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Vergleichende Versuche zur Eluatgewinnung für die ökologische Beurteilung von Rohrmuffensanierungsprodukten

Bauforschung, Band T 2848
T. Grunder, H.P. Lühr
TU Berlin, Institut für Wassergefährdende Stoffe e.V. -IWS-
1998, 100 S.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Organische Baustoffe zum Abdichten defekter Abwasserrohre dürfen das Grundwasser in keiner Weise beeinträchtigen. Die Produkte werden anhand der Eluate ökologisch bewertet, die man mit der sogenannten Bochumer Versuchseinrichtung erhält. Der experimentelle Aufwand dieser Eluatgewinnung ist groß und die Kosten dafür müssten geringer sein. Deshalb wurde untersucht, ob sich auch die einfacheren, billigeren Säulenversuche zum Gewinnen der Eluate eignen und eine gesicherte ökologische Bewertung ermöglichen. Der Vergleich beider Elutionsmethoden erfolgte mit einem Dichtungsstoff auf Acrylharzbasis sowie mit einem Polyurethanprodukt und umfasste mehrere Parameter sowie verschiedene Tests. Danach hat die Bochumer Versuchseinrichtung speziell unter dem Aspekt der Anwendungstechnik bei der Rohrsanierung Vorteile. Diese werden jedoch vom Säulenversuch infolge seiner einfacheren Handhabung sowie durch die kontinuierlichere Erfassung der Eluate kompensiert. Der Säulenversuch ist der Bochumer Versuchseinrichtung zumindest gleichwertig und sollte neben dieser zur ökologischen Beurteilung organischer Dichtungsstoffe herangezogen werden.

Inhaltsverzeichnis

1 Veranlassung und Aufgabenstellung 2
2 Beschreibung der eingesetzten Versuchseinrichtungen zur Eluatgewinnung 3
2.1 Säulenversuche 3
2.2 Bochumer Versuchseinrichtung
2.2.1 Variante Rohrsanierung 5
2.2.1.1 Versuchsaufbau 5
2.2.1.2 Versuchsdurchführung 7
2.2.2 Variante Lockergesteinsverfestigung 7
2.2.2.1 Versuchsaufbau 9
2.2.2.2 Versuchsdurchführung 10
3 Auswahl der Testmethoden für die Eluate und Beschreibung der damit gewonnenen Ergebnisse 13
3.1 Auswahl der Untersuchungsparameter 13
3.2 Ergebnisse der beiden Elutionsverfahren 14
3.2.1 Acrylharz 14
3.2.1.1 Physikalisch-chemische und chemische Parameter 14
3.2.1.2 Biotests und biologische Abbaubarkeit 17
3.2.2 Polyurethan 20
3.2.2.1 Physikalisch-chemische und chemische Parameter 20
3.2.2.2 Biotests und biologische Abbaubarkeit 21
4 Vergleichende Betrachtung der beiden Versuchseinrichtungen zur Eluatgewinnung und der Ergebnisse aus den Eluatuntersuchungen sowie Schlussfolgerungen daraus 25
4.1 Vergleich des TOC-Verlaufes 25
4.2 Vergleich der Ergebnisse aus den Biotests und der biologischen Abbaubarkeit 27
4.3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 27
5 Literatur 30
Anhang 1: Versuchsergebnisse
Anhang 2: Zusammenstellung und z.T. Kurzbeschreibung der Testmethoden

Publikationslisten zum Thema:
Rohrleitung, Sanierung, Instandsetzung, Abwasserleitung, Abwasserrohr, Rohrsanierung, Ökologie, Bewertung, Abdichtungsmaterial, Eluat, Versuch, Grundwasserschutz, Biotest, Acrylharz, Polyurethan, Abbaubarkeit, Umweltschutz,

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Die im Bericht vorgestellten Beispiele von Rohrleitungen aus verschiedenen Kunststoffen, die alle weit über 20, teilweise bis über 50 Jahre in Betrieb waren, zeigen, daß schon die polymeren Rohrwerkstoffe der "ersten Generation" ein beachtliches Zeitstandverhalten aufweisen. Bei den Polymerrohren ist im wesentlichen die Kombination von Biegeweichheit und Korrosionsfreiheit für das gute Langzeitverhalten verantwortlich. Der Vergleich von aktuellen Anforderungen mit dem derzeitigen Leistungsprofil der verschiedenen Rohrwerkstoffe zeigt, daß die Rohre aus polymeren Werkstoffen für den Einsatz in vielen Bereichen der Trink- und Abwassernetze am besten geeignet sind. Als Nachteile der Kunststoffrohre sind allgemein deren Brennbarkeit und die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften zu nennen. Diese Einschränkungen wirken sich jedoch in der Anwendungspraxis der Kunststoffrohre kaum nachteilig aus, da die Temperaturgrenzen bekannt sind und die einzelnen Polymerrohre nur in den Bereichen eingesetzt werden kann, für die sie geeignet sind. Lediglich die Forderung nach der Verwendung nicht brennbarer Rohre kann den generellen Verzicht auf Kunststoffrohre bewirken. Bezüglich der Wirtschaftlichkeit kann festgestellt werden, daß vor allem die für höhere Anforderungen konzipierten Rohre aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, Polyethylen-HD und Polyethylen-X häufig teurer sind, als die alternativ einsetzbaren Produkte aus anderen Werkstoffen. Zumindest dann, wenn man den Anschaffungspreis von Rohren und Zubehörteilen in DM pro Meter Rohrmaterial betrachtet. Leichte Handhabbarkeit, Verbindungstechnik und Flexibilität der Kunststoffrohre bieten bei Einbau und Verlegung wirtschaftliche Vorteile.

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Die experimentelle Verifizierung der Berechnungsannahmen der ATV M127 Teil 2 war Ziel des Forschungsvorhabens. Untersucht wurde das auflastbedingte Verformungsverhalten von mit Schlauchlinern sanierten Betonrohren DN 800. Es wurden 2 großmaßstäbliche Versuche mit 2 unterschiedlichen Linerwandstärken (9,0 mm bzw. 18,0 mm) durchgeführt. Die maximalen Linerbeanspruchungen traten bei beiden Versuchen in der Sohle auf. Ferner wurde deutlich, daß der dünnere Liner unabhängig von der Laststufe nur ca. 50% der Beanspruchung des dickeren Liners erfährt. Der Vergleich zwischen experimentellen und numerischen Ergebnissen ergab keine befriedigende Übereinstimmung. Als Schlußfolgerungen hinsichtlich der Planung von Sanierungsmaßnahmen ergeben sich: Mit Linern sanierte biegesteife Rohre weisen ein erhebliches Verformungsvermögen auf. Die gemessenen Linerdehnungen zeigen ferner, daß ein dünnerer Liner geringer beansprucht wird; d.h. gegenüber einer Berechnung nach ATV A127 (bisher gängige Praxis) können erhebliche Einsparungen erzielt werden.

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Zur ökologischen Bewertung von Produkten zur Rohrmuffensanierung werden in einer Prüfeinrichtung Eluate aus ihnen gewonnen und diese bezüglich der Menge ihrer eluierbaren organischen Inhaltsstoffe mit Hilfe von Biotests und bezüglich der biologischen Abbaubarkeit der Inhaltsstoffe untersucht und bewertet. Diese Prüfeinrichtung besteht aus einem mit Sand gefüllten Metallzylinder (Durchmesser 1 m, Länge 1,2 m), in den ein schadhaftes Abwasserrohr (Muffenspalt) eingebaut ist. Der Sand wird kontinuierlich mit Wasser durchströmt. Mit Hilfe eines Packers wird die Schadstelle durch Injektion des Produktes abgedichtet. Das den Sand durchströmende Wasser (belastet mit den nicht auspolymerisierten organischen Anteilen des Produktes) wird aufgefangen und untersucht. Zum Vergleich mit dieser Versuchseinrichtung wird das Produkt in einen mit Sand gefüllten und kontinuierlich mit Wasser durchströmten Plexiglaszylinder (Durchmesser 28 cm, Höhe 50 cm) injiziert (sog. Säulenversuch). Das eluierende Wasser wird aufgefangen und untersucht. Der Vergleich der Versuchsergebnisse zeigt, daß die Eluate aus dem Säulenversuch mit organischen Stoffen belasteter sind als die Eluate aus dem großen Zylinder. Dadurch sind auch die Wirkungen auf die Testorganismen in den Biotests stärker. Da die Untersuchungsergebnisse aus den Säuleneluaten besser reproduzierbar und interpretierbar sind, wird empfohlen, den Säulenversuch auch zur ökologischen Bewertung der Produkte zuzulassen.

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Zeitschriftenartikel

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