Dlaczego zimą pękają rury? Anatomia mroźnej awarii, która daje w kość

Kiedy temperatura spada poniżej zera, pod naszymi stopami rozpoczyna się cicha, ale destrukcyjna bitwa. Lód kontra stal, zamarznięta ziemia kontra beton. Zimowe awarie wodociągowe to nie pech, ale nieubłagane prawa fizyki, które wystawiają miejską infrastrukturę na najcięższą próbę. Wyjaśniamy mechanizmy, przez które woda przestaje płynąć w kranach.

Truizmem jest twierdzenie, że zima to dla branży wodno-kanalizacyjnej okres "stanu wyjątkowego". Choć mieszkańcy widzą jedynie efekt końcowy – rozkopane ulice i brak wody – przyczyny awarii są znacznie bardziej złożone niż tylko "mróz". To kombinacja termodynamiki, geologii i... ludzkich błędów.

Oto pięć kluczowych powodów, przez które infrastruktura kapituluje przed zimą.

To podstawowa fizyka, która w skali makro staje się niszczycielska. Woda jest jedną z niewielu substancji, która zwiększa swoją objętość podczas zamarzania – dokładnie o ok. 9 proc.

Gdy ciecz zamknięta w rurze zamienia się w lód, nie ma gdzie "uciec". Powstające ciśnienie jest gigantyczne i działa na ścianki przewodu jak prasa hydrauliczna. Żeliwo, stal czy tworzywa sztuczne mają swoją wytrzymałość – gdy napór lodu ją przekroczy, dochodzi do pęknięcia lub rozszczelnienia na łączeniach. To najczęstsza przyczyna awarii w miejscach, gdzie rury są niedostatecznie zaizolowane.

No ale przecież w większości miejsc, w których dochodzi do awarii, woda nie ma szans zamarznąć. W wodociągach płynie cały czas, rury są pod ziemią. Nie ma czasu, by woda zdążyła zmienić stan skupienia. Okazuje się, że często nie jest winna sama rura, ale to, co dzieje się dookoła niej.

Rury rzadko pękają tylko od mrozu wewnątrz. Często to grunt wokół nich staje się agresorem. Zamarzająca gleba, która jest nasycona wilgocią, również zwiększa swoją objętość. Dochodzi wówczas do zjawiska tzw. wysadzin mrozowych.

Ziemia zaczyna pracować: unosi się, ściska, a czasem gwałtownie przesuwa całe fragmenty infrastruktury. Jeśli rurociąg ułożony jest zbyt płytko (powyżej strefy przemarzania gruntu) lub w nieodpowiednich warunkach geologicznych, siły te potrafią go zmiażdżyć lub rozerwać, jakby był z papieru. Efekt? Kran, w którym nie ma wody.

Zima to test na elastyczność, którego stara infrastruktura często nie zdaje. Rurociągi to systemy naczyń połączonych, które często biegną przez różne strefy temperaturowe.

Część rury może znajdować się w gruncie głęboko zamarzniętym, a inna – kilka metrów dalej – w strefie nieco cieplejszej. Powoduje to powstawanie potężnych naprężeń w materiale.

Z biegiem lat cykliczne zamarzanie i odmarzanie osłabia strukturę metalu czy betonu, prowadząc do zmęczenia materiału. W efekcie rura pęka w najsłabszym punkcie. I nie jest to jej wina. Być może została źle położona, a może po prostu nikt nie wiedział, że właśnie w tym miejscu nastąpią takie właśnie naprężenia.

Przyczyny pękania rur świetnie tłumaczą specjaliści z gnieźnieńskiego PWiK.

Infrastruktura cierpi nie tylko z przyczyn naturalnych, ale też przez ludzką bezmyślność, która zimą mści się ze zdwojoną siłą. Do kanalizacji wciąż trafiają tłuszcze i resztki jedzenia. W niskich temperaturach te substancje nie spływają, lecz natychmiast tężeją, tworząc twarde jak kamień zatory.

Zamarznięty tłuszcz działa jak korek. Efekt? Cofki ścieków, zalania piwnic i mechaniczne uszkodzenia przewodów, które nie wytrzymują naporu ciśnienia w zablokowanym układzie.

Polskie miasta wciąż w dużej mierze opierają się na infrastrukturze pamiętającej czasy PRL, wykonanej z żeliwa, stali czy betonu. Te materiały z wiekiem tracą swoje właściwości i stają się kruche. Zima bezlitośnie obnaża każdą mikropęknięcie i każde, nawet najmniejsze osłabienie konstrukcji, które latem mogłoby pozostać niezauważone.