Association of PVC Pipe and Fitting Producers

سرویس ترجمه انجمن لوله و اتصالات پی وی سی: این مقاله نتیجه آزمایشات انجام شده بر روی محصولات هدایت آب باران(rainwater products) است که طی 25 سال در شمال اروپا تحت تاثیر آب و هوای طبیعی قرار گرفته اند. نمونه هایی از لوله های ناودانی(downpipe) و آب رو ناودان(gutter) از هر دو طرف شمالی و جنوبی یک ساختمان در هنگام نوسازی  برداشته شد و تحت آزمایش های مکانیکی و فیزیکی قرار گرفت که محصولات هدایت آب باران باید هنگام نوسازی آن را پاس کنند.

 

 این آزمایشات شامل استحکام کششی و کشیدگی تا نقطه شکست ، دمای نرمی Vicat، برگشت پذیری حرارتی و استحکام ضربه می باشد.

نتایج نشان می دهد که حتی پس از کارکرد 25 ساله ، محصولات هدایت آب باران  PVC، هنوز هم بسیاری از آزمون های مورد نیاز حین تولید و همچنین استانداردهای حال حاضر اروپا را پاس می کنند.

کلید واژه ها: طول عمر، آب باران،آب رو ناودان، لوله ناودانی

 

1. معرفی
طول عمر سیستم های لوله کشی دفن شده PVC-U که برای آب آشامیدنی یا فاضلاب و زهکشی استفاده می شود، در موارد متعدد ثبت شده است (1،2).  طول عمر بیش از 70 سال قبلا به دست آمده و طول عمر بیش از 100 سال نیز پیش بینی شده است، بنابراین بیشتر سیستم های لوله کشی پی وی سی زیرزمینی همچنان کارایی دارند.

 

سیستم های لوله کشی PVC-U  در روی زمین نیز به کار برده می شوند و در نتیجه علاوه بر تنش های مکانیکی، در معرض نور خورشید و هوای طبیعی نیز قرار می گیرند.  این مسئله به طور خاص، در مورد محصولات هدایت آب باران صادق است که اطلاعات بسیار اندکی در مورد عملکرد طولانی مدت آنها گزارش شده است.  در انگلستان، تمایل به جایگزینی این محصولات وجود دارد، که این تمایل نه به دلیل عدم کارایی، بلکه به دلیل پوسیده شدن تخته های فاشیا(Fascia) متصل به آنها و  نیاز به جایگزینی این تخته های چوبی می باشد.  ارزیابی طول عمر سرویس های معمولی دشوار است، اما احتمالا بین 15 تا 30 سال می باشد.

در طول دوره کاربرد، لوله و اتصالات ناودانی و آبروها در معرض تنش های مکانیکی ناشی از انبساط حرارتی و انقباض ناشی از گرمایش و سرمایش روزانه به هنگام طلوع و غروب خورشید قرار دارند.  نردبان های قرار گرفته بر روی آبروها و فشار ایجاد شده بر روی لوله های ناودانی و همچنین  فعالیت های افراد در اطراف خانه، از دیگر منابع تنش های مکانیکی گاه به گاه می باشد.  اما این اثرات هوای طبیعی است که در طول زمان بر سیستم هدایت آب باران نفوذ کرده و احتمالا بیشترین تاثیر را بر خواص مکانیکی، فیزیکی و یا زیبایی شناختی آن دارد.

 

نمونه هایی لوله های ناودانی با قطر 68 میلی متر و آبرو ناودانی نیمه بیضوی 75*110 میلی متر از یک خانه در سال 2010، که در سال 1985 هنگامی که این خانه ساخته شد بود، برداشته شد.  سپس تحت آزمایش های فیزیکی قرار گرفتند و خواص به دست آمده با استانداردهای بریتانیا در زمان تولید این محصولات (3) و همچنین استانداردهای اروپایی فعلی برای محصولات هدایت آب باران (4،5)  مورد مقایسه قرار گرفتند.

 

اشکال زیر نشان دهنده لوله های ناودانی و آبروهای نصب شده قبل از برداشتن آنها می باشد.

2.آزمایشات صورت گرفته(Test Carried Out)

2.1:  استحکام کششی و کشیدگی تا نقطه شکست -  مطابق با استاندارد EN 638  با استفاده از آزمون نوع 5 مطابق با استاندارد EN ISO 527-3  از هر دو پروفیل آبرو و لوله های ناودانی انجام شد.  نمونه ها به مدت 2 ساعت در معرض دمای
23  درجه سانتی گراد و سرعت کشش 5 میلیمتر در دقیقه قرار گرفتند.

2.2: برگشت پذیری – این عامل از دو روش قابل اندازه گیری است.  برای مقایسه با الزامات استاندارد BS 4576-1، بند 6.2، نمونه ها به مدت 30 دقیقه در در آون و در معرض دمای هوا 120 درجه سانتیگراد قرار گرفتند.  برای مقایسه با الزامات EN12200-1، نمونه ها به مدت 30 دقیقه در آون در دمای 100 درجه سانتی گراد قرار گرفتند.
 

2.3: دمای نرمی Vicat-  این آزمون مطابق با الزامات EN 607، بند 7،  با استفاده از یک آزمون و مطابق با EN 727 اندازه گیری شد.

2.4: استحکام ضربه لوله های ناودانی-  این آزمون با استفاده از استاندارد EN 744 (استحکام ضربه به روش ساعتگرد) مطابق با بند 7  استاندارد EN 12200-1 با استفاده از یک وزنهd25   با وزن 0.8 کیلوگرم از ارتفاع 1.0 متر و 4 ضربه در هر قطعه مورد آزمایش اندازه گیری شد.  نمونه ها به مدت 1 ساعت قبل از آزمایش در دمای صفر درجه سانتی گراد قرار گرفتند.

2.5: استحکام ضربه کششی – این آزمون با استفاده از استاندارد EN ISO 8256 مطابق با الزامات EN 12200-1، بند 7 (لوله های ناودانی) و استاندارد EN607، بند 7 (پروفیل های آبرو) اندازه گیری شد.

2.6: آزمون ضربه چکشی(Hammer Impact Test)-  این آزمون (فقط برای پروفیل های آب رو ناودان) با استفاده از روش آزمون Annex B استاندارد EN 607 اندازه گیری شد.

2.7: ماندگاری رنگ(Color Fastness) -  پروفیل های آبرو با استفاده از استاندارد EN ISO 4982-3 (QUV Test) مطابق با بند   14 استاندارد EN 607  اندازه گیری شد.

 

2.8: رنگ و جلا(Color and Gloss)-  در حالی که این پارامترها در استانداردهای مرتبط با آبرو ها و لوله های ناودانی مشخص نشده است، از منظر ویژگی های زیبایی شناختی سیستم مهم هستند و به همین دلیل اندازه گیری می شوند. جلای 60 درجه با استفاده از یک جلا سنج Minolta Multi-Gloss 268 اندازه گیری شد و پارامترهای رنگ L *، a * و b * با استفاده از یک اسپکتروفتومتر Data Color 100d  اندازه گیری شد.  همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، اندازه گیری ها در 3 نقطه بر روی نمونه ای آب رو برداشته شده ازبخش جنوبی ساختمان انجام شد.

 

شکل 4: طرح نمایش نقاط اندازه گیری

 

اندازه گیری ها پس از نمونه برداری و شستشوی نمونه با مواد شوینده و پارچه نرم و پس از ترمیم با یک دستمال پولیش(mildly abrasive polish)  (T-Cut) ، صورت می گیرد.


3. نتایج

3.1:  استحکام کششی و کشیدگی تا نقطه شکست -  استحکام کششی هر دو نمونه لوله ناودانی و آب رو در جدول 1 نشان داده شده است.

 

 

الزامات استحکام کششی عبارتند از N / mm(BS4576-1) 45 و N / mm(EN 12200 and EN 607) 42 . در مورد آزمون کشیدگی در نقطه شکست، الزامات به ترتیب 80٪ و 100٪ هستند.  بنابراین هم لوله ناودانی و هم آب رو ناودان با  الزامات استاندارد در زمان تولید و همچنین استانداردهای اروپایی فعلی همخوانی دارد.

3.2:  برگشت پذیری - نتایج آزمون برگشت پذیری در جدول 2 نشان داده شده است.

 

الزامات BS 4576-1 بدین گونه است که برگشت پذیری در دمای 120 درجه سانتیگراد نباید بیش از 3.5 درصد بوده و در مورد الزامات هر دو استاندارد EN 12200-1 و EN 607 برگشت پذیری در دمای 100 درجه سانتیگراد نباید بیش از 3 درصد باشد. در همه موارد نمونه های مورد آزمون با این الزامات همخوانی دارند.

3.3:  دمای نرمی Vicat(VST)-  نتایج در جدول 3 نشان داده شده است

 

الزامات آزمون دمای نرمی Vicat  در هر سه استاندارد مربوطه این است که باید بالاتر از 75 درجه سانتیگراد باشد. نتایج فوق نشان می دهد که تمام نمونه ها به راحتی مورد آزمون به خوبی با الزامات همخوانی دارند.

3.4: استحکام  ضربه (TIR) ​​لوله های ناودانی – آزمون تنها بر روی لوله های ناودانی جنوب ساختمان انجام شد. از 24 ضربه ممکن، تنها 20 ضربه پاس شد. این نتایج در «منطقه C (Region C)» قرار می گیرد و میزان شکست بیشتر از حداکثر TIR یعنی 10٪ مجاز استاندارد است، بنابراین نمونه در آزمون به عنوان مردود شناخته می شود. 

3.5:  استحکام ضربه کششی - نتایج در جدول 4 نشان داده شده است.

 

این نتایج نشان دهنده تأثیر جهت گیری نمونه ها در دوره طول عمر آنها است.  آب رو و لوله ناودانی شمالی ساختمان، با الزام 500 كيلوژول در متر مربع همخوانی دارد، در حالي كه نمونه هاي جنوبي ساختمان این همخوانی را ندارد.

3.6: آزمون ضربه چکشی - این آزمون فقط برای نمونه های پروفیل آب رو نیاز است. هر دو نمونه شمال و جنوب ساختمان این آزمون را گذرانده اند.

3.7: ماندگاری رنگ -  نتایج آزمایشات QUV بر روی پروفیل های آب رو به ترتیب در جداول 4 و 5 برای نمونه های شمالی و جنوبی ساختمان نشان داده شده است.

 

 

در حالی که هر دو نمونه پس از 800 ساعت آزمون با مقیاس خاکستری(Grey Scale) ≥ 3  همخوانی نداشتند، هر دو در پایان آزمون بهبود یافتند.

3.8: رنگ و جلا - نتایج آزمایش 60 درجه جلا و رنگ( L *، a *، b * ) یک آب رو جنوبی ساختمان در جدول  7، 8 و 9 نشان داده شده است.

 

 

نتایج نشان می دهد که از بین رفتن جلا را می توان  با استفاده از دستمال نرم پولیش ترمیم نمود، همانطور که از جداول  1 تا 3 قابل مشاهده است.

4.بحث در مورد نتایج

نتایج فوق نشان می دهد که هر دو پروفیل آب رو و لوله های ناودانی با بیشترین الزامات عملکردی هر دو استاندارد را که طبق آن تولید شده اند و همچنین استانداردهای اروپایی فعلی همخوانی دارند. آزمون های استحکام کششی، کشیدگی در نقطه شکست، برگشت پذیری و دمای نرمی Vicat ، که برخی از الزامات کلیدی در هر دو زمان تولید و استانداردهای اروپایی فعلی بوده اند، گذرانده شد.

 

تنها در مورد آزمون عملکرد ضربه مردود شدند. حتی در این زمینه نیز، نتیجه بستگی به آزمون خاص انجام گرفته دارد؛ هر دو نمونه آب رو، الزومات ضربه چکشی را مطابق با EN 607 پاس نمودند. با این حال، به نظر می رسد که اثرات آب و هوای طبیعی طی 25 سال اثرات ضربه ای و نیز عملکرد ضربه کششی پروفیل های آب رو و لوله های ناودانی را تحت  تاثیر قرار داده است. با این حال، ضربه یک رویداد معمول در زمان عملکرد سیستم هدایت آب باران نمی باشدو از دست دادن استحکام ضربه تاثیر چندانی بر قابلیت های این سیستم ندارد.

اگرچه ممکن است ارزیابی رفتار سن مصنوعی 25 ساله آب رو های قدیمی یک کار عجیب به نظر برسد، اما نتایج به دست آمده مقیاسی از عملکرد طولانی مدت رنگدانه های مورد استفاده می باشد. واضح است که حتی پس از 25 سال کارکرد، این محصولات قابلیت های خود را حفظ کرده اند.

همچنین روشن است که از دست رفتن فینیش سطح (جلا) به علت اثرات هوای طبیعی و آلودگی جوی است، اما این اثرات تنها به یک سطح بسیار نازک محدود می شوند. استفاده از دستمال نرم پولیش برای بازگرداندن سطح موجود  به یک سطح با جلای بسیار بالا کافی است.

 

5. نتیجه گیری

آزمون های انجام شده بر روی پروفیل های آب رو و لوله های ناودانی برداشته شده از یک خانه  در آب و هوای اروپای شمالی پس از 25 سال کارکرد، نشان می دهد که به جز برخی از خواص ضربه ای، خواص مکانیکی و فیزیکی به طور کامل باقی مانده است.

پس از نصب، عملکرد ضربه بر روی محصولات هادی آب باران از اهمیت کمتری برخوردار است، زیرا اکثریت قریب به اتفاق محصولات در ارتفاع نصب می شوند، فعالیت های انسانی و آسیب های احتمالی آن بسیار بعید به نظر می رسند.

 

همچنین باید تأکید کرد که سیستم هادی آب باران بدون هیچ اثر نشتی هنگام جدا شدن از ساختمان، کارایی کاملی داشتند.  این جداسازی صرفا به این دلیل بود که به رغم نگهداری منظم (رنگ کاری)، تخته های چوبی فاشیا پوسیده شده بودند و نیاز به جایگزینی بود.

بنابراین نتیجه گیری این است که محصولات PVC-U هادی آب باران عمر مفید حداقل 25 سال را دارا هستند. در حال حاضر ساختمان های مدرن در انگلستان از فوم PVC-UE به عنوان تخته فاشیا استفاده می کنند که مانند چوب پوسیده نخواهد شد و منطقی است که انتظار داشته باشیم طول عمر سیستم هادی آب باران به بیش از 25 سال افزایش یابد.  بنابراین، در آینده، برای سیستم های هادی آب باران PVC-U که به همراه تخته های فاشیا  PVC-UE نصب می شوند، انتظار می رود که عمری معادل 50 سال یا بیشتر داشته باشند.

 

ترجمه: امیرحسین سلیمانی  شرکت لوله گستر گلپایگان