Rury w technologiach przeciskowych i mikrotunelowych Rury przeciskowe przystosowane są do instalacji w gruncie metodą przepychania. Do produkcji rur przeciskowych stosowane są różne materiały. W większości przypadków używane są dziś rury ze stali, żelbetu, betonu polimerowego, rury kompozytowe, kamionkowe, a nawet wykonane z bazaltu. Dobór materiału, z którego ma być wykonana instalacja, zależy od przeznaczenia instalacji, środowiska gruntowo-wodnego oraz nośności konstrukcji. Wybór typu i średnicy rury odbywa się na podstawie obliczeń wytrzymałościowych, uwzględniających obciążenia, występujące w fazie realizacji oraz obciążenia na etapie eksploatacji. Wśród parametrów, jakie brane są pod uwagę przy wyborze materiału rury, znajdują się: koszt, wytrzymałość zmęczeniowa, odkształcalność, odporność na reakcje chemiczne, odporność na ścieranie, odporność na udary, chropowatość powierzchni zewnętrznej, ciężar jednostkowy, szczelność połączeń. Rozkład obciążeń działających na rurę układaną metodą przeciskową odbiega znacząco od schematu obciążeń dla rur układanych metodami wykopowymi. W fazie realizacji, poza obciążeniami prostopadłymi do osi, na rurę działają znaczne siły podłużne. Stosuje się wytyczne, które wyróżniają dwa etapy pracy rury przeciskanej: etap realizacji przewodu (przecisk) oraz etap eksploatacji przewodu. Metody Rury przeciskowe mogą być wykorzystane w kilku różniących się między sobą metodach: przeciski pneumatyczne wykonywane tzw. kretem (Impact Moling) oraz pneumatyczne wbijanie rur stalowych (Impact Ramming); przewierty sterowane (Guided Boring) oraz wiercenia kierunkowe (Directional Drilling); przeciski hydrauliczne (Pipe Jacking) oraz mikrotunelowanie (Microtunnelling); Direct Pipe (stalowy rurociąg osłonowy spawany z kawałków jest wpychany za głowicą mikrotunelową drążącą otwór po krzywej). Wymienione powyżej techniki uszeregowane są od najprostszych do najbardziej zaawansowanych. Różnią się zasadniczo w kilku obszarach: możliwości i sposobu kontroli trasy przecisku, wielkości i sposobu wywierania siły nacisku, sposobu wybierania i transportu gruntu. Długość przecisku determinowana jest ukształtowaniem i zabudową terenu, geometrią rurociągu oraz warunkami geotechnicznymi. Długość pojedynczego przecisku może być wydłużona poprzez zastosowanie rur międzystacyjnych, które pozwalają na montaż dodatkowego układu siłowników między szybami. Elementy rurowe układane mogą być w linii prostej lub po trasie zakrzywionej. Jednym z ważniejszych elementów instalacji, poza samym segmentem rury, jest system łączenia i uszczelniania rur. Rura przeciskowa może pełnić rolę rury osłonowej lub przewodowej. Typy rur stosowanych w mikrotunelowaniu w zależności od ich miejsca zajmowanego w tunelu: rura standardowa stanowi segment podstawowy instalacji, rura czołowa wzmocniona, rura międzystacyjna, rura z otworami do iniekcji płynu smarnego. Parametry rur Pożądane cechy materiałowe to: duża wytrzymałość na obciążenia osiowe, odporność na korozję i powtarzalność wymiarów prefabrykowanych elementów. Dzięki dobrym parametrom wytrzymałościowym rury można układać metodami mikrotunelowymi na znacznych dystansach, często bez użycia stacji pośrednich. Rury do przecisków mają grubość ścian odpowiadającą przewidywanym i sprawdzonym praktycznie w przeszłości obciążeniom osiowym. Przy określaniu dopuszczalnych sił przecisku często zakłada się, że w wyniku ruchów sterująco-korygujących urządzenia wszystkie siły mogą działać tylko na połowę przekroju rury. W szczególnych przypadkach można wykonać rury o większych grubościach ścian w celu przejęcia większych sił. W przypadku inwestycji bezwykopowych istotną rolę odgrywa docelowe przeznaczenie danych przewodów kanalizacyjnych. Z tego punktu widzenia dobór rur powinien odbywać się z uwzględnieniem zarówno aspektów eksploatacyjnych jak i kosztowych. Porównujemy ze sobą różne materiały charakteryzujące się odrębnymi cechami własnymi. Tym niemniej da się wskazać parametry rur, które mogą zostać zmierzone i podane w specyfikacjach: wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na rozciąganie, współczynnik sprężystości wzdłużnej, klasa sztywności obwodowej, wytrzymałość zmęczeniowa przy obciążeniach zmiennych, wytrzymałość na ścieranie, bezwzględna chropowatość, ciężar właściwy materiału. Specyficznym parametrem charakteryzującym niektóre rury (zwłaszcza kompozytowe) jest klasa sztywności obwodowej. Określa ona stopień ugięcia rury (odkształcenie średnicy) poddanej działaniu sił zewnętrznych, np. rur do podziemnych instalacji kanalizacyjnych, na które działa siła, pochodząca od ciężaru, znajdującego się nad nimi gruntu. Im większa jest sztywność rury, w tym mniejszym stopniu ulega ona ugięciu. Pod pojęciem rury sztywnej rozumiemy rurę o zdolności ograniczonej pęknięciem lub przekroczeniem dopuszczalnych naprężeń, bez wyraźnej deformacji jej przekroju poprzecznego. W dalszej części artykułu opisano najpopularniejsze materiały konstrukcyjne, podstawowe zasady technologii produkcji i cechy wyróżniające rury wg opinii producentów i dostawców. Paweł Kośmider, Inżynieria Bezwykopowa Robert Osikowicz, Robert Osikowicz Engineering 32 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
Rury bazaltowe Materiał: Bazalt to naturalny materiał konstrukcyjny, z którego produkowane są m.in. rury kanalizacyjne. Sam bazalt jest oczywiście powszechnie znany z różnych zastosowań w budownictwie, jednak rury bazaltowe są względnie nowym produktem na naszym rynku. Z uwagi na swoje cechy można go uznać za w pełni konkurencyjny wobec innych produktów. Bazalt to magmowa skała wylewna, dobrze znana z dużej wytrzymałości oraz wysokiej odporności chemicznej. Bazalt jest jednocześnie jedną z najbardziej trwałych skał. Doświadczenia ze stosowania bazaltu w obiektach infrastruktury podziemnej miast są stosunkowo krótkie, gdyż obejmują one okres zaledwie pięćdziesięcioletni. Oprócz rur produkowane są także płytki do wykładania powierzchni wewnętrznych nowych rur betonowych podczas ich produkcji oraz do rehabilitacji uszkodzonych przewodów przez ich wyłożenie odpowiednio ukształtowanymi płytkami bazaltowymi po uprzednim wyczyszczeniu. Wyroby z topionego bazaltu mają właściwości fizyczne, które predestynują je do zastosowań w technologiach mikrotunelowych i pokrewnych, gdzie oprócz dużych obciążeń statycznych i dynamicznych występują trudne warunki środowiskowe. Podstawowe właściwości fizyczne topionego bazaltu, stanowiące podstawę obliczeń statycznowytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych z tego materiału: wytrzymałość na ściskanie 300 400 MPa, wytrzymałość na zginanie 45 MPa, dobra odporność chemiczna w zakresie ph 3 10, całkowita odporność na korozję, brak nasiąkliwości, doskonała gładkość powierzchni zewnętrznej, pozwalająca na redukcję sił przeciskowych. Produkcja: Proces produkcji polega na odlewaniu rur z roztopionego bazaltu w formach stalowych. Surowiec bazaltowy o odpowiedniej jakości topiony jest w specjalnych piecach w temperaturze 1280 C. Podczas wlewania do form jego temperatura wynosi 1200 C. Rury przeciskowe produkowane są metodą odlewania odśrodkowego, podczas którego formy wirują wokół swojej osi podłużnej. Po wtórnej krystalizacji bazaltu, gdy staje się on ponownie ciałem stałym, rury wyjmowane są z form i umieszczane w tunelowych komorach chłodniczych. Obecnie rury z topionego bazaltu produkowane są tylko jako bezkielichowe. Przeznaczone są one zarówno dla przewodów kanalizacyjnych, układanych w wykopach otwartych, jak i dla układanych metodami bezwykopowymi z zastosowaniem mikrotunelowania. Zalety: Rury bazaltowe posiadają niektóre właściwości, które są nieosiągalne dla innych materiałów, np. badania ścieralności metodą DARMSTADT wykazały, że jest to materiał najbardziej odporny ze wszystkich dostępnych na rynku. Kolejna cecha charakterystyczna w przypadku rur do mikrotunelowania to przenoszenie dużych sił przeciskowych. Dzięki temu produkuje rury o cieńszych ściankach, co pozwala na zmniejszenie ilości urobku, a to z kolei powoduje zmniejszenie kosztów inwestycji. Kolejnym istotnym elementem jest całkowita odporność chemiczna i korozyjna. Producent: EUTIT Fot. 1. Rury bazaltowe (P.V. Prefabet) Rury betonowe i żelbetowe Materiał: Beton uzyskuje się z połączenia cementu, wody i kruszywa. W zależności od technologii tworzenia mieszanki uzyskuje się beton o określonych właściwościach konstrukcyjnych. Beton Fot. 2. Rura żelbetowa zbrojony (żelbet) jest zaopatrzony w zbrojenie z prętów stalowych w tych miejscach, w których naprężenia rozciągające przekraczają małą wytrzymałość betonu na ten rodzaj obciążeń. Tendencją obserwowaną jest możliwość osiągania betonów wysokiej jakości o lepszej strukturze. Pozwala to zmniejszyć ciężar jednostkowy rur. Wyższe klasy betonu uzyskuje się przez stosowanie specjalnych dodatków. Jedną z najważniejszych cech betonu jest jego zdolność do odlewania w normalnej temperaturze. Produkcja tych rur daje możliwość uzyskiwania dowolnych hydraulicznych przekrojów poprzecznych. Beton do budowy takich instalacji, z uwagi na niejednokrotnie ekstremalnie trudne warunki eksploatacji, musi spełniać specjalne wymagania, do których należy zaliczyć: odporność na agresywne oddziaływanie środowiska, wysoki stopień wodoszczelności, mrozoodporność oraz ograniczony skurcz. Równolegle, poprzez zastosowanie betonu klas wyższych, można osiągnąć zwiększenie dopuszczalnej siły przeciskowej o około 40% przy tej samej powierzchni przeniesienia sił. Ma to szczególne znaczenie przy długich odcinkach przeciskania, ponieważ pozwala na wykluczenie jednej z wymaganych stacji pośrednich. Produkcja: Rury produkowane są w formach stalowych metodą odlewania, co zapewnia wyrobom wymagane wymiary i gładkość powierzchni. Beton zagęszczany jest w formie metodą wibrowania. Przeciskowe rury żelbetowe wykonane są z następujących materiałów konstrukcyjnych: cement czysto klinkierowy portlandzki, kruszywa łamane, żwir, piasek (wszystko o odpowiednim uziarnieniu), stal zbrojeniowa. Niekiedy dodawane są specjalne składniki typu popiół lotny, mikrokrzemionka, plastyfikatory. Zastosowanie domieszek chemicznych jest ważnym składnikiem betonu o wysokich parametrach. Proces produkcji i stopień jego mechanizacji może być różny u różnych producentów. W przypadku produkcji rur z betonu i żelbetonu rozróżnia się zasadniczo proces z natychmiastowym rozszalowaniem i proces pozwalający na twardnienie w szalunku, który jest często stosowany w przypadku rur o dużej średnicy znamionowej. Dzięki twardnieniu rur w zdefiniowanych warunkach temperaturowych i wilgotnościowych można poprawić ich właściwości wytrzymałościowe. Rury żelbetowe typu High Performance w porównaniu do rur standardowych charakteryzują się mniejszą grubością Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 33
ścianki. Rury produkowane są metodą odlewania na mokro, a proces dojrzewania betonu odbywa się w formach stalowych, w których umieszczane jest zbrojenie przy pomocy dystansów polimerowych. Zastosowanie tego typu dystansów eliminuje w znacznym stopniu możliwość tworzenia się rys i pęknięć na powierzchni rury. Dzięki takiej technologii produkcji uzyskujemy bardzo gładką i jednorodną powierzchnię zewnętrzną rury. Gładkość powierzchni rury w połączeniu ze zredukowaną powierzchnią zewnętrzną, spowodowaną zmniejszeniem grubości ścianki obniża zdecydowanie wielkość występujących oporów tarcia podczas przeciskania. Zmniejszenie sił tarcia pozwala z kolei na wydłużenie odcinków przeciskania. Szczelność zapewnia uszczelka gumowa, przekładka drewniana umożliwia niwelacje punktowych obciążeń i pozwala na kształtowanie łuków. W rozwiązaniu podstawowym zastosowany pierścień, spełniający rolę kołnierza, wykonany jest ze stali zabezpieczonej antykorozyjnie. W przypadku przecisków w gruntach agresywnych pierścień prowadzący wykonywany jest ze stali nierdzewnej (kwasoodpornej). Zalety: Producenci wymieniają pozytywne cechy produktu: długowieczność, niska energochłonność w procesie wytworzenia, zgodność podstawowych materiałów i produktów końcowych z zasadami ochrony środowiska. Rury charakteryzują się dużą wytrzymałością na obciążenia zewnętrzne (w tym siły przeciskowe). Niektórzy producenci posiadają dopuszczenia do stosowania na terenach objętych szkodami górniczymi i w miejscach narażonych na ruchy górotworu. W stosunku do rur z innych materiałów rury żelbetowe odznaczają się tym, że są z reguły oddzielnie wymiarowane, zbrojone i produkowane dla każdego przypadku zastosowania. Producenci: Consolis (Betras), P.V. Prefabet, HABA-Beton Rury kamionkowe Materiał: Kamionka jest materiałem ceramicznym, wytwarzanym z glin kamionkowych, szamotu i wody. Glinami ceramicznymi są skały osadowe ilaste, których głównymi minerałami skałotwórczymi są minerały z grupy kaolinitu i illitu, powstałe w warunkach morskich i jeziornych. Gliny takie, zwane także iłami kaolinitowymi stosowane są jako surowiec ilasty w przemyśle ceramiki szlachetnej. Dzieli się je pod względem technologicznym na biało wypalające się i kamionkowe. Gliny biało wypalające się używane są do wyrobu porcelitu i fajansu. Gliny kamionkowe, odznaczające się małą nasiąkliwością po wypaleniu, uzyskują dużą odporność na działanie mechaniczne i chemiczne. Służą do produkcji rur i kształtek. Najważniejszymi minerałami wchodzącymi w skład glin kamionkowych są: illit, kaolinit i kwarc. Od proporcji tych minerałów zawartych w glinie zależą jej właściwości plastyczne w stanie surowym. Do produkcji rur używa się glin o różnym stopniu plastyczności. Szamot to nic innego jak zmielona do odpowiedniej granulacji, wypalona glina, pochodząca z odpadów produkcyjnych. Jest dodawany do glin w ilościach stosownych do istniejących na dany asortyment receptur. Szamot zapewnia wyrobom będącym w stanie surowym plastycznym właściwą sztywność i stabilność konstrukcji, wpływa również na efektywność suszenia i wypalania wyrobów. Glazura to naturalna powłoka, powsta- Fot. 3. Rury kamionkowe jąca w wyniku procesu wypalania, nadająca wyrobom szklistego połysku i odpowiedni koloryt. Podstawowymi składnikami glazury są tlenki glinu, tlenki metali, dolomit i kwarc. Glazura jest w postaci zawiesiny wodnej. W procesie wypalania glazura topi się, pokrywając na stałe powierzchnię rury. Kamionka sama w sobie jest materiałem posiadającym wysokie parametry fizyko-chemiczne i wytrzymałościowe, ale szkliwo dodaje jej jeszcze jedną zaletę wysoką gładkość hydrauliczną oraz minimalizuje filtrację. Dodatkowo jeszcze stanowi ochronę przy płukaniu kanału przy użyciu dużego ciśnienia. Produkcja: Surowce stałe o naturalnej wilgotności są mielone, po czym dodaje się do nich wodę i miesza dokładnie do uzyskania plastycznej masy. Dozowanie składników musi odbywać się precyzyjnie. Wykonana plastyczna masa podlega sezonowaniu. Z masy tej formowane są wyroby rury i kształtki. Rury wytłaczane są za pomocą zautomatyzowanych pras próżniowych. Wyroby są suszone w suszarniach tunelowych i następnie glazurowane poprzez zanurzanie lub przy zastosowaniu metody natryskowej. Tak wykonane półprodukty poddawane są procesowi wypalania w piecu tunelowym według zadanej technologicznej krzywej wypalania. Maksymalna temperatura, w której wypalane są wyroby to 1200 C. W procesie tym w masie kamionkowej zachodzą nieodwracalne przemiany polimorficzne. W wyniku wypalania z plastycznej masy powstaje zwarta, monolityczna struktura, dzięki której rura posiada specyficzne właściwości tj. odporność chemiczną, biologiczną, szczelność, odporność na ścieranie, gładkość, wysoką wytrzymałość mechaniczną, a ponadto jest odporna na korozję czasową nie zmienia swoich właściwości w czasie. Po wypaleniu i skontrolowaniu parametrów rur i kształtek, montowane są uszczelki. Montaż uszczelek jest również zautomatyzowany. Po zamontowaniu rura i uszczelka stanowią integralną całość. Oprócz rur z kamionki istnieją możliwości zastosowania rur przeciskowych żelbetowych, zespolonych z rurą kamionkową. Płaszcz zewnętrzny z betonu służy do przenoszenia siły przy przeciskaniu. Ten rodzaj rur przeciskowych ma zastosowanie przy długościach przecisku od studni startowej do docelowej, które przekraczają wytrzymałość rur przeciskowych z kamionki. Rury przeciskowe z kamionki mają większą grubość ścianek w porównaniu z rurami kielichowymi, stosowanymi w metodach tradycyjnych, czyli w wykopie otwartym. Są one na obu końcach z dużą precyzją frezowane. Rury przeciskowe posiadają złącze ze stali szlachetnej z obustronnymi podwójnymi uszczelkami gumowymi. Zalety: Kamionkowe rury przeciskowe wyróżniają się wyjątkową gładkością ze względu na obecność glazury, zniko- 34 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
III Konferencja Techniczna rury Sieci kanalizacyjne i wodociągowe z tworzyw sztucznych. Wodociągi i Kanalizacja perspektywa polska i europejska. 3 4 grudnia 2009 Hotel Bulwar ul. Bulwar Filadelfijski 18, Toruń Cele konferencji: w dziedzinie systemów instalacyjnych z tworzyw sztucznych, budowy, normami oraz aktualnymi przepisami prawnymi dotyczącymi systemów wodociągowych i kanalizacyjnych z tworzyw sztucznych, polimerowych, używanych do produkcji rur do budowy europejskich firm wodociągowych. Zainteresowani uczestnictwem w konferencji proszeni są o kontakt z organizatorem konferencji. POLSKIE STOWARZYSZENIE PRODUCENTÓW RUR I KSZTAŁTEK Z TWORZYW SZTUCZNYCH 87-100 Toruń ul. Marii Skłodowskiej-Curie 55 tel./fax: (56) 659-11-34 email: biuro@prik.pl www.prik.pl Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 35
mą ścieralnością, dużą wytrzymałością na ściskanie wzdłużne i dokładnością wymiarów na złączu. Materiał cechuje się dobrą odpornością na płukanie i czyszczenie wysokociśnieniowe. Z uwagi na posiadanie glazury rury te w metodach bezwykopowych napotykają na niższe tarcie kontaktowe pomiędzy powłoką zewnętrzną a ścianą otworu. Producenci podkreślają długotrwałość użytkowania i odporność na korozję. Przewody nie wymagają dodatkowego zabezpieczenia antykorozyjnego. Producenci: Keramo Steinzeug, Naylor (Generik) Fot. 4. Rury CC-GRP Rury poliestrowe CC-GRP (kompozytowe) Materiał: CC-GRP (centrifugaly casting glass reinforced plastic) to odlewane odśrodkowo rury z nienasyconej żywicy poliestrowej, wzmacnianej włóknem szklanym i z wypełnieniem piaskiem kwarcowym. Dzięki zwartej strukturze i zastosowanym wypełniaczom, materiał ten posiada bardzo wysokie parametry wytrzymałościowe, istotne w technologiach przeciskowych. Żywica zapewnia przetwarzalność, uzyskanie odpowiednich parametrów kompozytu oraz trwałość eksploatacyjną. Głównym materiałem wzmacniającym, stosowanym dla osiągnięcia zalecanych własności mechanicznych w kierunku osiowym i obwodowym, jest włókno szklane. Włókno szklane jest głównym składnikiem niektórych warstw ścianek produktów i odpowiada za własności mechaniczne każdej rury kompozytowej. Zasadniczo możliwe jest mieszanie nienasyconych żywic poliestrowych z różnymi materiałami wzmacniającymi i wypełniającymi, czy to sztucznymi czy naturalnymi. Materiały wzmacniające stosowane są dla osiągnięcia określonych własności mechanicznych (sztywności) oraz zmniejszenia zużycia żywic podczas produkcji. Typowe rodzaje piasków kwarcowych wypełniających to kruszywa o wielkości ziarna do 1 mm. Dla zapewnienia szczelności rurociągu, nawet przy względnie ruchomym złączu, szczelina między rurą a złączem musi być wypełniona materiałem ulegającym odwracalnemu odkształceniu. Materiał taki musi być odporny na wodę oraz wiele substancji chemicznych, przenoszonych przez wodę. EPDM (terpolimer etylenowo-propylenowo-dienowy) jest materiałem doskonale nadającym się do tego celu. Jego zdolność powrotu do kształtu początkowego po ściśnięciu i zwolnieniu, jak również jego dobra odporność chemiczna, sprawiają, że jest on potencjalnym materiałem uszczelnieniowym. Podstawowym parametrem klasyfikacyjnym rur jest sztywność obwodowa. Parametr ten w rurach do przecisków powinien być większy niż SN 32000. Wytrzymałość materiału na ściskanie jest rzędu 90 MPa. Produkcja: Metoda odlewania odśrodkowego daje rury o charakterze warstwowym, obejmującym: zewnętrzną warstwę ochronną, warstwę wzmacniającą, warstwę przejściową, warstwę nośną, warstwę zaporową i wewnętrzną warstwę ochronną. Warstwy te są wykonane z różnej kombinacji wymienionych wcześniej komponentów. Proces odlewania odśrodkowego wpływa na elastyczne kształtowanie parametrów mechanicznych rur. Modyfikując proporcje składników oraz grubość ścianki rury otrzymujemy rury należące do różnych klas ciśnienia i sztywności obwodowej. Producenci deklarują, że uzyskiwanie rur o wyższych parametrach mechanicznych nie wymaga podwyższania klasy jakościowej surowców. Z metody produkcji wynikają inne cechy rur GRP: jednakowa średnica zewnętrzna, gładkość od strony zewnętrznej oraz nienasiąkliwość. Cechy te w połączeniu z wysoką wytrzymałością na ściskanie przesądzają o możliwości zastosowania w technologii mikrotunelu. Rury łączy się za pomocą łączników o średnicy zewnętrznej, nie przekraczającej średnicy rury. Takie rozwiązanie umożliwia bezproblemowe przeciskanie rur. Przeciskowe rury GRP nie wymagają stosowania drewnianych przekładek pomiędzy rurami. Łączniki rur produkowane są w kilku odmianach i w zależności od ciśnienia pracy wykonanego rurociągu i stopnia agresji chemicznej medium i wód gruntowych mogą być wykonane z tworzywa GRP lub stali nierdzewnej. Zalety: Rury CC-GRP charakteryzują się niskim ciężarem, dobrą odpornością na korozję, wysokim modułem sprężystości podłużnej, co skutkuje wysoką wytrzymałością na ściskanie. Rury poliestrowe należą do tzw. rur podatnych elastycznie współpracujących z gruntem przy obciążeniu pionowym. Struktura warstwy wewnętrznej rury jest gładka i odporna na ścieranie, co jest istotną zaletą z punktu widzenia zastosowania dla kanalizacji. Czysta żywica daje również wysoką odporność na wysokociśnieniowe czyszczenie kanalizacji, inną jej cechą jest wysoka gładkość hydrauliczna i stałość parametrów w czasie. Producenci: HOBAS, Amitech Rury z polimerobetonu Materiał: Polimerobeton jest materiałem powstałym w wyniku połączenia suchego kruszywa kwarcytowego o różnym uziarnieniu (0 16 mm) z żywicą poliestrową jako środkiem wiążącym, o koncentracji do 12% w mieszance. Materiał nie zawiera w sobie cementu. Żywica po utwardzeniu chemicznym spaja kruszywo, dając produktom korzystne właściwości takie, jak elastyczność, wytrzymałość na rozerwanie, bardzo wysoka wytrzymałość na ściskanie oraz odporność na korozję, szeroki zakres ph od 1 do 10, odporność termiczną do 80 C. Typowe parametry wytrzymałościowe to: wytrzymałość na ściskanie 90 130 MPa, wytrzymałość na rozciąganie 6 MPa, wytrzymałość na zginanie 18 23 MPa. Pozwala to na wykonywanie rur o mniejszych grubościach ścianek niż rurach betonowych przy zachowaniu podobnej sztywności. Produkcja: Pierwsze rury polimerobetonu zostały wyprodukowane w latach 60. Celem ich powstania było znaczne podwyższenie odporności na substancje agresywne. Początkowo znalazły zastosowanie jako kolektory kanalizacyjne w przemyśle chemicznym. Proces produkcji w ostatnich dwudziestu latach został znacznie ulepszony i dzisiaj rury z polimerobetonu stanowią realną alternatywę dla innych odpornych na korozję materiałów do produkcji rur. Rury z polimerobetonu mogą być produkowane kilkoma metodami: w procesie nawijania odśrodkowego, walcowania odśrodkowego oraz, najczęściej stosowanego, formowania przez wibrowanie. W tym ostatnim przypadku mieszanka kruszywa i żywicy wprowadzana jest do form stalowych. Po zagęszczeniu przy użyciu wibratorów masa w procesie chemicznym utwardza się. Po rozformowaniu i poddaniu obróbce termicznej, materiał może być w razie potrzeby obrabiany mechanicznie. Ten sposób produkcji daje możliwość tworzenia rur o różnych przekrojach. Zależnie od 36 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
Podsumowanie Wzmożony ruch w miastach powoduje coraz większe zainteresowanie metodami bezwykopowymi. Czynniki ekonomiczne przesądzają o wyborze metody. Zalety rur przeciskowych skłaniają do coraz powszechniejszego zastosowania ich w budownictwie podziemnym. Istotną kwestią jest jakość produkowanych i dostępnych na rynku rur. Technologia sterowanych przecisków hydraulicznych z wierceniem pilotowym, a następnie technologia mikrotunelowa, zostały uznane za prawdziwy postęp w budowie głębokich rurociągów kanalizacyjnych. Analizując strukturę wiekową i aktualny stan sieci, stwierdzić należy, że istnieje wciąż ogromne zapotrzebowanie na budowę kanałów ściekowych. Fot. 5. Rury polimerobetonowe wymagań odnośnie odporności chemicznej materiału stosowane są następujące żywice reakcyjne: poliester, ester winylowy lub epoksyd. Tworzywa te są duroplastami, które po reakcji chemicznej zostają całkowicie utwardzone i nie dają się ponownie uplastycznić. W czasie utwardzania powstają cząsteczki o strukturze sieciowej przestrzennej. Złącze rurowe składa się z nasadzanego i zintegrowanego w ścianie rury pierścienia uszczelniającego z tworzywa wzmacnianego włóknem szklanym lub ze stali nierdzewnej z zamknięciem spoiny wykonanym ze specjalnej gumy. Produkcja rur w stalowych precyzyjnie wykonanych formach daje gwarancję wysokiej powtarzalności wymiarów. Zalety: Rury z polimerobetonu klasyfikowane jako sztywne, cechują się dużą wytrzymałością statyczną, wysoką odpornością na agresywne ścieki, niską chropowatością ścian i dużą odpornością na ścieranie. Gładka powierzchnia rur i niewielkie tarcie powierzchniowe szczególnie predestynują rury do aplikacji przeciskowych. Producenci: Amitech, PV Prefabet, Betonstal Rury stalowe Stosowane są one do klasycznych metod przeciskowych oraz w metodzie przewiertu teleskopowego. Metoda ta polega na wpychaniu rury stalowej o większej średnicy na dystansie około 60% długości instalacji, a następnie wewnątrz wbudowywana jest rura o mniejszej średnicy, która najczęściej zabezpiecza przewiert na całej jego długości. Tego typu rury stalowe stanowić mogą konstrukcję osłonową dla wewnętrznych rur produktowych np. kompozytowych. Przestrzeń między rurami zostaje wypełniona betonem. Zalety rur stalowych, predestynujące je do metod przeciskowych, zarówno udarowych, jak i siłowników hydraulicznych, to: wysoka odporność na wszelkiego typu naprężenia (rozciągające, ściskające, udarowe zmienne) oraz różne dostępne metody łączenia. Wadą jest niewątpliwie podatność na korozję niezabezpieczonej rury. Na rynku dostępne są rury stalowe ze szwem: spawane spiralnie i wzdłużnie oraz rury bez szwu, wykonywane przez walcowanie. Dostępne są również różne typy rozwiązań antykorozyjnych, w tym powłoki izolacyjne, zarówno zewnętrzne jak i wewnętrzne. Literatura [1] W. Bartusiak: Bazalt nowość i nowe oblicze trwałości; Inżynieria Bezwykopowa 1/2007 [2] W. Barusiak, B. Kulczycki: Żelbetowe rury przeciskowe do mikrotunelowania; Inżynieria Bezwykopowa 1/2005 [3] T. Bloomfield: Kanały i rurociągi kanalizacyjne z polimerobetonu; NTTB 2/1999 [4] J. Helak, A. Pielaszkiewicz, R. Obłoza: Rury HOBAS materiał nowego tysiąclecia; NTTB 4/2000 [5] P. Kaprzyk: Przegląd realizacji i modyfikacji w rurach przeciskowych Betras; Inżynieria Bezwykopowa 4/2007 [6] A. Kolonko: Rury i elementy z topionego bazaltu w zastosowaniu do budowy i renowacji przewodów kanalizacyjnych; Gaz Woda i technika Sanitarna 6/2005 [7] J. Kostrzewa: Rury betonowe i żelbetowe; NTTB 4/2000 [8] W. Kozłowski: Żelbetowe rury przeciskowe P.V. Prefabet Kluczbork SA; Inżynieria Bezwykopowa 2/2008 [9] M. Liebscher, A. Redmann, F. Bersuck: Gwarancja jakości w mikrotunelowaniu; Inżynieria Bezwykopowa 3/2008 [10] C. Madryas, A. Kolonko, A. Szot, L. Wysocki: mikrotunelowanie; Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2006 [11] R. Osikowicz, A. Sumara, P. Kośmider: Przegląd rynku mikrotunelowego 2008; Inżynieria Bezwykopowa 3/2008 [12] I. Połańska: Tworzywo nowego wieku ceramika; NTTB 4/2000 [13] I. Połańska: Kamionka w kanalizacji to znaczy Już dzisiaj myśleć o jutrze; Inżynieria Bezwykopowa 2/2003 [14] T. Pużak, H. Skalec: Beton wysokiej wytrzymałości (BWW) w produkcji rur betonowych; Inżynieria Bezwykopowa 4/2009 [15] B. Raszkiewicz, D. Maciąga Dembińska: Sieci kanalizacyjne z polimerobetonu; NTTB 4/2000 [16] R. Walczak: Rury GRP produkowane technologią nawojową stosowane do bezwykopowej renowacji rurociągów ciśnieniowych i grawitacyjnych; Inżynieria Bezwykopowa 2/2008 [17] Katalogi i strony internetowe producentów i dystrybutorów rur Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 37
Producent / Dostawca Lokalizacja Kontakt Kamionka Beton / żelbet Polimerobeton Żywice poliestrowe GRP Bazalt Żeliwo sferoidalne [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] Amiantit Amitech Arabia Saudyjska www.amiantit.com www.amitech.pl 300 3000 150 3000 400 3200 American Ductile Iron Pipes USA www.acipco.com/adip Betonstal www.betonstal.com.pl 800 2000 Consolis www.consolis.pl www.consolis.com 300 2600 300 2600 PCC Can Clay USA www.canclay.com EUTIT s.r.o. / EUTIT Czechy www.eutit.pl 150 500 Gollwitzer Betonrohrwerke Niemcy www.gollwitzer-beton.de 300 3000 Haba-Beton Niemcy www.haba-beton.de www.haba-beton.pl 300 3400 Hobas Austria www.hobas.com www.hobas.com.pl 150 2900 (3500) Keramo-Steinzeug Niemcy www.keramo-steinzeug.pl DN100 DN1400 Rury przeciskowe żelbetowekamionkowe DN300 DN1400 Meyer Rohr Niemcy www.meyer-polycrete.com 150 2600 Naylor Denlok Wielka Brytania www.naylordenlok.co.uk 150 700 No-Dig-Pipe USA www.no-dig-pipe.com P.V. Prefabet Kluczbork www.pv-prefabet.com.pl 500 2400 150 400 Stanton Bonna Wielka Brytania www.stanton-bonna.co.uk 1200 1500 Tab. 1. Rury przeciskowe zakres średnic i typ materiału wybranych producentów (dane orientacyjne na podstawie informacji od producentów oraz odpowiednich stron www) Uwagi Rury dostępne także z wewnętrzną wykładziną z żywic epoksydowych, wkładką kamionkową lub PE-HD. firma produkuje również rury żelbetowe z wkładką poliestrową PE-HD o grubości 4 mm oraz rury z wkładką kamionkową zespolone od 2009 r. dostępne średnice do 3500 mm 38 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009