В каждый период времени трубы делали из тех материалов, которые были доступнее всего. Рассказываем, как менялась с течением воды и времени водопроводная труба, и какие перспективы ждут ее в будущем.
Древесина и …. трава
Бамбук, хоть и относится к травянистым растениям, обладает высокой прочностью и хорошей гибкостью. А то, что его стебли достигают огромной длины и полые внутри, само подсказывало, что можно использовать их как трубы. Правда, встречается этот природный материал далеко не везде. Водопровод из бамбуковых труб был в Китае – это одна из самых древних находок археологов. В некоторых провинциях Поднебесной бамбуковый водопровод использовался аж до середины прошлого века.
Довольно долго в разных странах были популярны трубы из древесины, ведь дерево было одним из самых доступных материалов. Благодаря тому, что отдельные виды древесины при взаимодействии с водой не разрушались, а становились только прочнее, элементы таких систем доходят до наших дней. Существуют упоминания о деревянном водопроводе в Англии, которые датируются 17 веком. Активно использовались трубы из древесины и в Америке, и в России. Например, в Петергофе был проложен деревянный водопровод к фонтану Самсон, который прослужил почти 300 лет.
Деревянные трубы большого диаметра собирали из реек (наподобие бочки) и стягивали. Герметичность достигалась или в результате разбухания древесины под воздействием влаги, или применением цементирующих и клейких растворов. Трубы небольшого сечения выдалбливались из цельных разрезанных пополам стволов или высверливались. По свидетельствам современников, конструкции были настолько крепкими, что невозможно было разбить такую трубу даже топором.
Остатки деревянных водопроводов в наших городах коммунальщики находят довольно часто. В регионах, где работает Росводоканал, тоже есть такие примеры. В музее Оренбурга хранится деревянный водопровод, найденный во время ремонта теплосетей.
Трубы диаметром 500 миллиметров были сделаны из лиственницы, древесина которой не гниет от воды и с годами не каменеет. В 2019 году в Тюмени при замене старого чугунного водовода был обнаружен фрагмент канализационной сети квадратной формы, набранный из деревянных досок. Кубические конструкции были распространены в Японии, и остается загадкой, как такая труба появилась в российской глубинке. Находку откопали на ул. Водопроводной, с которой началась история централизованного водоснабжения Сибири, осторожно извлекли и передали в местный музей.
Керамика и глина
Более долговечной альтернативой дереву и бамбуку стала керамика – один из самых долговечных материалов. Керамические и глиняные трубы использовались для отвода сточных вод и сбора дождевой воды в колодцы еще 6 тысяч лет до нашей эры. Остатки подобного водопровода были обнаружены на острове Крит, и археологи определили возраст находки в 8 тысяч лет. Собирались такие водопроводы из трубных секций, соединённых раствором, которые могли укладываться и на земле, и под ней.
Керамика не боится перепада температур, не подвержена коррозии, экологична. Одно время такие трубы пытались применять для обустройства и водоснабжения, и отопления, и канализации. В то же время, трубы из керамики всегда толстостенные (тонкие стенки слишком хрупкие) и поэтому тяжелые. Длинные элементы для уличных коммуникаций крайне сложны в изготовлении и не технологичны. Эта особенность сильно ограничивает возможность применения керамических труб, и в настоящее время они не используются.
Также из глины изготавливали более практичные кирпичные водопроводы. Они, в отличие от керамических, могли иметь значительные диаметры (до 3 метров) и применялись в основном для водоотведения. Кирпич позволял изготавливать трубопроводы сложного сечения, обеспечивающего правильный режим течения и предотвращение забивания коллекторов песком. Однако трудоемкость изготовления привела к тому, что постепенно и они были вытеснены бетонными сооружениями.
Благородные и не очень металлы
С развитием возможностей технологических процессов на смену природным материалам пришли металлы. Медь, бронза, чугун, сталь….
Один из первых металлов, который стали использовать для изготовления труб – медь. Самая древняя из найденных металлических труб – 4700 лет – была сделана как раз этого металла. Нашли ее в Египте. Она была сделана из медного листа, соединенного ковкой внахлест. Для большей сохранности труба была уложена в вырубленный в камне желоб, который сверху залили известью. Известно, что в Иерусалиме и Риме трубы делали из бронзы.
Первое упоминание о чугунных трубах датируется 1455 годом. Изначально литая чугунина никак не обрабатывалась. Позже для увеличения срока службы придумали использовать битумное покрытие – сначала его наносили только снаружи, а потом и внутри, погружая трубы полностью в горячий расплав.
Чугун, медь, и сталь как материалы для изготовления водопроводных труб используются и сегодня. Известны уникальные случаи, когда чугунные трубы, установленные более ста лет назад, исправно служат и просто не дают повода их заменить! Так, сотрудники "Росводоканал.Омск" с профессиональным интересом внимательно следят за чугунной трубой возле офиса водоканала, которая установлена в 1915 году и до сих пор не вызывает нареканий. Но, конечно, это исключение, и сегодня предприятия давно перешли на современные и технологически более совершенные изделия.
Так, на смену обычному чугуну пришел так называемый высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ). По сравнению с серым чугуном он сохранил коррозионную стойкость и устойчивость к растягивающим усилиям, но и приобрел способность выдерживать ударные, деформирующие нагрузки. Технологии позволяют изготавливать из ВЧШГ трубопроводы не только для водоотведения (традиционной сферы применения чугунных трубопроводов), но и для напорного водоснабжения. Срок службы таких трубопроводов составляет не менее 50 лет.
Стальные трубопроводы, даже с покрытием, для внешних сетей водоснабжения, а тем более водоотведения, все чаще вытесняются более долговечными и технологичными материалами.
Железобетон
Активному распространению железобетона мы обязаны Жозефу Монье, садоводу из Версаля, который, пытаясь защитить кадки от прорастающих корней растений, опытным путем создал первую железобетонную конструкцию, когда попробовал использовать железные обручи в качестве каркаса. В 1867 году Монье уже получил первый патент на садовые кадки из металлических обручей и цементного раствора, а всего год спустя взял патент на железоцементный резервуар и трубы. Хотя до этого у ряда исследователей были попытки реализовать проекты с применением цемента, бетона и металлических стержней, именно Монье считают "автором" железобетона.
Использование железобетона в качестве материала для отливки труб большого диаметра было логичным решением в условиях быстро растущих городов, где для подачи воды нужны были трубы большого диаметра. Впервые железобетонные трубы диаметром до 1800 мм появились уже в конце 19 века. Долговечность, пропускные и изоляционные возможности, пластичность материала были быстро оценены по достоинству.
Огромным недостатком трубопроводов из железобетона является разрушение бетона под воздействием канализационных испарений, в частности сероводорода. Поэтому сегодня железобетонные трубопроводы все чаще заменяют на трубы из более современных материалов.
Время полимеров
Появление на рынке труб из полимерных материалов практически оставило в прошлом проблему ржавых водопроводных конструкций. Изделия именно этого сегмента повсеместно используются для монтажа водопровода в многоквартирных и загородных частных домах.
Технология производства из полиэтилена появилась еще в 50 годах прошлого века как результат поиска сферы применения нового материала в разных областях промышленности. У первых полиэтиленовых труб был один существенный недостаток – они не выдерживали высоких температур. Но и для этой проблемы со временем нашли решение. Например, известные всем металлопластиковые трубы уже хорошо переносят высокие температуры.
На сегодняшний день для внешнего водоснабжения и водоотведения наибольшее применение получили трубы из полиэтилена (полиэтилена низкого давления – ПНД) в комбинациях с другими полимерами, изготовленные по различным технологиям. Заявленный срок службы современных трубопроводов из полиэтилена низкого давления - 50 лет и более. Для отдельных задач используются трубопроводы из поливинилхлорида (ПВХ). Как правило, это внутренняя разводка и придомовая территория.
К полимерным также можно отнести стеклопластиковые трубопроводы из полиэфирных и эпоксидных смол. Применение последних сдерживается высокими требованиями к технологичности производства, что могут обеспечить далеко не все производители.
В целом технические характеристики труб из полимеров выигрывают у многих других вариантов, подкупая, в том числе, и своей относительно невысокой стоимостью.
Что предпочитают водоканалы?
ГК «Росводоканал» практикует строительство не только магистральных сетей водоснабжения и водоотведения, но и прокладывает внутриквартальные сети к много- и малоэтажным застройкам, проектирует и строит по заказу частные сети, предъявляя при этом к трубам самые высокие требования.
Илья Чучалин, руководитель направления по разработке и сопровождению техполитики ГК «Росводоканал»:
«Техническая политика нашей компании не ограничивается каким-то одним видом труб, выбор материалов зависит от многих факторов. Например, от местности, где планируется стройка. И даже под одну задачу наша техническая политика допускает использование разных труб. Неизменно лишь одно — все они должны быть самого высокого качества.
Мы уходим от трубопроводов из недолговечных материалов, например, просто стальных. Они должны быть защищены либо полимерами, либо цементно-полимерным составом, либо служить футлярами для защиты других труб, например, при прохождении водопроводом железнодорожных насыпей, автодорог.
Наши водоканалы закупают продукцию из высокотехнологичных материалов - это комбинированные полимерные трубопроводы, полиэтилен с внешней защитой из полипропилена, что позволяет трубам служить дольше, в среднем, пятьдесят лет и более.
В России есть хорошие производители таких труб. Правда, пока их число ограничено, но они делают по-настоящему качественную продукцию. Причем у них повышенные требования не только к продукции, они применяют самые высокие стандарты к исходному сырью, чтобы исключить растрескивание и обеспечить долговечность труб. У «Росводоканала» очень жесткая техническая политика, и мы работаем именно с такими производителями. Для нас важно, чтобы выполнив работу один раз, мы могли гарантировать потребителям, что водопровод безаварийно прослужит много десятков лет».
Наука о трубах продвинулась далеко, и теперь строительство водопровода или канализации не становится проблемой. Если решитесь на стройку, заходите на сайты предприятий Росводоканала - в разделе «Услуги» вы найдете всю необходимую информацию.