1

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Źródło: http://pl.fotolia.com/id/42113651

KURS Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

MODUŁ Materiały oraz ich właściwości stosowane do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych

2

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

1 Materiały oraz ich właściwości stosowane do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych

1.1 Wstęp

Nowoczesne systemy wodociągowe i kanalizacyjne wymagają zastosowania rozwiązań dostosowanych do potrzeb zarówno użytkowników i inwestorów, jak również firm wykonawczych dysponujących nowoczesnymi technologiami układania rur.

W pracach nad budową sieci wykorzystywane są obecnie tworzywa sztuczne zapewniające znacznie niższą awaryjność sieci – w porównaniu z innymi grupami materiałów, takimi jak np. materiały sztywne (żeliwo, stal, beton, żelbet). Tempo rozwoju procesów budowlanych zmusza inżynierów i konstruktorów do szukania nowoczesnych, trwałych rozwiązań materiałowych i konstrukcyjnych w obszarach, gdzie materiały tradycyjne okazują się tracić na powszechności, a ich cechy użytkowe coraz częściej nie odpowiadają oczekiwaniom. Systemy wodociągowe i kanalizacyjne – od kilkudziesięciu lat wykonywane z termoplastycznych tworzyw sztucznych – poddawane są procesom nieustannego rozwoju i dzięki temu zwiększa się liczba obszarów zastosowań, w których mogą być wykorzystywane. Połączenie walorów użytkowych, ekonomicznych i łatwości montażu okazuje się bowiem najwłaściwszym z obecnie dostępnych rozwiązań.

Nie należy jednak zapominać o tradycyjnych materiałach stalowych i żeliwnych, znajdujących się w obszarach miast, na osiedlach z lat 60 i 70, które wymagają wymiany, naprawy bądź modernizacji.

1.2 Tworzywa sztuczne stosowane do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych

1.2.1 Właściwości tworzyw sztucznych

Tworzywa termoplastyczne charakteryzują się wieloma wspólnymi cechami, najważniejsze z nich to:

trwałość – określana przez wielu producentów na ok. 50 lat;

odporność na korozję oraz osadzanie się zanieczyszczeń i kamienia (ta cecha wynika z gładkości oraz sposobu montażu);

mała szorstkość wewnętrzna;

łatwość montażu;

lekkość;

możliwość łączenia z dowolnymi materiałami;

niepalność;

dobra izolacyjność termiczna i elektryczna.

3

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Należy jednak pamiętać o ich wadach, do których należy zaliczyć rozszerzalność liniową. Pod wypływem różnych czynników materiały te rozszerzają się i kurczą oraz są topliwe w niskich temperaturach.

1.2.2 Rodzaje tworzyw sztucznych

Najczęściej stosowanymi materiałami do wytwarzania rur w systemach wodociągowych i kanalizacyjnych są:

polichlorek winylu, znany pod symbolem PVC lub PCW;

twardy polichlorek winylu PVC-U;

polipropylen „PP-B” oraz rury korugowane;

polietylen PE80 i PE100.

Polichlorek winylu PVC charakteryzuje się dużą twardością, odpornością chemiczną i niepalnością. Stosowany jest w zakresie temperatur od 0 – 40°C (rzadko do 60°C) – niższe temperatury powodują kruchość, a wyższe – plastyczność i płynność materiału. Wykorzystywany jest do produkcji rur sieci wodociągowych i kanalizacyjnych.

Rysunek 1.1 Przykłady rur i kształtek z PVC do budowy sieci wodociągowych

Źródło: http://pl.wavin.com/pl/Systemy_ci_nieniowe.html

1.2.3 Rury i kształtki do budowy sieci kanalizacyjnych z PCV

Rury i kształtki kanalizacji zewnętrznej przeznaczone są do budowy sieci sanitarnych i deszczowych, odwodnień oraz przykanalików systemu. Wykonane są z polichlorku winylu (PVC-U). Właściwości materiałowe powodują, że zbudowany z nich system jest niezwykle lekki i łatwy w montażu. Wysoka jakość powoduje, że zarówno rury, jak i kształtki posiadają stosunkowo wysoką wytrzymałość mechaniczną.

4

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Rysunek 1.2 Kształtki i akcesoria

Źródło: http://www.hydrogaz.com.pl/oferta.php?c=1

Rysunek 1.3 Rury gładkościenne

Źródło: http://www.betor.pl/userfiles/image/kanalizacja/ZEWN.jpg

5

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Charakterystyka polipropylenu

Polipropylen PP-B:

− wykazuje dużą odporność na działanie wielu czynników chemicznych,

− nie reaguje z kwasami, zasadami i solami nieorganicznymi,

− jest wrażliwy na działanie silnych utleniaczy,

− w temperaturach powyżej 80°C ulega szybkiemu starzeniu oraz utracie swoich właściwości;

Polipropylen korugowany:

− rury zbudowane są w ten sposób, że wewnętrzna warstwa jest wykonana jako gładka, w kolorze białym (znaczne ułatwienie zwłaszcza w trakcie kamerowania – inspekcji telewizyjnej sieci kanalizacyjnej), natomiast zewnętrzna – jako karbowana (o znacznie większej sztywności obwodowej – SN 8) jest w kolorze pomarańczowo-brązowym,

− taka konstrukcja rury pozwala na mniejsze zużycie tworzywa (rura jest lżejsza) przy zachowaniu tych samych parametrów wytrzymałościowych, a tym samym pozwala na bardziej ekonomiczną i ekologiczną produkcję;

Polietylen PE 80 i PE 100:

− charakteryzuje się dużą odpornością na działanie czynników mechanicznych,

− jest odporny na działanie kwasów (z wyjątkiem kwasu siarkowego i azotowego) oraz zasad i soli, przy czym wykazuje dużą elastyczność,

− może być stosowany w zakresie temperatur od -20°C do +60°C.

6

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

1.2.4 Przykłady wyrobów przeznaczonych do budowy sieci wodociągowych

Rysunek 1.4 Rury z warstwą ochronną zewnętrzną i wewnętrzną

Źródło: http://www.gamrat.pl/showImage.php?src=/image/Z2Z4L2dhbXJhdC9wbC9kZWZhdWx0X2 9waXN5LnYwL

zE3OS8xLzE/614055741.jpg

Rysunek 1.5 Rury z warstwą ochronną zewnętrzną

Źródło: http://www.elpad.pl/page_id_31.html

7

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

1.3 Inne rodzaje materiałów w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych

1.3.1 Stal

Stal jest to stop żelaza z węglem, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%. Najogólniej stal dzielimy na:

niestopową (węglową) – konstrukcyjną;

stopową – specjalną.

Rury mogą być wytwarzane metodami:

ze szwem (niskociśnieniowe);

bez szwu (wysokociśnieniowe).

W instalacjach wodociągowych stal zajmuje ważne miejsce . Wykonuje się z niej przewody sieci wodociągowej i konstruuje się urządzania. Najczęściej wykorzystywane są rury stalowe:

czarne;

ocynkowane;

kwasoodporne.

Stal czarna wykazuje małą odporność na działanie wody. Rury białe pokryte są warstwą cynku, która zabezpiecza materiał przed czynnikami zewnętrznymi. Są one stosowane w instalacjach wody.

Stal dzięki zastosowaniu domieszek nabywa swoistych cech. Można otrzymać np. stal kwasoodporną lub odporną na korozję wodną. Największą wadą rur stalowych jest uleganie korozji. Dlatego są one zabezpieczane powłokami antykorozyjnymi poprzez ocynkownie, miniowanie czy asfaltowanie. Obecnie na rynku produkowane są rury preizolowane fabrycznie, zabezpieczone antykorozyjnie i termicznie. Trwałość rur stalowych wynosi 30 lat, choć te nieodpowiednio zamontowane i złej jakości szybciej ulegają wpływom czynników zewnętrznych.

1.3.2 Żeliwo

Żeliwo to stop żelaza z węglem o zawartości 2 – 3,6% oraz innymi domieszkami, takimi jak np. siarka, krzem, fosfor czy mangan.

Żeliwo dzielimy na:

szare – stosowane do produkcji rur, uzbrojenia, kotłów;

stopowe – stosowane do odlewów odpornych na działanie czynników chemicznych;

ciągliwe – najbardziej elastyczne i stosowane do wyrobu łączników.

Żeliwo znalazło zastosowanie w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych. Do zalet wyrobów żeliwnych należy zaliczyć przede wszystkim ich trwałość (ok. 100 –

8

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

150 lat), odporność na korozję, wytrzymałość na obciążenia i ścieranie Wady: duży ciężar, kruchość i trudność w montażu.

1.3.3 Kamionka

Kamionka produkowana jest z gliny krzemionkowej zawierającej domieszkę tlenku glinu. Tak uformowaną masę wypala się w temperaturze 1300°C; masę tę można polewać szklistą polewą. Tradycyjna technologia produkcji przewiduje wypalanie uformowanych rur w temperaturze 1100°C – 1200°C. Zabieg ten nadaje kamionce odporność na działanie silnych związków chemicznych.

Do wad można zaliczyć: ciężar, trudność montażu i przesiąkliwość (której można się pozbyć specjalnymi masami uszczelniającymi).

1.3.4 Polimerobeton

Polimerobeton zwany betonem żywicznym to odmiana betonu, w którym tradycyjne spoiwo – cement – zastąpione zostało w całości poprzez nienasyconą żywicę poliestrową z układem utwardzającym. Spoiwo polimerobetonu decyduje o poprawie wytrzymałości względem zwykłego betonu, a także o jego chemoodporności. Pozostałymi składnikami są: suszone kruszywa kwarcytowe (o różnym stopniu uziarnienia), piasek oraz mączka kwarcytowa, pełniąca funkcję mikrowypełniacza. W polimerobetonie wyeliminowano najsłabszą część standardowego betonu – hydrauliczne spoiwo mineralne.

Zalety betonów żywicznych:

zdolność do przenoszenia dużych obciążeń;

bardzo dobra odporność na agresywne substancje chemiczne;

całkowita szczelność;

duża sztywność;

mrozoodporność;

trwałość;

mała chropowatość;

odporność na uszkodzenia – nie łuszczy się, nie odpryskuje, nie wymaga konserwacji, brak erozji;

dobra przyczepność do podstawowych materiałów konstrukcyjnych;

duża zdolność tłumienia drgań – dzięki żywicom zawartym w materiale.

1.3.5 Żywica poliestrowa

Żywice poliestrowe są to ciekłe roztwory poliestru i monomerów sieciujących. Sam poliester jest produkowany w instalacjach zapewniających określone parametry techniczne, m.in. grzanie do wysokich temperatur (powyżej 200°C) i szybkie chłodzenie. Po wyprodukowaniu jest rozpuszczany standardowo w styrenie i w ten sposób powstaje żywica poliestrowa. W zależności od przeznaczenia żywicy (np. polimerobeton, laminaty

9

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

lub inne) jest ona wzbogacana o różne dodatki, jak np. zmniejszające emisję substancji lotnych do atmosfery (parafiny), obniżające temperaturę rozgrzewania przy utwardzaniu (związki miedzi) czy poprawiające utwardzanie (aminy). Użycie żywicy poliestrowej z chemicznego punktu widzenia polega na nieodwracalnym procesie przejścia w stan stały podczas zjawiska zwanego sieciowaniem. Natomiast z punktu widzenia przetwórcy jest to proces utwardzania z wykorzystaniem przyspieszacza i utwardzacza.

1.4 Sieć wodociągowa

Sieć wodociągowa to układ połączonych przewodów i ich uzbrojenia, przesyłających i rozprowadzających wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi. Przewody te znajdują się poza budynkami, w granicach od stacji uzdatniania wody do zestawu wodomierzowego na przyłączu wodociągowym.

Zapoznaj się z prezentacją pt. „Sieci wodociągowe”.

1.4.1 Wyroby przeznaczone do budowy sieci wodociągowych

Wszystkie materiały użyte do budowy powinny być dopuszczone do stosowania w budownictwie. Materiały stosowane w sieciach wodociągowych powinny być tak dobrane, aby ich skład oraz wzajemne oddziaływanie nie powodowały pogorszenia jakości wody oraz zmian powodujących obniżenie trwałości sieci1.

Do sieci wodociągowych ze względu na użyte materiały stosuje się rury i kształtki:

żeliwne;

stalowe;

z tworzyw sztucznych;

żelbetowe ciśnieniowe;

włókno-cementowe.

1 Płuciennik S., Wilbik J., Warunki techniczne wykonywania i odbioru sieci wodociągowych, Cobrti Instal, Warszawa 2001

10

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Rysunek 1.6 Rury i kształtki z PE

Źródło: http://www.centrowod.pl/rury-i-ksztaltki-do-wody/rury-i-ksztaltki-pe

Rysunek 1.7 Rury z PE 100 w sztangach

Źródło: http://tores.sklep.pl/userdata/gfx/032a19667f65aa4692df11ec45ef0950.jpg

11

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Przewody sieci wodociągowych ze względu na przeznaczenie dzielą się na:

tranzytowe;

magistralne;

rozdzielcze, osiedlowe;

przyłącza wodociągowe – połączenia wodociągowe.

1.4.2 Wyroby przeznaczone do budowy przyłączy wodociągowych

Rysunek 1.8 Rury z PE w zwojach

Źródło: http://www.spawaj.com/Pliki/OGROD/RuraPE2.jpg

12

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Rysunek 1.9 Złączki zaciskowe

Źródło: http://www.ekowodbud.pl/zlaczki_zaciskowe_do_rur_pe,p388.html

1.5 Sieć kanalizacyjna

Rozwój infrastruktury kanalizacyjnej miast i terenów o mniejszym zaludnieniu wymaga budowy infrastruktury podziemnej spełniającej wymogi przyszłych użytkowników. Do najważniejszych kryteriów będących przedmiotem oceny układów kanalizacyjnych należą trwałość i szczelność układów. Cechy te – oprócz kilku innych czynników, np. ekonomicznych – są podstawą do zaklasyfikowania systemów kanalizacyjnych z tworzyw sztucznych do grupy rozwiązań o najniższej awaryjności i najwyższej szczelności.

Badania prowadzone na terenie kraju wielokrotnie potwierdzały, że sieci wykonane z tworzyw sztucznych cechują się znacznie mniejszą awaryjnością niż te wykonane z materiałów tradycyjnych. Ponadto można zauważyć, że bardzo niska awaryjność układów ciśnieniowych z „PE 80 i PE 100”, wykonanych na terenach objętych wpływem eksploatacji górniczej, pozytywnie wpływa na zaufanie inwestorów do tworzyw sztucznych wykorzystywanych do budowy układów grawitacyjnych. Oczekiwania, iż infrastruktura podziemna będzie trwała i szczelna, są skutecznie zaspokajane poprzez coraz szersze stosowanie takich materiałów, jak polietylen i polipropylen – obok popularnego od lat polichlorku winylu. Aby rozwiązania przynosiły najlepsze efekty, układy kanalizacyjne powinny być jednorodne materiałowo, a systemy zbudowane z elementów o właściwościach bardzo rozbieżnych powinny być stosowane z należytą rozwagą.

13

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

1.5.1 Przykłady rur kanalizacyjnych

Rysunek 1.10 Rury z PE strukturalnych – rura dwuścienna

Źródło: http://www.mtbtrzebinscy.pl/zdjecia.php?d=produkcja&pokaz=47cfb44711262_07.jpg&nazwa=RDV-

z%20%26%23216%3B%2050/40

Rysunek 1.11 Rura z PE strukturalnych o profilu skrzynkowym

Źródło: http://viacon.pl/pl/oferta/rury_kanalizacyjne_pecor_optima.html

14

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Rysunek 1.12 Rury kanalizacyjne z polipropylenu – rura gładkościenna

Źródło: http://cdn4.pb.smcloud.net/t/files/54/35/8c/9826396f05/rura-pp-kwh-pipe-wehotripla.jpg

Rysunek 1.13 Rura strukturalna o ściance dwuściennej

Źródła: http://www.wodbud.com.pl/admin/item_img/400x400_pragma_-_rura_drenarska. jpg

15

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Producenci systemów kanalizacyjnych z tworzyw sztucznych zadbali, aby układy kanalizacyjne nie wymagały stosowania materiałów sztywnych (np. betonowych studni kanalizacyjnych) i opracowali pełną ofertę systemów służących do kompleksowego rozwiązania problemu grawitacyjnego transportu ścieków sanitarnych i deszczowych.

Do najbardziej popularnych od lat należą rury strukturalne o konstrukcji dwuściennej – gładkie wewnątrz i karbowane na zewnątrz – oraz rury o innej konstrukcji ścianki – o profilu skrzynkowym, dającym taką samą gładką powierzchnię wewnętrzną i zewnętrzną.

1.5.2 Przykład sieci kanalizacyjnej

Rysunek 1.14 Kolektor kanalizacyjny wykonany z rur i studni z polietylenu

Źródło: http://www.nbi.com.pl/assets/NBI-pdf/2008/2_17_2008/pdf/20_rury_z_tworzyw_sztucznych.pdf

1.6 Literatura

1.6.1 Literatura obowiązkowa

Hoffmann Z., Lisicki K., Instalacje budowlane, WSiP, Warszawa, 1992;

Popek M., Wapińska B., O instalacjach sanitarnych najkrócej, WSiP, 2001.

1.6.2 Literatura uzupełniająca

Bald A., Kanalizacja. Projektowanie, wykonanie, eksploatacja, Seidel-Przywecki, 2012;

Bień J. B., Cholewińska M., Systemy kanalizacji podciśnieniowej i ciśnieniowej, Politechnika Krakowska, 2004;

Guzik J., Guzik A., Wodociągi i kanalizacje zewnętrzne, KaBe Krosno, 2011;

Heidrich Z. ,Wodociągi i kanalizacja cz. 1, WSiP, 1989;

16

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

Heidrich Z., Wodociągi i kanalizacja cz. 2, WSiP, 1989;

Knapik K., Bajer J., Wodociągi, Politechnika Krakowska, 2011;

Maj T., Rysunek instalacyjny, WSiP;

Szpindor A., Zapotrzebowanie w wodę i kanalizacja wsi, Arkady;

Wojciechowski T., Zawodowy rysunek budowlany, WSiP.

1.7 Spis rysunków

Rysunek 1.1 Przykłady rur i kształtek z PVC do budowy sieci wodociągowych .......................3

Rysunek 1.2 Kształtki i akcesoria ...........................................................................................................................4

Rysunek 1.3 Rury gładkościenne ............................................................................................................................4 Rysunek 1.4 Rury z warstwą ochronną zewnętrzną i wewnętrzną ..................................................6

Rysunek 1.5 Rury z warstwą ochronną zewnętrzną ..................................................................................6

Rysunek 1.6 Rury i kształtki z PE.........................................................................................................................10

Rysunek 1.7 Rury z PE 100 w sztangach.........................................................................................................10 Rysunek 1.8 Rury z PE w zwojach.......................................................................................................................11

Rysunek 1.9 Złączki zaciskowe .............................................................................................................................12

Rysunek 1.10 Rury z PE strukturalnych – rura dwuścienna ..............................................................13

Rysunek 1.11 Rura z PE strukturalnych o profilu skrzynkowym....................................................13 Rysunek 1.12 Rury kanalizacyjne z polipropylenu – rura gładkościenna..................................14

Rysunek 1.13 Rura strukturalna o ściance dwuściennej ......................................................................14

Rysunek 1.14 Kolektor kanalizacyjny wykonany z rur i studni z polietylenu .........................15

1.8 Spis treści

1 Materiały oraz ich właściwości stosowane do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych..................................................................................................................................................................2

1.1 Wstęp ....................................................................................................................................................................... 2 1.2 Tworzywa sztuczne stosowane do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych ......... 2

1.2.1 Właściwości tworzyw sztucznych ................................................................................................................. 2 1.2.2 Rodzaje tworzyw sztucznych.......................................................................................................................... 3 1.2.3 Rury i kształtki do budowy sieci kanalizacyjnych z PCV ......................................................................... 3 1.2.4 Przykłady wyrobów przeznaczonych do budowy sieci wodociągowych ........................................... 6

1.3 Inne rodzaje materiałów w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych................................... 7 1.3.1 Stal.......................................................................................................................................................................... 7 1.3.2 Żeliwo .................................................................................................................................................................... 7 1.3.3 Kamionka ............................................................................................................................................................. 8 1.3.4 Polimerobeton .................................................................................................................................................... 8 1.3.5 Żywica poliestrowa ............................................................................................................................................ 8

1.4 Sieć wodociągowa .............................................................................................................................................. 9 1.4.1 Wyroby przeznaczone do budowy sieci wodociągowych ....................................................................... 9 1.4.2 Wyroby przeznaczone do budowy przyłączy wodociągowych ........................................................... 11

1.5 Sieć kanalizacyjna............................................................................................................................................ 12 1.5.1 Przykłady rur kanalizacyjnych ..................................................................................................................... 13 1.5.2 Przykład sieci kanalizacyjnej ........................................................................................................................ 15

1.6 Literatura ............................................................................................................................................................ 15 1.6.1 Literatura obowiązkowa ................................................................................................................................ 15 1.6.2 Literatura uzupełniająca ................................................................................................................................ 15

17

Kurs: Sieci wodociągowe i kanalizacyjne

1.7 Spis rysunków................................................................................................................................................... 16