Cách đánh giá thử nghiệm keo sửa ống ở nhiệt độ 40°C

Khi các đội thi công phục hồi đường ống không đào hở làm việc trong điều kiện khí hậu sa mạc hoặc giữa mùa hè oi bức với nhiệt độ bề mặt lên tới 40°C (104°F), các loại nhựa sửa chữa thông thường sẽ nhanh chóng biến thành khối gel đông cứng chỉ trong vài phút. Một video trình diễn thực tế cho thấy nhựa đóng rắn thành công ở 40°C là rất ấn tượng, nhưng các kỹ sư hiện trường cần phải hiểu chính xác từng mốc thời gian được báo cáo trước khi đưa vật liệu xuống lòng đất.

Trong Video trình diễn nhựa silicat Reliance S1, được thử nghiệm cho ứng dụng phục hồi đường ống ở nhiệt độ cao, hai thông số chuẩn đã được công bố: thời gian thao tác (pot life) 15 phút và thời gian đóng rắn 45 phút ở 40°C. Để áp dụng an toàn các thông số này trên công trường thoát nước đô thị đang vận hành cùng Hệ thống vật liệu sửa chữa sợi thủy tinh và nhựa của chúng tôi, bạn cần phân biệt rõ ràng giữa thời gian khuấy trộn, cửa sổ thao tác, phản ứng đỉnh nhiệt tỏa và tiêu chí xả khí bóng chèn (packer).

Nhận biết công thức S1 và giới hạn nhiệt độ môi trường

Nhựa silicat dùng trong sửa chữa điểm đường ống không đào là hệ vật liệu lai hữu cơ - vô cơ hai thành phần: thủy tinh lỏng (natri silicat) và polyisocyanate polyme biến tính. Không giống như nhựa epoxy hoặc polyester, nhựa silicat bám dính cực kỳ chắc chắn vào thành ống chủ ẩm ướt, có độ co ngót không đáng kể (<0,5%), không bắt lửa và không phát sinh khí độc styren khó chịu.

Tuy nhiên, phản ứng cộng trùng hợp bản chất là phản ứng tỏa nhiệt mạnh và đặc biệt nhạy cảm với năng lượng nhiệt xung quanh. Với các công thức tiêu chuẩn (được thiết kế cho 15°C–20°C), việc nhiệt độ nguyên liệu tăng lên 40°C sẽ rút ngắn thời gian tạo gel xuống dưới 4 phút. Công thức mùa hè S1 Summer Special được bổ sung các chất làm chậm phản ứng và xúc tác tùy chỉnh giúp kìm hãm giai đoạn cộng ái nhân ban đầu, giữ cho hỗn hợp luôn linh động và dễ lăn ép trong 15 phút ngay cả ở nhiệt độ cao.

Theo nghiên cứu của Krasowska và cộng sự (2025) về động học phản ứng của vật liệu composite phục hồi đường ống, tốc độ phản ứng nhiệt tuân thủ nghiêm ngặt theo định luật Arrhenius. Nếu các thùng chứa hóa chất nằm trong thùng xe tải thi công phơi nắng lên tới 45°C, phản ứng sẽ tăng tốc theo cấp số nhân. Do đó, nhiệt độ phải được đo đạc tại ba vị trí quan trọng: trong thùng chứa hóa chất lỏng, trên bàn tẩm keo ngoài trời và tại thành trong của đường ống ngầm.

Phân biệt thời gian thao tác, đông kết ban đầu và thời điểm xả khí packer

Sự cố thi công ngoài hiện trường thường xảy ra khi công nhân nhầm lẫn "thời gian thao tác" (pot life) là toàn bộ thời gian hoàn thiện, hoặc coi "thời gian đóng rắn" là thời điểm có thể lập tức xả hơi rút packer ra ngoài.

Trong thực tiễn kỹ thuật không đào, các thuật ngữ này đại diện cho những giai đoạn vật lý hoàn toàn tách biệt:

1. Thời gian thao tác / Cửa sổ thi công (15 phút ở 40°C): Đây là khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu trộn hai thành phần A và B cho đến khi keo bắt đầu chuyển sang điểm gel. Trong vòng 15 phút này, đội thợ phải đổ keo, dùng con lăn ép thấm đều nhựa vào thảm sợi thủy tinh nhiều lớp, quấn thảm đã tẩm keo quanh bóng chèn khí nén (packer), cố định bằng dây cao su hoặc băng dính, thả packer xuống hố ga và dùng tời kéo chính xác vào vị trí đường ống bị nứt vỡ.

2. Đông kết ban đầu và đỉnh phản ứng tỏa nhiệt: Sau khi vào vị trí, packer được bơm căng đến áp suất làm việc (thường từ 1,5 đến 2,5 bar tùy kích thước). Nhựa bước vào giai đoạn liên kết chéo mạnh mẽ, tạo ra mức tăng nhiệt độ bên trong rất cao, khóa chặt hình học của ống lót áp sát vào thành ống chủ.

3. Thời gian đóng rắn (45 phút ở 40°C): Là khoảng thời gian cần thiết để mạng lưới polyme silicat đạt đủ mật độ liên kết chéo và độ cứng Shore theo tiêu chuẩn dưới áp suất nén liên tục của packer.

4. Tháo khuôn và xả khí packer: Ngay cả khi đã đủ 45 phút, tuyệt đối không được xả khí packer cho đến khi nhiệt phản ứng đã hạ nhiệt và khối composite đã nguội xuống dưới nhiệt độ biến dạng nhiệt. Xả khí packer trong khi màng nhựa vẫn còn trạng thái đàn hồi dạng cao su có thể dẫn đến hiện tượng bong tách (delamination) tức thì dưới áp lực thủy tĩnh của mạch nước ngầm.

Tại sao dữ liệu thử nghiệm ở 40°C trong phòng thí nghiệm khác với thực tế cống ngầm

Trong video chính thức của Reliance, thử nghiệm 40°C được tiến hành trong môi trường nhiệt độ được kiểm soát đồng đều. Nhưng trên công trường thoát nước thực tế, môi trường nhiệt động lực học bị phân tách rõ rệt:

Khi thảm tẩm keo được đẩy sâu vào cống ngầm dưới lòng đất, thành ống và lớp đất bao quanh đóng vai trò như một bộ tản nhiệt khổng lồ. Trong khi đội ngũ trên mặt đất phải chạy đua với thời gian thao tác 15 phút ở nhiệt độ 40°C, quá trình đóng rắn thực tế bên trong lòng ống mát mẻ 20°C sẽ kéo dài hơn 45 phút. Hiểu rõ sự chênh lệch nhiệt động lực học này giúp ngăn ngừa việc xả hơi packer quá sớm. Để tham khảo các tiêu chuẩn đóng rắn, hãy xem ASTM F1216.

Danh mục kiểm tra thi công sửa chữa điểm không đào trong thời tiết nắng nóng

Để bảo đảm chất lượng đồng đều cho các mối vá điểm trong thời tiết nắng nóng, các giám sát công trình cần thực hiện nghiêm ngặt quy trình kiểm tra sau:

• Bảo quản hóa chất trong bóng râm hoặc xe có điều hòa: Giữ các thùng nhựa A và B ở nhiệt độ dưới 25°C trước khi phối trộn, ngay cả khi nhiệt độ không khí ngoài trời đạt 40°C. Điều này giúp tối đa hóa thời gian thao tác hữu ích trên bàn tẩm keo.

• Thực hiện thử nghiệm trong cốc tại công trường: Lấy mẫu 100 g nguyên liệu của ngày thi công và khuấy trộn trong cốc nhựa. Ghi nhận chính xác số phút bắt đầu tạo gel và thời điểm đỉnh nhiệt tỏa trong điều kiện thời tiết thực tế trước khi tẩm ướt toàn bộ cuộn sợi thủy tinh.

• Duy trì quan sát liên tục qua camera CCTV: Đảm bảo packer được định vị chính xác ngay giữa tâm vết nứt trong vòng 10 phút kể từ lúc tẩm nhựa. Tuyệt đối không cố đẩy một packer đã bắt đầu chuyển sang trạng thái gel sau mốc 15 phút.

• Kiểm tra độ cứng mẫu cốc trước khi xả khí packer: Kiểm tra phần keo thừa còn lại trong thùng trộn hoặc cốc thử nghiệm. Chỉ tiến hành xả áp suất khí nén của packer khi mẫu thử đã cứng như đá và sờ vào thấy hoàn toàn nguội lạnh.

Để nhận bảng dữ liệu kỹ thuật công thức nhựa, bảng tính định mức tiêu hao hoặc hỗ trợ kỹ thuật dự án trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, hãy truy cập Hệ thống vật liệu sửa chữa sợi thủy tinh và nhựa hoặc gửi thông tin đường ống qua Cổng yêu cầu kỹ thuật.