NAPOJOVÁNÍ KAMENINOVÝCH TRUBEK DO BETONOVÝCH ŠACHET POMOCÍ P-KROUŽKŮ Technická informace 2/15

Transkript

1 Technická informace č.2/15, stránka 1 z 8 NAPOJOVÁNÍ KAMENINOVÝCH TRUBEK DO BETONOVÝCH ŠACHET POMOCÍ P-KROUŽKŮ Technická informace 2/15 ÚVOD Podle EN jsou P-kroužky určeny na spojování hrdel a dříků zkrácených kameninových trubek se spojovacím systémem C a spoji typu S (PUR) nebo K (syntetická pryž EPDM). Musí tak plně nahradit chybějící PUR nebo EPDM těsnění na dříku zkrácených kameninových trubek bez složité montáže nebo ztráty těsnosti. Řada výrobců betonových šachet využívá P-kroužky jako těsnící element pro napojení kameninových trubek do prefabrikovaných otvorů. Je prokázáno, že v řadě případů P-kroužky v těchto otvorech dobře nesedí a někdy dokonce vypadávají ven. Týká se to celých sérií betonových šachet, proto je nanejvýš nutné určit, proč tomu tak je a jaké jsou cesty k nápravě. 1. VÝROBA A VÝVOJ P-KROUŽKŮ V současné době existuje pouze jediný výrobce P-kroužků společnost WOCO - který plně pokrývá jejich spotřebu. Je to dáno tím, že globální spotřeba P-kroužků zase tak velká není a jejich výroba je natolik technologicky náročná, že by se prostě dalšímu výrobci nevyplatila. V souvislosti s vývojem nejmodernější generace kameninových trub, došlo i ke zvýšení nároků na kvalitu a konstrukci P-kroužků. Nové spoje kameninových trubek typu S mají přesně vybroušené hrdlo bez PUR těsnění a na opačném konci zbroušený dřík s pevně nalepeným pryžovým (EPDM) těsnícím kroužkem. Tento integrovaný spojovací kroužek je poměrně tenký, protože je nalepen na přesně obroušeném konci. Na rozdíl od něj se P-kroužek nasazuje na neopracovaný dřík a musí se tedy vyrovnat s jeho přirozenou ovalitou. Ta může v závislost na DN dosahovat podle platných norem na kameninu ±5 (DN 200) až ±12 mm (DN600). Nové spoje typu S si tak vyžádaly následující úpravu konstrukce P-kroužků:

2 Technická informace č.2/15, stránka 2 z 8 Původní verze P-kroužků pro hrdla typu K je opticky masivnější a má celkem jednoduchý kompaktní tvar s výrazným klínovým náběhem. Pro hrdla kameninových trubek s vnitřní výstelkou z tvrdého PUR byl tento typ vcelku vyhovující. Nové P-kroužky pro spoje S jsou opatřeny výrazně kratším klínovým náběhem, ale mají masivní ohýbací lem, který zajišťuje dokonalou těsnost spoje i v extrémních podmínkách při výskytu drobných nečistot a mírném úhlovém a osovém vychýlení spojovaných trubek. Přesvědčivě lze demonstrovat vyšší spolehlivost nové generace P-kroužků s ohýbacím lemem tím, že jsou primárně vyráběny pro kameninové trubky s novým spojovacím systémem typu S s vybroušenými hrdly. Otázkou však zůstává, proč starý typ P-kroužků v otvorech betonových šachet tuzemských výrobců většinou drží, zatímco nový typ občas vypadává. Co je příčinou? 2. MOŽNOST DODÁVKY VADNÝCH P-KROUŽKŮ Každý výrobce zcela pochopitelně hájí kvalitu svého výrobku, tak se nejprve zamysleme, zda může být chyba na straně monopolního výrobce P-kroužků společnosti WOCO. Dokonalý není nikdo, tak se nám již stalo, že jsme u jednoho P-kroužku objevili prosvítající ocelovou výztuž. Zcela evidentně došlo k chybě při jejím vkládání do vstřikovací formy. Ani v jednom případě se nám však nepodařilo zjistit vadné rozměry a změřit všechny rozměry P-kroužků je velmi snadné. A to nám za posledních 10 let prošly rukama desetitisíce P-kroužků všech velikostí. Vážné problémy s jakostí P-kroužků nezaznamenali ani výrobci kameninových trubek, ani další výhradní distributoři těchto výrobků výrobci pružných spojek FLEXSEAL a MÜCHER. Protože P-kroužky jsou vyráběny vstřikováním roztaveného EPDM do stále stejné ocelové formy, nelze příliš předpokládat, že by soudruzi z WOCO udělali někde chybu a sem tam vyrobili kroužek s vadnými rozměry. Pravděpodobnost této chyby je stejná jako u velmi podobné výroby pneumatik. Kdo tedy udělal chybu?

3 Technická informace č.2/15, stránka 3 z 8 3. DEMONSTRACE TYPICKÝCH PROBLÉMŮ S MONTÁŽÍ P-KROUŽKŮ Pokud tedy vyloučíme možnost chybné konstrukce nebo špatné kvality P-kroužků, je nutné analyzovat, zda není na stavbách používán nesprávný montážní postup. Na fotodokumentaci jedné ze staveb nedaleko Prahy si ukážeme jak tradiční montážní postup, tak i typické projevy nesedícího P-kroužku: 1. Osazení pro P-kroužek se vymaže montážním mazivem pro betonové trubky, namaže se jím i P- kroužek. Pravděpodobnost vniku nějaké fatální chyby je zde velmi malá. Záměna za jiný typ montážního maziva pro kameninové nebo plastové trubky s nižší viskozitou není až takovou katastrofou a úplně vynechá mazání nebo minerální olej použije jenom blb, který nemá mít ke kanalizacím přístup. 2. Kameninová trubka s nasazeným P-kroužkem se vhodným mechanickým prostředkem zatlačí do otvoru. Zapotřebí je pouze kontrolovat směr zatlačování a pozici P- kroužku, aby nedošlo k jeho stržení. I když se tato operace často provádí ve velmi složitých podmínkách, nebývá zde zdroj problémů. 3. Pokud je otvor v šachtě příliš malý, P-kroužek se začne mírně vlnit. Pokud jej budeme dále zatlačovat, deformuje se charakteristickým způsobem a jeho část bude mít snahu vylézt ven viz obrázek. Pokud je otvor skutečně o hodně menší a v tomto konkrétním případě byl o víc jak 5 mm pod stanovenou mez kroužek po uvolnění tlaku vyskočí ven i s trubkou nebo praskne a obnaží se ocelová výztuha uvnitř viz obrázek. Pokud se při zasouvání P-kroužek začíná vlnit, je otvor malý. Pokud má tendenci vyskočit ven i s trubkou, je otvor se vší pravděpodobností navíc i nepřípustně kuželovitý.

4 Technická informace č.2/15, stránka 4 z 8 4. TECHNOLOGIE VÝROBY OTVORŮ V BETONOVÝCH ŠACHTÁCH Dobrých vlastností P-kroužků především jejich tuhé konstrukce a ceny si všimli i tuzemští výrobci betonových šachet. Z normy EN 295 si jednoduše si zjistili vnitřní průměr (d 4 ) hrdel kameninových trubek a začali je kopírovat. Bohužel kopie ještě neznamená kvalitu originálu, takže z důvodů jednoduchosti řada tuzemských výrobců šachet vynechala jak PUR výstelku, tak i přesné broušení kameninových trubek a montážní otvor (osazení) začali jednoduše formovat polystyrenovým nebo kovovým jádrem již během procesu odlévání (formování) šachtových den. Proti této technologii nelze nic namítat, kdyby byla za všech okolností schopna garantovat požadovanou přesnost otvorů ±0,5 mm i odpovídající kvalitu povrchu. Na řadě staveb je možné se jednoduchým způsoben přesvědčit, že tomu tak vždy není: Podle našich zjištění je nejčastější závadou kuželovitost otvorů. Ta vzniká zřejmě tím, že jádro, kterým se tento otvor formuje, mívá nepatrně kuželovitý tvar, aby jej šlo z tuhnoucí šachty vyjmout. Pro snadné vyjmutí je zapotřebí kuželovitost jádra zhruba 1,5. S pomocí goniometrické funkce tangens si pak snadno spočítáme, že při délce otvoru cca 10 cm bude rozdíl průměru Δd 4 na začátku a konci otvoru minimálně 2,6 mm! Tedy vysoko nad požadavek EN 295 pro kameninová hrdla, který je ±0,5 mm. Naše měření vadných šachet tuto domněnku vždy potvrdila! Kdo se někdy zajímal o technologii výroby kameninových trubek, ví, že ani vylisovaná a vypálená hrdla nejsou schopna požadované přesnosti ±0,5 mm dosáhnout. Proto se hrdla kameninových trubek musí na požadovanou přesnost vybrousit (spoj S ) nebo vyrovnat tvrdou PUR výstelkou (spoj K ). Mají-ji spoje těsnit, jinak to prostě nejde. Zda udělal chybu výrobce šachty, je možné snadno zjistit buď přesně mikrometrickým odpichem nebo zhruba dřevěným klackem nebo tyčí uříznutou na délku vnitřního průměru d 4 podle výšu vedené tabulky: 5. Řešení 1 ZVÝŠENÍ PŘESNOSTI OTVORŮ PRO P-KROUŽKY Zvýšit přesnost osazení pro P-kroužky u betonových šachet a zlepšit jejich výstupní kontrolu se laikovi jeví jako nejjednodušší řešení. Je však otázkou, zda lze technologií formování otvorů pomocí jader dosáhnout požadované přesnosti ±0,5 mm. U ocelových jader hydraulicky vytlačovaných by to zřejmě možné bylo. Rozšířená praxe polystyrenových jader ne vždy dostatečnou záruku neposkytuje. Pokud si však výrobce může dovolit zhruba 3 10% zmetkovitost šachet, stačí zlepšit výstupní kontrolu a zachycené vadné šachty vyhodit nebo přebrousit. Zjištěná vadná šachetní dna měla osazení většinou příliš malé, takže tato oprava by technicky možná byla. Jsou to však náklady navíc. Problém, zda dokáže stávající technologií vyformovat osazení pro P-kroužek se stejnou přesnosti jako výrobce kameniny přesným broušením, si musí každý výrobce betonových šachetních dílců zodpovědět sám.

5 Technická informace č.2/15, stránka 5 z 8 6. Řešení 2 TĚSNÍCÍ KROUŽKY TYPU FORSHEDA F-910 Za předpokladu, že nám bude vyhovovat dlouhodobá tlaková odolnost spoje 0,5 baru, jsou pryžová těsnění typu FORSHEDA F-910 ideální náhradou P- kroužků. Ve srovnání s P-kroužky jim totiž vyhovuje přesnost montážního osazení s tolerancí ±1,5 až 1,75 mm. Jejich délka je u všech průměrů 65 mm. Velkými výhodami těsnících pryžových kroužků FORSHEDA F-910 jsou i nízká cena a možnost poměrně velkého úhlového vyosení přípojky 8 až 10. Hlavní nevýhodou těsnění typu FORSHEDA F-910 je ztížená možnost použití pro větší průměry kameninových trubek, které mají ovalitu na horní hranici povolené tolerance. Takže i když se budou průměry osazení v šachtě, těsnící kroužek i kameninová trubka pohybovat v povolených tolerancích, nemusí DN 400, DN500 a zejména DN 600 vždy těsnit! Chybějící ocelová výztuž F-910 ve srovnání s P-kroužky mírně zvyšuje nároky na přesnost montáže, ale významnou překážkou není. Pro masovou produkci šachet jsou těsnění typu FORSHEDA F-910 vhodným řešením pro všechny typy trubek s hladkou vnější stěnou. Výjimkou jsou pouze kameninové trubky od DN400 výše, kdy možnost kombinace výrobních tolerancí trubek a osazení na horní hranici může občas způsobit problém. Velkou výhodou F-910 je snadná dostupnost všech rozměrů i v provedení z nitrilové pryže (NBR), která je nezbytně nutná pro všechny havarijní šachty, záchytné jímky a separátory ropných látek. U velkých rozměrů trubek je nutné brát i do úvahy nutnost rovné nebo jen mírně zakřivené dosedací plochy. Nedosahuje-li poměr DN šachty (nebo hlavního potrubí) a DN přípojky minimálně 1 : 2,5, je nutné na šachtě vytvořit kolem připojovacího otvoru rovný nálitek. 7. Řešení 3 TĚSNÍCÍ PRYŽOVÉ KROUŽKY TYPU M/LM Všechna tato těsnění mají podobné vlastnosti jako předchozí typ Forsheda F-910, nemají však tak velkou toleranci montážního vývrtu (±1,0 m) a umožňují jen velmi malé úhlové vyosení přípojky. Stejně jako F-910 jsou rovněž opatřena vnějším nákružkem, který brání zatlačení těsnění do montážního otvoru a jeho následné deformaci. Konstrukčně se mezi sebou těsnění M/LM liší pouze délkou a počtem těsnících břitů uvnitř. Vedle typu F-910 se v německy mluvících zemích pro napojení kameninových trubek DN do betonových šachet nejčastěji používají těsnění LM 60 (délka 60 mm), M55 (délka 55 mm) a M70 (délka 70 mm). Typy M40 (délka 40 mm), M140 (délka 140 mm), LM 50 (délka 50 mm), LM 100 (délka 100 mm) a LM 150 (délka 150 mm) se používají pro napojení ostatních typů trubek s hladkou vnější stěnou tvárná litina, sklolaminát, PVC a PP typu KG. Pro masovou produkci šachet jsou těsnění typu M a LM vhodným řešením pro veškerá potrubí malých průměrů DN Pro větší průměry je jejich dostupnost a tím i cena nepříliš vyhovující.

6 Technická informace č.2/15, stránka 6 z 8 Řešení 4 VÝKYVNÁ SEDLOVÁ TĚSNĚNÍ FORSHEDA F-911 Se zřetelem na specifické vlastnosti je možné tato masivní a velmi univerzální pryžová těsnění použít na výrobu betonových šachet velmi specifického určení: s možností napojení prakticky všech typů potrubí DN 25 až DN 300 (+ KG DN400) s možností velkého úhlového vychýlení připojeného potrubí v rozsahu 0 až 45 Jak už masivní konstrukce napovídá, cena je poměrně vysoká. Pro připojení řady méně obvyklých typů potrubí nebo není-li možné typ a přesné rozměry přípojky předem určit, je typ F-911 vynikající a často i jedinou možností. Pro svoji vysokou cenu není tento výrobek vhodný pro masovou výrobu šachetních den určených pro napojení nejběžnějších typů hladkých potrubí jako je kamenina a hladké plasty od DN 150 výše. Výhodou typu FORSHEDA F-911 je, že při pouhých 4 velikostech osazení je možné obsáhnout veškeré přípojky s vnějším průměrem (DE, OD) 23 až 400 mm. 8. Řešení 5 ZALÉVÁNÍ ZKRÁCENÝCH KAMENINOVÝCH TRUB GE/GZ/GA PŘI VÝROBĚ ŠACHET Toto řešení se masově uplatňuje zejména ve výrobě šachet a tvarovek ze sklolaminátu. Důvod je v podstatě jediný neexistuje vhodné připojovací těsnění. Namísto složitého lepení sklolaminátového nátrubku s osazením pro těsnící kroužek je tak jednodušší zalaminovat do šachty rovnou kus trubky. Těsnost je při laminování v továrně výborná. Stejným způsobem lze postupovat i při výrobě betonových šachet, je však rozhodně levnější zhotovit v šachtě výkružek nebo průchozí otvor a do něj pak vsadit jednoduché pryžové těsnění. Protože přilnavost betonu na kameninu není zrovna ideální, musí se těsnost a pevnost spojení mezi trubkou a šachtou zajistit lepením nebo ztracenými těsnícími přírubami typu FRANK. Zdá se, že masová výroba šachet nebo odboček s pevně zalitými hrdly kameninových nebo jiných trubek se uplatní pouze tam, kde to bude z moci úřední striktně nařízeno a investorem ochotně uhrazeno. Jinak se tato metoda uplatní pouze při výrobě šachet s napojením na potrubí velmi specifického tvaru a rozměrů. Platí, že drahé výrobky kupují lidé spíše rozmařilí. Rozumní lidé kupují rozumné výrobky za rozumnou cenu. V tomto případě rozumných řešení existuje celá řada. 9. Řešení 6 MANŽETOVÉ KONEKTORY KOR-N-SEAL Jednoznačně jde o nejlepší řešení z hlediska maximální tolerance průměru montážního otvoru i průměru potrubí. Pomocí manžetových konektorů Kor-N- Seal lze bez problémů připojit i korugované a žebrované trubky. Hlavním odbytištěm těchto výrobků jsou USA a Kanada, v Evropě je jejich prodej zatím poměrně omezený, důvodem je vysoká cena a odlišné technické předpisy. Patentovaná konstrukce zahrnuje 4 mírně odlišné typy pro vnější průměry trubek (DE, OD) od 40 po 1300 mm. Roztahováním vnitřní kruhové výztuhy lze konektor upevnit v otvoru s tolerancí až 5 mm.

7 Technická informace č.2/15, stránka 7 z 8 Montáž je poměrně jednoduchá nástrčným a imbusovým klíčem. Doporučuje se však dodržet předepsané utahovací momenty stejně jako u pružných spojek. Vysoká cena konektorů Kor-N-Seal omezuje jejich použití pouze pro speciální aplikace, kde nebude možné zvolit jiné vhodné řešení. Pro velkosériovou výrobu šachetních den běžných typů jsou tedy nevhodné. V našich podmínkách lze manžetové konektory považovat za vhodné řešení pouze při dodatečném napojování přípojek nezvyklých typů či rozměrů do vrtaných otvorů v betonových trubkách nebo šachtách. Do tenkých stěn plastových nebo sklolaminátových trubek ani šachet je použít nelze. V nestabilních půdách může být problémem malá odolnost konektorů Kor-N-Seal proti střihovým silám. Vysoká pružnost konektoru sice nemusí vést ke ztrátě těsnosti spoje, ale příčný posuv trubky může způsobit problém jinde. 10. Řešení 7 ZALÉVÁNÍ PŘIPOJOVACÍCH KROUŽKŮ DO ŠACHET Ukázkovým zástupcem integrovaného těsnění pro betonové šachty jsou BKLkroužky s formovacím jádrem z plastu (ABS) nebo polystyrenu, které se po zhotovení šachty vyjme. Polystyrenové nebo plastové jádro drží tvar a pozici pryžového těsnění ve formě a zároveň formuje vstupní osazení v šachtě z venkovní strany. Podobně fungují i plastové vložky s nasazeným těsněním, které se zalévají do šachetních den. Důležité je však vědět, že hladký plastový povrch s betonem trvale netěsní. Těsnost tak musí zajišťovat zvlněný pryžový povrch nebo pískem zdrsněný povrch plastu. Je zajímavé, že výrobci betonových šachet od integrovaného těsnění spíše upouští. Důvodem je hlavně nabídka dodatečně vkládaných kroužků a technologická náročnost výroby. Vyrobit prostý otvor nebo osazení s tolerancí ± 0,5 až 2,5 mm podle typu těsnění je totiž snazší a levnější a o to dnes jde. Naprosto jiná je situace u těsnění pro spojování skružových dílců šachet. Tam naopak rostoucí nároky na těsnost nutí výrobce z vodohospodářsky vyspělých zemí stále více používat integrovaná těsnění. V takovém případě vyšší cena výrobku za vyšší jakost nevadí. Integrovaná těsnění typu BKL budou pro výrobce betonových šachet zajímavá pouze za předpokladu, že budou levnější než ostatní, jejich zabudování bude jednoduchá, spolehlivost vyšší a k dispozici bude kompletní sortiment velikostí pro hlavní typy kanalizačních trubek. To zatím moc nefunguje. Na dokreslení situace lze projít sortiment největšího světového výrobce těsnění pro kanalizace společnost TRELLEBORG. Zatímco jeho sortiment integrovaných těsnění pro skruže a trubky se neustále rozšiřuje o nové a dokonalejší typy, integrovaná těsnění pro napojení trubek do šachetních přípojek z nabídky úplně zmizela.

8 Technická informace č.2/15, stránka 8 z 8 ZÁVĚR A. Šachty, ve kterých P-kroužky kteréhokoli z obou provedení nesedí, zcela určitě neodpovídají požadavkům platné normy ČSN/STN EN 295 a jsou tedy vadné. B. Možnost změny konstrukce P-kroužků, aby více vyhovovala požadavkům tuzemských výrobců šachet, není na pořadu dne. Nalezení jiného výrobce není v dohledné době příliš pravděpodobné, hlavní odběratelé monopolního výrobce to nepotřebují. C. Oprava takto vadných šachet je technicky možná převrtáním nebo přesným broušením, protože průměr otvoru (osazení pro P-kroužek) je téměř určitě malé. Převrtání je možné provést na stavbě, přebroušení spíše u výrobce šachet. D. Zvýšení přesnosti osazení šachet pro P-kroužky si zřejmě vyžádá náklady navíc. V takovém případě je vhodné posoudit, zda nevyjde levněji použít jiný typ těsnění, který má menší nároky na přesnost a tvar otvoru. Nabídka je celkem široká. E. Pro další používání B-kroužků musí výrobci šachet zlepšit přesnost výroby osazení pro jejich montáž a provádět důslednou kontrolu. Většinou totiž nejde o vady jednotlivých šachet, ale o celé vadné série šachet. F. Přijmutí technické normy, která by výrobce přinutila vyrábět betonové dílce šachet výhradně s integrovaným těsněním (stejně jako kanalizační trubky) není prozatím na pořadu dne. V EU tomu brání zejména velký počet lokálních výrobců betonových šachet a jejich velmi rozdílná technologická úroveň. Tato změna zřejmě přijde až po ovládnutí trhu velkými nadnárodnímu výrobci betonových šachet. Snímek jedné ze série vadných šachet Materiál zpracoval a za obsah odpovídá: Ing. J. Řezáč, REXCOM s.r.o., 08/2015 Použitá literatura: EN 1610 Provádění stok a kanalizačních přípojek a jejich zkoušení EN Elastomerová těsnění, požadavky na materiál pro těsnění spojů trubek pro kanalizace a odpady EN 1917 Vstupní a revizní šachty z prostého betonu, drátkobetonu a železobetonu DIN V Schächte aus Beton-, Stahlfaserbeton- und Stahlbetonfertigteilen Technical Design guide CPSA The Concrete Pipeline Systems Association, Glenfield, LE3 8DG Leicestershire, U.K. Firemní technická literatura výrobců betonových šachet a pryžových těsněn