Začíná zima. Mají ji rádi milovníci zimních sportů, majitelé lyžařských areálů a dodavatelé tepla. Naopak ji vůbec nemilují pracovníci údržby nejrůznějších sítí, včetně teplovodních. A také vodovodních.
Sice by se zdálo, že vodovody uložené v zemi, by problémy se zimou mít neměly, ale všichni víme o zimních haváriích vodovodů.
Na příčinu se podívejme nejdříve z hlediska vlastností použitých materiálů pro vodovodní trubky, kterými dnes jsou dosud litina a převažující novější plasty.
Litina
V tiskovinách firem nabízejících litinu se dočtete fakta o vynikající korozní odolnosti šedé litiny. Tento materiál je často i po stoletém provozu nacházen v zachovalém stavu, a vodovody z něj postavené, které nebyly vystaveny pohybům zeminy či jinému namáhání, jsou plně funkční, přestože nebyly nikdy opatřeny ochranou proti korozi nebo oděru materiálu.
Jinak je ovšem šedá litina materiál i za normální teploty velmi křehký, což v provozu přinášelo četné havárie. Proto se již od 60. let minulého století používá k výrobě vodovodních trubek výhradně tvárná litina. Je to vlastně zcela jiný materiál, ale ve většině tiskovin o současných litinových troubách se vedle připomínek kvality (opravdu vynikajícího) Káranského vodovodu dočtete hlavně o velké pevnosti, a především zvýšené pružnosti tvárné litiny a tím vyšší odolností proti nárazu.
Ale velmi málo se ví a píše o možnosti použít – například pro výrobu vodovodních armatur – různé typy tvárné litiny, jež mají na cenu, ale při nevhodném použití i na životnost dost podstatný vliv. Liší se totiž jejich houževnatost a pro nás zvláště zajímavá je různá úroveň křehnutí za mrazu.
Plasty
Pevnostní modul plastů (označuje se jako MRS) je daleko nižší než u litiny a plastové trubky proto musí mít pro stejný tlak tlustější stěnu. Plasty však mají jednu velkou výhodu, velmi vítanou při uložení v zemi – flexibilitu. I velmi nerovnoměrně zatížené trubky z plastů se mohou bez prasknutí deformovat v libovolném směru. Jsou schopny roznést po svém obvodě nebo podélně i značná napětí, vyhnout se jejich lokálnímu zkoncentrování a tak svému přetížení. Zkrátka tu vysokou pevnost obcházejí pružností.
Dříve se používaly vodovodní trubky z PVC, který má vyšší pevnost než polyetylén* (PE). Za ni však „platí“ platí poněkud nižší flexibilitou, proto pružnější polyetylén v současnosti jednoznačně vyhrává.
* PE se začal používat k výrobě trubek zhruba ve stejné době jako tvárná litina, PVC ještě poněkud dříve. Přesto se můžeme dodnes setkat s názorem, že „plasty jsou velmi mladé a málo vyzkoušené materiály“. Že je tvárná litina „mladý materiál“ jsem ale nikdy neslyšel.
Proč a jak tedy vodovody praskají?
Mráz může mít na vodovodní potrubí uložené v zemi dvojí účinek
Zamrzne voda v potrubí a vznikne led o vyšším objemu než voda. Nebývá to příliš často, protože vodovody mají být uloženy v nezámrzné hloubce. (Někdy to ovšem provést nešlo, jindy celou pokládku někdo „trochu ošidil“). I když potrubí vydrží, jsou problémy se zásobováním vodou – v tom se neliší litina od plastu ani jiného materiálu.
Zamrzne zemina v okolí trubek. Většinou se jedná o vrstvy s ne zcela stejnými vlastnostmi. Při zmrznutí zemina mění svůj objem v závislosti na obsahu vody a dalších vlastnostech. Různé vrstvy se proto roztahují různě a přitom dochází k (nerovnoměrným) pohybům zeminy, spojenému nezřídka s velkým silovým působením.
Síla zámrzu je záludná v tom, že její vliv může sahat až do nezámrzné hloubky, tedy i k dobře uloženému potrubí.
Potrubí z litiny nebo oceli neuhnou nebo díky vysoké pevnosti uhnou jen maličko a pak musí vzdorovat i hodně velkým silám. Právě kvůli jejich tuhosti se síly mohou zkoncentrovat do jediného místa. Případné zamrznutí obsahu tomu může dále pomoci. Ani vysoká pevnost trubek pak nestačí a v kritickém místě může dojít k destrukci. Potrubí má prasklinu a voda teče po chodníku, vozovce nebo vyvěrá z trávníku. Jindy okolní zmrzlá zemina brání vytečení vody až do oblevy. Oba popsané pochody jsou příčinou každoročních zimních nebo časně jarních zpráv o prasklých potrubích a zaplavených vozovkách či sklepech. (Podrobněji se o poruchách píše například v článku Problematika provozování vodovodních sítí za extrémního počasí v únoru 2012 v časopise Sovak 7-8/2012).
Plasty jsou pružné a na zatížení reagují nikoliv prasknutím, ale deformací. A zvláště polyetylén si zachová pružnost i při teplotách hluboko pod bodem mrazu – naprosto mu nevadí zmrznutí obsahu ani posuny zeminy. O obojím se můžete sami přesvědčit, pokud necháte v polyetylénové láhvi zmrznout vodu nebo pokud se pokusíte při teplotách kolem minus 30° rozbít polyetylénovou vodovodní trubku.
Také u vodovodních řadů s polyetylénovým potrubím může dojít k haváriím. Příčinou však nebývají trubky, ale silové působení zeminy na armatury. Ty jsou převážně z litiny a my už víme, že volbou druhu litiny na nich lze jednorázově i „ušetřit“. (Pro úplnost – existuje i několik typů PE, ale jejich cena i flexibilita je dosti podobná).
Bylo by vhodné, aby si uživatelé nebo provozovatelé, ale třeba i města nebo občané s veřejnou či vlastní vodovodní přípojkou uvědomili cenu, kterou stojí opravy a zvážili technické problémy při výpadku dodávky vody. Aby současně přihlédli k nepohodlí svému nebo občanů a k nelehkým pracovním podmínkám opravářských čet, a pořídili si potrubí, které je i za mrazu spolehlivé.
Nebo aby použití takových trub požadovali po provozovateli, zvláště pokud už mají ulici nebo náměstí plné lokálních výkopů a záplat na vozovce, protože se tam každou zimu nebo začátkem jara muselo kopat. Vyplatí se také výměna před větší rekonstrukcí vozovek, náměstí či jiných veřejných i neveřejných míst.
Ing. Josef Jonášek
Mnoho dalších informací o činnostech společnosti můžete najít na stránce www.pipelife.cz