Zkušebnictví, stav norem a posuzování shody systémů pro renovaci potrubních systémů

Zajímavou součástí instalací plastových potrubních systémů jsou technologie zabývající se renovací stávajících vedení označované jako tzv. relining, bezvýkopové (no-dig) technologie apod. Často nacházejí uplatnění (nebo jsou jedinou volbou) v centrech měst, historické zástavbě, při aplikaci v nekruhových profilech a dalších situacích. Z hlediska zkušebnictví se jedná o zajímavou skupinu výrobků, kde navíc v posledních dvou letech došlo k aktualizaci používaných norem s řadou dílčích změn. Podívejme se na postupy ověřování vlastností spolu s legislativními požadavky podrobněji.

Z hlediska konečné aplikace lze renovované typy potrubního systému – v souladu s členěním norem – rozdělit podle použití na tyto skupiny:

·      renovace beztlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí – ČSN EN ISO 11296 [1]

·      renovace tlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi – ČSN EN ISO 11297 [2]

·      renovace rozvodů vody uložených v zemi – ČSN EN ISO 11298 [3]

·      renovace rozvodů plynu uložených v zemi – ČSN EN ISO 11299 [4]

Každá z výše uvedených norem je členěna na deset dílů, které zahrnují obecné požadavky, základní terminologii a především dělení podle typu konkrétní renovační technologie. Struktura normy je patrná ze schématu na obrázku 1.

Důležitou součástí systému norem je řada ISO/TS 23818-2:2021 [5], která uvádí pro jednotlivé typy renovačních technologií schémata pro posuzování shody. Aktuálně je většina dílů této normy ve fázi hlasování nebo přípravy tzv. „final draft“ a budou určovat rozsah testů a požadavků pro typové zkoušky nutné pro posouzení shody („certifikaci“), rozsah testů při pravidelných dozorech a požadavky na výstupní kontrolu u výrobce. To vše s ohledem na rozsah dimenzí, případně s ohledem na varianty konečného renovačního systému.

Není možné s ohledem na rozsah článku a ani cílem se detailně zabývat všemi kombinacemi uvedeného použití, ale pro ilustraci celého systému může dobře posloužit norma ČSN EN ISO 11296-4: Vyvložkování trubkami vytvrzovanými na místě [1], tzv. CIPP (Cured-in-place pipe product), pro netlakové kanalizační sytémy.

Norma mimo požadavků „zkušebnických“ obsahuje další důležité informace:

• Terminologie, definice
• Požadavky na přípravné práce před instalací
• Skladování a doprava
• Technické vybavení instalační firmy
• Procedura instalace
• Inspekce, tedy požadavky na kontrolu po aplikaci do renovovaného potrubí

Technologie spočívá (zjednodušeně) v zatažení vystýlky (rukávce) do renovovaného potrubí za současného prosycení obvykle polyesterovou pryskyřicí spolu s přísadami, které umožní působením tepla, vlhkosti nebo UV zaření vytvrzení celého systému. Vnitřní vrstva je opatřena membránou (linerem), který je v kontaktu s přepravovaným médiem a zároveň chrání materiál takto vytvořeného kompozitu před abrazí. Systém může být navržen jako samonosný, spíše se však předpokládá spolupůsobení stávajícího potrubního systému s renovační vložkou. Správný odhad pevnosti stávajícího potrubí a následný statický výpočet podložený správně stanovenými pevnostními charakteristikami vložky mohou být velkým úskalím správně aplikované technologie. Rovněž znalost chování systému v závislosti na dimenzi (DN), typu poškození opravované trasy je nutným podkladem správného návrhu. Pomůckou může být využití normy DIN 30658-1 [6], která poskytuje některé normované zkušební postupy nad rámec uvedeného systému norem EN ISO.

Technologie CIPP přepokládá využití vlákny vyztuženého kompozitu. Nejedná se tak o klasický viskoelastický materiál (jako například polyethylén, PVC, polypropylén,…), ale ani o „běžný“ stavební materiál. I zde musíme brát na zřetel časovou složku zatížení a pracovat s pojmy jako jsou kríp a relaxace.

Proto podobně jako u ostatních plastových potrubních systémů můžeme požadavky zahrnuté ve výše uvedených normách rozdělit na tzv. krátkodobé a dlouhodobé. Krátkodobé vlastnosti získáme okamžitým měřením v laboratoři a poskytují nám základní informaci o hodnotách modulu, tuhosti a dalších parametrech. Jsou důležité pro ověření kontinuity vlastností během výroby, kontrolu dodržení technologie při odebrání vzorku přímo v místě instalace a lze jejich pomocí provést odhad korekčních faktorů pro jiné dimenze, než na kterých jsou stanoveny vlastnosti dlouhodobé.

Vlastnosti dlouhodobé jsou naopak klíčové pro statický výpočet, teprve na základě jejich výsledků lze garantovat minimální požadovanou životnost (ve stavebnictví minimálně 50 let). Odhad parametrů je prováděn pomocí linearní regrese naměřených dat, nutno ovšem počítat s tím, že doby měření se pohybují v řádu 10 000 hodin a proces posuzování shody tak nemusí být ani krátkou a ani ne zcela levnou záležitostí. Opatrně je také nutno postupovat při změnách kterékoliv ze surovin tvořících výsledný kompozit – pravidla pro tyto případy určuje již zmiňovaná norma ISO 23818 [5].

Krátkodobé vlastnosti lze dále rozdělit na vlastnosti charakterizující materiál pryskyřice a na vlastnosti měřené na vzorcích dodaných ve formě úřezu trubky.

Požadavky na materiál:

• Typy pryskyřice: UP, VE, EP, lze však v souladu s normou použít i další neuvedené termosety
• Výztuž polymerní vlákna (PA, PAN, PET, PPTA,…), sklo (E,C,R…), karbon, směs (deklarace hmotnostního podílu složek)
• Membrána: neomezeno z hlediska materiálové báze
• Probarvení lze využít jako indikátor prosycení, vytvrzení,….
• Vyžadovaný parametr: Stanovení teploty průhybu – tzv. HDT (ČSN EN ISO 75-1) [7]
• Tloušťka kompozitu vs celková tloušťka (design thickness)

Parametry krátkodobých zkoušek na vzorcích ve formě trubek:

• Počáteční kruhová pevnost ČSN ISO 7685 [8], požadavek S₀ > 0,25 kN/m² (nebo deklarovaná hodnota) – viz Obrázek 2
• Tahová zkouška podélný směr ISO 8513 [10] (viz Obrázek 3)
  • Pevnost v tahu
  • Protažení při přetržení
• Ohybové zkoušky ČSN EN ISO 11296-4, annex B [1] (ČSN EN ISO 178 [9]) – obvodový směr (viz Obrázek 4)
  • Ohybový modul
  • Napětí při prvním porušení
  • Ohybová deformace při prvním porušení

Dlouhodobé zkoušky jsou z hlediska zkušeností a vybavení laboratoře podstatně náročnější. Některé z těchto zkoušek se označují atributem „dry“ (za sucha) nebo „wet“ (ve vodním prostředí) v závislosti na uspořádání zatěžovacího experimentu. Norma umožňuje volbu prostředí po dohodě klienta a laboratoře s tím, že jsou preferovány národní zvyklosti. Protože se jedná o kompozity, které obecně mohou být citlivé na obsah vlhkosti vě stěně materiálu, preferuje se obvykle zkoušení ve vodním prostředí. Není zcela reálné s ohledem na dobu zkoušek i na finanční náročnost zkoušet všechny vyráběné dimenze (pravidla vzorkování i u dlouhodobých zkoušek určuje opět norma ISO 23818 [5]), zde se o to více uplatní znalost korekčních faktorů, které umožňují odhad změny vlastností se změnou DN apod.

Dlohodobé zkoušky zahrnují:

• Krípový faktor v suchém prostředí (dry creep factor),  5 zkušebních těles ve formě úřezu trubky délky 300 mm, extrapolace 50 let, ISO 7684 [11], výpočet ISO 10468 [12] – viz Obrázek 5
• Dlouhodobý ohybový modul v suchém prostředí (long term flexural modulus dry) postup podle ČSN EN ISO 11296-4 Annex C [1], zkouška je alternativou k předchozímu testu

Podobně lze stejné zkoušky provádět ve vodním prostředí s označením „wet“:

• Krípový faktor ve vodním prostředí prostředí (wet creep factor)
• Dlouhodobý ohybový modul ve vodním prostředí (long term flexural modulus wet)

– viz Obrázek 6

K jedné z těchto povinně volených zkoušek se přidává  zkouška odolnosti proti účinku chemikálií při deformaci (viz obrázek 7). Alternativou speciálně u kanalizačních potrubí je náhrada vodního prostředí za roztok kyseliny sírové (0,5 mol/l), který může lépe simulovat pH splaškové vody. Ve speciálních případech se stejnou metodikou ověřuje odolnost v jiných chemikáliích (aplikace v průmyslových technologiích), případně za zvýšených teplot. Ke zkouškám v okyseleném prostředí se řadí i tzv. „limitní kruhová deformace“ s cílem nalezení maximální deformace, kterou systém (s renovační vložkou) vydrží po dobu minimálně 50 let.

Obdobné principy platí i při zkoušení aplikací pro renovaci potrubních systémů pro pitnou vodu. Navíc je zde samozřejmě kladen důraz na hygienické vlastnosti především lineru, tedy vrstvy, která přichází do přímého kontaktu s pitnou vodou (problematice materiálů určených pro styk s pitnou vodou se věnuje samostatný článek). Z dlouhodobých parametrů nelze obejít zkoušku dlouhodobé tlakové odolnosti, která umožní odhad odolnosti vůči vnitřnímu přetlaku a doplňkově také odhady této odolnosti při spolupůsobení s původním instalovaným potrubím.

Z uvedeného je zřejmé, že zajištění technických parametrů nutných pro posouzení shody a tím možnost uvedení výrobku na trh, není jednoduché. S ohledem na charakter technologií je vždy nutná úzká spolupráce s laboratoří, protože již jen samotná příprava zkušebních těles není možná bez spolupráce obou stran.

Vodítkem pro celý postup může být norma ČSN EN ISO 11295: Návod na klasifikaci a navrhování plastových potrubních systémů používaných pro renovaci a výměnu [13].

Zatímco u běžných potrubních systémů jsou legislativní požadavky obecně známy a díky tomu běžně aplikovány, není tomu tak vždy u renovačních technologií. Z hlediska zařazení se jedná také o stavební výrobek pro nějž není doposud k dispozici harmonizovaná technická specifikace. Posouzení shody tak vychází z nařízení vlády č. 163/2002 Sb. (dále také „NV 163“) [14], jež je prováděcím předpisem k zákonu č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky [15]. Potrubní systémy pro kanalizační a stokové sítě, pro rozvody pitné vody a pro rozvody topných plynů vyžadují posouzení shody účast třetí strany (autorizované osoby), která vydává pro daný výrobek (renovační systém) certifikát výrobku s omezenou dobou platnosti a pravidelnými ročními dohledy.

Bližší informace o postupech posuzování stavebních výrobků je možné najít na webových stránkách: www.itczlin.cz, anebo přímo kontaktovat pracovníky Institutu pro testování a certifikaci a.s., kteří jsou připraveni odpovědět na konkrétní dotazy.

Použitá literatura:

[1]     ČSN EN ISO 11296-1:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace beztlakových Kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 1: Obecně

ČSN EN ISO 11296-2:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace beztlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 2: Vyvložkování kontinuálními trubkami

ČSN EN ISO 11296-3:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace beztlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 3: Vyvložkování těsně přiléhajícími trubkami

ČSN EN ISO 11296-4:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace beztlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 4: Vyvložkování trubkami vytvrzovanými na místě

ČSN EN ISO 11296-7:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace beztlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 7: Vyvložkování spirálově vinutými trubkami

[2]     ČSN EN ISO 11297-1:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace tlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 1: Obecně

ČSN EN ISO 11297-2:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace tlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 2: Vyvložkování kontinuálními trubkami

ČSN EN ISO 11297-3:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace tlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 3: Vyvložkování těsně přiléhajícími trubkami

ČSN EN ISO 11297-4:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace tlakových kanalizačních přípojek a stokových sítí uložených v zemi - Část 4: Vyvložkování trubkami vytvrzovanými na místě

[3]     ČSN EN ISO 11298-1:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů vody uložených v zemi - Část 1: Obecně

ČSN EN ISO 11298-2:2018 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů vody uložených v zemi - Část 2: Vyvložkování kontinuálními trubkami

ČSN EN ISO 11298-3:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů vody uložených v zemi - Část 3: Vyvložkování těsně přiléhajícími trubkami

ČSN EN ISO 11298-4:2021 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů vody uložených v zemi - Část 4: Vyvložkování trubkami vytvrzovanými na místě

[4]     ČSN EN ISO 11299-1:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů plynu uložených v zemi - Část 1: Obecně

ČSN EN ISO 11299-2:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů plynu uložených v zemi - Část 2: Vyvložkování kontinuálními trubkami

ČSN EN ISO 11299-3:2019 Plastové potrubní systémy pro renovace rozvodů plynu uložených v zemi - Část 3: Vyvložkování těsně přiléhajícími trubkami

[5]     ISO/TS 23818-2:2021 Assessment of conformity of plastics piping systems for the rehabilitation of existing pipelines — Part 2: Resin-fibre composite (RFC) material

[6]     DIN 30658-1:1998-01 Mittel zum nachträglichen Abdichten von erdverlegten Gasleitungen - Teil 1: Folienschläuche und Gewebeschläuche zum nachträglichen Abdichten von Gasleitungen; Sicherheitstechnische Anforderungen und Prüfungen.

[7]     ČSN EN ISO 75-1:2020 Plasty - Stanovení teploty průhybu při zatížení - Část 1: Obecná metoda zkoušení

[8]     ČSN ISO 7685:2020 Trubky z reaktoplastů vyztužených skleněnými vlákny (GRP) - Stanovení počáteční kruhové pevnosti

[9]     ČSN EN ISO 178 Plasty - Stanovení ohybových vlastností

[10]   ISO 8513:2016 Plastics piping systems — Glass-reinforced thermosetting plastics (GRP) pipes — Test methods for the determination of the initial longitudinal tensile strength

[11]   ISO 7684:1997 Plastics Piping Systems - Glass-Reinforced Thermosetting Plastics (GRP) Pipes - Determination of the Creep Factor under Dry Conditions

[12]   ISO 10468:2018 Glass-reinforced thermosetting plastics (GRP) pipes — Determination of the ring creep properties under wet or dry conditions

[13]   ČSN EN ISO 11295:2018 Návod na klasifikaci a navrhování plastových potrubních systémů používaných pro renovaci a výměnu

[14]   Nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění pozdějších předpisů

[15]   Zákon č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění

Kontakt:

Institut pro testování a certifikaci a.s.

třída Tomáše Bati 299, Louky, 763 02 Zlín

Telefon: +420 572 779 922

E-mail: itc@itczlin.cz

www.itczlin.cz