Vademecum dla uczniów technikum > Technik inżynierii sanitarnej > Materiały do zajęć TiS > Sieci komunalne, budowa i konserwacja > Sieci kanalizacyjne > Materiały do budowy sieci kanalizacyjnych > Rury GRP

Rury GRP

Wstęp

Fot. Rury GRP (źr. Flowtite)

Rury GRP to materiał kompozytowy o bardzo dobrych właściwościach technicznych, stosowany w całej gamie rozwiązań, jako:

  • rury sieci kanalizacji sanitarnej i deszczowej
  • rury wodociągowe w systemach wody pitnej i przemysłowej
  • rury zasilające i zrzutowe elektrowni wodnych
  • systemy magazynowania wody
  • rurociągi wody morskiej
  • systemy bezwykopowe

Poniżej o właściwościach tych rur, odmianach, zasadach transportu, magazynowania i montażu. Materiał powstał na podstawie katalogów firm Amiblu i Superlit, a także podręcznika „Konstrukcje przewodów kanalizacyjnych” autorstwa Cezarego Madryasa, Andrzeja Kolonko i Leszka wysockiego wydanego przez OWPW z 2002 r [1].

Skąd ten skrót?

GRP, to skrót od angielskich słów Glassfiber Reinforced Plastic, czyli tworzywa sztucznego wzmacnianego, czy też zbrojnego włóknem szklanym. Tworzywem w tym wypadku są tzw. duroplasty, a ściślej termo- lub chemoutwardzalne żywice poliestrowe. Raz utwardzone duroplasty zachowują swój kształt i nie dają się ponownie zmiękczyć lub przetopić. Dla zwiększenia wytrzymałości na ciśnienie i obciążenia, w produkcji rur do duroplastów dodaje się zbrojenie w postaci włókien szklanych.

Rodzaje rur GRP

Rury GRP produkowane są w dwóch odmiennych technologiach, jako:

  • rury odlewane odśrodkowo
  • rury nawojowe

Rury GRP odlewane odśrodkowo produkowane są z żywic poliestrowych z dodatkiem ciętego włókna szklanego, piasku kwarcowego i węglanu wapnia. Do płynnej żywicy dodaje się włókno szklane i wypełniacze, a następnie utwardza w wysokiej temperaturze w obecności katalizatora. Następuje polimeryzacja materiału i jego twardnienie, które jest nieodwracalnym procesem. Całość procesu zachodzi w wirującej formie, stąd nazwa rur. W przekroju rury produkowane metodą odśrodkową składają się z warstwy nośnej wokół której znajdują się warstwy przejściowe wzmocnione włóknami szklanymi i dodatkowe, nadające rurom wyjątkową odporność na ścieranie, czy czynniki zewnętrzne. Poniżej przekrój

Rys. Przekrój przez ściankę rury GRP produkowanej metodą odśrodkową. 1-warstw zewnętrzna ochronna, 2- warstwa wzmacniająca (zwykle żywica poliestrowa i włókno szklane), 3, 5-warstwy przejściowe (żywica + włókno szklane + piasek kwarcowy), 4- warstwa środkowa nośna, 6- warstwa wewnętrzna wzmacniająca, 7 – warstwa zaporowa, 8- warstwa o dużej twardości.

Opisane powyżej warstwy mają swoje znaczenie użytkowe. Warstwa ochronna zewnętrzna (1) chroni np. rury przed promieniowaniem UV, a wewnętrzna (8) jest bardzo gładka i jednocześnie wyjątkowo odporna na ścieranie.  Rury produkowane metodą odśrodkowa mają chaotycznie ułożone włókna szklane, co powoduje, że mają wysoką wytrzymałość zarówno obwodową, jak i wzdłużną i mogą być stosowane w rurociągach podwieszanych.

Rury nawojowe

Opisany powyżej proces produkcji wytwarza jednorazowo tylko jeden odcinek rury. Jest on następnie wyciągany z matrycy, przycinany na wymiar, ukosowany i z jednej strony wyposażany w złączkę kielichową. Później rurę znakuje się na długości i cały proces zaczyna się na nowo. Zupełnie inaczej wygląda technologia nawojowa. W tym wypadku rura o danej średnicy wytwarzana jest tzw. „metodą bez końca”. Składniki są identyczne jw. ale zamiast matrycy stosuje się rdzeń nawojowy w postaci spirali z taśmy stalowej. Na początku linii produkcyjnej taśma nawijana jest na konstrukcję wsporczą, a na końcu ponownie odwijana, co pozwala na osiowy posuw rury i jej produkcję w sposób ciągły. Wszystkie składniki nakładane są na wirujący rdzeń, przy czym najpierw nawijana jest folia rozdzielająca, a dopiero potem warstwa żywicy z ciętym włóknem szklanym oraz ciągłym, wiążącym. Na niej, w warstwie środkowej nakładany jest piasek kwarcowy z żywicą jako wypełniacz, oraz ponownie warstwa żywicy zbrojonej włóknem. Całość jest utwardzana termicznie od wewnątrz i na zewnątrz. Po zakończeniu procesu utwardzania rura jest ściągana z rdzenia i przycinana na żądaną długość.

   Rys. Przekrój przez rurę produkowaną w technologii nawojowej. 1- warstwa ochronna zewnętrzną odporna na UV, 2- warstwa żywicy zbrojonej włóknem szklanym, 3- warstwa środkowa wypełniająca, złożona z żywicy i piasku kwarcowego, 4 – warstwa wewnętrzna konstrukcyjna zbrojona ciągłym i pociętym włóknem szklanym, 5- warstwa wewnętrzna o dużej twardości i gładkości

Rury GRP produkowane są w bardzo szerokim zakresie średnic od 100 do nawet 4000mm. Klasy ciśnień w zależności od producenta i procesu wahają się od PN1 – PN32, a sztywność obwodowa SN może wynosić 2500, 5000 lub 10000 N/m2, a w przypadku rur przeciskowych nawet 1000000 N/m2 .  Standardowe długości to 3, 6, rzadziej 12m. Właściwości fizyczne rur GRP podaje poniższa tabela. 

Tabela. Właściwości rur GRP [1].

Z uwagi na dopuszczalne ciśnienie pracy rury GRP można dalej dzielić na:

  • grawitacyjne bezciśnieniowe, o dopuszczalnym ciśnieniu roboczym do 1 bar, stosowane w kanalizacji sanitarnej i deszczowej, instalacjach odwadniających;  mają zwykle wykonanie odporne na mycie pod wysokim ciśnieniem zgodne z normą DIN 19523
  • ciśnieniowe, o ciśnieniu roboczym do 32 bar, do pracy w systemach wody pitnej i przemysłowej, rurociągach zasilających turbiny wodne, w systemach wody chłodzącej, itp.; rury ciśnieniowe obejmują całą gamę produktów, często o specjalistycznych właściwościach. Przykładem jest tutaj rura Flowtite Orange (fot. poniżej) wysokoodporne na ścieranie, o charakterystycznym pomarańczowym kolorze wewnętrznej powierzchni, do przesyłu wód o dużej zawartości zanieczyszczeń stałych w postaci kamieni, szlamu, piasku itp.
  • rury przeciskowe, do montażu rurociągów technologią bezwykopową (tzw. mikrotunelingu), o ciśnieniu roboczym do 16 bar, do montażu pod torami kolejowymi, rzekami, odporne na duże siły podczas przeciskania i sztywności obwodowej SN nawet do 1000000 N/m2 

Jeśli za kryterium podziału przyjąć przekrój, to rury GRP dalej możemy dzielić na:

  • o przekroju okrągłym
  • o przekroju nieokrągłym, np. jajowym, gruszkowym, dzwonowym, itp. Rury niekołowe stosowane są zwykle jako renowacja istniejących kanałów, a nie jako samodzielny kanał. W Polsce rury takie dostępne są w sieci firmy Soleco (oficjalny producent Channeline), jak też Amiblu. Poniżej przykłady rur Amiblu NC Line do renowacji starej sieci kanalizacyjnej

Nie będę publikował tabel średnicowych rur GRP. Jest ich wiele, w zależności od firmy, typu rur, sztywności obwodowej, czy odporności na ciśnienie. Po te dane odsyłam do katalogów producentów. Poniżej skupię się na zasadach ich transportu i składowania.

Transport rur GRP

Przypominam na wstępie, że za transport rur na budowę odpowiada firma transportowa. Dobrany środek transportu i technologia załadunku rur musi więc uwzględniać ich bezpieczeństwo i trwałość. Rury GRP są generalnie dość ciężkie. Sześciometrowy odcinek rury o średnicy 250mm, grawitacyjnej (PN1), to około 66kg masy. Teoretycznie mogą takie rury załadowywać dwaj przeszkoleni pracownicy. Większe średnice, od 300 mm w górę należy załadowywać i wyładowywać dźwigiem lub wózkiem widłowym. Podnoszenie rur dźwigiem może się odbywać przy użyciu jednego pasa transportowego, pod warunkiem założenia go w środku ciężkości rury. (fot. poniżej)

Korzystniej jest jednak stosować dwa pasy z ewentualnym trawersem. Ich rozstaw powinien być zgodny z poniższym rysunkiem. W obu przypadkach zaleca sie stosować linę prowadzącą sterowana ręcznie, szczególnie, gdy rozładunek i załadunek odbywa się przy silnym wietrze.

Rys. Metoda dwóch pasów z liną prowadzącą (źr. Soleco)

Stosowanie wózka widłowego ma miejsce gównie w zakładach produkcyjnych, lub przy ładowaniu rur na wagony kolejowe. Dla ochrony rur przez uszkodzeniem widły wózka powinny posiadać podłoże z desek.

  Rys. Załadunek rur na samochód przy użyciu wózka widłowego i sposób zabezpieczenia rur.

Składowanie na placu budowy

  • Powierzchnia składowania powinna być płaska, wypoziomowana i wolna od obiektów, takich jak skały, kamienie, ostre krawędzie itp.
  • Rury mogą być składowane w stosach, aby zminimalizować powierzchnię składowania w dozwolonych granicach.
  • Podczas przechowywania rur ułożonych w stos, należy umieścić drewniane podstawki pomiędzy warstwami rur. Rury ułożone najniżej powinny być wspierane drewnianymi klinami, aby zapobiec przesuwaniu się
  • Zaleca się składowanie rur na płaskich belkach drewnianych, aby ułatwić umieszczanie i usuwanie zawiesi wokół rur, a także łatwą obsługę rur za pomocą wózka widłowego
  • Płaskie belki drewniane powinny być umieszczone w odległości ¼ długości rury od każdego końca rury
  • W przypadku, gdy złączki dostarczane są w postaci wiązek, powinny być one składowane w pozycji poziomej, w celu zapobieżenia promieniowym ugięciom
  • Podłoże składowiska powinno być odporne na duże obciążenia i nie powinno być narażone na silne wiatry
  • Maksymalna wysokość składowania wynosi około 2,5 metra. Nie zaleca się składowania w stosach rur o średnicach większych niż DN 1200 mm. Dopuszczalną ilość warstw rur w stosie zależy przyjmować według poniższej tabeli. (źr. Amiblu)  Rys. Sposób składowania rur GRP w stosie.

Rury GRP mogą być też składowane jedna w drugiej. Jest to metoda tania i znacznie ograniczająca powierzchnię składowania. Przy rozładunku wózek widłowy zaczyna zawsze od rury o najmniejszej średnicy.