Особенности производства и применения керамических канализационных труб

Трубы керамические для прокладки бытовой канализации можно назвать скорее экзотикой, чем правилом. Хотя ряд уникальных качеств, присущих обожженной керамике, делают их незаменимыми для строительства коммуникаций, отводящих химически агрессивные стоки. Сегодня основной зоной использования канализационных керамических труб являются промышленные предприятия, но если эти трубы использовать для внешнего трубопровода безнапорной домашней канализации, можно быть уверенным, что коммуникации простоят более 100 лет.

Технология производства керамических труб

Для производства канализационных и дренажных керамических труб используется то же оборудование, что и на кирпичных заводах. Материалом для изготовления этой продукции является красная глина. В качестве добавки используют тонкомолотый кварцевый песок и шамотную (огнеупорную) белую глину.

Технология производства конвейерная. Производственный процесс начинается с подготовки глиняной смеси пластическим способом:

• сырье подвергают очистке от грубых включений, измельчают, просеивают и сушат;
• полученный порошок подают на дезинтегратор, вторично измельчают в более тонкую фракцию;
• параллельно готовят шамотную смесь, которую добавляют в красную глину для ее обеднения (это необходимо для уменьшения пористости готовой продукции и придания ей прочности);
• глиняный порошок и добавки смешивают в определенной пропорции в сухом виде;
• смесь смачивают до достижения ею состояния пластичной массы, содержание воды от 18% до 28%.

Из полученной массы формируют глиняные валюшки, которые отправляют на склад для вылеживания.

Далее процесс производства керамических канализационных труб схематично выглядит так:

• Валюшки подают на пресс (экструдер), где под давлением формируют заготовку необходимого размера и раструб (если предусмотрен).
• Заготовки подают на раскатку раструба, наносят нарезку. Нарезка – это канавки глубиной в 2 мм, которые располагают на раструбе. Всего таких канавок должно быть не менее 5 шт.
• После формирования раструба изделие обрезают по размеру и подают на сушку.
• Прямые изделия обрезают и отправляют в сушилку сразу после экструдера.
• Высушенные керамические канализационные трубы покрывают слоем глазури. Глазурование проводят погружным методом, в холодном виде (до 40 градусов), нанося защитное покрытие на внутреннюю и внешнюю сторону.
• Подают материал на обжиг. Обжиг керамических канализационных труб проводят при температуре 1250-1300 градусов. При таком накале происходит спекание глины в монолитную, уже не пластичную, массу. Глазурь при обжиге становится стекловидной, полностью закрывая оставшиеся поры.

Обратите внимание! Кроме канализационных керамических труб, производители выпускают специальные дренажные изделия, для водоотведения при мелиорации. Эти трубы имеют иные стандарты изготовления.

Сфера применения

Зона использования керамических канализационных труб не ограничивается водоотведением. Из них монтируют качественные и безопасные дымоходы, строят вертикальные колодцы для забора воды, горизонтальные тоннели.

Дренажные керамические трубы

Для устройства дренажных систем выпускают специальные керамические трубные изделия, которые от канализационных легко отличить по виду. Дренажные трубы не подвергают глазировке, они матовые, часто перфорированные, без раструбов. Характерно внешнее оформление изделий – они не обязательно цилиндрические, могут иметь форму шести или восьмигранника. Утолщенные ребра придают прочность трубопроводу.

Характеристика труб из керамики – плюсы и минусы

Керамические трубные материалы имеют самую давнюю историю эксплуатации. Именно из глины строили водопроводные и канализационные коммуникации задолго до начала нашей эры. Керамические трубопроводы не имеют ограничения срока эксплуатации. Археологи находят их фрагменты неповрежденными после нескольких тысячелетий.

Основное назначение канализационных керамических труб – монтаж промышленных канализационных безнапорных стоков.

Положительные качества канализационных керамических труб:

• длительный срок службы;
• устойчивость к агрессивной среде — как к щелочной, так и к кислотной (диапазон pH от 0 до 14);
• устойчивость к давлению;
• полная непроницаемость стенок гарантирует безопасную для экологии эксплуатацию трубопроводов;
• идеальная гладкость внутренней стенки, что не позволяет трубам зарастать отложениями;
• малая теплопроводность, что не дает трубам перемерзать при небольших минусах;
• устойчивость к высоким температурам.

Это важно! Большое значение для качества трубопровода имеет монтаж стыков и материалы для их герметизации. Если герметик не соответствует эксплуатационным параметрам труб, то система быстро даст течь.

Негативные стороны при использовании керамических труб относятся скорее к индивидуальным трубопроводам:

• хрупкость при ударном воздействии;
• отсутствие эластичности — при перемерзании содержимого трубопровода, он лопается;
• большой вес;
• ограничение длины сегментов стандартными величинами, резать керамические трубы можно, но это процесс трудоемкий, требующий навыка и специального оборудования;
• малая длина сегмента заставляет делать большое количество стыков;
• достаточно большой минимальный диаметр (150 мм), что для бытовых коммуникаций не требуется;
• высокая себестоимость коммуникаций (с учетом транспортировки, монтажа, подготовительных работ).

Требования ГОСТ

Трубы керамические канализационные имеют задокументированный стандарт производства, который (с поправками, последняя от апреля 2018 г.) действует с 1983 года, а разработан годом ранее. Документ на технические условия называется ГОСТ 286-82.

Согласно этому документу, керамические трубы должны:

• Иметь внутренний диаметр от 150 до 600 мм с шагом в 5 см – всего 10 наименований. Допускаемое предельное отклонение от номинального диаметра от 7 до 12 мм. Показатель растет в зависимости от увеличения диаметра труб.
• Размер раструба привязан к диаметру трубы, составляет: от 224 мм на минимальном значении, до 734 мм на максимальном. Допустимые отклонения размера раструба совпадают с таковыми для внутреннего диаметра трубных изделий.

Все вышеперечисленные данные являются табличными величинами. Документально регулируется длина выпускаемых изделий. Производители предлагают стандартные размеры от 1 м до 1,5 м с шагом в 10 см (всего 6 вариантов). Производитель может (по договоренности с заказчиком) выпустить изделия нестандартной длины, сохранив остальные размеры.

Допустимые отклонения при производстве:

• кривизна окружности сечения трубы не должна выходить за рамки предельных отклонений диаметра;
• конусность раструба не больше 8 мм;
• уменьшение глубины канавок на раструбе допустимо не более чем до 1 мм, если суммарная длина не превышает 5 см;
• кривизна погонного метра трубы первого сорта допустима от 8 до 11 мм;
• кривизна погонного метра изделий высшего сорта не превышает 7-8 мм;
• плоскость среза не должна отклоняться от прямого угла с направляющей осью более чем на 4 мм для мелких труб (15-30 см), не более чем на 11 мм для больших (35-60 см);
• минимальное давление внутри системы – 0,15 мПа;
• водопоглощение черепка не более 7,5-8%;
• устойчивость к химическому воздействию от 93%;
• погрешности в нанесении глазури: 1% внутри трубы, до 5% на внешней стороне;
• недопустимы трещинки в виде сетки, одиночные дефекты более 3 мм глубиной и 1 см длиной;
• сколы на срезе ограничиваются ¼ частью от толщины стенки изделия.

Государственный стандарт регулирует не только производство, но и складирование, хранение, транспортировку. Согласно правилам, керамические трубы выпускают партиями одинаковой длины до 4000 шт. Отгружаемый товар сопровождается документацией. В ней указывают производителя и его реквизиты, характеристики и сортность изделий, дату выпуска, номер партии.

Обратите внимание! Маркировка размеров на трубы наносится в см, а не в мм. Например, на трубе диаметром 160 мм и длиной в 1300 мм будет написано «16-130 ГОСТ 286-82».

Особенности монтажа

Поскольку керамические трубы эксплуатируют без принудительной циркуляции, то поток движется под действием силы тяжести. Для обеспечения нормальной работы канализационной сети проектируют обязательный уклон, укладывая коммуникации на подушку из гравия или цементную подложку.

Монтаж осуществляют согласно проекту, соединяя отдельные трубы или сегменты до 8 метров длины. Укладывают коммуникации снизу вверх, раструбом к направлению потока. Особое внимание уделяют герметизации стыков. Для прямых изделий используют муфтовые узлы. Для раструбных – обязательна заделка полости битумными, глиняными, асбестоцементными, цементными растворами, асфальтовой мастикой.

Технология монтажа следующая:

• прямой конец обматывают пропитанной паклей, вставляют в раструб;
• подмотку уплотняют вручную, без ударного воздействия;
• полость заливают герметизирующим материалом.

Для неагрессивных стоков удобно использовать битумные, асфальтовые мастики на паклю. Для труб, укладываемых на бетонное основание, обычно используют цемент. Глину допустимо применять для герметизации раструбов, где нет опасности прорастания корней деревьев.

Канализационные керамические трубы: основные свойства, производство и монтаж

Керамические трубы для канализации применялись задолго до изобретения электричества и парового двигателя – сложнейшие системы отвода дождевой воды и бытовых стоков, выполненные из обожжённой глины, обслуживали и Древний Рим, и Вавилон, и, скорее всего, куда более древние мегаполисы. В настоящее же время керамика вполне успешно конкурирует с такими материалами, как пластмасса чугун. Ведь, как оказалось, последние обладают куда меньшей выносливостью по отношению к целому ряду агрессивных факторов эксплуатации наружных канализационных систем.

Керамические трубы применяются в канализационных системах очень давно

• 1 Достоинства керамических трубопроводов
• 2 Недостатки керамической канализации
• 3 Особенности производства
• 4 Нормативные требования к керамическим трубопроводам
• 5 Технология монтажа

Достоинства керамических трубопроводов

Главным критерием выбора керамики при прокладке безнапорных сетей водоотведения и канализации является её высокая рентабельность. Простота изготовления, более чем 100-летний срок службы, а также низкие расходы на техническое обслуживание и ремонт трубопроводных систем обеспечивают материалу весьма высокий спрос среди потребителей.

К основным достоинствам керамических трубопроводов относят:

• малую шероховатость внутренней поверхности. Низкие показатели внутренней шероховатости керамических труб обеспечивают высокую скорость потока. Это исключает задержку осадка на стенках и способствует беспрепятственному устранению заторов;
• высокую механическую прочность;
• устойчивость к перепадам температуры;
• химическую инертность. Внутреннее и внешнее покрытие керамических труб (специальная глазурь), конструкция стыков и материалы уплотнителей обеспечивают устойчивость к воздействию кислотных и щелочных сред с уровнем рН=0-14, а также абразивному износу;
• экологичность. Изготовление керамических труб происходит при температурах до 1200ºС, что минимизирует пористость материала. Это обеспечивает надёжную защиту окружающей среды от контакта с содержимым канализации.

Как правило, канализационные сети прокладываются в грунте, где подвергаются значительным статическим и динамическим нагрузкам. Обладая высокой твёрдостью и устойчивостью к механическому воздействию, керамика обеспечивает неизменность геометрии трубопровода и исключает появление трещин или изломов в процессе эксплуатации.

Свойства керамических труб позволяют эксплуатировать их очень долгий срок

В отличие от пластика и чугуна керамика не подвержена воздействию резких температурных перепадов. Это гарантирует целостность и непроницаемость керамических канализационных труб независимо от показателей температуры внешней или внутренней сред.

Интересный факт! Благодаря исключительным качествам трубы из керамики имеют практически неограниченную область применения, которая охватывает как хозяйственно-бытовую, так и промышленную и сельскохозяйственную сферы.

Недостатки керамической канализации

Преимущества, которые керамика демонстрирует в сравнении с металлом и пластмассой, не позволяют игнорировать её минусы. К таковым относятся:

• хрупкость;
• неустойчивость к отрицательным температурам;
• сложность «холодной» обработки;
• большой удельный вес;
• сложность транспортировки и монтажа;
• высокая стоимость при малых масштабах строительства водоотводящих и канализационных сетей.

Несмотря на высокую механическую прочность и устойчивость к статическим и динамическим нагрузкам керамика является весьма хрупким материалом. Удары, резкие перепады внутреннего или внешнего давления, механическое напряжение в процессе монтажа вполне способны привести к разрушению трубы. Существенным недостатком материала является его неустойчивость к отрицательным температурам. Вследствие этого керамические трубы не используются в регионах с суровым климатом.

Чтобы разрезать и соединять керамические трубы, необходимо специальное оборудование

Весит керамика немногим меньше чугуна. При этом она сложна в транспортировке и складировании. Что касается монтажа, для сохранения целостности труб, их правильной подгонки и состыковки требуется наличие специального оборудования, а также подложки, исключающей продавливание почвы под весом элементов канализационной сети.

Полезная информация! Элементы керамических трубопроводов имеют небольшую длину, что увеличивает количество соединений и усложняет их герметизацию. Таким образом, применение керамики нецелесообразно при частном жилищном строительстве – куда выгоднее использовать её для прокладки производственных инженерных сетей.

Особенности производства

Трубы керамические канализационные производятся по технологии, аналогичной клинкерной – основу её составляет высокотемпературный обжиг исходного материала. В качестве последнего применяется сырьевая или шамотная глина. Глазурь, которой покрываются внутренние стенки и внешняя поверхность изделий, изготавливаются из смеси глины, суглинка, полевого шпата, доломита и кварца. Также для придания ей определённого цвета используются окислы различных металлов и термостойкие красители.

Процесс производства керамической трубы можно условно разделить на 5 этапов:

• переработка и подготовка исходного сырья. Предварительно очищенное сырьё с огнеупорной технологической примесью – каолином – измельчается до порошкообразного состояния. В смесь добавляется вода, в результате чего образуется паста, консистенцией напоминающая пластилин;
• уплотнение формовочной массы с вакууммированием. Подготовленная масса уплотняется при помощи специального пресса (глиномялки), после чего в вакуумной камере из неё удаляются остатки воздуха;
• формовка изделия. Уплотнённая глина подаётся в экструдер (формовочную машину с профилирующими головками), где вначале формируется раструб, а затем тело трубы. На выходе из экструдера с помощью стальной струны осуществляется обрезка трубы по заданной длине;
• сушка и глазурирование. После экструзии трубы обретают форму, однако их твёрдости достаточно лишь для того, чтобы не деформироваться под собственным весом. На этом этапе производства изделия подаются в сушильную камеру, где под температурой около 80ºС из глины выводятся остатки влаги. После сушки трубы обретают механическую жёсткость и подвергаются глазурированию в специальных ваннах;
• обжиг. Подготовленные изделия обжигаются в печах туннельного или периодического типа с рабочей температурой 1250ºC.

Процесс обжига занимает около двух суток, на протяжении которых микрочастицы глины спекаются в монолит, а глазурь оплавляется.

Производство керамических труб — трудоемкий и длительный процесс

На выходе технологического процесса получается материал, консистенция которого аналогична искусственному камню, а покрытие своими качествами напоминает прочное стекло.

Интересный факт! Готовая керамическая труба обладает практически нулевым коэффициентом водопоглощения.

Нормативные требования к керамическим трубопроводам

Производство канализационных труб из керамики осуществляется в соответствии с положениями ГОСТ 286-82. Готовые изделия должны отвечать следующим нормам:

• внутренний диаметр изделий находится в пределах 100-600 мм, сортамент выполняется с шагом в 50 мм;
• толщина стенок готового изделия составляет 19-41 мм;
• длина отдельного участка трубы лежит в диапазоне 1000-1500 мм;
• соединительный раструб производится глубиной 60-70 мм и диаметром 224-734 мм;
• допуск кривизны трубы составляет несколько мм, его значение определяется внутренним диаметром;
• овальность ствола и раструба не превышает значения предельного отклонения от размера и диаметра трубы;
• конусность раструба по внутреннему диаметру не превышает 8 мм;
• отклонение от прямолинейности трубы на 1 м длины ствола не превышает 11 мм (при диаметре 150-200 мм), 9 мм (диаметр 300-600 мм).

На наружной стороне конца ствола и на внутренней поверхности раструба выполняется нарезка из минимум 5 канавок глубиной от 2 мм.

Внешний вид керамических труб тоже имеет большое значение

Соединение готовых изделий осуществляется с помощью соединительных раструбов или муфт.

Важно знать! После остывания трубы проходят испытание гидравлическим давлением 0,15 Мпа. При этом коэффициент водопоглощения труб должен составлять не более 8%, а показатели кислотоупорности – не менее 93%.

В готовом виде керамические трубы должны быть полностью герметичными. Также к керамическим трубам предъявляются требования ко внешнему виду, согласно которым не допускается наличие:

• не покрытых глазурью участков площадью более 1% на внутренней и более 5% на внешней поверхностях;
• сетеобразных посечек;
• несквозных трещин более 1 мм шириной на плечике раструба;
• сквозных и несквозных трещин на торцах трубы;
• отдельных выплавок и инородных поверхностных включений;
• вздутий на внутренней поверхности;
• отбитостей на торцах трубы и на рёбрах плечика раструба.

Технология монтажа

Канализация является безнапорной сетью. Поэтому в процессе укладки керамических труб огромное значение имеет соответствие проектным уклонам.

Важно знать! Непосредственно перед началом монтажа керамические элементы сети должны пройти установленную процедуру проверки качества и приёмки.

Прокладка трубопроводов из керамики осуществляется отдельными элементами или звеньями, содержащими от двух до пяти отрезков. Общая длина звена не должна превышать 8 м. Как правило укладка выполняется по проектному уклону снизу вверх. Монтаж должен начинаться со смотрового колодца, а трубы укладываются раструбами против течения стоков.

Монтаж керамического трубопровода производится по определенным правилам

Соединения трубопровода уплотняются пеньковыми, смоляными или битумными прядями, после чего на стыках обустраиваются замки из разогретой асфальтовой мастики, цементного раствора или асбестоцементной смеси. Окружность трубы должна быть овита прядью не менее двух раз, после чего её необходимо уплотнить безударным способом.

Одиночно трубы керамические для канализации монтируются на заранее подготовленной основе, причём монтаж всех последующих элементов трубопровода выполняется после надёжной фиксации первого. Прямолинейность оси в горизонтальной плоскости проверяется шнуром, а правильность уклона контролируется с помощью нивелира. Звеньями керамический трубопровод монтируется с целью ускорения процесса укладки в траншеях. При этом секции из 2-3 элементов диаметром до 250 мм устанавливаются вручную, а для звеньев большего диаметра применяется стреловой кран.