47
Beton Prefabrykowany 2015
Nawet mały przeciek w perspektywie kilku lat spowoduje zmianę
parametrów zagęszczenia gruntu w strefie posadowienia studzienki,
w konsekwencji czego zacznie ona osiadać. Tego typu rozwiązania
zastępcze i opisane wyżej kłopoty ze składaniem poszczególnych ele-
mentów studzienek są najczęstszą przyczyną ich osiadania i zmiany
rzędnej włazów.
x x x
Trwałość
Trwałość materiałowa charakterystyczna dla mieszanki betonowej uży-
wanej do prefabrykacji elementów studzienek kanalizacyjnych defi-
niowana jest parametrami zawartymi w [3] oraz [5]
11
. Powinna być
przystosowana do określonych warunków użytkowania
12
, czyli odpo-
wiednia do użycia w warunkach wilgotnych lub niewrażliwa na oddzia-
ływanie mało agresywnego środowiska chemicznego (tj. w normalnych
warunkach dla ścieków domowych i oczyszczonych przemysłowych
oraz większości rodzajów gruntów i wód gruntowych). Mało agresywne
środowisko chemiczne zostało zdefiniowane w [5]
13
i określone jako
klasa ekspozycji XA1. Klasyfikacja ekspozycji opiera się o 7 parame-
trów, m.in. pH gruntu i wody gruntowej. Środowisko klasy XA1 (mało
agresywne) ma pH powyżej 5,5. Dotyczy to czynników występujących
na zewnątrz studzienki i choć zgodnie z zapisami normy nie odnosi się
do ścieków wewnątrz kolektora, daje wyobrażenie o tym, kiedy ścieki
mogą stać się agresywne dla betonu. Co istotne, ponad 95% gruntów
ma pH powyżej progu XA1, zaś pH ścieków domowych i oczyszczo-
nych przemysłowych oscyluje wokół wartości 7
14
.
Spośród kilku parametrów, definiujących trwałość materiałowo-struktu-
ralną prefabrykatów betonowych dla kanalizacji, przywołanych w ww.
normach warto skupić się na wymogu dotyczącymminimalnego stosunku
wody do cementu. Według [3] nie powinien być większy niż 0,45
15
.
Poziom w/c ma bezpośredni wpływ na współczynnik przesiąkliwości,
a zatem na nasiąkliwość i wodoszczelność. Jest to związane z procesem
odparowywania wody w trakcie twardnienia betonu. Ok. 30%wody
„wiązana” jest w procesie hydratacji cementu. Reszta decydująca o ura-
bialności mieszanki, po jej uformowaniu odparowuje, pozostawiając
w stwardniałej strukturze sieć kapilarów. Im więcej wody (im wyższe w/c),
tym gęstsza sieć, a tym samym więcej „dróg przejścia” przez strukturę
betonu. Wzrost w/c do poziomu 0,7 skutkuje ponad 12-krotnym zwięk-
szeniem przesiąkliwości. Nasiąkliwość betonu w [3]
16
przyjmuje wartość
≤
6%. Nasiąkliwość prefabrykatów, mierzona na odwiertach z elementów
przy zachowaniu w/c
≤
0,45 waha się na poziomie 4–5%, co jest potwier-
dzone badaniami w ramach programu QSPEBK. Drugim istotnym para-
metrem dla jakości betonu, z punktu widzenia jego trwałości, jest mini-
malna zawartość cementu. Tablica F1 w normie [5]
17
, dla klasy ekspozycji
XA1, przewiduje min. 300 kg cementu na 1 m
3
betonu.
Odpowiednie w/c oraz właściwa ilość cementu decydują o długotrwałej
eksploatacji betonowych kolektorów kanalizacyjnych, sięgającej
80–100 lat. Zdarzają się także przypadki, kiedy studzienki ulegają znisz-
czeniu w wyniku korozji „od ścieków”. Sytuacja taka ma miejsce tylko
w dwóch przypadkach: 1 – kiedy do kolektora trafiają (najczęściej nielegal-
nie) niepodczyszczone ścieki przemysłowe, 2 – gdy studzienka jest studnią
rozprężną, tj. kiedy podłączony jest do niej końcowy odcinek rurociągu
tłocznego. Jeśli transportowane ciśnieniowo ścieki nie mają dostępu do tle-
nu, wówczas już po ok. 0,5–1 h od wprowadzenia do rurociągu tłocznego
zawarta w nich materia organiczna zaczyna gnić
18
. Wydziela się siarkowo-
dór, który bakterie siarkowe Thiobacillus przerabiają w kwas siarkowy, pH
ścieków spada i stają się agresywne dla betonu. Miejsce, gdzie kolektor ciś-
nieniowy „przechodzi” w grawitacyjny jest więc narażone na silne działanie
ścieków. Przy kolejnych studzienkach rośnie dostęp do świeżego powietrza
i nowych ścieków, dzięki czemu odczyn pH wzrasta. Jedyną skuteczną
metodą ochrony studzienek rozprężnych jest ich izolowanie od wewnątrz,
najlepiej wykładzinami mocowanymi w ścianach prefabrykatów podczas
ich formowania. Takie technologie są już dostępne i gwarantują skuteczną
ochronę w trudnych, pozanormowych warunkach użytkowania.
Należy
jednak podkreślić, że zniszczenia struktury betonu w wyniku
działania agresywnego środowiska są niezwykle rzadkie. Na 46
skontrolowanych studzienek, tylko jedna z nich – rozprężna – miała
widoczne ślady działania ścieków o niskim odczynniku pH.
x x x
Betonowe i żelbetowe rury kanalizacyjne
Zakres stosowania rur z betonu i żelbetu został opisany powyżej w pod-
punkcie „Zakres zastosowania”. Pojęcie rury zaś zostało zdefiniowane
w normie PN-EN 1916:2005 + AC:2009 [4]
20
jako prefabrykowany
element betonowy o równomiernej średnicy otworu na całej długości
wewnętrznej jego części cylindrycznej (z wyjątkiem strefy w pobliżu pro-
filu złącza), produkowany ze stopką lub bez niej. Złącza elementów są
uformowane w kształcie bosego końca lub kielicha i zawierają jedną lub
więcej uszczelek.
Wymagania materiałowe dla rur w aspekcie ich trwałości w nor-
mowych warunkach użytkowania (w/c, nasiąkliwość, itd.) są takie,
jak w przypadku opisanych powyżej studzienek
21
. Wytrzyma-
łość na zgniatanie (analogicznie do studzienek) określają klasy
wytrzymałości
22
. Z badań producentów wynika, że średnia jej
wartość dla betonowej rury o śr. 400 to 80 kN/m, przy czym
tak jak w [3] nie ma ona ustalonego minimum. W normie [4]
fot. archiwum SPEBK
Fot. 1. Połączenie studzienki z rurociągiem za pomocą zaprawy
fot. archiwum SPEBK
Fot. 2. Rura z uszczelką zintegrowaną w kielichu
19
