The influence of the soil environment on the corrosivity of failure infrastructure - case study of the exemplary water network

• Autorzy: Pękala A. , Pietrucha-Urbanik K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0009

Warianty tytułu

PL

Wpływ środowiska gruntowego na korozyjność oraz awaryjność infrastruktury podziemnej – na przykładzie wybranego systemu wodociągowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the issue connected with water network failure regarding the soil conditions was presented. Water pipes constitute a large part of water company asset. Therefore the analysis concerning the influence of soil conditions into failure occurrence of water pipe is crucial for proper functioning of water supply systems (WSS). In the performed studies the real data from the operation of the exemplary WSS was obtained. The following properties of the ground conditions were taken into consideration among others: the chemical composition and ground phase, based on analysis performed through the following equipment, as the electron microscope with X-ray spectrometer detector and backscattered electrons (BSE) using the powder Debye-Sherrer’s method and X-ray diffractometer. The analysis indicate dependence between soil conditions and corrosivity occurrence, what indicate the importance of performed analysis.

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia związane z badaniami mineralogicznymi gruntu oraz awaryjnością sieci wodociągowej w odniesieniu do warunków gruntowych. Przewody wodociągowe stanowią znaczną część majątku przedsiębiorstw wodociągowych, dlatego też analiza dotycząca wpływu warunków gruntowych na wystąpienie awarii na przewodach wodociągowych stanowi ważne znaczenie w prawidłowej ocenie funkcjonowania systemów zaopatrzenia w wodę (WSS). Analizę wykonano na podstawie danych eksploatacyjnych dotyczących awaryjności rozpatrywanej sieci wodociągowej uzyskanych z Miejskiego Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej. Analiza rodzaju i stopnia korozyjności środowiska ziemnego ma praktyczne znaczenie w dokonaniu właściwego wyboru materiału przewodu z uwzględnieniem jego przeznaczenia oraz przewidywanym czasem eksploatacji. Największy udział w występowaniu awarii miały korozje. Intensywność uszkodzeń wykazała tendencję rosnącą, a w ostatnim roku przeprowadzonej analizy dla stalowych przewodów wodociągowych wyniosła 0,58 uszkkm-1·rok-1, co klasyfikuje ją jako kategorię wysokiej awaryjności λ≥0,5 uszkkm-1·rok-1. Wysoka awaryjność potwierdza konieczność zmniejszenia awarii powstających na skutek korozji, dlatego też w pracy przedstawiono analizę warunków gruntowych i ich wpływ na zwiększoną awaryjność przewodów wodociągowych. Do analizy wzięto pod uwagę następujące właściwości warunków gruntowych jak: skład chemiczny i fazowy gruntu, w oparciu o analizy przeprowadzone za pomocą następujących urządzeń, jak mikroskop elektronowy z detektorem promieniowania rentgenowskiego spektrometru oraz detektor elektronów wstecznie rozproszonych (BSE) stosując metodę proszkową - Debyea-Sherrera oraz dyfraktometr rentgenowski. Badania mineralogiczne wykazały, że podstawowymi składnikami analizowanych gruntów są różnorodne minerały ilaste. Analiza wyseparowanej frakcji ilastej pozwala stwierdzić, że reprezentują je kaolinit, chloryt, illit oraz minerały mieszanopakietowe. Ze składników nieilastych stwierdzono obecność minerałów węglanowych, kalcytu oraz dolomitu. Faza krzemionkowa reprezentowana jest przez kwarc który występuje w formie ziarn dobrze obtoczonych. Wykonana analiza ilościowa potwierdza w badanych gruntach śladowe ilości plagioklazów oraz skaleni potasowych. W przeprowadzonych analizach na uwagę zwracają liczne skupienia pirytu framboidalnego. Siarczek ten wypełnia puste przestrzenie między składnikami ilastymi. Spotyka się także formy krystaliczne tego minerału o pokroju izometrycznym. Stwierdzona w badanym ośrodku gruntowym obecność pirytu może przyspieszać zjawisko korozyjności przewodów wodociągowych. Podczas utlenienia związków żelaza dochodzi do utworzenia kwasu siarkowego, który intensyfikuje korozyjność materiałów, np. betonu czy żelaza. Ponadto obecne w gruncie minerały ilaste mieszanopakietowe będą potęgowały wzrost wilgotności, zwiększały ilość wody porowej oraz przyśpieszały negatywne efekty zjawiska korozyjności. Dokładna specyfikacja ośrodka gruntowego, oparta na specjalistycznych badaniach mineralogicznych jest pomocna przy określeniu przyczyny awarii obiektów inżynieryjnych. Analiza potwierdziła występowanie warunków gruntowych uznanych za korozyjne.

Słowa kluczowe

EN

soil parameter; soil properties; occurrence conditions; corrosivity; water supply system

PL

parametr gruntu; właściwości gruntu; warunki występowania; korozyjność; system zaopatrzenia w wodę

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 1
• Strony: 133--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Pękala A.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Civil, Environmental Engineering and Architecture, Rzeszow, Poland

autor

Pietrucha-Urbanik K.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Civil, Environmental Engineering and Architecture, Rzeszow, Poland

Bibliografia

• 1. J. Bhattarai. 2013. “Study on the corrosive nature of soil towards the buried-structures”. Scientifc World, 11, pp. 43-47.
• 2. W.C. Kowalski, W.C. 1988. Geologia inżynierska. Wyd. Geologiczne, Warszawa
• 3. PN 86/B-02480: Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.
• 4. PN-EN ISO 14688:Badania geotechniczne. Oznaczenie i klasyfikacja gruntów.
• 5. Lisowski, M. 2004. Pomiary rezystywności i przenikalności elektrycznej dielektryków. Wyd. Politechnika Wrocławska, Wrocław.
• 6. V. Ondrejka Harbulakova, A. Estokova, M. Kovalcikova. 2017. “Correlation analysis between different types of corrosion of concrete containing sulfate resisting cement”, Environments, 4, pp. 1–14.
• 7. M. Kwietniewski, M. Roman, H. Kłoss-Trębaczkiewicz. “Niezawodność wodociągów i kanalizacji”. Reliability of water system and sewerage). Arkady, Warsaw, Poland. 1993. (In Polish).
• 8. B. Tchórzewska-Cieślak, K. Pietrucha-Urbanik, M. Urbanik, “Analysis of the gas network failure and failure prediction using the Monte Carlo simulation method”. Maintenance and Reliability, 18, 254-259, 2016. DOI:10.17531/ein.2016.2.13.
• 9. M. Iwanek, B. Kowalska, D. Kowalski, M. Kwietniewski, K. Miszta-Kruk, P. Mikołajuk. 2015. “Wpływ różnych czynników na awaryjność sieci wodociągowej w układzie przestrzennym – studium przypadku”, Effect of Various Factors on Water Supply Network Failure in Spatial System – a Case Study, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, JCEEA, t. XXXII, z. 62 (1/15), ss. 167-183. DOI:10.7862/rb.2015.12
• 10. J. Rak, K. Boryczko, “Assessment of water supply diversification using the Pielou index”. Conference: 5th National Congress of Environmental Engineering V, Lublin, Poland, 2017, pp. 53-58.
• 11. PN-ISO 10390:1997. Jakość gleby. Oznaczenie pH, metoda potencjometryczna na oznaczenia pH w H2O i KCl.
• 12. A. Pekala, The influence of siliceous mineral phases on the mechanical properties of transitional rocks in the Belchatow lignite deposit”. Archives of Civil Engineering. Vol. LXI ISSUE 4 2015, DOI: 10.1515/ace-2015-0035
• 13. E. Głowienka, K. Michałowska, A. Pekala, „Spatio-temporal analysis of soil properties for the eastern border of European Union”. Advances and Trends in Engineering Sciences and Technologies II, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2017, pp. 407-412, DOI/book/10.1201/9781315393827

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).