GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE ^ m m * * * * » » . Izdajatelj: Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3,1000 Ljubljana, telefon/faks 01 422 4622 v sodelovanju z Matično sekcijo gradbenih inženirjev Inženirske zbornice Slovenije (MSG IZS), ob podpori Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in Zavoda za gradbeništvo Slovenije Izdajateljski svet: ZDGITS: mag. Andrej Kerin izr. prof. dr. Matjaž Mikoš Jakob Presečnik MSG IZS: Gorazd Humar mag. Črtomir Remec doc. dr. Branko Zadnik FGG Ljubljana: doc. dr. Marijan Žura FG Maribor: Milan Kuhta ZAG: prof. dr. Miha Tomaževič Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Janez Duhovnik Sodelavec pri MSG IZS: Jan Kristjan Juteršek Lektorica: Alenka Raič Blažič Lektorica angleških povzetkov: Darja Okorn Tajnica: Anka Holobar Oblikovalska zasnova: Mateja Goršič Tehnično urejanje, prelom in tisk: Kočevski tisk Naklada: 3000 izvodov Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The Int. Construction Database) ter na hitn://www.zveza-daits.si. Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5500 SIT' za študente in upokojence 2200 SIT za družbe, ustanove in samostojne podjetnike 40.687,50 SIT za en izvod revije; za naročnike iz tujine 100 USD. V ceni je vštet DDV. Poslovni račun ZDGITS pri NLB Ljubljana: 02017-0015398955 Gradbeni vestnik* GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE in MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE UDK-UDC 05; 625; ISSN 0017-2774 Ljubljana, april 2005, letnik 54, str. 85-112 Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkov • Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zanimive za gradbeno stroko. • Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. • Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. • Besedilo mora biti izpisano z znaki velikosti 12 pik z dvojnim presledkom med vrsticami. • Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. • Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka v slovenščini(velike črke); naslov članka v angleščini (velike črke); oznako ali je članek strokoven ali znanstven; nazive, imena in priimke avtorjev ter njihove naslove; naslov POVZETEK in povzetek v slovenščini; naslov SUMMARY, in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; naslov naslednjega poglavja (velike črke) in besedilo poglavja; naslov razdelka in besedilo razdelka (neobvezno);..., naslov SKLEP in bese­ dilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERATURA in seznam lite­ rature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki ozna­ čeni še z A, B, C, itn. • Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. • Slike, preglednice in fotografije morajo biti omenjene v besedilu prispevka, oštevilčene in oprem­ ljene s podnapisi, ki pojasnjujejo njihovo vsebino. Vse slike in fotografije v elektronski obliki (slike v običajnih vektorskih grafičnih formatih, fotografije v formatih .tif ali .jpg visoke ločljivosti) morajo biti v posebnih datotekah, običajne fotografije pa priložene. • Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. • Kot decimalno ločilo je treba uporabiti vejico. • Uporabljena in citirana dela morajo biti navedena med besedilom prispevka z oznako v obliki: (priimek prvega avtorja, leto objave). V istem letu objavljena dela istega avtorja morajo biti označe­ na še z oznakami a, b, c, itn. • V poglavju LITERATURA so uporabljena in citirana dela opisana z naslednjimi podatki: priimek, ime prvega avtorja (lahko okrajšano), priimki in imena dragih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. • Način objave je opisan s podatki: kniiae: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; zborniki: naziv sestanka, organizator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna poročila: vrsta poročila, naročnik, oznaka ooaodbe: za druae vrste virov: kratek opis, npr. v zaseb­ nem pogovoru. • Prispevke je treba poslati glavnemu in odgovornemu uredniku prof. dr. Janezu Duhovniku na naslov: FGG, Jamova 2 ,1000 LJUBLJANA oz. janez.duhovnik@fgg.uni-lj.si. V spremnem dopisu mora avtor članka napisati, kakšna je po njegovem mnenju vsebina članka (pretežno znanstvena, pretežno strokovna) oziroma za katero rubriko je po njegovem mnenju prispevek primeren. Pri­ spevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS WORD in v 8. točki določenih grafičnih formatih. Uredništvo Vsebina • Contents Članki • Papers stran 86 mag. Karmen Ribič Rep, univ. dipl. inž. kem. teh., izr. prof. dr. Boris Kompare, univ. dipl. inž. grad. NAČRTOVANJE ČISTILNE NAPRAVE GLEDE NA KAKOVOST ODVODNIKA WASTEWATER TREATMENT PLANT DESIGN ACCORDING TO QUALITY OF THE RECEIVING WATER stran 95 mag. Žiga Bajt, univ. dipl. inž. str., doc. dr. Andraž Legat, univ. dipl. inž. fiz., doc. dr. Jana Šelih, univ. dipl. inž. grad. SPREMLJANJE NAPREDOVANJA POŠKODB UPOGIBNO OBREMENJENIH ARMIRANOBETONSKIH ELEMENTOV Z ANALIZO AKUSTIČNE EMISIJE MONITORING OF DAMAGE PROPAGATION IN FLEXURALLY LOADED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS BZ MEANS OF ACOUSTIC TECHNIQUE stran 103 Katarina Jelen, univ. dipl. gosp. inž., Matjaž Tanjšek, univ. dipl. inž. grad., mag. Lucija Hanžič, univ. dipl. inž. grad., mag. Andrej Ivanič, univ. dipl. inž. grad., dr. Radom ir Ilič, univ. dipl. inž. metal. UPORABNOST IONSKIH FILTROV IZ CR-39 V GRADBENIŠTVU UTILIZATION OF CR-39 ION FILTERS IN CIVIL ENGINEERING Novice iz društev in ZDGITS Slovensko društvo za zaščito voda ZDGITS je v letu 2 0 0 4 poslovala uspešno Posebno obvestilo Novi diplomanti gradbeništva J. K. Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Koledar prireditev J. K. Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Slika na naslovnici: Spremljanje upogibnega preskusa prednapetega mostnega nosilca z metodo akustične emisije, foto: Matjaž Zupanc NAČRTOVANJE ČISTILNE NAPRAVE GLEDE NA KAKOVOST ODVODNIKA WASTEWATER TREATMENT PLANT DESIGN ACCORDING TO QUALITY OF THE RECEIVING WATER I mag. Karmen RIBIČ REP, univ. dipl. inž. kem. teh. Strokovni članek Nigrad d.d., Zagrebška cesta 30,2000 Maribor UDK 628.32:628,11 karmen.rep@nigrad.si izr. prof. dr. Boris KOMPARE, univ. dipl. inž. grad. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Inštitut za zdravstveno hidrotehniko Hajdrihova 28,1000 Ljubljana bkompare@fgg.uni-lj.si Povzetek I Pri sedanjem načinu načrtovanja odvajanja in čiščenja odpadnih vodje kakovost površinskih vod v Sloveniji ogrožena. Za povirne, majhne in celo srednje velike dele vodotokov je doseganje zakonsko predpisanih emisijskih koncentracij onesnaževal na iz­ toku iz čistilne naprave praviloma preohlapen kriterij za dimenzioniranje. Količino in kako­ vost razbremenjene in čiščene odpadne vode je treba načrtovati z upoštevanjem pogojev za dobro kakovost sprejemnika. Nujnost uvedbe novega pristopa utemeljujemo z analizo obremenitev vodotoka za realno kanalizacijsko omrežje in čistilno napravo kapacitete 2 000 PE. Občutno in stalno čezmerno obremenjevanje potoka je glede na okoljske (imi- sijske) mejne vrednosti prisotno tako v deževnih kotvsušnih pogojih. Samočistilna sposob­ nost sprejemnika ne zadošča za prevzem onesnaženja in sočasno izboljšanje njegovega kakovostnega razreda. V prispevku bomo pokazali, da bi s sanacijo stanja do nivoja dose­ ganja mejnih vrednosti za kakovost iztoka iz čistilne naprave nadaljevali s čezmernim obre­ menjevanjem potoka. Sanacijo bo zato treba načrtovati na podlagi imisijskih mejnih vred­ nosti z upoštevanjem največjih dopustnih dnevnih obremenitev (NDDO), saj bomo le tako lahko v doglednem času zagotovili dobro kakovost odvodnika. Summary | The surface water quality of the Slovenian watercourses is at risk due to the present policy of wastewater collection and treatment. Especially spring areas, small- to medium-sized creeks and rivers cannot bear the loads of even treated wastewater that ful­ fills the present legislative maximal concentration limits on the discharge to the watercourse. Thus, also the total load and not only the concentration in the effluent of the overflows or treated wastewater must be taken into account to obtain a good quality of the water body. The urgent need to implement this approach is demonstrated with an analysis of a small creekthat receives combined sewers overflows and treated wastewater from a wastewater treatment plant (WWTP) of 2 000 PE. Permanentand significant overloading of the creek is evident taking into account environmental criteria either in dry or wet weather. The self puri­ fication capacity is far too low to overcome the load and, and at the same time, to improve the quality status of the creek. The paper shows that following only the emission standards for the outlet from the WWTP the creek receives too high daily loads. The sanitation mea­ sures will have to be designed in accordance with total maximum daily loads (TMDL), because this is the only way how to improve the watercourse's quality on a long run. SEZNAM OKRAJŠAV BPK5 - biokemijska potreba po kisiku v petih dneh • ČN - čistilna naprava • KPK - kemijska potreba po kisiku • PE - populacijski ekvivalent • WFD - W ater Framework Directive • W W T P -W astew ate r Treatment Plant 1 • UVOD Z razbremenjevanjem in z iztoki iz čistilnih naprav odvajamo v okolje precejšnje količine onesnaženja. Količina ter kakovost izpuščene odpadne vode je odvisna od pravilne zasnove in dimenzioniranja kanalizacije, zadrževalno razbremenilnih objektov in čistilnih naprav, izredno pomembna je usklajenost teh objektov z zmogljivostjo in tehnologijo čistilne naprave ter s samočistilno sposobnostjo odvodnika. V praksi pogosto ugotavljamo neusklajenost, do katere je prišlo predvsem zaradi nesočasnega načrtovanja, različnih metod dimenzioniranja in različnih izvajalcev posameznih segmentov načrtovanja. Prav ta neusklajenost je po naši presoji najpomembnejši razlog slabega de­ lovanja in majhnih učinkov čiščenja čistilnih naprav ter posledičnega preseganja emisijskih in imisijskih mejnih vrednosti. Čezmerne kon­ centracije onesnaževal v izpustih iz teh objek­ tov imajo za posledico čezmerno obreme­ njevanje vodotokov in slabšanje njihovega ka­ kovostnega stanja. Odvajanje in čiščenje odpadne vode je treba obravnavati kot celovit, skladno delujoč si­ stem. Zavedati se moramo, da je teoretično odvajanje in čiščenje končano šele z ustrezno stopnjo čiščenja odpadne vode in namenjeno predvsem higienizaciji življenjskega in na­ ravnega okolja ter prilagojeno zahtevam za varovanje odvodnika (Rep, 2000). Dejansko pa je odvajanje in čiščenje končano šele v naravi s procesi samočiščenja, ki jih je treba upoštevati, ne smemo pa jih preceniti. Pomen celovitega in sistematičnega načr­ tovanja nameravamo prikazati na primeru realnega sistema odvajanja in čiščenja od­ padnih voda. Pri tem izhajamo iz podatkov spremljanja obratovanja kanalizacijskega si­ stema, čistilne naprave ter spremljanja obre­ menitve odvodnika. Izmerjene vrednosti vred­ notimo glede na zahteve zakonodaje za emi­ sije, imisije ter glede na kriterije za pričetek evtrofikacije v počasi tekočih vodotokih. Da bi se čimbolj približali dejanskim obreme­ nitvam vodotoka, karje še posebej pomembno pri razbremenjevanju surove odpadne vode, izhajamo iz dopustnih urnih obremenitev po­ toka na posameznih opazovanih točkah. Tako računamo urno obremenitev izpustov iz kana­ lizacijskega sistema v sušnih in deževnih raz­ merah. Posledično obremenitev odvodnika primerjamo na celotni trasi do izliva v večjo reko z dopustnimi urnimi obremenitvami zara­ di doseganja ciljnega kakovostnega razreda. Na podlagi sklepov te primerjave oblikujemo okvirne sanacijske ukrepe za obravnavano kanalizacijsko omrežje in čistilno napravo. S prispevkom želimo pokazati, da je pri načr­ tovanju kanalizacije in čistilnih naprav nujno potrebno izhajati iz ciljnega kakovostnega razreda odvodnika. Na tak način želimo pri­ spevati k celovitemu ravnanju z odpadnimi vo­ dami in k hitrejšemu obvladovanju kakovosti površinskih in podzemnih voda. 2 • METODA DELA Na področju upravljanja in vzdrževanja javne kanalizacije in čistilnih naprav (ČN) so najbolj pereči problemi povezani z velikimi obratoval­ nimi stroški in s čezmernimi emisijami, ki po­ vzročajo preseganje imisijskih vrednosti v površinskih vodotokih ali v podtalnici. Sanaci­ ja kanalizacijskega omrežja in čistilne na­ prave je povezana z velikimi investicijami, praksa pa kaže, da je verjetnost doseganja ciljev sanacije negotova. Doslej smo probleme čezmernih emisij in stroškov praviloma reševali vsakega zase. Re­ šitve so bile lahko optimalne za obravnavani del sistema, vendar mnogokrat niso prinesle želenega izboljšanja njegovega delovanja. Iz­ kušnje kažejo, da se je namesto na del siste­ ma potrebno osredotočiti na celoten sistem in določiti optimalne pogoje njegovega obra­ tovanja. Sočasno je treba optimizirati emisije uporabnikov, objekte javne kanalizacije in ČN. Pri tem je treba upoštevati želeni kakovostni razred odvodnika. Kanalizacijski sistem in ČN je treba upravljati celovito, kar nam v nasprot­ ju s prej navedenim pristopom omogoča optimalne investicije, obratovalne parametre in obratovalne stroške. (Ribič Rep, 2004). Slovenska zakonodaja jasno navaja, da je ustrezno čiščenje odpadne vode tisti obseg čiščenja, ki zagotavlja s predpisi na področju kakovosti površinskih in podtalnih voda določeno kakovost odvodnika. Za presojo uresničenosti navedene zahteve naredimo posnetek stanja kakovosti vodotoka na od­ vzemnem mestu, kjer ni možnosti za njegovo onesnaženje. Kvaliteto vodotoka na tem me­ stu primerjamo z njegovo kvaliteto za točkami razbremenjevanjevanja in za izpustom ČN. Glede na sedanjo in potencialno rabo vodo­ toka, njegove hidravlične in morfološke last­ nosti ter potencialni vpliv na kakovost podtal- 3.1 Realni sistem odvajanja in čiščenja odpadne vode V nadaljevanju podajamo osnovne značilno­ sti in tehnične karakteristike realnega sistema odvajanja in čiščenja odpadnih vod oziroma tistih objektov in procesov, ki bistveno vplivajo na obremenjevanje odvodnika. V letu 1979 je bil za obravnavano podeželsko naselje zasnovan del javne kanalizacije in či­ stilna naprava za čiščenje odpadnih vod (IB MB, 1979b). Gravitacijsko območje načr- nice, sprejmemo skupaj s pristojnimi organi odločitev o kakovostnem razredu, ki je po­ treben za obravnavani vodotok. S tem so določene maksimalne koncentracije škod­ ljivih snovi v vodotoku. Tem vrednostim mora­ mo prilagoditi obseg obremenjevanja vodo­ toka pri razbremenjevanju in pri odvajanju čiščenih odpadnih vod iz ČN. Šele na podlagi rezultatov navedenih celovitih raziskav določimo največje emisijske vred­ nosti oziroma zgornje robne pogoje obre­ menjevanja vodotoka, ki mu sledi presoja tehnologije razbremenjevanja in čiščenja od­ padnih voda ter možnosti doseganja teh pogojev z obstoječo tehnologijo in regulacijo strojne opreme. tovanega sistema je zajemalo približno 70 hektarov površin, ki se raztezajo med reko in pobočjem hribovja. V nižinskih predelih je tedaj živelo približno 1 200 prebivalcev, za katere je bila predvide­ na priključitev na javno kanalizacijo. V obrav­ navo so bile vključene odpadne vode teda­ njega podjetja za proizvodnjo kurilnih naprav ter bencinske črpalke s pralnico in gostinskim lokalom. Ugotovljeno je bilo, da sta omenjeni podjetji predvsem vir komunalnih odpadnih 3 «EKSPERIMENTALNI DEL vod. Za morebitne tehnološke odpadne vode je bila izpostavljena splošna zahteva po predčiščenju pred izpustom v javno kanaliza­ cijo. Glede na značilnosti gravitacijskega območja je projektant izbral tehnologijo nizkoobre- menjene biološke čistilne naprave z aerobno stabilizacijo blata, ki zagotavlja zaradi eno­ stavnosti tehnologije in opreme tudi maksi­ malno obratovalno varnost. Načrtovana končna kapaciteta ČN je bila 4 000 PE. V povezavi z velikostjo naselja je projektant predvidel velika nihanja v dotoku. Tehnologija je bila izbrana tako, da bi bila sposobna prevzeti sunkovite hidravlične in biokemijske obremenitve brez bistvenega po­ slabšanja kakovosti iztoka ČN, saj ima odvod- nik zelo nizke pretoke, še posebej v poletnem času. Izbrana tehnologija omogoča visoko kakovost izpusta odpadne vode. Čistilno napravo sestavljajo objekti, izvedeni v zaporedju: dotok z razbremenjevanjem, črpa­ lišče, grablje, peskolov, prezračevalni bazen, sekundarni usedalnik, iztok v odvodnik. Sta­ bilizacija blata se izvaja na sušilnih gredah. Glede na tedanje zahteve zakonodaje je bila ČN izvedena predvsem za odstranjevanje ogljikovih spojin. Eliminacija celotnega dušika in fosforja ni bila predvidena. Izbran je bil faz­ ni pristop k izgradnji. Objekti so bili z nekaterimi izjemami izvedeni do prve faze z zmogljivostjo 2 000 PE. Grad­ beni objekt prezračevalnega bazena je bil iz­ veden do kapacitete 3 600 PE. V črpališču sta bili vgrajeni črpalki za odpadno vodo in po­ vratno blato v svoji končni kapaciteti. Kljub pravilnemu načrtovanju pri izvedbi ni bila rea­ lizirana potreba po večjem razbremenjevanju na čistilni napravi, in to kljub graditvi me­ šanega kanalizacijskega sistema skozi delo­ ma močvirni teren ter ne glede na hribovito zaledje. Odvodnik odpadnih vodje manjši potok. Spre­ jema večjo količino najbolj obremenjenih vod prvega naliva ter razbremenjene in čiščene odpadne vode. V sušnih obdobjih ima potok na območju naselja počasen tok, značilen za nižinsko kon­ figuracijo terena. Ob večjem deževju se nje­ gov pretok zaradi dotekanja zalednih in hu­ dourniških vod poveča za približno 100-krat. Določitev biološke kakovosti odvodnika je že v času preskusnega obratovanja pokazala, da je potok beta mezo-saproben. V potoku živi majhno število živalskih vrst, zato je ekološko izredno ranljiv. Glede na emisijske mejne vrednosti čistilna naprava čezmerno obremenjuje potok s kemij­ sko in biološko razgradljivimi snovmi ter z dušikovimi in fosforjevimi spojinami. Z letom 2006 bodo presežene tudi dopustne emi­ sijske mejne vrednosti neraztopljenih snovi. Glede na veljavne imisijske mejne vrednosti za površinske vode, v katerih je mogoče življenje ciprinidnih rib, je potok čezmerno obremenjen z organskimi snovmi, amonijevim in nitritnim dušikom ter s fosforjevimi spojina­ mi. Vsebnost dušikovih in fosforjevih spojin presega mejne vrednosti, ki pogojujejo pričetek evtrofikacije v tekočih vodah, (Ur. I. RS 31/01). Razmerje pretoka potoka in pretoka na iz­ pustu ČN je 5:1. Izpust predstavlja 20 % sred­ njega pretoka odvodnika, ki smo ga določili z enkratnim merjenjem v zimskem (sušnem) obdobju leta. Glede na navedena dejstva po­ vzemamo, da sta slaba obratovalna sta­ bilnost ČN in trajno preseganje maksimalno dopustnih koncentracij v izpustu znatno pri­ pomogla k poslabšanju kakovosti potoka. 3.2 Spremljanje delovanja čistilne naprave Kakovost in količino odpadne vode v javnem kanalizacijskem sistemu ter ustreznost obsto­ ječe čistilne naprave (ČN) smo določili s po­ močjo terenskih meritev in laboratorijskih analiz reprezentativnih vzorcev odpadne vode po standardiziranih metodah (Ribič Rep, 2004), (Ur. I. RS 35/96a). Obratovalno stanje ČN smo določili na pod­ lagi podatkov spremljanja dotoka, iztoka in aktivnega blata v biološkem reaktorju. 3.2.1 Dotok na čistilno napravo Vzorčenje dotoka ČN je bilo med letom ena­ komerno porazdeljeno, s čimer smo želeli za­ jeti obdobja z različnim deležem tujih vod. Odvzeli smo 24-urne, pretočno sorazmerne vzorce, v razmerah brez dežja. Parametri na dotoku ČN so predstavljeni v preglednici 1 (Ni- grad, 2001), (Nigrad, 2002). 3.2.2 Obremenitev dotoka čistilne naprave Zmogljivost komunalne čistilne naprave je po definiciji (Ur. I. RS 31/01) izmerjena ali izraču­ nana sposobnost čiščenja komunalne od­ padne vode pri njeni največji obremenitvi. Za največjo obremenitev čistilne naprave šte­ jemo največjo povprečno tedensko obremeni­ tev v stanju običajnega obratovanja. Čistilna naprava zmore pri tej obremenitvi odpadno vodo očistiti do kvalitete, opredeljene z do­ pustnimi emisijami na izpustu v okolje (Ur. I. RS 35/96b). Obremenitev merimo v populacijskih ekviva­ lentih, PE, ki jih za ČN običajno izražamo s (Roš, 2001), ( Imhoff, 1999): - PEwi5o: Dnevno količino odpadne vode na prebivalca 150 l/(preb.*d), - PEki2o-i5o- KPK na prebivalca med 120-150 gKPK/(preb.*d), - PEb506o: BPK5 na prebivalca med 5 0 -6 0 g BPK5/(preb.*d) - PEp3.5: Celotni fosfor med 3 -5 g P/(preb.*d), odvisno od uporabe pralnih praškov s fosfati in - PEni215: Celotni dušik med 12-15 g N/(preb.*d), odvisno od sestave prehrane. Dejansko obremenitev čistilne naprave smo računali na podlagi podatkov iz preglednice 1. Rezultati izračuna so prikazani v preglednici 2. Čistilna naprava spada po vseh opazovanih parametrih razen glede na celotni fosfor med objekte z obremenitvijo, večjo od 2 000 PE. Vendar pa pri izračunani dejanski obremenitvi ČN ne ustreza zahtevam za učinek čiščenja in za emisije v okolje. 3.2.3 Razvrstitev čistilne naprave Prispevke različnih vrst odpadne vode smo izračunali na podlagi podatkov o: - povprečnem pretoku in koncentraciji KPK na dotoku čistilne naprave, - koncentraciji KPK v dotoku komunalnih od­ padnih vod na čistilno napravo glede na števi- Parameter Izraženokot Enota Izmerjena vrednost Povprečno Najmanj Največ Količina odpadne vode v času vzorčenja - m3/dan 805 263 1923 Sušni pretok - l/s 9,3 3,0 22,2 Neraztopljene snovi - m g/l 175 28,5 353 Amonijev dušik N m g/l 19,6 12,3 26,0 KPK 0 2 m g/l 286 109 576 b pk5 0 2 m g/l 164 35 340 Celotni fosfor P m g/l 3,3 2,2 4,9 Celotni dušik N m g/l 35,8 23,0 68,1 Obremenitev glede na izraženo s Leto Letna obremenitev v PE Povprečno Najmanj Največ Dnevno količino odpadne vode PEwi50 2001 2002 4004 7287 1933 1735 8800 12820 KPK PEk120 2001 2002 1522 2144 840 419 2774 5977 BPK5 PEb60 2001 2002 2138 895 1474 296 3275 1112 Celotni fosfor peP6 2001 2002 336 896 264 514 492 1071 Celotni dušik PEn13 2001 2002 1756 4019 1118 1934 2250 5726 Preglednica 2 • Izmerjena obremenitev čistilne naprave v PE Vrsta odpadne vode Obremenitev (KPK), kg/dan Delež, % Industrijske in tuje 26,7 13 Komunalne 179,8 87 Skupaj 106,5 100 Preglednica 3 * Snovna obremenitev dotoka čistilne naprave glede na KPK Parameter Izraženokot Enota Mejna vrednost do 3 1 .12 .20 05 6. člen Uredbe po 1 .1 .2 006 2 000 do 10 000 PE Neraztopljene snovi - m g/l - 60 bpk5 0 2 m g/l 30 25 KPK 0 2 m g/l 160 125 Amonijev dušik* N m g/l 15 10 Celotni fosfor P m g/l 10 - 'Mejna vrednost za amonijev dušik velja pri temperaturi odpadne vode 12°C in več na iztoku iz prezračevalnega bazena. Preglednica 4 • Mejne vrednosti parametrov odpadnih vod za komunalne čistilne naprave lo priključenih prebivalcev, izračunani iz po­ datkov spremljanja njenega obratovanja. Pri izračunu v preglednici 3 smo upoštevali, daje 1 PE = 120 kg/KPK. Glede na parameter KPK znaša obremenitev odpadnih vod, ki jo prispevata industrija in tuje vode, približno 13 %, zato sodi čistilna naprava med komunalne čistilne naprave (Ur. I. RS 35/96c). Njene emisije je treba vred­ notiti po zahtevah zakonodaje, ki veljajo za komunalne čistilne naprave. 3.2.4 Vrednotenje učinka čiščenja in emisij v vode Podlaga za določitev pogostosti vzorčenja od­ padnih in čiščenih odpadnih vod je državna zakonodaja, ki predvideva za ČN velikostnega razreda 2 000 PE odvzem najmanj štirih 24 urnih reprezentativnih vzorcev dotoka in iz­ toka na leto (Ur. I. RS 35/96a). Izpust obravnavane čistilne naprave vrednoti­ mo do 31. 12. 2005 kot iztok "stare" čistilne naprave po 6. členu Uredbe o emisiji snovi iz komunalnih čistilnih naprav (Ur. I. RS 35/96b). S 1. 1. 2006 mora čistilna naprava na iztoku dosegati nižje mejne vrednosti, določene v pre­ glednici 4. Rezultati spremljanja kakovosti iztoka so po­ dani v preglednici 5 (Nigrad, 2001), (Nigrad, 2002). Ugotavljamo, da emisije iz čistilne naprave ne zadovoljujejo mejnih vrednosti za izpust v vodotoke. Glede na zahteve zakonodaje za obdobje do 31. 12. 2005 so mejne vrednosti pogosto presežene pri amonijevem dušiku, KPK in ESPKs. Koncentracija celotnega fosforja je daleč pod dopustnimi emisijskimi mejnimi vrednostmi. Glede na strožje zahteve zakonodaje, ki bodo pričele veljati 1.1. 2006, so mejne vrednosti pogosto presežene za neraztopljene snovi, KPK in BPK6 ter praviloma za amonijev dušik. Koncentracija celotnega fosforja ne bo več omejena, čeprav so fosforjeve spojine eden iz­ med glavnih razlogov za evtrofikacijo povr­ šinskih voda. Predpisi glede na značilnosti obravnavane ČN ne podajajo posebnih zahtev za učinek čiščenja. Zato smo ga vrednotili na podlagi podatkov spremljanja delovanja čistilnih na­ prav z aerobno stabilizacijo aktivnega bla­ ta. Pri optimalnih obratovalnih pogojih in ustreznih lastnostih dotoka dosegajo glede na parametra KPK in BPK6 učinek med 85 in 95%. Povprečni učinki čiščenja opazovane ČN so znašali v letih 2001 in 2002 precej manj od značilnih za dobro delujoče ČN z razpršeno biomaso. V preglednici 7 prikazujemo obremenitev iz­ toka čistilne naprave, ki se med dnevom spreminja. Za prikaz obremenitve smo izbrali Parameter Izraženo Enota Izmerjena vrednost kot Povprečno Najmanj Največ Količina odpadne vode v času vzorčenja - m3/d 805 263 1923 Neraztopljene snovi - m g/l 62 15 103 Amonijev dušik N m g/l 16,34 8,26 25,97 KPK o 2 m g/l 113 61 180 b pk6 0 2 m g/l 61 12 130 Celotni fosfor P m g/l 2,86 1,15 4,3 Celotni dušik N m g/l 32,73 14,08 59,28 Nitratni dušik N m g/l 1,46 1 4,45 Nitritni dušik N m g/l 0,17 0,02 0,52 Preglednica 5 • Parametri na iztoku čistilne naprave ............----------- ------ -- ------------—— ----- Parameter Učinek čiščenja, % Povprečno Najmanj Največ KPK 50 11 84 b pk5 55 9 72 Celotni fosfor 11 -2 7 58 Celotni dušik 7,5 -2 4 49 Parameter Izraženokat Enota Izmerjena vrednost Povprečno Najmanj Največ Količina odpadnih vod - m3/h 33,5 10,9 80,1 Neraztopljene snovi - kg/h 2,07 1,01 2,32 Amonijev dušik N kg/h 0,55 0,21 1,43 KPK o 2 kg/h 3,78 1,78 6,10 bpk5 0 2 kg/h 2,04 0,48 2,63 Celotni fosfor P kg/h 0,09 0,02 0,27 Nitrat N kg/h 0,05 0,01 0,14 Nitrit N kg/h 0,006 0,001 0,021 Preglednica 7 • Obremenitev iztoka čistilne naprave urne in ne dnevne vrednosti, ker omogočajo re­ alnejše računanje obremenitve potoka kar je še posebej pomembno pri razbremenjevanju. Podatki v preglednici 7 kažejo z upošteva­ njem podatkov iz preglednice 8 prevelike obremenitve izpusta iz čistilne naprave s KPK in BPK5, celotnim fosforjem in amoni­ jevim dušikom, ki potrjujejo velik vpliv izpus­ ta ČN na kakovost odvodnika. So posledica slabega delovanja ČN in velike količine čiščene odpadne vode glede na vodnatost potoka. 4 • RAZPRAVA O REZULTATIH V Evropski skupnosti so v okviru Vodne direk­ tive (WFD, 2000/60/EC) opredeljeni splošni kriteriji za razvrščanje površinskih vodotokov v kakovostne razrede. Vendar v Evropski skup­ nosti kot tudi v Sloveniji trenutno še ne ob­ stajajo konkretni kriteriji, ki bi omogočali določitev kakovostnih razredov manjših vodo­ tokov (Uredba o kemijskem stanju površinskih voda, (Ur. I. RS 11/02)). Določena pa je kako- Največja dopustna obremenitev potoka je torej podana z imisijskimi (okoljskimi) mejni­ mi vrednostmi in s koncentracijami, ki prič­ nejo pogojevati evtrofikacijo počasi tekočih vodotokov. Mejna koncentracija KPK ni do­ ločena, zato smo na podlagi lastnih izkušenj izbrali vrednost 10 mg/l. Sprejemljiva sušna obremenitev vodotoka je prikazana v pre­ glednici 8. Raziskave, izvedene med preskusnim obra­ tovanjem, kažejo, da je potok na območju naselja in na lokaciji čistilne naprave beta me- zosaprobne kakovosti (ZZV MB, 1987). Potok je deloma hudourniški, zato ni bogat z živalskimi in rastlinskimi vrstami. Je zelo ranljiv, njegova samočistilna sposobnostje nizka. Sedanjo kakovost odvodnika razbremenjenih in čiščenih odpadnih vod smo določili na različnih lokacijah glede na razporeditev točkovnih virov onesnaževanja. Za presojo sposobnosti samočiščenja odvodnika razbre­ menjenih in čiščenih odpadnih vod smo iz­ vedli sočasno spremljanje obratovanja čistil­ ne naprave in vzorčenje potoka na naslednjih lokacijah: - pred naseljem, - za razbremenilno zadrževalnim objektom in pred čistilno napravo, - za čistilno napravo in - pred izlivom odvodnika v reko. Vzorčili smo v sušnih razmerah. Rezultati me­ ritev in analiz so prikazani v preglednicah 9 do 15. Vzorci potoka so bili odvzeti v času vzorčenja izpusta iz čistilne naprave. Parameter Izražen kot Enota Vrednost Količina vode - m3/h 162 Neraztopljene snovi - kg/h 4,05 Amonijev dušik N kg/h 0,08 KPK o 2 kg/h 1,62 BPK6 0 2 kg/h 0,97 Celotni fosfor P kg/h 0,02 Nitrat N kg/h 0,32 Nitrit N kg/h 0,002 Preglednica 8 • Dopustna obremenitev potoka v sušnih razmerah vost voda, potrebna za življenje ciprinidnih in salmonidnih sladkovodnih rib (Uredba o ka­ kovosti površinskih voda za življenje sladko­ vodnih rib, (Ur. I. RS 46/02)), ki smo jo zaradi potencialne rabe potoka za vzrejo ciprinidnih vrst rib privzeli kot ciljni kakovostni razred vo­ dotoka. Koncentracije onesnaževal na izpustu iz či­ stilne naprave morajo zagotavljati dosega­ nje kakovostnega razreda vodotoka - spre­ jemnika čiščenih odpadnih voda, določenega s predpisi na področju kakovosti površinskih voda (ustrezno čiščenje, kot ga definira Uredba o spremembah in dopolnitvah ured­ be o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav, (Ur. 1. RS 90/98)). Parameter Mejna vrednost Izmerjena vrednost Ciprinidnevode Apr 2003 Okt 2003 Priporočilo Zahteva Pred naseljem Raztopljen kisik, m g/l 50 % > 8 ; 100 % > 5 50 % > 7 ; 100 % > 4 11,6 12,35 Motnost, FNU - ' - 43,6 25,6 PH,/ ' 6 do 9* 6,7 7,2 Neraztopljene snovi, m g/l > 2 5 - < 2 ,0 - Permanganatni indeks, m g/l - 0,86 0,2 BPK5, m g/l > 6 ' ' ; " a | | < 3 ,0 - Amonijev dušik, m g/l > 0 ,1 5 6 > 0 ,7 8 < 0 ,0 4 0,01 Nitratni dušik, m g/l - - < 1,0 - Nitritni dušik, m g/l > 0 ,0 1 4 - <0,01 - Celotni fosfor, m g/l - > 0 ,1 3 < 0 ,0 4 0,02 Opomba *: ApH mora biti v mejah ± 0,5 Pred vstopom v naselje smo spremljali kako­ vost potoka zaradi določitve naravne obre­ menjenosti z merjenimi snovmi. Kakovost po­ toka je dobra, kar je razvidno iz preglednice 9. Niti zahteve niti priporočila, ki opredeljujejo ka­ kovost ciprinidnih površinskih vod (Uredba o kakovosti površinskih voda za življenje slad­ kovodnih rib, (Ur. I. RS 46/02 )), v času mer­ jenja niso bila presežena. S permanganatnim indeksom smo določili organsko snov, ki se oksidira s šibkim oksidan­ tom (kalijevim permanganatom). V nadaljnjih izračunih smo privzeli vrednost KPK 5 mg/l, ki je na nivoju priporočene vrednosti BPK5. Obseg prihodnjega onesnaževanja potoka z bioke­ mijsko nerazgradljivimi snovmi želimo zmanj­ šati na čim manjšo možno raven. Parameter Izražen kot Enota izmerjena vrednost Količina vode - m3/h 162 Neraztopljene snovi - kg/h 0,32 Amonijev dušik N kg/h 0,006 KPK 0 2 kg/h 0,8 b pk6 O2 kg/h 0,5 Celotni fosfor P kg/h 0,006 Nitrat N kg/h 0,16 Nitrit N kg/h 0,002 Preglednica 10 • Naravna obremenitev potoka pred naseljem v sušnih razmerah Parameter Lokacija glede na čistilno napravo Povprečno Najmanj Največ Raztopljeni kisik pred 11,1 9,7 12,2 m g/l za 10,3 7,9 12,9 Motnost pred 12,7 0,2 39,0 FNU za 20,6 0,2 43,0 Neraztopljene snovi pred 3,0 0,1 8,5 m g/l za 10,2 1,6 18,0 Permanganatni indeks pred 0,8 0,1 1,4 m g/l za 8,7 1,4 26,8 b pk5 pred 3,0 2,3 3,5 m g/l za 8,8 4,6 16,0 Amonijev dušik pred 0,9 0,1 3,1 m g/l za 4,1 1,4 9,9 Nitratni dušik pred 1,2 1,0 1,5 mg/l za 1,3 1,0 1,6 Nitritni dušik pred 0,04 0,04 0,04 m g/l za 0,095 0,04 0,23 Celotni fosfor pred 0,085 0,04 0,22 m g/l za 0,9 0,4 1,7 Skupno število koliformnih bakterij pred 16 150 9 300 23 000 š t./100 ml za 5 615 000 230 000 11 000 000 Število fekalnih streptokokov pred 2 900 600 5 200 š t./100 ml za 95 000 86 000 104 000 Število koliformnih bakterij fekalnega pred 5 800 2 300 9 300 izvora, š t./100 ml za 1 224 000 48 000 2 400 000 Naravno obremenitev smo v sušnih razmerah izračunali iz podatkov spremljanja vodotoka iz meseca aprila 2003, ko smo izmerili večjo obremenitev potoka, s čimer smo želeli po­ večati verjetnost doseganja ciljnega kakovost­ nega razreda (preglednica 10). Rezultati spremljanja kakovosti potoka pred čistilno napravo in za njo v obdobju od 2001 do 2003 so prikazani v preglednici 11. Kakovost odvodnika smo spremljali sočasno s spremljanjem delovanja čistilne naprave. Odvzemali smo trenutne vzorce 30 m pred iz­ pustom čistilne naprave in 30 m za njim. Točko vzorčenja smo izbrali na lokaciji, kjer je izpust čistilne naprave popolnoma premešan s potočno vodo. V potoku smo na lokaciji vzorčenja merili temperaturo, raztopljeni kisik, motnost, elektroprevodnost in trenutni pretok potoka, ki smo ga ocenili na 45 l/s. Stanje potoka je že pred čistilno napravo precej poslabšano, koncentracije amonijeve­ ga dušika in celotnega fosforja občasno pre­ segajo imisijske mejne vrednosti, podane v preglednici 9. Potok je onesnažen s surovimi komunalnimi odpadnimi vodami, saj je prisot­ no precejšnje število fekalnih bakterij. Kakovost potoka za čistilno napravo je še slabša. Mejne vrednosti so praviloma pre­ sežene pri amonijevem dušiku in celotnem fosforju. Priporočila so konstantno presežena pri nitritnem dušiku in BPK5. Številnost fekalnih bakterij je glede na stanje pred izpustom či­ stilne naprave bistveno povečana. Potok je v toku ob čistilni napravi ravninski, z relativno široko strugo ter plitek, z globino vode približno 10 cm. Izmerjene vrednosti smo ovrednotili glede na orientacijske vrednosti, ki jih določa Uredba o spremembah in dopol­ nitvah uredbe o emisiji snovi iz komunalnih čistilnih naprav (Ur. I. RS 31/01), ki omogočajo začetek evtrofikacije počasi tekočih vod ter jih prikazali v preglednici 12. Orientacijske vred­ nosti, kijih podaja zakonodaja, smo izrazili na enak način kot pri podajanju rezultatov sprem­ ljanja stanja vodotoka. Že pred čistilno napravo je v potočni vodi tak­ šna koncentracija amonijevega dušika, ki omogoča začetek evtrofikacije. Glede na orientacijske vrednosti, ki jih podaja zakono­ daja, so v potoku za čistilno napravo pre­ sežene koncentracije dušikovih in fosforjevih spojin. Kljub temu da sta dostopna oba nu- trienta v potrebnih koncentracijah, je evtro- fikacija slabo izražena. Zasluga za to gre krat­ kim pretočnim časom, v katerih se alge ne morejo čezmerno razmnožiti. Sedanjo povprečno urno obremenitev potoka za čistilno napravo podajamo v preglednici 13. Dopustne vrednosti obremenitve so pre­ sežene glede na vse parametre, razen glede na KPK. KPK smo določili z oksidacijo organskih snovi v vzorcu s kalijevim permanganatom, kije bil prešibek oksidant, da bi z njim oksidirali vse snovi, ki so bile v potočni vodi za čistilno napravo. Obremenitev z BPK5 je bila zato v nekaterih primerih večja od obremenitve s KPK. Na podlagi navedenih podatkov ugotavljamo, da je glede na izbrane mejne vrednosti za vrednotenje potoka le-ta v sušnih razmerah čezmerno obremenjen. V preglednici 14 podajamo obremenitev po­ toka za čistilno napravo pri obratovanju na nivoju emisijskih mejnih vrednosti, ki bodo Parameter Izražen kot Enota Mejnavrednost Potok pred ČN Potok za ČN Mejna vrednost - ciprinidnevode Celotni fosfor P m g/l 0,2 0,1 0,9 0,13 Ortofosfaf P m g/l 0,15 ni podatka ni podatka ni omejitve Amonij N m g/l- 0,5 0,9 4,1 0,156 Nitrat N m g/l 2,0 1,5 1,5 ni omejitve Preglednica 12 • Orientacijske mejne vrednosti parametrov za pričetek evtrofikacije v počasi tekočih vodah pričele veljati 1,1.2006, ter primerjalno pri se­ danjem obratovanju v sušnih razmerah. Obremenitev potoka smo določili na osnovi pretoka potoka na mestu ocenjevanja in na podlagi imisijskih mejnih vrednosti. Razen za neraztopljene snovi je obremenitev večja od dopustne. Obremenjevanje potoka s spojina­ mi fosforja ter z nitritnim in nitratnim dušikom bo nenadzorovano. 22-kratna. Skozi čistilno napravo lahko teče največ 52 l/s čiščene odpadne vode z naj­ večjimi izmerjenimi koncentracijami onesna­ ževal v sušnih razmerah, prikazanih v pre­ glednici 5. Sprejemljiva obremenitev vodotoka ob dežju je (ob predpostavki, da je kakovost potočne vode pri visokih vodah enaka kot pri nizkih) pri 100-krat večjem pretoku potoka 100-krat več­ ja od sprejemljive sušne obremenitve vodo­ toka, kije prikazana v preglednici 8. Ocenjena deževna obremenitev potoka, izra­ čunana na podlagi gornjih predpostavk, je pri­ kazana v preglednici 15. Pri računanju smo predpostavili, da sta koncentraciji nitratnega in nitritnega dušika v komunalni in padavinski odpadni vodi zanemarljivi. Izračun kaže, da v deževnih razmerah potok čezmerno obremenjujemo precej manj kot v sušnih razmerah (preglednica 13). Ob tem so koncentracije v razbremenjeni odpadni vodi nekoliko višje od imisijskih pri amoniju in pri BPK5. Bolj kot v sušnih razmerah ga obreme­ njujemo le s KPK. V reko se potok izlije tik ob sprehajališčih gostinskega objekta, ki je priljubljena izlet­ niška točka okoličanov. Ustje potoka je gosto zaraščeno močvirnato področje. V poletnih mesecih je pogosto vir neprijetnih vonjav, ki so posledica nizkega sušnega pretoka po­ toka, procesov razkrajanja čezmerno razrasle vegetacije ter onesnaženosti potoka zaradi iz­ puščanja surove in slabo čiščene odpadne vode. Kakovostni parametri potoka, ki izhajajo iz enkratnega merjenja osnovnih parametrov, so prikazani v preglednici 16. Nekateri izmed izmerjenih parametrov na lokaciji gostišča, torej pred izlivom v reko, še vedno presegajo mejne vrednosti, ki omo­ gočajo življenje ciprinidnih vrst rib. Perman- ganatni indeks, ki je kazalec obremenitve z organskimi snovmi, je približno za polovico nižji kot na lokaciji za čistilno napravo. Kon­ centracije dušikovih in fosforjevih spojin so 3 do 4-krat nižje od tistih, izmerjenih za čistilno napravo, vendar še vedno presegajo mejne vrednosti. Slika 1 prikazuje spreminjanje parametrov obremenitve v smeri od izvira proti izlivu po­ toka. Opazimo povečanje onesnaženosti po­ toka že na lokaciji pred čistilno napravo. Parameter Povprečno Najmanj Največ Dopustno KP* Količina vode, m3/h 162+33,5=195,5 Neraztopljene snovi, kg/h 9,41 0,31 39,1 4,05 2,3 Amonijev dušik, kg/h 0,68 0,16 1,93 0,08 8,5 KPK, kg/h 1,37 0,22 5,24 1,62 0,8 BPK5, kg/h 1,72 0,9 3,13 0,97 1,8 Celotni fosfor, kg/h 0,15 0,06 0,34 0,02 7,5 Nitratni dušik, kg/h 0,68 0,20 2,4 0,32 2,1 Nitritni dušik, kg/h 0,02 0,01 0,05 0,002 10 Opomba *: KP - koeficient čezmerne obremenitve: razmerje povprečne vrednosti in dopustne vrednosti. Preglednica 13 • Obremenitev potoka za čistilno napravo v sušnih razmerah Parameter "Emisijska" vrednost od 1 .1 .2 006 Sedanja vrednost Dopustna vrednost po kriteriju evtrofnosti KP* Količina vode, m3/h 195,5 195,5 195,5 - Neraztopljene snovi, kg/h 2,33 9,41 4,9 0,5 Amonijev dušik, kg/h 0,34 0,68 0,1 3,4 KPK, kg/h 5,0 1,37 1,95 2,6 BPK6, kg/h 1,34 1,72 1,2 1,1 Celotni fosfor, kg/h ni omejeno 0,15 0,025 ni omejeno Nitratni dušik, kg/h ni omejeno 0,68 0,4 ni omejeno Nitritni dušik, kg/h ni omejeno 0,02 0,002 ni omejeno Opomba *: KP - koeficient čezmerne obremenitve: razmerje »emisijske« vrednosti in dopustne vrednosti. Preglednica 14 • Obremenitev potoka ob izpolnjevanju zahtev za emisije čistilne naprave Ob padavinah je pretok skozi čistilno napravo največji, zaradi hidravlične preobremenitve je kakovost izpusta slabša kot v sušnih razme­ rah, dodatno pa pride še do razbremenje­ vanja surove odpadne vode neposredno v odvodnik. Če privzamemo podatke iz projek­ tov (IB MB, 1979a), (IB MB, 1979b), se lahko preliva iz razbremenilnika na javni kanalizaciji največ 863 l/s ter iz razbremenilnika na čistil­ ni napravi največ 70,6 l/s mešane komunalne in padavinske odpadne vode. Razredčitev povprečne komunalne odpadne vode, ki dote­ ka na čistilno napravo v sušnih razmerah, je Parameter Skupaj (razbremenjevanje, ČN, potok) Dopustno ob dežju KP* Količina vode, m3/h 19 748 - - Neraztopljene snovi, kg/h 118 405 0,3 Amonijev dušik, kg/h 21 8,1 2,6 KPK, kg/h 227 162 1,4 BPK5, kg/h 139 97,2 1,4 Celotni fosfor, kg/h 2,7 2,1 1,3 Nitratni dušik, kg/h 16,8 32,4 0,5 Nitritni dušik, kg/h 0,3 0,23 1,3 Opomba *: KP je koeficient čezmerne obremenitve: razmerje »skupaj« in dopustne vrednosti ob dežju. Opomba *: ApH mora biti v mejah ± 0,5 Preglednica 16 • Kakovost odvodnika pred izlivom v reko IE3 Permanganatni indeks, mg/l □ Celotni dušik, mg/l ■ Celotni fosfor, mg/l Slika 1 ‘ Spreminjanje obremenitve vzdolž odvodnika 5 • SKLEP Majhnim in občutljivim slovenskim vodo­ tokom grozi zaradi pospešene sonacije in gradnje premalo učinkovitih sistemov odva­ janja odpadnih vod in čistilnih naprav občut­ no poslabšanje kakovosti. Pri načrtovanju se namreč zaradi nedorečene zakonodaje na področju vrednotenja kakovosti vodotokov upoštevajo le emisijske mejne vrednosti za iz­ toke iz čistilnih naprav. Za čistilne naprave nad 2 000 PE je omejenih minimalno število osnovnih parametrov. To so BPK5, KPK, amo­ nijev dušik in celotni fosfor. Ranljivost povr­ šinske vode, v katero se čiščene odpadne vode izlivajo, se pri načrtovanju praviloma ne upošteva. Ne upoštevajo se tudi koncentracije drugih pomembnih snovi, ki se odvajajo z razbremenjenimi in čiščenimi odpadnimi vodami in dokazano škodljivo vplivajo na vodni ekosistem ter s tem tudi na človeka. Nacionalni program spremljanja imisij zaje­ ma minimalno število vzorčevalnih mest na večjih vodotokih. Nadzor nad spremljanjem posledic izpuščanja razbremenjene in slabo čiščene odpadne vode v vodotoke se izvaja v pomanjkljivem obsegu. Posledično bo prišlo zaradi točkovnega čezmernega onesnaže­ vanja vodotokov v kratkem času do poslab­ šanja njihove kakovosti. V prispevku smo na praktičnem primeru doka­ zali, da se je prav zaradi ustreznega zavaro­ vanja kakovosti površinskih voda treba lotiti zmanjševanja obsega emisij na sprejemljivo raven. Celostno je treba obravnavati samočistil- no sposobnost porečja ter ključne objekte na kanalizacijskih omrežjih (razbremenilniki, za­ drževalniki) ter čistilne naprave. Izhajati je treba iz sistematično zastavljenega spremljanja obratovanja objektov in obremenitve odvodni- Onesnaženost s surovo odpadno vodo potrju­ jejo povečan permanganatni indeks, celotni dušik in celotni fosfor. Identificirali smo šte­ vilne fekalne bakterije. Za čistilno napravo se poveča koncentracija dušikovih in fosforjevih spojin. Kisik se po­ spešeno porablja za razgradnjo preostanka biokemijsko razgradljivih snovi, ki jih emitira čistilna naprava. Poveča se motnost potočne vode. Permanganatni indeks je nižji kot pred čistilno napravo, kar je verjetno posledica po­ večane koncentracije snovi, ki jih s kalijevim permanganatom nismo mogli oksidirati. Pravilnejši rezultat bi dobili z uporabo močnej­ šega oksidanta (npr. kalijevega dikromata). Permanganatni indeks in koncentracija raz­ topljenega kisika se na lokaciji izliva potoka v reko povečata, ostali parametri pa se opazno zmanjšajo. Glede na stanje za čistil­ no napravo je bil v vzorcu z lokacije izliva po­ toka v reko povečan delež raztopljenih snovi. Te so se sicer oksidirale s kalijevim perman­ ganatom, vendar niso bile biokemijsko razgradljive. Ob povečanju permanganat- nega indeksa se je namreč povečala kon­ centracija raztopljenega kisika in zmanjšala motnost. Pojav je lahko delno posledica samočistilne sposobnosti vodotoka (močvir­ je), zaradi katere se je zmanjšala koncen­ tracija biokemijsko razgradljivih snovi, delno pa ga je mogoče pripisati učinku usedanja neraztopljenih snovi. Možno je tudi mešanje in razredčevanje z rečno vodo. ka, kar omogoča dobro analizo in načrtovanje realnega sistema odvajanja in čiščenja od­ padnih voda ter spremljanje spreminjanja samočistilne sposobnosti vodotoka med obra­ tovanjem objektov. Tak pristop je poznan npr. v ZDA kot TMDL (Total Maximum Daily Load), kjer se upošteva dnevna dinamika delovanja čistilne naprave in pretokov v vodotoku ter samočistilna sposobnost vodotoka. Dopustno obremenitev vodotoka smo določili z analizo urnih obremenitev, kar je zlasti pomembno pri razbremenjevanju odpadne vode, katere obre­ menitev se s časom hitro spreminja. Analizirali smo slabo delujoč sistem odva­ janja in čiščenja odpadnih vod velikosti 2 000 PE s prispevnim območjem 70 ha, kije bil načrtovan leta 1979. Čistilna naprava je bila zgrajena kot nizkoobremenjena biološka čistilna naprava z aerobno stabilizacijo blata. Ugotovili smo, da je treba zmanjšati emisije (organskih) ogljikovih spojin iz čistilne napra­ ve že zaradi uskladitve z emisijskimi mejnimi vrednostmi. Zaradi čezmernega obremenje- vanja ekološko izredno ranljivega odvodnika s pretokom 45 l/s pa bo potrebno na izpustu iz čistilne naprave dosegati nižje koncentracije onesnaževal, kot jih predvideva zakonoda­ jalec. Parametri odvodnika so na območju razbremenjevanja in odvajanja čiščene od­ padne vode povečani in presegajo mejne vrednosti za življenje ciprinidnih vrst rib. De­ janska obremenitev potoka je tudi do 10-krat večja od dopustne v sušnih razmerah in do 2,6-krat v deževnih razmerah. Samočistilna sposobnost potoka torej ne zadošča za ohranjanje njegovega kakovostnega razreda. Zlasti previsoke so koncentracije dušikovih in fosforjevih spojin. Občutno in stalno čezmerno obremenjevanje potoka je glede na okoljske (imisijske) mejne vrednosti prisotno tako v deževnih kot v suš­ nih pogojih. Če bi izvedli sanacijo samo do te mere, da bi iztok iz čistilne naprave zado­ voljeval mejne vrednosti za emisije, bi bila okoljska, tj. imisijska obremenitev potoka za čistilno napravo za vse parametre, razen za neraztopljene snovi, še vedno precej večja od dopustne. Največje je 3,4-kratno preseganje dopustne okoljske obremenitve z amonijevim dušikom. Pomembne čezmerne obremenitve smo izračunali glede na parametra KPK in BPK6. Obremenjevanje potoka z nitritnim in ni­ tratnim dušikom ter s celotnim fosforjem pri sedanjem režimu obratovanja presega do­ pustne vrednosti, njihove emisijske obreme­ nitve pa bodo glede na zahteve zakonodaje z letom 2006 postale nenadzorovane. Osnova za sanacijo obstoječih objektov in zo novogradnje morajo biti imisijske mejne vrednosti odvodnika in ne emisijske mejne vrednosti, ki veljajo za izpust iz čistilne naprave. Na podlagi dopustnih obremenitev potoka je treba najprej določiti največje spre­ jemljive emisije pri razbremenjevanju od­ padne vode in na iztoku čistilne naprave, ki bodo šele predstavljale pravo podlago za načrtovanje sanacije obravnavanega siste­ ma odvajanja in čiščenja odpadne vode Zmanjšanje sedanjih čezmernih obremeni­ tev potoka bomo v konkretnem primeru dosegli s sanacijo obstoječe tehnologije, za odstranjevanje dušikovih in fosforjevih spojin pa bo potrebno obstoječe tehnološke postopke dopolniti. 6 * LITERATURA Imhoff, K., Imhoff, K. R., Taschenbuch der Stadtenwässerung, 29. überarbeitete Auflage, Oldenbourg Verlag, München, Wien, 1999. IB MB, Inženiring biro p.o. Maribor, Projektna dokumentacija 520047, t. del, "Kanalizacija«, Maribor, 1979a. IB MB, Inženiring biro p.o. Maribor, Projektna dokumentacija 520047,2. del, "Čistilna naprava«, Maribor, 1979b. Nigrad d.d„ Monitoring potoka "Y", Interno poročilo 2003/810, Maribor, 2003a. Nigrad d.d., Monitoring potoka "Y", Interno poročilo 2003/896, Maribor, 2003b. Nigrad d.d., Obratovalni monitoring čistilnih naprav, Komunalna čistilna naprava "X", Poročilo za leto 2001, Maribor, 2001. Nigrad d.d., Obratovalni monitoring čistilnih naprav, Komunalna čistilna naprava "X", Poročilo za leto 2002, Maribor, 2002. Rep, S., Rep, K., Bunderla, S., Integration in sewage systems control, V: Jamnik, B. (ur.), Voda 2000: za kakšno ceno?: mednarodni strokovni posvet: At what price?: international conference, Portorož, Slovenija, 2000. Ribič Rep, K., Optimizacija čistilne naprave glede na kakovost odvodnika, Magistrsko delo, Ljubljana, 2004. Roš, M., Biološko čiščenje odpadne vode, G V Založba, Ljubljana, 2001. Ur. I. RS 35,/96a, Uradni list RS št. 35/96, Pravilnik o izvajanju prvih meritev in obratovalnega monitoringa odpadnih vod ter o pogojih za njegovo izvajanje. Ur. I. RS 35/96b, Uradni list RS št. 35/96, Uredba o emisiji snovi iz komunalnih čistilnih naprav. Ur. I. RS 35/96C, Uradni list RS št. 35/96, Uredba o emisiji snovi in toplote iz virov onesnaževanja. Ur. I. RS 46/02, Uradni list RS 46/02, Uredba o kakovosti površinskih voda za življenje sladkovodnih vrst rib. Ur. I. RS 11/02, Uradni list RS št. 11/02, Uredba o kemijskem stanju površinskih voda. Ur. I. RS 90/98, Uradni list št. RS 90/98, Uredba o spremembah in dopolnitvah uredbe o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav. Ur. I. RS 31/01, Uradni list RS št. 31/01, Uredba o spremembah in dopolnitvah uredbe o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav. WFD, 2000/60/EC, Directive of the European Parliament and of the Council Establishing a Framework for Community Action in the Field of Water Policy. ZZV MB, Zavod za zdravstveno varstvo Maribor, Zapisnik o dokončanju poskusnega obratovanja "čistilne naprave X" s predlogom konca poskus­ nega obratovanja, Maribor, 1987. Opomba: Pri navajanju nekaterih virov so zaradi zaupnosti podatki nadomeščeni z znakom X. SPREMLJANJE NAPREDOVANJA POŠKODB UPOGIBNO OBREMENJENIH ARMIRANOBETONSKIH ELEMENTOV Z ANALIZO AKUSTIČNE EMISIJE MONITORING OF DAMAGE PROPAGATION IN FLEXURALLY LOADED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS BY MEANS OF ACOUSTIC TECHNIQUE mag. Žiga Bajt, univ. dipl. inž. str. znanstveni članek ^Äil doc. dr. Andraž Legat, univ. dipl. fiz. UDK 620.179.1 693 55 04 doc. dr. Jana Selih, univ. dipl. inž. grad. Zavod za gradbeništvo Slovenije, Dimičeva 12,1000 Ljubljana Povzetek | V članku predstavljamo rezultate raziskav analize akustične emisije (AE), s katerimi smo želeli oceniti uporabnost te metode za zaznavanje in spremljanje napredovanja poškodb betonskih elementov. V sklopu opravljenih preskusov smo v la­ boratoriju upogibno obremenjevali betonske, armiranobetonske in prednapete gradbene elemente do porušitve, procese pokanja med obremenjevanjem pa smo spremljali z metodo AE. Na betonskih in armiranobetonskih prizmah smo na podlagi izmerjenih signalov uspeli zaznati pojav prve razpoke v betonu, še preden je bila vidna s prostim očesom. Med cikličnim upogibnim preskusom prednapetega mostnega nosilca smo z analizo AE uspeli detektirati nivo obremenitve predhodnega obremenilnega cikla ter določiti obremenitev, pri kateri so se v elementu začele pojavljati poškodbe. Dobljeni rezultati kažejo, daje analiza AE obetavna metoda za zgodnje odkrivanje razpok na betonskih gradbenih elementih. Največji potencial za uporabo v gradbeništvu ima metoda pri sledenju stanja in napredovanja poškodovanosti gradbenih objektov med nji­ hovo življenjsko dobo. Glavna ovira za njeno učinkovito uporabo na realnih konstrukci­ jah je občutljivost metode za zunanje motnje in velika količina podatkov, ki jih je potrebno analizirati. Določeno pomanjkljivost predstavlja tudi dejstvo, da rezultatov analize AE med seboj ni mogoče primerjati v absolutni skali, temveč le relativno. Summary I The paper presents the results of an experimental study of the acoustic emmision (AE) analysis and its applicability for detection and monitoring of damage pro­ gression in concrete elements. Concrete, reinforced concrete and a pre-stressed element wereflexurally loaded up to their failure. Cracking events were monitored by the AE method during the loading. It was established that the appearance ofthefirst crack can be detected by this method much earlier as it was seen by the naked eye or drop of the load. The level of previous maximum load and the loading level, at which cracks were initiated, were detected by the AE method during the cyclic bending test of a prestressed bridge beam. The results of our experiments proved that the AE analysis is a promising method for early crack detection in concrete elements. In the field of construction, its largest potential lies in the monitoring of condition and damage propagation in structures during their service life. The main obstacle for its efficient use is relatively high sensitivity of the method to the external disturbances and a large amount of data that have to be analysed. It should also be mentioned that the results of AE analysis measurements cannot be directly, but only relatively compared. 1 • UVOD v Zaradi vse bolj agresivnih vplivov okolja in po­ večanih mehanskih obremenitev opažamo, da znaten del armiranobetonskih objektov izka­ zuje nezadosten nivo obnašanja pred izte­ kom predvidene življenjske dobe (COST 521, 2003), Dosežena življenjska doba teh objektov je torej krajša od načrtovane, kar vodi v potrebo po predčasni sanaciji. Prevladujoča vzroka za skrajšanje življenjske dobe armiranobetonskih konstrukcij sta propadanje in pojav razpok v betonu, ki lahko vplivata tudi na konstrukcijsko varnost. Pravočasno odkrivanje obsega in lokacije poškodb je torej ključnega pomena za načrtovanje sanacijskih in vzdrževalnih del, ki omogočajo povečanje varnosti in podaljšanje življenjske dobe gradbenih elementov (COST 521, 2003). Detekcija in spremljanje razvoja razpok in z njimi povezanih poškodb naj bi bila čim bolj neinvazivna, zato mednarodna stro­ kovna javnost posveča vse večjo pozornost razvoju in študiju uporabnosti različnih ne- porušnih metod. Ena od obetavnih neporušnih metod, ki bi se lahko uporabljala za spremljanje razvoja poškodb v gradbenih elementih, je analiza akustične emisije (AE). Metoda temelji na za­ znavanju hitro sproščene elastične energije zaradi majhnih porušitev strukture, do katerih prihaja v obremenjenem materialu (Vollen, 2002). Pakete sproščene energije (dogodke akustične emisije) lahko registriramo poljub­ no dolgo časovno obdobje, zato je metoda primerna za zgodnje odkrivanje mikro- in makro- porušitev različnih materialov ter tudi spremljanje pokanja do končne porušitve (Sachse, 1991). Metoda zato omogoča le spremljanje aktivnih razpok, ne pa tudi oce­ njevanja že obstoječih poškodb. Na Zavodu za gradbeništvo Slovenije smo zato želeli raziskati možnosti, ki jih nudi ana­ liza AE za spremljanje razvoja razpok v različnih gradbenih elementih. V okviru ma­ gistrskega študija prvega avtorja smo z iz­ brano metodo opazovali tri elemente: na- tezno obremenjeno jekleno žico v korozivnem okolju, upogibno obremenjene betonske irn armiranobetonske elemente ter upogibno obremenjen prednapeti mostni nosilec. Želeli smo detektirati samo porušitev in jo tudi na­ povedati, oziroma glede na AE aktivnost približno določiti nivo obremenitve. Pri raz­ ličnih vrstah preskusov smo želeli določiti ob­ močja z večjo gostoto dogodkov akustične emisije in izvore teh dogodkov. Ugotoviti smo želeli povezavo med stanjem elementa in njegovim AE odzivom ter na temelju tega postaviti izhodiščne točke za spremljanje AE odziva realnih konstrukcij in tudi morebitno napoved preostale življenjske dobe elemen­ tov. Zaradi obsežnosti opravljenega dela se bomo v tem članku omejili na predstavitev rezultatov uporabe obravnavane metode na upogibno obremenjenih armiranobetonskih elementih in prednapetem nosilcu. 2 • EKSPERIMENTALNO DELO Procese pokanja smo spremljali med upogib- nim preskusom na armiranobetonskih vzorcih dimenzij 100 x 150 x 8 0 0 mm in prednape­ tem mostnem nosilcu dolžine 10 m v labora­ torijskih pogojih. Meritve akustične emisije smo izvajali istočasno z meritvami sile in pomika. V vseh preskusih smo določali območja z večjo gostoto dogodkov akustične emisije (AE), na podlagi primerjave rezultatov metode AE in me­ ritev pripadajočih mehanskih količin pa smo poskušali identificirati izvore teh dogodkov. Tako lahko določimo lokacijo izvora signalov in delno tudi osnovni mehanizem porušitev. Osnovni koncept metode akustične emisije je prikazan na sliki 1. Senzor, ki je v neposrednem stiku s preskušancem, registrirane elastične valove spremeni v napetost, ojačan in delno obdelan signal pa se nato shrani v računalniku. Primarni izvori AE so mikrovibracije zaradi sproščene elastične energije (npr. dinamične deformacije, porušitve), trenje, udarci, fazne spremembe, magnetni procesi. V osnovi loči­ mo dve vrsti signala AE: prehodne signale ali izbruhe ter kontinuirane signale. Izbruhi imajo dobro viden začetek in konec, zato se taki signali bistveno ločijo od motenj iz ozadja. Pri kontinuiranem signalu se spremembe ampli­ tude ali frekvence pojavljajo približno pe­ riodično. Signali te vrste so večinoma motnje iz okolice oziroma šum, ki ga generirajo me­ hanski ali električni dogodki. Za sledenje napredovanja poškodb konstrukcijskega ele­ menta so pomembni izbruhi, ki jih generirajo trenutni dogodki, kot sta nastanek in rasi razpoke (Williams, 1980). Tak karakterističen skupek AE signalov, ki ga zaznamo na izhodu AE senzorja, običajno nosi informacijo v re­ lativno širokem frekvenčnem območju od nekaj kHz do 1 MHz (slika 2). 2.1 Opis metode Analiza akustične emisije je metoda za nede- struktivne preiskave pri ugotavljanju razvoja poškodb na elementih, ki so izpostavljeni obre­ menitvi. Kot je bilo že omenjeno, temelji na za­ znavanju hitro sproščene elastične energije zaradi majhnih porušitev vezi znotraj obre­ menjenega materiala (Nichols, 1976). Elastič­ na energija, ki se sprosti v materialu tik ob mikro pretrgu, generira dogodek akustične emisije (AE). Elastični valovi se širijo po mate­ rialu, zato jih lahko zaznavamo z ustreznimi senzorji in kasneje analiziramo (Sotirios, 1999). Analiza signalov običajno obsega štetje števila in lastnosti skupkov dogodkov ter nji­ hovo pogostost v različnih časovnih intervalih. ojačanje 56 dB A D kartica 200- 500 kHz dogodki 30 kHz - 1 M H z Slika 1 «Osnovni koncept analize akustične emisije (AE) Strukturna d in am ik a M eh a n sk e p ošk od b e U ltra z vo čn e p re isk ave m ate r ia lo v D in a m ik a ro to r je v A k u s t ič n a e m is i ja z a r a d i ra s t i r a z p o k < -----------------------— ► 0,1 1H z 10 100 1 k H z 10k 100k 1 M H z 10M M a k ro sk o p sk i d e fek ti D e fe k t i s redn jih v e lik o s t i M ik ro s k o p s k i d e fek ti Slika 2 • Območja vibracij in zvoka različnih neporušnih preiskav Če izmerjene motnje iz okolice niso peri­ odične oziroma se ne razlikujejo bistveno od merjenih dogodkov, jih je relativno težko ločiti od koristnih signalov. Ostale slabosti in pred­ nosti, ki jih ima ta metoda v primerjavi z drugi­ mi neporušnimi metodami preiskave kon­ strukcij, so podane v preglednici 1. 2.2 Merilna veriga AT Osnovni merilni sistem sestoji iz AE senzorja, predojačevalnika in programske opreme za zajemanje in analizo signalov. Pri naših eksperimentih smo uporabljali senzor Val- len-Systeme VS 150-M z resonančno frek­ venco 150 kHz. Za potrebe meritev AE smo razvili inovativen predojačevalnik, ki je dvo­ stopenjski, ima vhodno impedanco 10 MQ in baterijsko napajanje 2 x 15 V. Osnovno ojačanje je 56 dB, sicer pa je ojačanje nastavljivo od 10 dB do 100 dB. Največja amplituda signala na izhodu je 12 V. Nizko­ frekvenčne motnje (šum mehanskih in elek­ tričnih dogodkov, ki niso povezani z eksperi­ mentom) smo odfiltrirali pod frekvenco 50 kHz. Signal iz predojačevalca smo digi­ talizirali z A/D pretvornikom/kartico BMC PCI BASE 500. Zajemanje podatkov in njihovo shranjevanje na disk smo krmilili s program­ skim paketom LabView 6.1. Iz zapisanih po­ datkov smo izločili električne in mehanske motnje ter nato določili karakteristične vred­ nosti koristnih signalov: čas prihoda, ampli­ tudo dogodka, pogostost dogodkov. Za kalibiriranje merilnega sistema smo upo­ rabili enostavno in zanesljivo metodo kali- bracije merilnega sistema z lomljenjem ko­ nice grafitne mine tehničnega svinčnika (Ni­ chols 1976). AE signal zlomljene grafitne ko­ nice tehničnega svinčnika je prikazan na sliki 3, pri čemer je ojačanje 56.45 dB, mina ima trdoto HB in premer 0.5 mm, frekvenca vzorčenja pa je 500 kHz. Glede na višino iz­ merjenega signala AE pri lomljenju grafitne mine dobimo merilo za vrednotenje ostalih dogodkov AE med eksperimentom oziroma okvirno preverimo delovanje celotnega siste­ ma AE. 2.3 Vzorci in obremenitve V predstavljenem sklopu raziskav smo do porušitve upogibno obremenjevali naslednje vrste preskušancev: • betonske prizme z armaturo in brez arma­ ture ter • prednapet mostni nosilec. V prvem sklopu preskusov smo upogib­ no porušili skupno 14 betonskih oziro­ ma armiranobetonskih prizem dimenzij 100 X 150 X 800 mm. Povprečna tlačna trd­ nost betona, ugotovljena na 3 vzorcih po 28 dneh, je znašala 42 MPa. 4 vzorci so bili nearmirani, 5 vzorcev je imelo armaturo na sredini prereza, prav tako 5 vzorcev pa na tretjini višine v nateznem delu prereza. V armiranih vzorcih je bila vgrajena rebrasta armatura 0 8 mm (RA 8), ki je segala čez celotno dolžino vzorca. Upogibne preskuse smo izvajali na upogibno - trgalnem stroju INSTRON 1195 (slika 4). Razmak podpor pod betonsko prizmo je bil 600 mm. Hitrost pomika pri nearmiranih vzorcih je bita konstantna in je znašala 0,1 mm/min. Armi­ rane vzorce smo obremenjevali s tremi ra­ zličnimi hitrostmi: v prvem delu eksperimen­ ta (do pojava razpoke v betonu) s hitrostjo 0,1 mm /m in, po pojavu razpoke v betonu s hitrostjo 1 mm/min, približno pri največji sili pa smo hitrost povečali na 2 mm/min. Med preskusom smo spremljali AE aktivnost be­ tonskih prizem, beležili smo čas, pomik in upogibno silo. čas (s) Slika 3 • Signal zlomljene konice grafitne mine tehničnega svinčnika Akustična emisija Večina drugih tehnik zahteva zunanje obremenitve ne zahtevajo zunanjih obremenitev preskušamo celo konstrukcijo naenkrat preiskujemo posamezne detajle zaznamo aktivne premike defektov zaznamo geometrijo defektov ni takojšnje ponovljivosti takojšnja ponovljivost zahteva dostopnost samo ob senzorjih zahteva dostopnost vseh preiskovanih področij težave so pogojene s šumom težave so geometrijsko pogojene Preglednica 1 • Primerjava AE z ostalimi neporušnimi metodami preiskave konstrukcij Slika 4 • Natezno upogibni stroj Instron 1195 med upogibnim preskusom betonske prizme Slika 5 • Preskuševališče za upogib prednapetega nosilca V drugem sklopu preskusov smo upogibno obremenjevali prototip prednapetega most­ nega nosilca dolžine 10 m, širine 1,4 m in vi­ šine 1 m (slika 5). Izvedli smo 18 obremenilnih ciklov, med katerimi smo upogibno obremeni­ tev konstantno povečevali do izbranega maksi­ malnega nivoja cikla, potem pa smo nosilec ponovno razbremenili. Maksimalni nivo vsake­ ga cikla je bil za 200 kN večji od maksimal­ nega nivoja predhodnega cikla (slika 6). Naj­ večja dosežena sila je bila 2850 kN. Med obremenjevanjem smo merili poveš nosilca na sredini. Zadnjih 5 ciklov smo zaradi poško- dovanosti nosilca obremenjevali z nespreme­ njeno maksimalno upogibno silo, pri čemer se je pomik povečeval. Konstantni nivo obreme­ nitve, ob katerem se je pomik povečeval, smo šteli za največjo nosilnost nosilca. Nosilca ni­ smo uspeli porušiti, s cikličnim obremenje­ vanjem pa smo povzročili veliko razpok. o 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 Pomik [mm] Slika 6 • Diagram obremenjevanja nosilca 3 ‘ REZULTATI 3.1 Nearmirani vzorci Pri upogibnem obremenjevanju štirih beton­ skih prizem brez armature smo obremenitev z linearnim naraščanjem pomika približno line­ arno večali do trenutka porušitve (slika 7), ki je viden kot nenaden padec sile. Pripadajoč histogram, ki je tudi prikazan na sliki 7, pri­ kazuje pogostost dogodkov AE znotraj posa­ meznih razredov, na katere je razdeljeno časovno območje (razredi v histogramu so dolgi približno 6 see, celotno časovno ob­ močje je razdeljeno na 50 delov). Vidimo lahko, da je pogostost dogodkov AE majhna v prvi polovici obremenjevanja vzorca in da se z naraščajočo obremenitvijo postopno po­ večuje. Tik pred porušitvijo vzorca je pogo­ stost AE dogodkov, ki je poleg višine signalov glavno merilo za AE aktivnost, močno narasla in dosegla svoj maksimum v času porušitve vzorca. pomik(mm) 0,1 pomik (mm) 0,2 0,3 0,4 0,46 10 cj*: 6 J3 'co Slika 7 • Krivulja obremenjevanja (prirast sile v odvisnosti od pomika) in pripadajoča pogostost (histogram) dogodkov AE pri nearmirani betonski prizmi Po analizi signalov, izmerjenih pri porušitvah vseh štirih vzorcev brez armature, smo ugo­ tovili, da lahko območje obremenjevanja glede na AE aktivnost razdelimo na 4 dele (slika 8), Značilnosti odziva na posameznih intervalih so: 1. Do približno 45 % največje obremenitve je začetni šum verjetno povzročen z izničevanjem zračnosti in stiskanjem betonske matrice. 2. Od približno 45 % do približno 70 % naj­ večje obremenitve pogostost dogodkov AE raste približno linearno z obremenitvijo. Pred­ videvamo, da se v tej fazi v betonu zelo verjet­ no pojavljajo posamične mikrorazpoke. 3. Pri približno 70 % porušne obremenitve se prične pogostost dogodkov AE močno po­ večevati. V tem obdobju se sistem mikro- razpok verjetno začne med seboj povezovati. 4. Po približno 90 % porušne obremenitve se pogostost dogodkov AE pospešeno povečuje. Razpoka se veča do končne porušitve vzorca. Diagram na sliki 8 kaže na to, da se gostota dogodkov AE med upogibnim preskusom veča skladno z akumulacijo poškodb. AE aktivnost raste sorazmerno z naraščajočo obremenitvijo in začne pred porušitvijo vzorca pospešeno naraščati. Z rezultati smo potrdili ugotovitve nekaterih raziskovalcev (Kermani, 1991), (Na- gataki, 1987), (Samaha, 1992), ki so z mer­ jenjem prepustnosti ugotavljali akumulacijo poškodb v tlačno obremenjenih vzorcih: vsi so poročali o nastanku prvih poškodb pri približno polovici maksimalne sile in naraščajočem porastu poškodb tik pred porušitvijo. 3.2 Armirani vzorci V članku prikazujemo le rezultate prizem, ki imajo armaturo v nateznem delu prereza. Krivulja obremenjevanja in AE aktivnost (hi­ stogram dogodkov AE) sta prikazani na sliki 8. V prvem delu meritve, med obremenjeva­ njem do pojava vidne razpoke v betonu, smo pri signalu AE opazili podobno obnašanje kot pri nearmiranih vzorcih: pogostost dogodkov AE se je povečevala sorazmerno z narašča­ jočo obremenitvijo. Neposredno pred po­ javom prve vidne razpoke v betonu pa je po­ gostost AE dogodkov pospešeno narasla, kar 0 50 100 150 200 250 300 čas [sec] Slika 8 • Odvisnost upogibne sile in aktivnosti AE od časa (barvna območja predstavljajo različne aktivnosti AE - nearmirani betonski vzorci) 0.51jnm 31.5 mm 0.51 mm 31.5 mm ča s (see) čas (see) Slika 9 • Krivulja obremenjevanja (prirast sile v odvisnosti od pomika) in pripadajoča pogostost (histogram) dogodkov AE pri armirani betonski prizmi (vzorec z armaturo v nateznem področju) lahko povežemo z nastajanjem, večanjem in združevanjem mikrorazpok v betonu (slika 9). Vidna razpoka je nastala nenadoma in je na krivulji poteka obremenitve vidna kot izrazit padec sile (oznaka 'prva razpoka v betonu'). Razpoka na vzorcu je v tej fazi preskusa se­ gala približno do višine vgrajene armature. Ob nadaljnjem obremenjevanju se je razpoka razširila čez celoten presek, nato pa so ob hkratnem raztezanju armature začele nasta­ jati nove razpoke, ki so se širile iz obstoječe razpoke, ali nastajale vzporedno. V tem ob­ močju so se izmenjavala obdobja z različnimi pogostostmi dogodkov AE, odvisno od inten­ zivnosti širjenja razpok oziroma raztezanja armature (Vojvodič, 2002), (Wang, 1993). Končni pretrg armature in stem tudi porušitev vzorca je generiral veliko število AE dogodkov. Na podlagi analize signalov AE, izmerjenih na ^ betonskih vzorcih z vgrajeno armaturo, lahko ■— glavne značilnosti AE odziva armiranih prizem pri upogibnem obremenjevanju razdelimo na ’ »5 4 intervale (slikalO). Značilnosti odziva na posameznih intervalih so: 1. Prva vidna razpoka se pojavi nenadoma pri določeni obremenitvi približno na sredini vzorca na natezno obremenjenem delu. Pri povečevanju pomika se razpoka počasi širi približno do višine armature. Pri tem sila na vzorcu trenutno pade, istočasno pa se gene­ rira velik skupek dogodkov AE. 2. Sila z večanjem pomika začne ponovno na­ raščati, razpoka pa se širi do zgornjega roba preskušanca. Togost elementa se v primerjavi z začetno zmanjša. Gostota AE dogodkov je v tem območju relativno visoka in se ujema s povečevanjem razpoke v betonu. 3. Obremenitev prevzame armaturna žica, ki se najprej elastično in nato plastično razteza, hkrati pa v betonu nastajajo nove razpoke. Povečana aktivnost AE se večinoma ujema z nenadnim popuščanjem vzorca oziroma tre­ nutnim porastom razpok v betonu. Manjša aktivnost AE se ujema s področjem kon­ stantne togosti preseka, ki je prisotna med raztezanjem armature. 4. Porušitev armature in posledična porušitev vzorca generira kratek in visok signal AE. Z metodo detektiramo signale AE, ki so po­ sledica sproščene energije ob nastanku nove površine. Beton je krhek in tog material z 20 15 10 5 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 čas [sec] Slika 10 • Odvisnost upogibne sile in aktivnosti AE od časa (barvna območja označujejo različne nivoje aktivnosti AE) pri betonskih vzorcih z armaturo v nateznem področju št ev il o d o go d k o v v ra zr ed u majhnimi raztezki, zato v betonu do nastanka začetne razpoke ne nastajajo nove površine in je dogodkov AE malo. Signale AE generirajo nastajanje in napredovanje razpok, pokanje in drobljenje granulata, pokanje betona okrog armature (izvlačenje armature) in pokanje same armature. 3.3 Prednapeti nosilec Kot je bilo omenjeno v razdelku 2.3, smo pro­ totip prednapetega mostnega nosilca ciklično obremenjevali z 18 zaporednimi cikli, med ka­ terimi smo povečevali nivo maksimalne upo- gibne sile. Nosilca nismo uspeli porušiti, ven­ dar smo povzročili veliko razpok. Glede na AE odziv lahko potek upogibnega preskusa razdelimo na 3 dele: 1. V prvih ciklih obremenjevanja do upogibne sile približno 1000 kN oziroma 35 % največje sile (cikel št. 5) seje generiralo zelo malo do­ godkov AE, ki jih večinoma ni bilo mogoče povezati s trenutnim nivojem sile. 2. S cikličnim naraščanjem upogibne obre­ menitve (približno do cikla 10), dokler je bila upogibna sila manjša od 2000 kN oziroma 70 % največje dosežene sile, se je inten­ zivnost dogodkov AE z naraščanjem obre­ menitve povečevala in v vsakem ciklu dosegla najvišji nivo, ko smo dosegli najvišjo upogib- no silo (slika 10). Intenzivnost dogodkov AE je bila zelo majhna, dokler z obremenitvijo ni­ smo presegli predhodnega nivoja obreme­ nitve. Na sliki 11 je tudi razvidno, daje bila in­ tenzivnost dogodkov AE zelo nizka v času razbremenjevanja nosilca. 3. V obremenilnih ciklih, kjer je upogibna sila presegla 70 % maksimalne upogibne sile, se je pojavljala precejšnja intenzivnost dogodkov AE ob maksimalni sili in v fazi razbreme­ njevanja (slika 12). Intenzivnost dogodkov AE v fazi razbremenjevanja je kmalu presegla in­ tenzivnost dogodkov AE ob največji upogibni sili določenega cikla, kar je verjetno posledica zapiranja razpok (Korenska, 2001), (Beck, 2003), (Shield, 1997). V obremenilnih ciklih, ko nismo opazili nobe­ nih razpok v betonu nosilca, je bila intenziteta dogodkov AE zelo majhna, dokler z obreme­ nitvijo nismo presegli predhodnega nivoja obremenitve. Ti rezultati so v skladu s Kaiser- jevim efektom, ki velja za homogene mate­ riale: AE aktivnosti pri mehansko nepo­ škodovanih elementih ni, dokler ni prese­ žen predhodno dosežen obremenitveni nivo (Pazdera, 2001). Omenili smo že, da v tem obdobju tudi nismo izmerili praktično nobene AE aktivnosti pri razbremenjevanju. Pri po­ večani upogibni obremenitvi (ko je upogibna sila presegla 70 % maksimalne upogibne sile) so se začeli pojavljati dogodki AE že pri začetku obremenjevanja in tudi pri razbre­ menjevanju; v tem obdobju smo začeli opažati tudi prve razpoke v betonu. Iz meritev AE aktivnosti med obremenjevanjem torej lahko relativno natančno ocenimo poško- dovanost armiranobetonskega elementa ozi­ roma določimo, kdaj pride do prvih poškodb. FAZA 8 1 6 0 0 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 jg 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 Slika 11 • Krivulja obremenjevanja in histogram AE med fazo 8 prednapetega mostnega nosilca FAZA 15 3000 2000 1500 1000 500 ’ ćfl Slika 12 • Krivulja obremenjevanja in histogram AE med fazo 15 prednapetega mostnega nosilca 4 • SKLEP Osnovni cilj dela je bil raziskati uporabnost analize AE za detekcijo pokanja izbranih grad­ benih elementov v laboratorijskih pogojih. Ana­ liza rezultatov različnih eksperimentov bo rabi­ la kot osnova za razvoj merilnega sistema za spremljanje pokanja na realnih gradbenih kon­ strukcijah. Ugotovili smo, da lahko sto metodo zanesljivo spremljamo pokanje betona, saj smo prve dogodke v betonu detektirali pred nji­ hovo zaznavo s prostim očesom ali izmerjenim padcem sile na preskuševalnem stroju. Z anali­ zo AE smo lahko določili različna območja pokanja, ugotovili, kdaj se razpoka razširi čez celoten betonski presek ter detektirali končno porušitev vzorca. Natančna identifikacija izvora dogodkov AE ni bila cilj naših raziskav, zato ni­ smo ugotavljali morebitnih razlik pri AE signalih med pojavom in napredovanjem razpok, pokanjem in drobljenjem granulata ter delami- nacijo in pokanjem armature. Z upogibnim preskusom na prednapetem mostnem nosilcu smo potrdili zmožnost de­ tekcije pokanja betona z analizo AE na večjih armiranobetonskih elementih: tudi tu smo uspeli zaznati pojav prvih razpok v betonu, še preden so bile vidne s prostim očesom. S po­ močjo obravnavane metode smo lahko tudi določili posamezna območja različno aktiv­ nega pokanja ter detektirali razlike v fazi ob­ remenjevanja in razbremenjevanja vzorca. Potrdili smo, da sta za detekcijo mehanskih poškodb pomembna naslednja kriterija: - pri cikličnem obremenjevanju aktivnost AE naraste šele po preseženem predhodnem nivoju obremenitve (t.i. Kaiserjev efekt velja za mehansko nepoškodovane betonske el­ emente), - mehansko nepoškodovani elementi v fazi razbremenjevanja ne generirajo signalov AE. Perspektivnost uporabe analize AE se kaže predvsem na področju ugotavljanja stanja gradbenih elementov z občasnim oziroma periodičnim spremljanjem AE. Predvidevamo, da se z AE odzivom pri obremenjevanju in razbremenjevanju elementa lahko dobi in­ formacijo o poškodovanosti elementa; po­ škodovani elementi pri obremenjevanju ge­ nerirajo bistveno več signalov AE kot nepoškodovani, pri razbremenjevanju po signale AE generirajo samo poškodovani ele­ menti. Tako bi lahko s to metodo podprte ponovitve obremenilnih preskusov pripo­ mogle k sledenju stanja poškodovanosti konstrukcij. Problem pri uporabi analize AE na realnih kon­ strukcijah predstavlja občutljivost metode za zunanje motnje in težavno vrednotenje oziro­ ma medsebojna primerljivost rezultatov. Pri meritvah zajemamo velike količine podatkov, ki jih je potrebno zapisati na disk in smiselno obdelati. AE signale različnih meritev je težko neposredno primerjati med seboj. Vsak ele­ ment je zaradi obremenitev, dimenzije, struk-1 ture (kovine, beton, kombinacija) in lastnosti (dušenje) specifičen generator signalov AE, zato jih je možno primerjati samo v relativnih razmerjih. 5 • LITERATURA Bajt, Ž„ Detekcija pokanja gradbenih elementov s pomočjo akustične tehnike, magistrska naloga, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 2004. Beck P. in soavt., A Quantitive Study of the Relationship between Concrete Crack Parameters and Acoustic Emission Energy Released during Failure, Key Engineering Materials Vils., str. 245-246, Trans Tech Publication, Švica, 2003. COST 521: Corrosion of steel in reinforced concrete structures, Final report, Editors: R. Cigna, C. Andrade, U. Nuernberger, R. Polder, R. Weydert, E. Seitz, European Comission, Directorate-General for Research, 2003. Kermani, A., Stressed Concrete Permeability of Stressed Concrete, Building Research and Information, 19(6), str. 360-366,1991. Korenska, M., Pazdera, L, Ritičkova, L, Study Of Correlation Betweeen Acoustic Emission And Damaging Of Reinforced Concrete, 6th International Conference of the Slovenian Society for Non-destructive Testing, Conference proceedings, str. 181-185,2001. Nagataki, S„ Ujike, l„ Nishioka, K„ Air Permeability of Concrete with Microcracks, Japan Concrete Institute, Proceedings, 1 (9), 1987. Nichols, R.W., Acoustic emission, Aplied science publishers ltd, London, 1976. Pazdera, L, Basically knowledge about accoustic emission method, TU of Brno http://cm snt.fm e.vutbr.cz/uk/odborv/vav/AE2001/contrib/ pazdera.htm Sachse, W„ Roget, J„ Yamaguchi, K., Acoustic Emission, Current Practice and Future Directions, ASTM, 1991. Samaha, H.R., Hoover, K.C., Influence of Microcracking on the Mass Transport Properties of Concrete, ACI Materials Journal, 89(4), str. 416-424, 1992. Shield, C.K., Comparison of Acoustic Emission Activity in Reinforced and Prestressed Concrete Beams under Bending, Construction and Building Materials, 11(3), str. 189-194, 1997. Vollen, H., AE testing Fundamentals, Equipment, Applications, www.NDT.net, 2002 Vojvodič Tuma, J., Mehanske lastnosti kovin, FGG, Univerza v Ljubljani, 2002. Wang, Z. F., Ke, J. Li. W„ Dependance of Acoustic Emission for Low Strength Steels upon the Embrittlement and the Plastic Zone Reduction at the Crack Tip During Corrosion Fatigue Crack Propagation, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 16(4), str. 441 -451,1993. Williams, R.V., Acoustic Emission, British Steel Corporation Ltd, Adam Hilger Ltd, Bristol, 1980. UPORABNOST IONSKIH FILTROV IZ CR-39 V GRADBENIŠTVU UTILIZATION OF CR-39 ION FILTERS IN CIVIL ENGINEERING katarinajelen@siol.com Matjaž Tajnšek, univ. dipl. inž. gradb. Vegrad d.d., Stari trg 35,3320 Velenje, matjaz.tajnsekl @email.si mag. Lucija Hanžič, univ. dipl. inž. gradb. Fakulteta za gradbeništvo, Smetanova 17,2000 Maribor, lucija.hanzic@uni-mb.si mag. Andrej Ivanič, univ. dipl. inž. gradb. Fakulteta za gradbeništvo, Smetanova 17,2000 Maribor, andrej.ivanic@uni-mb.si dr. Radomir Ilič, univ. dipl. inž. metal. Fakulteta za gradbeništvo, Smetanova 17,2000 Maribor in Institut "Jožef Štefan", Jamova 39,1000 Ljubljana, radomir.ilic@ijs.si Povzetek I Nova težnja, ki se pojavlja na področju gradbene fizike, je ustvariti primer­ no prepustnost materialov za pline, ki bi omogočala zdravo mikroklimo v bivalnih prostorih, predvsem šol, bolnišnic itd. Stekla, ki imajo visoko prepustnost za svetlobo, imajo nizko pre­ pustnost za pline. Pokazala seje potreba za razvoj novega materiala z visoko prepustnost­ jo za svetlobo in za pline. Polimer CR-39 je termoset, ki ima visoko mehansko trdnost (~ 50 MPa) in odlične optične lastnosti, kotje na primer prepustnost za svetlobo. V pričujo­ čem delu so predstavljeni rezultati uvodnih raziskav, katerih namen je razviti material, ki bi nadomestil okensko steklo z novim materialom - CR-39, obdelanim z ionsko tehnologijo. Na podlagi eksperimentov, ki so vključevali natezne preizkuse, obsevanje z a-delci, kemično jedkanje sevalnih poškodb ter analizo vidnih sledi, smo ugotovili, da kinetika jedkanja sevalnih poškodb ni odvisna od mehanskih obremenitev CR-39 pred ali po ob­ sevanju. Na osnovi nateznih preizkusov v temperaturni komori smo ugotovili, da temper­ atura v intervalu od 10-100 °C znatno vpliva na mehanske lastnosti CR-39. Summary | A new trend, which is appearing in the field of construction physics, is the creation of materials with an appropriate permeability for gasses, which would enable the formation of healthy microclimate in rooms, in particular in schools and hospitals. Glasses, which have high light transmittance, have low permeability for gasses. The development of a new material with high light transmittance and high permeability for gasses would justify the above requirements. Polymer CR-39 is a ther­ moset, which has high mechanical strength (~ 5 0 MPa) and excellent optical properties, such as light transmittance. In the paper, the results of the introductive research, the aim of which is to develop material suitable for the replacement of the glasses for the win­ dows with new CR-39 material prepared by ion track technology is presented. On the bdsis of experiments comprising tensile tests, irradiation with a-particles, chemical etching of latent tracks and the analysis of etched (visible) tracks, we found out that the kinetics of etching of latent tracks does not depend on mechanical loads of CR-39 before or after irradiation. The tensile tests in the temperature chamber showed that in the temperature interval of 10-100 °C, the temperature has an important impact on mecha­ nical properties of CR-39. Katarina Jelen, univ. dipl. gosp. inž. Temat d.o.o., Ribiška ulica 11,2310 Slov. Bistrica, Znanstveni članek UDK: 691.615:678.072 (043.2) 1 • UVOD Materiali, ki se uporabljajo za gradnjo zidov (pregrad) stanovanjskih objektov, šol, bolniš­ nic itd., bi naj imeli primerno prepustnost za pline, kar omogoča naravno ventilacijo zraka. V takšnih primerih lahko rečemo, da zidovi "dihajo", to pomeni, da je skozi njih omogoče­ na primerna ventilacija, kar je zelo velikega pomena za stavbne objekte, v katerih zrak ni klimatiziran. Na splošno je prepustnost plinov odvisna od vrste in strukture materiala, pred­ vsem pa od odprte poroznosti (Muravljov, 2000). Izbira kontrole nad prepustnostjo plinov in pare je odvisna od vrste gradnje (montažna, klasična,...). Vedno bolj se uvel­ javlja težnja, da bi bivalni prostori "dihali" sami po sebi, in to ob minimalnih toplotnih izgubah. Stekla, ki imajo visoko prepustnost za svetlobo, imajo nizko prepustnost za pline. Zatorej se postavlja vprašanje, ali bi bilo stek­ lo možno nadomestiti z materialom, ki ima vi­ soko prepustnost za svetlobo in pline. Eden od možnih materialovje polimer CR-39. Ta ter- moset ima visoko mehansko trdnost in odlične optične lastnosti, kot je na primer pre­ pustnost za svetlobo. CR-39 je namenjen za izdelavo optičnih elementov, na primer leč v očalih (Perret Opticians, 2005). Uporablja pa se tudi kot detektor nabitih jedrskih delcev (Ilič, 2003) ter na področju nano in mikro teh­ nologije (Fischer, 1988), (EuNITT, 2005). Pri prehodu skozi trdno snov hitri nabiti delci puščajo sevalne poškodbe (latentne sledi). Te se kažejo v lokalno spremenjeni strukturi, kemijski sestavi in gostoti snovi. Pri dielek- tričnih materialih nastane v poškodovanem območju okoli poti delca latentna sled, ki je definirana kot obstojna sevalna poškodba (Fleischer, 1998). Narava sevalnih poškodb je odvisna od vrste snovi. Pri tem je pomem­ bna urejenost atomov, toplotna in električna prevodnost, toplotna kapaciteta in vrsta kemij­ skih vezi v snovi. Od teh lastnosti je odvisno, ali se v materialu sploh pojavijo latentne sledi. Zlasti polimeri so pokazali največjo občut­ ljivost za različne nabite delce v širokem spektru energij (Fleischer, 1998). Latentne sledi lahko povečamo s kemičnim jedkanjem v vidne sledi oziroma "luknje". CR-39 ima v primerjavi z drugimi polimernimi materiali boljšo občutljivost za nabite delce, nabojsko in energijsko ločljivost in boljše op­ tične lastnosti. Ker je CR-39 zelo homogen, nastanejo s kemičnim jedkanjem latentnih sledi dobro definirane vidne sledi z ostrimi in kontrastnimi robovi, površina pa ostane glad­ ka tudi po jedkanju (Skvarč, 1997). V pričujočem delu smo začeli z raziskavami uporabnosti filtrov iz CR-39, dobljenih z ionsko tehnologijo, za izdelavo okenskih šip. Za ta na­ men smo raziskali odvisnost jedkanih sledi od 2.1 Konvencionalni materiali in tehnologije Trend zgraditi "hermetično zaprta" poslopja, da bi zmanjšali toplotne izgube ter preprečili vlagi vdor v materiale obodne konstrukcije, zamenjuje oziroma dopolnjuje nov trend, s ka­ terim želimo na osnovi novih, za pline prepust­ nih materialov, doseči optimalno klimo v pro­ storih. Nekoč so gradili hiše, pri katerih seje, tudi pri zaprtih oknih, izmenjaval zrak skozi okenske reže, dandanes pa okna običajno dobro tesnijo in je zato za prezračevanje potrebno okna odpreti. Problem, ki se pojavlja, je naslednji: po eni strani je treba narediti odlično tesno in izolacijsko okno, hkrati pa se tudi stem zmanjša prezračevanje. Ena izmed rešitev bi bila odlična izolacijska in zelo tesna okna v povezavi s prezračevalnim sistemom. Na trgu se trenutno pojavljajo tesna okna s prezračevalnimi režami v spodnjem delu okvirja, ki omogočajo kontrolirano mehansko uravnavanje prehoda zraka v oziroma iz pro­ stora (Hass dom, 2004). Po fizikalnih zakonih se plini, torej tudi vodna para, gibljejo iz prostorov, kjer je koncentraci­ ja velika (visok parni tlak), v prostore, kjer je koncentracija majhna (nizek parni tlak). Ta pojav opišemo z masnim tokom tf>m(kg/s), ki je definiran kot masa plina m (kg), ki preide skozi pregrado iz enega prostora v drugega v času t(s). Odvisen je od razlike tlakov Ap (Pa) in od koeficienta prepustnosti pregrade 8 (kg/(m Pa s)): 0m= S-S — ( 1) a kjer je S površina (m 2), a pa debelina pre­ grade (m). Koeficient prepustnosti pregrade 8 je za različne pline v splošnem različen. Celot­ ni masni tok je torej vsota masnih tokov posameznih komponent; od razlike delnih tla­ kov posameznih plinskih komponent v plinski mešanici pa je odvisno, kateri plin in koliko le- tega bo prešlo iz enega v drug prostor. mehanskih obremenitev materiala pred ob­ sevanjem oziroma po obsevanju in določili mehanske lastnosti CR-39 pri različnih tem­ peraturah. Zaradi izpostavljenosti okenskego stekla različnim temperaturam (od -3 0 °C do +100 °C) moramo poznati odvisnost me­ hanskih lastnosti materiala od temperature. Zato smo s pomočjo nateznih preizkusov v temperaturni komori v intervalu 10-100 °C izmerili nekatere mehanske lastnosti CR-39. Prepustnost za pline in pare je v veliki meri odvisna od strukture materiala, gostote in po­ roznosti, pri čemer vsekakor igra glavno vlogo odprta poroznost. Obseg prepustnosti je odvisen od upora stenskega materiala na vodno paro. V zvezi s tem se najpogosteje v postopek uvede t.i. faktor upora materiala na vodno paro /j, kije definiran kot: kjer je <5' koeficient prepustnosti vodne pare skozi zrak (Premeri, 1983). 2.2 Ionski mikrofiltri Kot smo uvodoma omenili, raziskujemo možnost kontrole izmenjavanja plinov skozi okenske šipe objekta. Pri tem bi okensko steklo nadomestili z mikrofiltri iz CR-39, ki jih naredi­ mo s pomočjo ionske mikrotehnologije. Oken­ sko steklo želimo nadomestiti z novim mate­ rialom - po posebnem postopku obdelanim CR-39, katerega prepustnost za pline in paro bi bila bistveno večja od stekla. Takšna okenska šipa, neprepustna za tekočo vodo, bi prepušča­ la pline in paro skozi mikropore v CR-39. CR-39 pridobivamo s polimerizacijo mono- mera alil diglikol karbonata. Združuje optične lastnosti stekla z izvrstnimi mehanskimi, termičnimi in kemičnimi lastnostmi. CR-39 spada med toplotno ojačene polimere - ter- mosete, kjer imajo polimerne verige visoko stopnjo prečne povezanosti in tvorijo tridimen­ zionalno mrežno strukturo. Ker verige ne morejo rotirati ali drseti, imajo ti polimeri vi­ soko trdnost, togost in trdoto, nizko razteznost in nizko udarno žilavost. Termoseti pa imajo tudi nizko duktilnost. V nateznem preizkusu se termoseti obnašajo podobno kot krhka kovina ali keramika (Askeland, 1998). S povečanjem temperature praviloma pride do znižanja trd­ nosti, z nižanjem temperature pa do poveča­ nja trdnosti, vendar padca žilavosti. 2 • PREPUSTNOST MATERIALOV ZA PLINE IN PARO prečni prerez filtra latentna sled pospešen ion kemično jedkanje sevalna poškodba funkcionalen polimeren filter oblika, velikost gostota in smer se lahko spreminjajo Slika 1 • Proces nastanka ionskega filtra (JAERI, 2005). Hitri nabiti delci puščajo v trdni snovi sevalne poškodbe oz. latentne sledi. Latentno sled, nastalo z obsevanjem, lahko povečamo s kemičnim jedkanjem, saj je hitrost jedkanja vzdolž sledi večja od hitrosti jedkanja nepoškodovanega materiala. Posledica dveh različnih hitrosti jedkanja je nastanek jamic - je d kanih s led i Koncept proizvodnje filtrov na podlagi ionske tehnologije temelji na obsevanju s težkimi ioni in naknadnem kemičnem jedkanju sevalnih poškodb. Osnovni proces nastanka poli­ mernega filtra je prikazan na sliki 1. Naj omenimo, da filtri na podlagi ionskih sledi omogočajo mehanično separacijo majhnih delcev, nahajajočih se v tekočem ali plina­ stem stanju. Gostota, velikosti in oblike "lu­ kenj" so odvisne od vrste in energije iona, vrste in debeline materiala in pogojev jedka­ nja (časa, temperature itd.) (Spohr, 1990). Te vrste filtrov so najprej izdelovali iz stekla ali iz sljude, šele nato so odkrili, da je možno Slika 2 • Levo: Alil diglikol karbonat (CR-39) mikrofilter z lijakastim luknjicami premera 10 pm in maksimalnim premerom lijaka 20 pm. Dolžina luknjic je 90 pm. Desno: Prečni prerez skozi eno luknjico (Spohr, 1990) in bolj praktično uporabiti polimerne mate­ riale (Fleischer, 1998). Primeren material je poleg polikarbonata in drugih polimerov tudi alil diglikol karbonat (CR-39), ki ima visoko homogenost, katera se kaže v njegovi visoki transparentnosti. Poleg tega je pri tem materi­ alu možno doseči izjemno planparalelne površine in gladkost sten luknjic (slika 2). Tudi v fosfatnih steklih lahko nastanejo sledi, ven­ dar so ta stekla manj občutljiva v primerjavi s polimeri in lahko z njimi zaznamo le delce, ki imajo naboj > 20 C, hkrati pa so ta stekla zelo draga (Tretyakova, 2001). V nadaljevanju so prikazani uvodni eksperi­ menti in preliminarni rezultati naših raziskav. Podrobnosti so podane v dveh diplomskih nalogah (Jelen, 2004), (Tajnšek, 2004). 3 «EKSPERIMENT Uporabili smo vzorce iz CR-39, ki ga proizvaja podjetje INTERCAST, Italija. Dimenzije vzorcev so znašale 185/30/0,7 mm. V prvem delu eksperimenta smo vzorce najprej mehansko obremenili ter nato obsevali z a-delci. V dru­ gem delu eksperimenta smo vzorce najprej obsevali in nato mehansko obremenili. Ta dva dela eksperimenta smo opravili pri sobni tem­ peraturi. Transformacija latentnih (sevalnih poškodb) v vidne luknje in ovrednotenje vidnih sledi je pri vseh vzorcih potekalo po istem Slika 3 • Levo: naprava za testiranje materialov Zwick/Roell tip TC-FR010TH.A50 in desno: temperaturna komora na Fakulteti za gradbeništvo Univerze v Mariboru cev za zrak nosilec izvora izvor stalni magnet - elektromagnet ^ j jo s ile c zaklop CR-39 Slika 4 • Shematska ponazoritev ter fotografija naprave za obsevanje (Skvarč, 1997) postopku, V tretjem delu eksperimenta smo merili mehanske lastnosti neobsevanega CR-39 pri različnih temperaturah. Obremenjevanje vzorcev in meritve me­ hanskih lastnosti oz. natezni preizkus je potekal na napravi za testiranje materialov Zwick/Roell (slika 3). Vzorce smo obreme­ njevali do določenih napetosti. Med preizku­ som je bil torej edini dejavnik, ki smo ga spreminjali, sila. Preostali del eksperimenta smo izvedli v Reak­ torskem centru Inštituta Jožef Štefan, Ljubljana. Obsevanje z a-delci, kijih seva izvor 239Pu,je potekalo s pomočjo naprave, prikazane na sliki 4. V stekleni zatesnjeni posodi je nosilec izvora 239Pu, kije postavljen okoli 10 cm nad ploščico iz CR-39, s čimer dosežemo pravokoten vpad delcev in s tem okrogle sledi. Čas obsevanja je bil 4 minute. Nadalje smo jedkali vse vzorce hkrati, 6 ur v 6,25-molarni raztopini NaOH pri 70 °C v napravi za jedkanje. Potem smo z avto­ matskim sistemom za analizo sledi TRACOS (Skvarč, 1997) izmerili gostoto in velikost sledi. Pri raziskavah odvisnosti mehanskih lastnosti CR-39 od temperature smo vzorce v tempe­ raturni komori temperirali na določeno tem­ peraturo, nato pa jih natezno obremenili do pretrga. Pri temperaturah 10-100 °C smo vzorce obremenjevali na temperaturnih raz­ makih 10 ° C, pri temperaturah 100-180 °C pa vsakih 20 °C. Pri vsaki izbrani temperaturi smo preiskali po tri vzorce. Med preizkusi na temperaturah, višjih od 50 °C, smo vpeti del vzorca dodatno zaščitili z alu folijo in tkanino, saj je pri teh temperaturah pogosto prihajalo do lokalne porušitve v vpetem delu. Ko smo pripravili vzorec, smo ga vpeli v napenjalno glavo ter s temperaturno komoro dosegli tem­ peraturo, na kateri smo vzorec pretrgali. 4 • REZULTATI Na sliki 5 je prikazana napetostno-deformaci- jska krivulja (a-e) za pet postopno obreme­ njenih vzorcev pri različni vrednosti končne napetosti. Ti rezultati so pokazali, da povpreč­ na vrednost modula elastičnosti E znaša 2,4 GPa, natezna trdnost pa 50 MPa. Zadnji vzorec smo obremenili do porušitve, to je do 50 MPa. Slika 6 prikazuje napetostno-defor- macijske krivulje ( 60 °C natezna trdnost spet počasi pada in se asimptotično približuje minimalni vrednosti. Slika 11 kaže, da naj­ večje vrednosti deformacije pri porušitvi dobi­ mo pri temperaturi 30 °C. Elastični modul (slika 12) pri temperaturi 180 °C je približno desetkrat nižji kot pri sobni temperaturi, kar potrjuje močno odvisnost mehanskih lastno­ sti CR-39 od temperature. CR-39 ima največje trdnosti pri nižjih tempe­ raturah (~ do 10 ° C), vendar se takrat mate- Slika 7 * Nastanek razpoke iz mikrorazpok v polimerih (Askeland, 1998) rial le malo deformira. Rezultati so pokazali, da so se vzorci pri temperaturi 10 °C porušili pri 5,40 % deformaciji in dosegli trdnost 52 MPa ter elastični modul 2,60 GPa, med­ tem ko pri temperaturi 180 °C pride do porušitve pri napetosti 3,70 MPa in 1,85 % deformaciji. Elastični modul pri tej temperaturi znaša le 0,22 GPa. V steklasto fazo CR-39 preide pri temperaturi 85 °C (Homalite, 2005). Lastnost Steklo -------- -------------~~ CR-39 Gostota (kg /m 3) 2600 1320 Koeficient toplotne prevodnosti X (W /m K) 0,81 W /m K 0,21 Koeficient toplotnega prehoda U (W /m 2K) 5,80 Faktor upora materiala na vodno paro p oc a Tlačna trdnost (MPa) 7 0 0 -9 5 0 155 Natezna trdnost (MPa) 3 0 -7 0 6 35-42 Modul elastičnosti E (MPa) 7 X 104 2.37x 103 ° Svetlobna prepustnost (%) min 85 ° 8 9 -92 d Lomni količnik 1,52 e 1,50 Koeficient toplotnega raztezka octC C 1) 0 ,5 -9 X 10* 1 - 3,2 X 1 O'4 Preglednica 1 • Mehanske in fizikalne lastnosti CR-39 in stekla ° okensko ravno steklo “ polica premera 10 mm ° podatek je rezultat noše raziskave (poglavje 4) “ pri debelini 6 mm •običajno belo steklo a ( M P a ) a ( M P a ) Slika 8 • Odvisnost povprečnega premera (Dm) vseh sledi določenega vzorca od napetosti ( a ) za vzorce, ki smo jih obsevali po nateznem obremenjevanju do različnih končnih napetosti Slika 9 • Odvisnost povprečnega premera (Dm) vseh sledi določenega vzorca od napetosti (a ) za vzorce, ki smo jih obsevali pred nateznim obremenjevanjem do različnih končnih napetosti. Opomba: porušen je bil četrti vzorec, ne peti, pri napetosti 48,38 MPa (Slika 6) 60-1 5 0 - ------1-----1-------1-----<-------1-----1-------1-----1-------1-----1-------1-----1-------1-----'-------1 1 I 1 I 1 I O 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 T (°C ) Slika 10 • Odvisnost, natezne trdnosti (Hm) od temperature (7) 4.1 Primerjava mehanskih in fizikalnih lastnosti CR-39 ter stekla Preglednica 1 prikazuje mehanske in fizikalne lastnosti CR-39 in okenskega ravnega stekla. Ti podatki kažejo, da: - ima CR-39 približno dvakrat manjšo gosto­ to kot steklo (Slaterplastics, 2005), - je CR-39 toplotni izolator, saj je njegova to­ plotna prevodnost približno štirikrat manjša od prevodnosti stekla inje primerljiva s toplot­ no prevodnostjo lesa bukve, hrasta, - ima CR-39 dobre optične lastnosti - lomni količnik tega materiala je nekoliko nižji od navadnega stekla; svetlobna prepustnost je približno enaka svetlobni prepustnosti optič­ nega stekla. Poleg tega CR-39 karakterizira: - dobra odpornost na toploto (0,91-1,27 mm odstopanja pri 130 °C) (Homalite, 2005), - odpornost na tvorjenje jamic zaradi vročih letečih delcev, na primer isker pri varjenju je 30-40-krat višja od tiste za stekla in druge plastike (Slaterplastics, 2005), - dobra odpornost na gama sevanje - veliko boljša, kot jo ima steklo (Homalite, 2005), - tako kot stekla ima dobro odpornost na večino kislin, topil in agresivnih kemikalij, hkra­ ti pa je korozijsko zelo obstojno. Glede na slovenski Pravilnik o toplotni zaščiti in učinkoviti rabi energije v stavbah se za za- stekljevanje ogrevanih prostorov lahko upo­ rabljajo le stekla s toplotno prehodnostjo < 1,4 W /m 2K (Reflex, 2005). Najnovejša stekla imajo toplotno prehodnost z vrednostjo 1,1 W /m 2 K, ki se z razvojem znižuje. Torej se bodo najmanj takšne vrednosti pričakovale tudi za nov material v oknih. Potrebno bo narediti raziskave tudi na področju prepust­ nosti filtrov iz CR-39 in odgovoriti na vpraša­ nja, kakšna prepustnost je optimalna glede na različne tipe objektov, kolikšna je potrebna debelina takšnih oken, kako se bodo vgrajeva­ la, itd. Eksperimenti s področja izmenjave plinov za različne zaprte prostornine so poka­ zali, da tudi s filtri majhnih površin lahko zado­ voljimo potrebe po izmenjavi plinov za nor­ malno aktivnost osebkov ali celičnih kultur (Ovchinnikov, 1992). Želena vrednost mas­ nega toka O mdoločenega plina ali pare bo le delno določevala potrebno gostoto lukenj v šipi. Eden izmed pomembnih dejavnikov je tudi svetlobna prepustnost filtra iz CR-39, saj lahko velika gostota lukenj poslabša optične lastnosti CR-39. 5 • SKLEP Glavne rezultate uvodnih raziskav o uporab­ nosti ionskih filtrov iz CR-39 kot nadomest­ nega materiala za okenske šipe lahko po­ vzamemo, kot sledi: 1. mehanska obremenitev nasploh, pred ob­ sevanjem ali po njem nima vpliva na jedkanje sevalnih poškodb in posledično tudi ne na ve­ likost lukenj, 2. gostoto, velikosti in oblike lukenj v filtrih lahko kontroliramo s fluksom ionov, časom obsevanja injedkalnimi pogoji, 3. najvišje vrednosti natezne trdnosti (~ 50 MPa) in elastičnega modula (2,60 GPa) smo dosegli pri 10 °C, vendar se takrat mate­ rial le malo deformira (~5 ,4 %); največje de­ formacije nastanejo (~ 10,2 %) pri sobni temperaturi. Elastični modul pri temperaturi 180 °C je približno desetkrat nižji kot pri sobni temperaturi, 4. CR-39 ima nizko razteznost, največji raz- tezki (~ 10,2 %) nastanejo pri sobni tempera­ turi. Tudi do krhkega loma pride hitreje pri nižjih temperaturah. Vrednosti natezne trd­ nosti, modula elastičnosti in razteznosti pada­ jo približno linearno z naraščanjem tempe­ rature v intervalu od 30 °C do 80 °C. Predvidevamo, da se bo na osnovi prednosti samega materiala CR-39 in nadaljnjih raz­ iskav zaradi nekaterih izboljšanih fizikalnih lastnosti (prepustnost za pline), ki so velikega tržnega pomena, pokazala upravičenost upo­ rabe novega materiala na nekaterih področjih gradbeništva. Nadaljnje raziskave bodo osre­ dotočene predvsem na: 1. potrebno prepustnost za plinsko mešanico - masni to k O m, 2. določitev debeline šip glede na možnosti preboja materiala (dosegi in energije ionov), 3. prepustnost za svetlobo, 4. toplotno prehodnost filtrov oz. na določitev optimalne velikosti, oblike in gostote lukenj v filtrih iz CR-39, na določitev optimalne debeline in velikosti filtra za do­ ločen prostor ter možnosti vgrajevanja teh filtrov v okna. Z našimi raziskavami na po­ dročju mehanskih lastnosti smo zasnovali osnovno idejo projekta, o nadaljnjem delu in rezultatih bomo poročali v prihodnje. 6 ‘ ZAHVALA Zahvaljujemo se dr. Juretu Skvarču, Inštitut Jožef Štefan, Ljubljana, za pomoč pri izvedbi eksperi­ menta. 7 • LITERATURA Askeland, D. R„ The Science and Engineering of Materials, 3rd S J. Ed., Stanley Thornes (Publishers) Ltd, United Kingdom, 1998. Fischer, B. E„ Spohr, R„ Ion tracks and microstructure technology, Nucl. Tracks RadiatMeas. 15,1 -4 , str. 75-79,1988. Fleischer, R. L, Tracks to Innovation, Springer-Verlag, New York, 1998. Haas dom d.o.o., Bohova 78,2311 Hoče, g. Klasinc, zasebni pogovor, 2004. Homalite, http://www.homalite.com/prop2.htm. 2005. The European Network on Ion Track Technology, http://www.mst.material.uu.se/EuNITT. 2005. Japan Atomic Energy Research Institute, http://inisjp.tokai.jaeri.go.jp, 2005. Perret Opticians, http://www.perret-optic.ch, 2005. Reflex, d.o.o., http://www.reflex.si. 2005. Slater Plastics, http://www.slaterplastics.com, 2005. Ilič, R., Durrani, S. A., Solid State Nuclear Track Detectors, In: Hadbook of Radioactivity Analysis, 2nd ed. (M. F. L'Annunziata, editor), Academic Press, str. 179-237,2003. Jelen, K., Uporabnost filtrov iz CR-39 v gradbeništvu, Diplomsko delo, Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor, 2004. Muravljov, M., Građevinski materijali, IV izdanje, Građevinska knjiga, Beograd, 2000. Ovchinnikov, V. V, Belushkina, I. A., Vorobiev, E. D„ Shestakov, V. D„ Suitability of polyethylene terephthalate heavy-ion track membrane for protect­ ing the environment in clean rooms and sterile closed apparatus, Sep. Technol. 2, str. 106-113,1992. Premeri, F., Gradiva v gradbeništvu, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, 1983. Skvarč, J., Vpliv mehanskih obremenitev na jedkanje sledi nabitih delcev v polimeru CR-39, Doktorska disertacija, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko, Ljubljana, 1997. Spohr, R., Ion Tracks and Microtechnology: Principles and Applications, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig, 1990. Tajnšek, M., Odvisnost mehanskih lastnosti polimera CR-39 od temperature, Diplomsko delo, Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor, 2004. Tretyakova, S. P, Bonetti, R., Golovchenko, A., Guglielmetti, A., Ilič, R., Mazzocchi, Ch„ Mikheev, V., Ogloblin, A., Ponomarenko, V., Shigin, V., Skvarč, J., Study of cluster decay of 242Cm using SSNTD, Radiat. Meas. 34,1 -6 , str. 241 -243,2001. Žarnić, R., Lastnosti gradiv, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana, 2003. mam NOVICE IZ DRUŠTEV in ZDGITS S L O V E N S K O D R U Š T V O ZA Z A Š Č I T O V O D A SLOVENIAN WATER POLLUTION CONTROL ASSOCIATION SLOWENISCHE VEREINIGUNG FÜR GEWÄSSERSCHUTZ HAJDRIHOVA 19, p.p. 660,1001 LJUBLJANA, SLOVENIJA Ljubljana, 2 4 .3 .2005 W S D Z V Slovensko društvo za zaščito voda (SDZV), ki je bilo ustanovljeno leta 1991 in ima nad 200 članov, se je v zadnjih letih povezalo z mednarodnim i združenji, kot so IWA (International Water Association), EWA (European Water Association) in ATV (Abwas­ sertechnische Vereinigung) ter postalo tudi njihov enakopravni član. Namen društva je: • združevanje pravnih in fizičnih oseb, ki se ukvarjajo z zaščito voda; • razvijanje zavesti o pomenu zaščite voda; • spremljanje, preučevanje in delovanje na področju zaščite in izkoriščanja voda, preskrbe s pitno vodo in ravnanja z uporab­ ljenimi vodami in odpadki; • inform iranje in izobraževanje strokovne, znanstvene in ostale javnosti s publikacijami, predavanji, srečanji, z izmenjavo izkušenj, ekskurzijami, s tečaji in podobnim i aktivnostmi o stanju in dosežkih s področja zaščite voda; • sodelovanje s podobnim i dom ačim i, tu jim i in mednarodnim i društvi in organizacijami, Skupščina SDZV je za naslednje petletno obdobje na svoji redni volilni konferenci, ki je bila 7. oktobra 2004 v Velenju, izvolila naslednje vodstvo: RENAULT USTVARJAMO AVTOMOBILE Model: Master Generic 1.9 dCi 80 KM. Poraba - kombiniran način vožnje: 8,0 l/100km. Emisija C02: 213g/km. Model: Trafic Furgon 1.9 dCi 80 KM. Poraba - kombiniran način vožnje: 7,7 l/100km. Emisija C02: 205 g/km. Model: Kangoo Express Generique 1.2 60 KM. Poraba - kombiniran način vožnje: 6,9 I/I00km. Emisija C02: 163 g/km. Organ Ime in priimek Funkcija UPRAVNI ODBOR Milenko Roš Predsednik Boris Kompare Sekretar Andreja Drolc Blagajničarka Evgen Petrešin, Jana Zagorokončan Člana Jože Duhovnik, Bernarda Podlipnik Nadomestna člana NADZORNI ODBOR Tatjana Tipler Predsednik Magda Cotman, Jernej Šoemen, Marjetka Stražar Člani ČASTNO RAZSODIŠČE Mihael J. Toman Predsednik Milan Dular, Jože Panjan Člana Sonja Šoštar Nadomestni član Slovensko društvo za zaščito voda je izdalo vrsto publikacij in organiziralo oziroma so-organiziralo vrsto strokovnih posvetovanj. Najpomembnejša prireditev, ki jo organizira Slovensko društvo za zaščito voda, so VODNI DNEVI, ki jih organiziramo vsako leto že od 1995. Na Vodnih dnevih obravnavamo aktualne teme s področja varovanja in zaščite voda. Ker je postalo srečanje že tradi­ cionalno, smo začeli zadnja leta vabiti tudi mednarodno priznane strokovnjake, ki dajo prireditvi še posebno vrednost. Tako smo v letu 2003 povabili prof. dr. Petra Graua iz Češke, ki je imel dvoje predavanj z naslovoma: "Male čistilne naprave 21. stoietja'in "Šaržni biološki reaktorji za male in srednje velike čistilne naprave”. Letos smo povabili prof. dr. Petra Wildererja iz Nemčije, ki je za svoje delo prejel v letu 2003 nagrado Stockholm Price, ki je največja nagrada na področju čiščenja in zaščite voda na svetu. Naslov njegovega predavanja bo "Water Supply and Sanitation - A Major Challenge for Europe". Letos bodo Vodni dnevi posvečeni kakovosti pitne vode in bomo poleg prof. dr. Wildererja povabili k sodelovanju priznane slo­ venske strokovnjake s tega področja. Prireditev bo v Portorožu, 12. in 13. oktobra 2005, v hotelu Emona. V letu 2004 je Ministrstvo za okolje in prostor podelilo SDZV poseben status društva. V Uradnem listu RS 34-1490/2004 je bila objavljena Odločba o podelitvi statusa društva Slovenskemu društvu za zaščito voda: "Slovenskemu društvu za zaščito voda, Hajdrihova 19, Ljubljana, se podeli status društva, ki deluje vjavnem interesu na področju ohranjanja okolja." Vljudno vabimo vse, kijih delovanje v društvu zanima, da se nam pridružijo. Več o delovanju društva, prijavi in prireditvah, kijih organizira Slovensko društvo za zaščito voda, lahko najdete na spletni strani htto://www.sdzv-drustvo.si. prof. dr. Milenko Roš, predsednik SDZV Tel.: 01 /476-02-00 Slovensko društvo za zaščito voda Fax: 01 /476-03-00 Hajdrihova 19 E-mail: milenko.ros@ki.si 1000 Ljubljana Spletna stran: http://www.sdzv-drustvo.si Ne-omejena prilagodljivost s prihrankom do 700.000 SIT! OMEJENE SERIJE LAHKIH GOSPODARSKIH VOZIL RENAULT z neomejeno prilagodljivostjo. Poleg funkcionalne prostornosti in učinkovite prilagodljivosti vas bo presenetila tud i notran jost - KLIMA in RADIO s CD-jem. Tako boste za enako ceno prejeli več. Zaradi ugodnih pogojev financiranja in prihranka do 700.000 SIT je sedaj najprimernejši čas, da si izberete svojega novega pomočnika. Renault - vodilna znamka lahkih gospodarskih vozil v Evropi, www.renault.si ZDGITS JE V LETU 2 0 0 4 POSLOVALA USPEŠNO Zahvala vsem sodelujočim pri uspešni izvedbi sanacije v zvezi z izdajanjem Gradbenega vestnika Po petih letih prikazane izgube ob zaključnem računu je ZDGITS zaključila poslovno leto 2004 s pozitivnim finančnim izidom v znesku 3,320.687,00 SIT. Zaključni račun za leto 2004 je bil sprejet na seji Izvršnega odbora v Celju 29.03.2005, na kateri so člani z zadovoljstvom ugotovili, da se ZDGITS počasi izvija iz dolgotrajnih finančnih težav, in da so vsi dolgovi iz preteklih let v skupnem znesku 5,093.816,00 SIT, ki so bremenili predvsem izdajanje Gradbenega vestnika poravnani. V letu 2003 sprejeti sanacijski ukrepi v zvezi z izdajanjem Gradbenega vestnika so se tako po­ kazali kot uspešni. Vsebinsko in oblikovno prenovljeni Gradbeni vestnik je postal privlačnejši zo bralce. Z zamenjavo tiskarja, ki skrbi tudi za tehnično urejanje in pripravo za tisk, so se stroški v primerjavi z letom 2003 zmanjšali za 26%. Uspešno finančno sodelovanje z IZS-MSG pri izda­ janju revije pa zagotavlja stalno mesečno naklado 3 tisoč izvodov in svoje strokovno glasilo red­ no prejemajo vsi člani MSG-IZS. Izvršni odbor ZDGITS se zahvaljuje vsem posameznikom, ustano­ vam in podjetjem, ki so z velikim čutom odgovornosti in pripadnosti stroki prispevali k ohranitvi svoje revije s trdnim zgodovinskim poreklom in ji tako zagotovili nadaljnje izhajanje. Naslednja skrb, izražena na zadnji seji Izvršnega odbora v Celju, pa je namenjena zagotovitvi ustreznih poslovnih prostorov sedeža ZDGITS, ker sedaj strokovna služba deluje v izredno kritičnih in zdravju škodljivih razmerah. Odborniki so bili enotnega mnenja, da mora stroka v državi imeti svoj center za civilno izražanje in zagotavljanje njenih interesov, za širjenje in pre­ našanje znanja in izkušenj na nove generacije inženirjev po končanem institucionalnem izobraževanju, skupen naslov, ki bo zastopal strokovne interese slovenskih gradbenikov pred ob­ lastmi in jih zastopal pred partnerji v tujini. Zato je ZDGITS in Gradbeni vestnik potrebno ohraniti, delovanje ZDGITS pa posodobiti in prilagoditi novim zahtevam časa. ZDGITS tako potrebuje nove, za sodobno poslovanje opremljene prostore za svoj administrativni sedež, pri čemer Izvršni od­ bor znova računa na pomoč iz svojega gospodarskega zaledja. S skupnimi močmi smo že do sedaj prebrodili vse ovire in rešili številne probleme in naša ZDGITS deluje že 54 let. Kar preživi vse ujme in viharje pa je zares dobro. Ob zaključku uspešnega leta 2004 se zahvaljujemo za konkretno pomoč in sodelovanje nasled­ njim osebam in institucijam: - Upravnemu odboru IZS in njegovemu predsedniku, mag. Črtomirju Remcu, - Upravnemu odboru MSG-IZS in njegovemu dosedanjemu predsedniku Gorazdu Humarju, - Zavodu za gradbeništvo Slovenije in njegovemu direktorju, prof. dr. Mihi Tomaževiču, - Fakulteti za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in njenemu dekanu, prof. dr. Bojanu Majesu, - dosedanjemu Ministrstvu RS za šolstvo, znanost in šport, - glavnemu in odgovornemu uredniku Gradbenega vestnika, prof. dr. Janezu Duhovniku, - vsem članom Izdajateljskega sveta Gradbenega vestnika, - predsedniku ZDGITS, Marjanu Vengustu ter - vsem podjetjem in ustanovam v Sloveniji, ki s svojimi letnimi prispevki za Gradbeni vestnik znatno pripomorejo k ohranitvi kontinuitete izhajanja naše strokovne revije. Anka Holobar Strokovna služba ZDGITS POSEBNO OBVESTILO Odgovorne projektante, ki so vpisani v Posebni imenik IZS-MSG, obveščamo, da bo 06. in 07. iuniia 2005 potekal zadnii seminar za strokovni izpit d o ZGO-C v letu 2005! ZDGITS, Karlovška 3,1000 Ljubljana, sprejema pisne prijave za udeležbo na seminarju do 20. maia 2005. Vsa navodila o načinu prijave je mogoče najti na spletni strani ZDGITS: http://www.zveza-daits.si, v rubriki: »Oglasna deska« in v Gradbenem vestniku - marec 2005 (januar 2005). NOVI DIPLOMANTI GRADBENIŠTVA UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA :;H Jasmin Trgo, Idejni načrt rekonstrukcije vodnega vira Rikorvo, mentor izr. prof. dr. Boris Kompare. Borut Novak, Odvodnjavanje mostovnih konstrukcij - viadukt Šumljak, mentor doc. dr. Jože Panjan. g UNIVERZITETNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Emir Pašalič, Projektiranje potresno odpornih AB okvirjev po prEN 1998-1, mentor prof. dr. Peter Fajfar, somentor asist. dr. Matjaž Dolšek. Alja Kralj, Sistemi umirjanja prometa na vozišču in cestni mreži, mentor doc. dr. Tomaž Maher, somentor asist. dr. Peter Lipar. Simon Kogoj, Deterministična ocena potresne ranljivosti armi­ ranobetonskih sten pravokotnega prereza, mentor prof. dr. Matej Fischinger. Dalibor Stanič, Programski sistem za projektiranje ravninskih armiranobetonskih okvirjev s postopkom načrtovanja nosilnosti, mentor prof. dr. Matej Fischinger, somentor viš. pred. mag. Vid Marolt. Žiga Babšek, Časovni parametri v semaforiziranem križišču, men­ tor doc. dr. Tomaž Maher, somentor Zdenko Breška, prof. mat. Miha Maslo, Eksperimentalno podprta potresna analiza dvoetažne AB okvirne konstrukcije s kompozitnimi sendvič plošča­ mi, mentor izr. prof. dr. Roko Žarnič, somentor mag. Martin Po­ ljanšek. Sašo Zaletel, Spremljanje in kontrola izvajanja gradbenega projek­ ta, mentor prof. dr. Žiga Turk, somentor asist. mag. Aleksander Srdič, Mitja Matelič, Primerjalna analiza nekaterih izhodišč vrednotenja nepremičnin v Republiki Sloveniji in Republiki Italiji, mentorica doc. dr. Maruška Šubic Kovač. Dejan Batistič, Obnašanje armiranobetonskih nosilcev, ojačanih z ogljikovimi trakovi, mentor doc. dr. Boštjan Brank. Aleš Hostar, Digitalni obrazci v sklopu gradnje, mentor prof. dr. Žiga Turk. UNIVERZA V MARIBORU, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Milan Šetina, Osnove in pogoji načrtovanja bencinskih servisov, mentor izr. prof. dr. Tomaž Tollazzi. Boštjan Štuhec, Zgodovina betona in dimenzioniranje AB plošče, mentor pred. Milan Kuhta, univ. dipl. inž. grad. Bojan Tuš, Prometna obtežba železniških mostov po EC 1-3, men­ tor pred. Milan Kuhta, univ. dipl. inž. grad., somentor Ivo Bojc, univ. dipl. inž. grad. g l UNIVERZITETNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Kristijan Krajnc, Trajnostna prenova večstanovanjske zgradbe, mentor doc. dr. Metka Sitar, somentor doc. dr. Dean Korošak. Rubriko ureja • Jan Kristjan Juteršek, univ. dipl. inž. grad. KOLEDAR PRIREDITEV ■ 26.5.2005 6.6 -10 .6 .2 005 |P§|f „jff|§Pj| v \ a 12. Slovenski kolokvij o betonih: Novosti pri gradnji tlakov Technologies to Enhance Dam Safety and the Environment Ljubljana, Trg republike 3 www.irma.si 1 .6 -3 .6 .2 0 0 5 Salt Lake City, Utah, ZDA www.ussdams.org stephens@ussdams.org 5th European Congress and Exposition on ITS Hannover, Nemčija www.hgluk.com 8.6 -13 .6 .2 0 0 5 Conference EUROSTEEL 2005 Research, Eurocodes, Design and Construction of Steel Structures Maastricht, Nizozemska 13.6 -1 6 .6 .2 0 0 5 5 .6 -8 .6 .2 0 0 5 ■ H 11th Joint CIB International Advantages for Real Estate and Construction Sector Helsinki, Finska 4th European Congress on Traffic Salzburg, Avstrija ■ www.oevg.sf office@oevg.st www.ril.fi/cib205 kaisa.venalainen@ril.fi 27.6 - 29.6.2005 2005 RETC 16th Rapid Excavation & Tunneling Conference & Exhibit Seattle, Washington, ZDA www.retc.org/retc_CallForPapers.cfm davis@smenet.org 27.6 - 30.6.2005 ESREL2005 European Safety and Reliability Conference Gdynia-Sopot-Gdansk, Poljska www.esrel2005.am.gdynia.pl esrel2005@am.gdynia.pl 5.7 - 7.7.2005 6th International Congress Global Construction: Ultimate Concrete Opportunities Dundee, Škotska, VB www.ctucongress.co.uk 19.7 - 21.7.2005 Conference AESE 2005 Advances in Experimental Structural Engineering Nagoya, Japonska 7.8 -10 .8 .2 005 2 0 0 5 ITE Annual Meeting and Exhibit Melbourne, Victoria, Avstralija www.ite.org/meetcon/index.html ite_staff@ite.org 22.8 - 24.8.2005 Construction Materials (ConMat'05): Performance, Innovations and Structural Implications Vancouver, Kanada www.civil.ubc.ca/conmat05 5.9 - 9.9.2005 E-MRS (European Materials Research Society) 2005: Fall Meeting Varšava, Poljska www-emrs.c-strasborgh.fr 14.9 - 16.9.2005 IABSE Annual Meetings and IABSE Symposium Structures and Extreme Events Lisboa, Portugalska www.iabse.ethz.ch/index.php iabs.lisbon2005@lnec,pt 19.9 - 22.9.2005 6th International Symposium on Cable Dynamcs Charleston, ZDA www.cont-aim.skynet.be/cable info@aim.skynet.be 19.9 - 26.9.2005 ■ The International Symposium of High CFRDs Yichang, Kitajska yssdchen@tom.com yssdchen@msn.com 26.10 - 28.10.2005 ■ EVACES - Experimental VibrationAnalysis for Civil Engineering Structures Bordeaux, Francija bourgain@mail.enpc.fr 27.10 - 28.10.2005 ■ The 2004 Forum on Hydropower; Supply, Security and Sustainability Gatineau, Kanada collug@videotron.ca 22.11 - 25.11.2005 ■ 12th World Water CongressNew Delhi, Indija www.cbip.org cbip@cbip.prg 12.3 -15 .3 .2006 ■ Roadex 2006Abu Dhabi, Združeni Arabski Emirati www.roadex-uae.ae roadex@gec.ae 22.3 - 25.3.2006 ■ Holz-Handwerk 2004Nürnberg, Nemčija www.nuernbergmesse.de 4.7 - 7.7.2006 ■ Infrastructure Facilities Asia 2006Singapore, Singapore www.infrastructure-asia.com enquiry@hqinterfama.com 6.8 - 10.8.2006 ■ WCTE 2006World Confeence on Timber Portland, Oregon, ZDA www.alexschreyer.de/eng/w_cOnf.htm jamie.legoe@oregonstate.edu Rubriko ureja • Jan Kristjan Juteršek, ki sprejema predloge za objavo na e-naslov: msg@izs.si