Тръби за ВиК инфраструктура

За всеки водоснабдителен и канализационен инфраструктурен проект съществуват подходящи тръби. Правилният избор на тръби изисква разбиране на условията за монтаж и експлоатация, както и познаване на силните и слабите страни за всеки материал. Много населени места у нас са изправени пред решаване на важна задача – голяма част от тръбите във ВиК инфраструктурата им се намират в края на живота си или експлоатационният им период на практика е изтекъл, така че е дошло време за избор на заместващи тръби. В дългосрочен план, в какъвто се разглеждат дейностите по замяна на тръби с продължителност на живот, надхвърлящ десетки години, правилният избор на материали е от решаващо значение за проекта. Тук разглеждаме най-често срещаните материали за тръби, използвани в селищни инфраструктурни проекти, като се спираме на техните предимства, слабости и приложения.

ВиК системите са съвкупност от инженерни съоръжения, които черпят, подготвят и доставят вода до консуматорите, а след ползване отвеждат отпадните води до ПСОВ, където се пречистват и на изхода се заустват. Според начина на подаване на вода водоснабдителните системи са гравитационни, помпени и смесени – помпено-гравитачни, а канализационните системи функционират като гравитационни, напорни и вакуумни. Важно е системите да не нарушават екологичното равновесие, надеждно и безопасно да обслужват консуматорите, да използват рационално ресурсите, да имат целесъобразна строителна и експлоатационна стойност и да могат лесно да се автоматизират.

Водоснабдителните системи на урбанизираните територии се оразмеряват в съответствие с питейно-битовите нужди на населението и потребностите от вода при извършване на дейности за обществено обслужване, производствени дейности, както и в съответствие с правилата и нормативите за пожарна и аварийна безопасност. При проектирането на външни водопроводи, водопроводни мрежи и съоръжения, освен изискванията на Наредба 2 за проектиране, изграждане и експлоатация на водоснабдителни системи, се спазват и изискванията на БДС ЕN 805 „Водоснабдяване. Изисквания към системите и елементите извън сгради“.

Водопроводите се проектират така, че да имат необходимата якост и устойчивост при оразмерителни скорости и налягания и при максимален дебит на водоснабдителната система. Материалът и типът на тръбите, фасонните части и арматурите за водопроводи и водопроводни мрежи се определят въз основа на статистическите изчисления и съобразно санитарно-хигиенните изисквания, агресивността на почвата, категорията на водоснабдителната система и изискванията към качествата на водата.

Тръби с повишени якостни характеристики се проектират задължително при преминаване под железопътни линии, автомобилни пътища и други елементи на транспортната техническа инфраструктура, също в пресечните точки на водопровод с канализационен клон и при полагане на водопроводи в труднодостъпни места, пропадащи терени, тинести и торфени почви, в руднични и карстови райони. При преминаване под железопътни линии, автомагистрали и пътища и улици от I и II клас водопроводите се проектират в кожух или тунел. Вътрешният диаметър на кожуха се приема с 200mm по-голям от външния диаметър на водопровода, а размерите на проходимите тунели се съобразяват с възможността за полагане и ремонт на тръбите. В един кожух или тунел се допуска полагане на няколко водопровода, както и съвместно полагане на водопроводи и други технически проводи и съоръжения.

При проектирането на водопроводите се вземат необходимите мерки за защита на питейната вода от нежелани въздействия в резултат на агресивна околна среда. Когато при проучванията се установи наличието на агресивни почви, се влагат строителни продукти, устойчиви на агресивни почви и на установени в почвата замърсители. За стоманени тръби се предвижда катодна защита и антикорозионно покритие. Ако се използват пластмасови тръби, неустойчиви към установените замърсители, те се поставят в защитни тръбопроводи. За бетонните тръбопроводи се предвиждат покрития или подходящи добавки.

При проектиране, изграждане и експлоатация на канализационни мрежи се спазват изискванията на Наредба РД-02-20-8. Канализационните мрежи и отвеждащите канализационни колектори се проектират така, че да приемат и транспортират битови отпадъчни води, производствени отпадъчни води, които отговарят на нормативните изисквания за максимално допустими концентрации на вещества в такива води при заустването им в канализационните системи на населените места и които осигуряват спазването на изискванията в разрешителното за заустване на канализационната система; дъждовни отпадъчни води и инфилтрирани (дренажни и други) води. Участъците от канализационната мрежа, преминаващи под пътища и железопътни линии, се проектират от тръби, положени в предпазни тръбопроводи или в монтажни галерии.

Стоманени тръби
Производителите днес предлагат голямо разнообразие от стоманени тръби, различаващи се по марки, размери, наличие на антикорозионни покрития и изолации. И това има своето обяснение – въпреки навлизането на пластмасовите тръби, стоманените продължават да са сред предпочитаните за външни канализационни и водоснабдителни системи за питейна и гореща вода. Използват се черна (негалванизирана), поцинкована и неръждаема стомана.

За канализация се прилагат стоманени тръби от черна стомана, която има всички предимства на металните тръби, а за битово водоснабдяване – другите две форми. Добрата устойчивост на системата позволява да се монтира на места, където има голяма вероятност от повреда на тръбопровода. Продуктите от черна стомана са с по-ниско съпротивление на корозия. За да се увеличи срокът на експлоатация, се препоръчва използването на тръби, които са покрити с устойчиво на корозия покритие.

Стоманените тръби имат голяма якост, голяма дължина и голяма топлопроводимост. Връзките са здрави, а грапавината на стените е малка. Поцинкованите тръби са с увеличена корозионна устойчивост. Използват се за напорни тръбопроводи. Неръждаемата стомана предлага голяма устойчивост на корозия и при високи температури, не образува наслагвания и не променя качеството на водата. Предпочитан материал е за питейно водоснабдяване.

Тъй като основен проблем за много често използваните, особено в миналото, стоманени тръби е корозията, добро решение за удължаване на експлоатационния им период е противокорозионната изолация. На българския пазар съществуват такива решения, например от омрежен полиолефин с покритие от термоактивно лепило. Такава изолация предлага противокорозионна защита чрез пълно прилепване към стоманени повърхности и изолации от полиетилен и епоксидни смоли. Те имат цилиндрична форма, улесняваща монтажа и лепило, което приспособява изолацията към наличната температура и почвения натиск. Лепилото осигурява добра адхезия и устойчивост на катодно натрупване на изолацията. Термичен индикатор на маншона потвърждава правилния монтаж. Продуктите от серията се предлагат в различни конфигурации за монтаж в зависимост от нуждите.

Съществуват и противокорозионни изолации във вид на лента, която при загряване се свива до пълно капсуловане на стоманени повърхности, тръбопроводни връзки и изолации. Предлагат се вулканизиращи епоксидни състави за трислойна противокорозионна защита, които се използват като грунд в трислойна изолационна система в заварени съединения на стоманени тръби.

Чугунени тръби
Тръбите от чугун се използват от много време. Те са надеждни, устойчиви на киселини и основи и корозират бавно. Монтирането им не изисква специални материали и инструменти. Експлоатационният период на чугунени тръби е около 80 години. Те обаче имат и недостатъци – голямото им тегло затруднява работата при монтажа, а грубата им вътрешна повърхност намалява скоростта на потока и може да причини наслагвания, забавяне на вътрешната проходимост и запушване на тръбите.

При ежегодно саниране на чугунени тръби могат да се наблюдават 0.5-15кг наслагвания на линеен метър. Това е свързано с разходи за поддръжка. Ако трябва да сравним цената им с тази на медните тръби, обаче, тя е доста по-ниска. Заради устойчивостта на химични замърсители чугунените тръби се използват широко за външни канализационни клонове. Като ценово ефективен вариант сред другите метални тръби чугунените се използват и за външен водопровод.

За жалост въпреки солидния си външен вид, чугунените тръби, макар и бавно, са подложени на корозия. За това допринася първоначалната висока порьозност на метала. Вследствие, слабостите на такива тръби са не само корозия и риск от пукнатини, но и влошаване качеството на питейните води. За всички метални тръби важи изискването да се защитават от блуждаещи токове.

Бетонни и стоманобетонни тръби
Тръбите в тази група се отличават с най-голяма носимоспособност на пазара. Особеното при тях е, че могат да бъдат проектирани за точно определено натоварване в зависимост от специфичността на проекта. Заради брутната им якост бетонните и стоманобетонни тръби имат минимални изисквания към дълбочина на монтаж и тип почви, за разлика от гъвкавите тръби. Това дава по-големи възможности в проектирането. В безнапорна канализация бетонът в бетонни и стоманобетонни тръби има якост от 1.7 до 2.2kN/см2, а изчислителната му якост на опън е от 0.12 до 0.14kN/см2, отговарящи на клас на якост B30-B40 (C25/30-C35/40). Като съпоставка гъвкавите тръби са с максимална твърдост 6kN/m2=0,0016kN/см2.

Стоманобетонните тръби са разделени на класове I, II и III по носеща способност в зависимост от вертикалния статичен товар, който предизвиква образуването на пукнатини до 0.2mm и разрушаване. Така най-слабата армирана тръба от I-ви клас е с диаметър 800mm и издържа товар от 55kN/m2, т.е. 5.5 тона на метър, а тръба с диаметър 1500mm – 19 тона. Приложението е в канализационни, безнапорни и нисконапорни системи за битови, дъждовни и индустриални води, които не са агресивни към бетон. Температурната устойчивост е 350оС за постоянния отток и 950оС за временни вливания. Експлоатационният живот е 70-100 години. Продуктите трябва да отговарят на изискванията на БДС17004-89 „Тръби бетонни безнапорни“. Монтажът е върху пясъчно легло или излят бетон.

В последните години голямо развитие получават нови технологии за производство на бетонни и стоманобетонни тръби за строителство на подземни системи за комунални услуги. Анализът на технологиите показва, че големи перспективи има вибрационното уплътняване на бетона във вертикални форми. Този начин на производство използва финозърнест бетон, което позволява получаване на прецизни геометрични очертания на съединителните елементи и качествена, не груба вътрешна повърхност на тръбата. Тръбите могат да имат подсилена армировка за по-дълбоко полагане и полиетиленова вътрешна обшивка, за транспортиране на агресивни отпадни води. Друга тенденция е използване на добавки за бетон за производство на тръби с различни качества. Създават се например полимербетони с използване на модификатори за бетонни смеси на базата на полимерни смоли.

Съществено предимство на бетонните и стоманобетонните тръби е значителното им тегло, което осигурява тяхната неподвижност в позицията, в която са инсталирани, и значителна устойчивост на силите на бутане. За разлика от тръбите, изработени от по-лек материал (пластмаси), те запазват точната проектна позиция в изкопа, не променят положението си, не се поддават на натиск от външни сили по време на силни дъждове, издигащи се подземни води или високи води.

PVC тръби
Тръбите от поливинилхлорид (PVC) имат отлични физико-технически и експлоатационни характеристики. Важно е да отбележим голямата здравина на изделията - те спокойно издържат на ниски температури без да променят своите свойства и размери. Могат да се полагат при температури под 0оС. Устойчиви са на химикали и механични натоварвания. Могат да се използват за отвеждане на солени води и води, съдържащи киселини, основи, сулфати, алкохоли и почистващи препарати, но не и на води с високо съдържание на ацетон и бензин. Заедно с това PVC тръбите имат слабостта, че не издържат на високи температури и започват да се топят. Температурата им на топене обаче е достатъчно висока, така че не пречи на приложението им в битовата канализационна инфраструктура, тъй като там няма отпадни води с такава температура. Въз основа на стандартния материал са направени три други варианта - CPVC за вътрешни приложения в снабдяване с топла вода; OPVC - молекулярно-ориентирана двуаксиална версия с много висока якост и удароустойчивост и MPVC – PVC, модифициран с акрил или хлориран PE, който е много ковък и устойчив на счупване.

Производителите предлагат няколко вида PVC тръби, които са разделени по клас на якост. Най-лекият клас може да се използва за външна канализация, монтирана на малка дълбочина, като не може да се монтира под пътно платно. Средният клас може да се поставя под пътища с не много тежък трафик, а тежкият клас се използва навсякъде, като обикновено се предпочита за изграждане на промишлени канализационни мрежи.

Съвременни решения за отводнителни и канализационни външни мрежи предлагат нови типове PVC тръби, изградени от гладък вътрешен и външен слой и пенообразен междинен слой. Такава структура позволява при ниско тегло да се постигне висока еластичност и голяма напречна коравина на пръстена на тръбата: SN≥4kN/m2 и SN≥8kN/m2 съгласно БДС ISO 9969. Предлагат се и в по-нисък клас на твърдост - SN≥2kN/m2, но за външна канализационна инфраструктура са по-подходящи двата по-високи класа на повърхностно натоварване. Устойчивостта на топлина е 40оС при постоянен и 60оС при кратковременен поток. Приложението е за канализация за битови, промишлени, дъждовни, смесени и дренажни води.

PVC напорни водопроводни тръби се ползват за транспортиране на питейна вода във външни водопреносни мрежи, както и в промишленото водоснабдяване, заради устойчивостта им на агресивни води. Те осигуряват трайност на връзките при лесен начин на монтаж, без необходимост от заваряване. Произвеждат се в различни дължини и за различно номинално налягане, например PN6, PN10, PN16.

Тръби от полипропилен (PP)
Обикновените полипропиленови тръби не се използват за външни системи, тъй като не могат да издържат натоварване от тежък насипващ материал и лесно променят формата си. Въпреки това, в песъчливи леки почви могат да се прилагат и за външни мрежи. Основни предимства на PP тръбите са устойчивостта им на високи температури и това че не горят. Днес производителите предлагат гофрирани полипропиленови тръби, като достойна алтернатива на обикновените, която е подходящо решение за външни тръбопроводи и за промишлени канализации за горещи отпадни води.

Двуслойни гофрирани PP тръби са подходящи за извънсградни канализационни клонове за битови, дъждовни и промишлени отпадъчни води. Такива тръби имат висок клас на повърхностно натоварване - SN4 и SN8, и се предлагат с различни вътрешни диаметри, например от DN200 до DN2000. Системата може да има и вариант за лесно преминаване към PVC части. Друго решение за външна канализация е трислойна канализационна система от полипропилен. Сред предлаганите продукти в тази гама има PP тръби с изключително висок клас на твърдост - SN12, съчетавайки лекота и икономичност. Голямата якост не изключва достатъчна еластичност, за да се понесат напреженията от деформация. Типовете полипротилен са така подбрани и трите слоя са така екструдирани, че да осигурят високи експлоатационни качества. Трислойните PP тръби имат високо ниво на устойчивост към агресивни съединения, което ги прави подходящи за всякакви отпадни води, включително и промишлени.

Тръби от полиетилен (PE, HDPE)
Полиетиленът е идеален за водопроводни и канализационни външни системи. Отличителна черта на тези тръби е, че полиетиленът има повишена якост, а освен това, гофрирана структура увеличава първоначалната якост дори няколко пъти. Всичко това е гаранция, че такива тръби ще издържат на високо натоварване. Поради това те могат да се полагат на дълбочина до 15 метра. Гофрираната структура се намира навън, а вътре тръбата е с обикновената гладка повърхност, през която отпадъчните води свободно преминават в посоката на събиране.

Полиетиленът с висока плътност (HDPE) е един от най-инертните пластмасови материали, което го прави устойчив на химични въздействия и корозия. Двуслойни гофрирани HDPE тръби се използват широко в практиката за изграждане на външни селищни и промишлени канализационни системи за отпадни и дъждовни води. Те имат различни външни диаметри, а повърхностното натоварване, на което издържат, е SN4 и SN8. Гофрираният строеж осигурява лекота, здравина и издръжливост. Такива тръби не получават деформации дори при земни движения. Затова производители подчертават дълготрайността на гофрирани HDPE тръби спрямо бетонни и метални тръби.

HDPE материалът се използва и за напорни водопроводни тръби за изграждане на външни мрежи и сградни отклонения за питейно-битово водоснабдяване, в промишлени водопроводи за течности, на които HDPE е устойчив и за напоителни системи. Номиналното им налягане варира от PN4 до PN32. В сравнение със стомана и чугун имат относително ниско тегло и в същото време са с висока корозионна устойчивост. Някои HDPE напорни водопроводни тръби имат двуслойна структура – отвътре са изградени от стандартен полиетилен, а отвън имат порест полиетилен, който повишава здравината им. Ново поколение е и RC (resistance to crack) полиетиленът, устойчив на концентрирано натоварване. Той дава на напорните водопроводни тръби над 100 години живот и предлага бърз монтаж, без пясъчно легло.