مقاومت اتصالات آببند الاستومری لوله در مقابل نفوذ ریشه درختان

آیا نفوذ ریشه میتواند تحت تاثیر ماده اولیه لوله و یا پوشش گیاهی باشد یا خیر؟ آیا تفاوت در شرایط آب و هوایی و یا پوشش گیاهی میتواند در الزامات موجود لوله ها تاثیرگذار باشد یا خیر؟…

به طور کلی گفته میشود که توانایی اتصالات اورینگی لوله در مقابل نفوذ ریشه عموما ناشی از فشار تماسی است که از آببند به لوله اعمال میشود. به عبارت دیگر اگر فشار تماسی به اندازه کافی بالا باشد، ریشه نمیتواند از آببند عبور و به درون لوله نفوذ کند. به همین علت استانداردهای محصول مانند پلیوینیلکلراید سخت (UPVC) و لوله های سفالی لعابدار (VC) حداقل فشار تماسی را مشخص کرده است.

در استاندارد UPVC، الزامات فشار تماسی را برای حداقل ۳۰ سال تعیین کرده است. در سالهای اخیر، بررسیهای گستردهای توسط CSIRO و Iplex برای تعیین اینکه چه عوامل دیگری ممکن است بر توانایی اتصالات لوله ها برای مقاومت در برابر نفوذ ریشه تاثیر بگذارد، انجام شد. علاوه بر این مجددا حداقل فشار تماسی لازم برای ایجاد اتصالات با یکپارچگی بالا بررسی شد.

بخشی از این کار در راستای نیاز به یک استاندارد ترکیبی استرالیایی-نیوزیلندی برای لولههای PVC در کاربردهای تخلیه و فاضلاب و دفع آغاز شد. این دو کشور الزامات متفاوتی برای فشار تماسی داشتند و به نظر میرسید که پذیرش فقط یک الزام معقول باشد. الزامات فشار تماسی در نیوزیلند تا حدودی پایینتر از فشار تماسی در استرالیا است اما اتصالات لولههایPVC نیوزیلند دارای عملکرد خوب و موفقیتآمیزی بودهاند.

سوال اینجاست که آیا تفاوت در شرایط آب و هوایی و یا پوشش گیاهی میتواند در این الزامات تاثیرگذار باشد یا خیر؟ برنامه آزمون و نتایج در تعدادی از سخنرانیها و مقالات فنی آمده است. قسمت دوم این برنامه مقایسه تفاوت مواد لوله است که آیا نفوذ ریشه میتواند تحت تاثیر ماده اولیه لوله و یا پوشش گیاهی باشد یا خیر؟

تعدادی از آزمایشهای عملی در مرکزFlora Black Hill آدلاید انجام شد. آزمایشهای اولیه با دو نوع پوشش گیاهی شامل چاودار با ریشه نرم و تجمعی و درخت چای(ملالوکا) با ریشه ضخیم که قادر است از درون ترکهای کوچک نفوذ کند و ترکها را با رشد ثانویه گسترش دهد، انجام شد. در تمام موارد گیاهان در یک فضای محدود رشد میکنند تا اطمینان حاصل شود که محل اتصالات با سیستم ریشه به چالش کشیده می شوند. در درون لوله آزمونه، با محلول هیدروپونیک پر میشود تا ریشه گیاهان برای نفوذ به درون محل اتصال تحریک شوند. گیاهان در حالتی نگه داشته میشوند که آب و مواد مغذی کافی برای زنده ماندن داشته باشند اما نه به حدی که انگیزهای برای جستجوی بیشتر آب وجود نداشته باشد.

برنامه آزمون و نتایج:

مونتاژ عمودی

۳۶ مجموعه لوله PVC در سایزهای ۱۱۰ و ۱۵۰ در دو منطقه با پوشش چاودار و یا ملالوکا (درخت چای) در سه حالت با سه نوع آببند الاستومری کار گذاشته شد. علیرغم رشد زیاد، ریشهها از هیچ آببندی نفوذ نکردند حتی آنهایی که دارای سطح تماسی بیشتر و یا فشار تماسی کمتر نسبت به الزامات ذکر شده در استاندارد AS 1260- 1984 استرالیا بودند.

مونتاژ افقی

فاصله بین دهانه مادگی و نری اتصال PVC

پیشنهاد شده است که مقاومت در برابر نفوذ ریشه ممکن است به فاصله بین نری و مادگی اتصال آببند الاستومری مربوط باشد . یک مجموعه از نصب با هر دو گونه گیاهی اما در شکل افقی و با افزایش فاصله بین دهانه مادگی و نری مجددا تست شد. حتی زمانی که فاصله بین نری و مادگی از ۲/۰ به ۷/۳ میلیمتر افزایش مییابد، ریشههای چاودار و ملالوکا به درون محل اتصال لوله PVC نفوذ نمیکند و نتیجه شد که این عامل نمیتواند در عملکرد محل اتصال تاثیرگذار باشد.

اتصال PVC با فشار تماسی کاهش یافته

این لوله ها دارای مادگیهایی بودند که برای فشارهای تماسی کمتر از ۱۰% مشخصات فعلی، ماشینکاری شدند. این محلهای اتصال به مدت ۵/۳ سال در معرض ریشههای ملالوکا قرار گرفتند. هیچ نفوذ ریشهای در هر یک از اتصالات PVC مشاهده نشد. با این حال نفوذ در برخی محلهای اتصال با فشار تماسی که تا ۰۴/۰-۲/۰MPA کاهش یافته بود، (در مقایسه با حداقل فشار مشخص شده ۴/۰ (MPAمشاهده شد. یک مورد در فشار تماسی ۳۸/۰ MPA برای مقاومت در برابر نفوذ مشاهده شد، زمانی که نری با فشردگی بین دو صفحه موازی حدود ۵/۷% قطر خارجی منحرف شد.

لوله های سفالی

لوله های VC تقریبا در تمامی موارد (۷ مورد از ۸ اتصال) در طول ۳۲ ماه زمانی که با ملالوکا تست شد، دچار نفوذ شد. تجربه با سری دوم اتصالات PVC نشان میدهد نفوذ ریشه در اتصالات VC نمیتواند به دلیل طراحی باز مادگی(فاصله بین نری و مادگی در اتصال) باشد. نتیجه این شد که زبری سطح و تخلخل مواد لوله باعث ایجاد عملکرد ضعیف و فاکتوری مهم برای نفوذ ریشه است.

لوله های فایبرگلاس (FRC)

لوله های FRC با قطر خارجی ۱۰۰ میلیمتر انتخاب شدند. اینها به صورت افقی با گیاهان ملالوکا تست شدند. با وجود داشتن سطح تماس گسترده و فشار تماسی بالا، ۳ مورد از ۸ اتصال نفوذ ریشه در لوله را در طول ۳۲ ماه نشان داد.

عملکرد محل اتصال FRC در مقایسه با PVC ضعیف بود اما نسبت به لوله های سفالی بهتر بود. نتیجه این شد که علاوه بر اینکه زبری سطح، تخلخل و طراحی اتصال نقش مهمی را ایفا میکند، Phمواد لوله میتواند فاکتور مهمی باشد. محلول در لوله FRC قلیایی با Ph بزرگتر از ۹ است. که این محلول قلیایی طی شستشو با نفوذ از میان لوله ها ، رشد ریشهها را در مقایسه با لوله های VC کاهش میدهد.

لوله های سفالی با اتصالات پلاستیکی و آببندهای الاستومری

اتصالات رینگی لوله های سفالی با اتصالات آببند الاستومری هستند، جایگزین شدند که از یک پلیاولفین مانند پلیپروپیلن ساخته شده است. شواهدی وجود دارد که نشان میدهد این لوله ها با وجود این جایگزینی باز هم نفوذ ریشه را تجربه میکنند و با عملکرد ضعیف در آزمونها، مزایای طولانی مدت ارائه نمیدهد.

نتایج:

به عنوان پیامدی از این آزمونها نتیجه شد که در رابطه با بحث نفوذ ریشه اتصالات آببند الاستومری PVC عملکرد بهتری نسبت به اتصالات FRC و VCدارند.
الزامات فشار تماسی استاندارد دو کشور استرالیا و نیوزلند براساس استاندارد مورد قبول نیوزلند پایه گذاری شد.
نتایج مربوط به اتصالات PVC نشان میدهد، الزامات فشار تماسی در استاندارد AS/NZS1260:2002 مقداری محافظهکارانه بوده و هیچ پیشنهادی برای کاهش الزامات وجود ندارد.
زبری سطح و تخلخل لوله های VC و FRCسهم بالایی در سهولت نفوذ ریشه از اتصالات آببند الاستومری دارند.
اتصالات لوله FRC نسبت به VC بهتر عمل میکنند اما نمیتوانند به خوبی PVC باشد.