Waarom traditionele koolteer epoxy coatings niet geschikt zijn als beschermingslaag in waterzuiveringsinstallaties

Waarom traditionele koolteer epoxy coatings niet geschikt zijn als beschermingslaag in waterzuiveringsinstallaties

Algemeen wordt aangenomen dat huishoudelijk afvalwater geen schade berokkent aan beton in waterzuiveringsinstallaties wanneer ze rechtstreeks in contact komen met elkaar. Onbehandeld stedelijk of industrieel afvalwater kan daarentegen het beton aantasten wanneer het agressieve chemicaliën bevat (bijvoorbeeld sulfaten) en/of een lage pH-waarde heeft (lager dan 7). Vaak horen we echter dat het bovenste gedeelte van gesloten afvalwater- en rioleringssystemen, boven de waterlijn, onder betondekkingen of -daken, is aangetast.

Indien de lege ruimte boven het afvalwater in een gesloten betonnen tank, rioolbuis of put niet goed wordt geventileerd, krijgen anaerobe (zuurstofarme) omstandigheden vrij spel. Bacteriën gaan dan waterstofsulfidegas produceren in het afvalwater. Dat waterstofsulfidegas gaat zich ophopen in de lege ruimte, vermengt er zich met vocht, bijvoorbeeld condens, aan het oppervlak van het afvalwater en wordt omgezet in zwavelzuur. Zwavelzuur heeft een lage pH-waarde en tast dus het beton aan.

Dikwijls zien we dan ook aanzienlijke schade aan de binnenzijde van het bovenste gedeelte van betonnen buizen, opslagtanks en/of rioolputten in prefabbeton in slecht geventileerde en afgesloten rioleringssystemen.

Omstandigheden veranderen door de samenstelling van het afvalwater

Vóór de jaren ‘80 van de vorige eeuw bevatte het stedelijke afvalwater een watersulfidegehalte van doorgaans om en nabij de 10 deeltjes per miljoen. Dit kwam door de hoeveelheid water die werd gebruikt voor het doorspoelen van toiletten en door de aanwezigheid van zware metalen, die de sulfideconcentratie in het water terugdrong.

Sindsdien lijkt het erop dat de aanwezigheid van zware metalen in het afvalwater is afgenomen door nieuwe voorschriften en programma’s die bedoeld zijn om het waterverbruik voor huishoudelijke doeleinden terug te dringen en het hergebruik van regenwater en grijs water te verhogen. Die voorschriften en werkwijzen hebben ervoor gezorgd dat het H2S-gas in tienvoud is toegenomen (van 10 ppm tot 100 ppm, en in sommige gevallen zelfs 300 ppm). Daardoor is de samenstelling van het afvalwater ook agressiever geworden. De gevolgen daarvan zijn:

• hogere biogene zwavelzuurconcentraties.
• oppervlakken van beton die aanhoudend en langdurig worden blootgesteld aan zuren, aangezien de vorming van zwavelzuur constanter is.
• hogere H₂S-gehaltes en doordringing van andere gassen in coatings die het beton zouden moeten beschermen.
• grotere kolonisatie van zwaveloxiderende bacteriën, en dus dikkere afzettingen op het beton.

Traditionele oplossingen met koolteer epoxy coatings

Koolteer epoxy wordt al jaar en dag gebruikt voor afvalwatertoepassingen, omdat het goed presteert en jarenlang een doeltreffende bescherming voor het beton biedt.

Koolteer epoxy is een redelijk gemakkelijk aan te brengen, rendabele coating die gedurende een bepaalde periode weerstand biedt tegen lage zwavelzuurconcentraties. De epoxy coating hecht zich aan droog beton, maar kan slechts in zeer beperkte mate actieve scheuren in het beton dichten en overbruggen.

Wanneer koolteer epoxy coatings worden aangebracht op betonnen oppervlakken, mag het vochtresidu in het beton niet hoger zijn dan 4%. Gewoonlijk duurt het minimaal 7 dagen bij temperaturen boven 10°C om uitharding van de coating te voltooien, voordat deze kan worden ondergedompeld. De coating is doorgaans niet dikker dan 0,5 mm, aangezien het moeilijk is om een dikkere coating aan te brengen. Toch kan een dikkere coating noodzakelijk zijn voor onregelmatige oppervlakken of voor een betere bescherming van het beton.

Inspecties van bestaande waterzuiverings-installaties tonen aan dat de verschuiving naar een agressievere blootstelling de duurzaamheid van coatings op basis van deze technologie beperkt. Dit komt doordat koolteer epoxy coating een goede chemische weerstand biedt tegen lage zuurconcentraties, maar tekortschiet als de concentratie toeneemt. Ook de strenge eisen voor het aanbrengen van de coating, de beperkte mogelijkheden voor het dichten van barsten en scheuren in het beton en de geringe dikte van de film verlagen de veiligheidsfactor van deze producten. Het brengt de continuïteit van de aangebrachte film in gevaar, die de betonnen en stalen oppervlakken moet beschermen tegen de werking van zuren.

Weerstand tegen bacteriële inwerkingen

Wanneer een nieuw product wordt ontwikkeld om waterzuiveringsinstallaties te beschermen, komen de resultaten van het laboratorium vaak niet overeen met de daadwerkelijke prestaties wanneer deze verschillende technologieën in de praktijk worden gebruikt in waterzuiveringsinstallaties. Een van de redenen daarvoor is dat de gebruikelijke laboratoriumtesten enkel rekening houden met de weerstand tegen zwavelzuur en niet met de weerstand tegen bacteriële inwerkingen.

Het is moeilijk om bacteriële inwerkingen te simuleren in het laboratorium. De testkamer moet immers niet alleen het H₂S-gehalte, het nutriëntengehalte, de vochtgraad en de temperatuur nabootsen, ze moet die omstandigheden ook optimaliseren voor een versnelde veroudering. Er zijn tal van experimenten nodig om de werkelijke omstandigheden na te bootsen, zodat deze lijken op de verouderingssituatie in de praktijk.

Vereiste criteria voor de prestaties en het aanbrengen van coatings of membranen onder de huidige omstandigheden

In het licht van de huidige agressievere omstandigheden zouden de specificaties voor coatings of membranen voor beton die worden gebruikt in rioolbuizen en waterzuiveringsinstallaties voor huishoudelijk en industrieel afvalwater de volgende eigenschappen moeten bevatten:

• betere weerstand tegen zwavelzuur op lange termijn
• lagere doordringbaarheid, met inbegrip van een lage waterdampdoorlatendheid en lage waterabsorptie
• weerstand tegen bacteriële inwerkingen
• optimale hechting aan de ondergrond
• mogelijkheid tot het dichten van barsten en scheuren in beton
• hoge mechanische weerstand (slijting en impact)

De kwaliteit van het membraan is ook van cruciaal belang, aangezien het membraan als barrière ter bescherming van het beton dient en de prestaties op de lange termijn moeten worden gewaarborgd. Daarom moeten de specificaties van de coating niet alleen rekening houden met de bovengenoemde prestatiecriteria, maar ook met enkele criteria voor het aanbrengen van de coating om initiële defecten van het membraan te vermijden:

• vochttolerantie voor het aanbrengen en uitharden van de coating, met name bij renovatieprojecten
• gemak om gaatjesvrije lagen te verkrijgen
• volledige uithardingstijd en beperkingen voor het hercoaten
• mogelijkheid om het product aan te brengen op oppervlakken boven het hoofd of verticale oppervlakken zonder uitzakkingen
• hechting aan betonnen en metalen ondergronden
• eenvoudige procedures voor het aanbrengen van de coating in krappe ruimtes

Oplossingen

Het mag duidelijk zijn dat het vinden van de juiste oplossing om het beton van waterzuiveringsinstallaties te beschermen geen eenvoudige opgave is. Elke situatie is uniek en vraagt om zijn eigen specifieke benadering met betrekking tot de keuze van de juiste coating om het beton te beschermen tot de keuze van de juiste gekwalificeerde aannemer. De gekozen oplossing dient er niet alleen voor te moeten zorgen dat de installatie om het afvalwater te verwerken jarenlang probleemloos kan functioneren. Ook zal de productiestop tijdens de renovatie tot een minimum beperkt moeten worden om de waterzuiveringsinstallatie zoveel mogelijk in bedrijf te houden. Met de op Xolutec™ gebaseerde MasterSeal 7000 CR heeft Master Builders Solutions een duurzame oplossing in huis die zelfs de meest complexe situaties het hoofd kan bieden. Xolutec™ is een nieuwe en innovatieve technologie die de voordelen van voorgaande technologieën combineert. Zo beschermt de MasterSeal 7000 CR het beton tegen chemische invloeden, zoals hoge concentraties biogeen zwavelzuur. De MasterSeal 7000 CR is snel en makkelijk aan te brengen, zelfs op vochtig beton en heeft een scheuroverbruggende capaciteit van 0,7 mm. Kijk op

Wenst u meer informatie over onze oplossingen voor de bouwsector?  Contacteer ons via onderstaand formulier.