого объекта. Затем осуществляют фиксацию объекта в заданном положении посредством заливки в зазоры между стенками объекта стенками модуля жидкой отверждающейся композиции. При этом фиксация указанного объекта происходит по всей площади его наружной поверхности, и обеспечивается его изоляция от соприкасающейся с ним поверхности транспортировочного модуля, на который воздействуют все виды транспортировочных нагрузок. В случае закрепления объекта в полости транспортировочного модуля механическими средствами состоялась бы фиксация только по локальным точкам или участкам, как это предусмотрено в прототипе, при этом при нарушениях целостности объекта в любой из зон, попадающих в область соприкосновения со стенками полости модуля, гарантированной их фиксации не было бы обеспечено. При использовании фиксации с использованием отверждающейся композиции, как это предложено в заявляемом способе, позволяющей перекрыть максимальное число повреждений, в том числе и сквозных, обеспечивается амортизация воздействий любого типа, проявляющихся при транспортировании любыми видами транспорта.

В качестве фиксирующего материала для объекта с экологически опасными материалами выбраны полимеры именно из группы жестких ППУ холодного отверждения, поскольку их прочностные характеристики и адгезионные свойства (как это показали эксперименты) обеспечивают требуемую прочность фиксации при транспортировке, и в тоже время обеспечивается возможность простой расфиксации (демонтажа) объектов после доставки их к месту утилизации или захоронения.

Кроме того, максимальная температура отверждения при вспенивании и отверждении таких композиций и количество выделившейся теплоты реакции отверждения не выходят за пределы допустимых для веществ, содержащихся в транспортируемых объектах. Это также обеспечивает безопасные условия в процессе их фиксации.

Величину эффективного зазора определяют на основании известных математических формул расчета зависимости, связывающей массу объекта, его габариты, величину зазора и величину критической нагрузки при транспортировке Ркр.=0,2 МПа.

Композицию отверждающегося материала необходимо добавлять в зазоры при минимальном заполнении их на 2/3 высотного габарита поврежденного объекта, что, как это показали эксперименты, является достаточным для безопасных условий сборки и работоспособности фиксирующих средств указанного типа. После отверждения композиции транспортировочный модуль с зафиксированным объектом с экологически опасными материалами в его полости готов к перемещению.

На фиг.1 изображен условно-схематично транспортировочный модуль с объектом в его полости, где:

1 - транспортировочный модуль,

2 - поврежденный объект с экологически опасными материалами,

3 - слой отвержденной заливочной композиции,

4 - зазор,

5 - 2/3 высотного габарита поврежденного объекта.

Предлагаемая композиция отверждающегося материала для фиксации поврежденного объекта с экологически опасными материалами поясняется следующим образом.

Предлагаемую композицию готовят смешением полимерного связующего из группы полиэфиров с наполнителем в виде зольных микросфер. Количественные порции компонентов предлагаемой композиции выдерживали при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

связующее:
полиизоцианатная составляющая из
пенополиуретановых олигомеров	40-45;
полиэфирная составляющая из
пенополиуретановых олигомеров	35-40;
наполнитель	10-20.

Подбор количественных соотношений компонентов композиции осуществлен на основе проведения значительного числа опытов на лабораторной опытной модели до получения требуемой величины прочности фиксации при воздействии моделируемой расчетной нагрузки.

Экспериментально было установлено, что максимально способствует обеспечению минимальной температуры, развиваемой при вспенивании и отверждении композиции, а также максимальной прочности при фиксации, при одновременном сохранении коэффициента теплопроводности, плотности, влагопоглощения, уменьшении водопоглощения и стоимости получаемого материала, использовании именно заявленного состава композиции.

После проведения проверочных испытаний в лабораторных условиях была подтверждена результативность всех мероприятий предлагаемого способа и предлагаемой композиции.

Таким образом, использование предлагаемого способа и композиции для фиксации поврежденных объектов с экологически опасными материалами обеспечивает возможность перекрытия максимального числа повреждений, в том числе и сквозных, амортизацию любого типа, проявляющуюся при транспортировании любыми видами транспорта, упрощение процесса фиксации и ускорения его, повышает безопасность за счет снижения максимальной температуры, развиваемой при вспенивании и отверждении материала, и повышение устойчивости к вибрации и удару при транспортировке, а также возможность демонтажа при поставке груза

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа и композиции для фиксации объекта с экологически опасными материалами подтверждается следующими примерами конкретной их реализации.

Пример 1. В лабораторных условиях были опробованы предлагаемый способ и композиция для безопасной транспортировки объектов с экологически опасными материалами.

В качестве поврежденного объекта с экологически опасными материалами был использован габаритно - весовой макет с имитацией повреждений, содержащий в качестве экологически опасного материала радиоактивные отходы. Указанный объект был закреплен на растяжках в транспортировочном модуле с равномерными зазорами относительно стенок модуля. В образовавшиеся зазоры вводилась порционно (порциями по 1 кг) отверждающаяся композиция холодного отверждения.

Величину эффективного зазора определяют на основании известных математических формул расчета зависимости, связывающей массу объекта, его габариты, величину зазора и величину критической нагрузки при транспортировке

Ркрит.=0,2МПа.

В условиях данного примера величина зазора =25 см.

Фиксирующую композицию приготавливали следующим образом.

В навеску простого полиэфира марки А240-2 (ТУ 6-55-221-1387-94) вводилась навеска зольных микросфер (ТУ 21-22-37-94) и полученная смесь перемешивалась на электромешалке с числом оборотов 1400 об/мин до однородного состояния в течение не менее 3 минут. В полученную композицию вводилась навеска ПИЦ (полиизоцианата) марки Десмодур, Германия. Полученная смесь перемешивалась на электромешалке с числом оборотов 1400 об/мин до однородного состояния в течение не более 30 секунд. Сразу после смешения готовая композиция выливалась в ограничительную форму, в которой и происходило вспенивание и отверждение пеноматериала. В процессе вспенивания контролировалась температура, развиваемая внутри получаемого блока, и фиксировалась максимальная температура, развиваемая при вспенивании и отверждении материала. С учетом факта возможного выделения тепла при отверждении полимерной композиции для предлагаемого состава выбран тот, у которого температура, развиваемая при отверждении и вспенивании, не превышала 130°С, поскольку в противном случае возможно создание дополнительных условий повышенной опасности для поврежденного объекта с экологически опасными материалами. После отверждения из полученного пеноблока вырезались образцы для определения физико-механических, теплофизических характеристик материала, а также влаго- и водопоглощения. В заключение сравнивались стоимостные характеристики получаемого материала.

Примеры 2, 3 выполнены в условиях примера 1 с вариантами соотношений компонентов композиции.

Полученные результаты сведены в таблицу.

Как это показали эксперименты, использование предлагаемого способа и композиции для фиксации поврежденных объектов с экологически опасными материалами обеспечивает возможность перекрытия максимального числа повреждений, в том числе и сквозных, амортизацию любого типа, проявляющуюся при транспортировании любыми видами транспорта, упрощение процесса фиксации и ускорения его, повышает безопасность за счет снижения максимальной температуры, развиваемой при вспенивании и отверждении материала, и повышение устойчивости к вибрации и удару при транспортировке, а также возможность демонтажа при поставке груза.

Таблица
№ примера	Содержание полиэфира, %	Содержание ПИЦ, %	Содержание микросфер, %	Плотность, кг/м3	Максимальная температура при вспенивании, °C	Предел прочности при сжатии, МПа	Коэффициент теплопроводности, Вт/мК	Водопоглощение, %	Влагопоглощение, %	Стоимость, руб/кг
Аналог	45	55	0	63	138	0,39	0,056	1,27	1,62
1	41	49	10	70	130	0,41	0,056	1,01	1,52
2	37	43	20	76	119	0,43	0,061	0,42	1,45
3	34	41	25	82	118	0,34	0,063	0,33	1,44

1. Способ безопасной транспортировки поврежденных объектов с экологически опасными материалами путем его установки и механической фиксации в транспортируемый модуль, отличающийся тем, что фиксацию объекта транспортировки осуществляют после установки его в полости транспортируемого модуля и механической фиксации его с образованием зазоров между соприкасающимися внутренней поверхностью модуля и внешней поверхностью объекта, составляющих не менее 1/2 минимального габарита транспортируемого объекта и рассчитанных с учетом максимальной массы транспортируемого материала и Р=0,2 МПа - критической нагрузки при транспортировке объекта, путем введения в эти зазоры жидкой отверждающейся композиции холодного отверждения не менее чем на 2/3 высотного габарита поврежденного объекта.

2. Композиция отверждающегося материала для фиксации поврежденного объекта с экологически опасными материалами по способу по п.1, включающая связующее и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве связующего композиция содержит соединения из класса пенополиуретановых олигомеров холодного отверждения, наполнитель в виде ценосфер при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

связующее:
полиизоцианатная составляющая
пенополиуретановых олигомеров	40-45
полиэфирная составляющая пенополиуретановых
олигомеров	35-40
наполнитель	10-20