Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von zementbedingten Ablagerungen in einem Bauwerksentwässerungssystem. Unter Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus versteht man Infrastrukturanlagen wie z.B. Gebäude, Hochbauten, Bahnhöfe, Flughafenanlagen, Strassen, Tunnelbauten, Stollen, Kavernen, Staumauern, Talsperren, Wasserkraftbauten, Erddämme, Stützmauern, Strassenbauten, Hangentwässerungsanlagen, Quellfassungen oder provisorische Baugruben.
Bei der Entwässerung von Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus fallen Grund- und Sickerwässer an, die einen unterschiedlich hohen Gehalt an gelösten Wasserinhaltsstoffen aufweisen. Diese vorwiegend anorganischen Wasserinhaltsstoffe verursachen oft harte Ablagerungen. Die Problematik wird in der VSS-Forschungsarbeit Nr. 16/90 mit dem Thema "Versinterungen von Entwässerungsleitungen, Ursachen und Gegenmassnahmen" welche mit dem Schlussbericht im Januar 1996 abgeschlossen wurde, einfach und verständlich dargestellt. Im Schlussbericht wurden die Ergebnisse der Forschungsarbeit wie folgt zusammengefasst:
Als Hauptursachen von Versinterungen sind zu nennen:
&cirf& Die CO2-Konzentration (CO<2>-Partialdruck) der Porenluft im Boden nimmt i.a. mit zunehmender Tiefe zu und damit steigt auch der Anteil der Kohlensäure (H<+> und HCO<->3) im Wasser, sodass zusätzliches CaCO3 gelöst wird.
&cirf& Beim Kontakt des Grund- und Sickerwassers mit atmosphärischer Luft nimmt der CO2-Partialdruck i.a. wieder ab, d.h. CO2 entweicht aus dem Wasser in die Luft, sodass weniger CaCO3 in Lösung bleiben kann und ein Teil ausgefällt wird.
&cirf& Im Zusammenhang mit der Versinterung von Entwässerungssystemen spielen die zementgebundenen Baustoffe mit ihrem basischen Charakter und dem hohen Gehalt an Ca2+ eine entscheidende Rolle: Kohlensäure wird durch die Base Ca(OH)2 "neutralisiert und steht damit nicht mehr zur Lösung von CaCO3 zur Verfügung. Zudem enthält vor allem junger Beton in den Poren selbst viel leicht lösliches Calciumhydroxid (Ca(OH)2).
Beides führt schliesslich zu starker Ausfällung von CaCO3" (Ende Auszug).
Es können demnach zwei grundsätzlich verschiedene Mechanismen für die Versinterungsbildung unterschieden werden. Einerseits entstehen Ablagerungen bei kalkübersättigtem Grund- und Sickerwasser, das sich auf natürliche Art mineralisiert hat, durch die Druckentlastung beim Eintritt in das Entwässerungssystems sowie durch den tieferen CO2-Partialdruck und andererseits können Ablagerungen durch den Kontakt von Grund- und Sickerwasser mit zementgebundenen Baustoffen entstehen. Während die Ablagerungen, die durch natürliches, kalkübersättigtes Bergwasser entstehen, in ihrer Stärke, d.h. dem Schichtaufbau pro Jahr, konstant sind, verhält es sich bei zementbedingten Ablagerungen anders. Bei zementbedingten Ablagerungen entstehen die grössten Schichtstärken unmittelbar nach dem Betonieren oder Gunitieren der Bauwerksteile, also während der eigentlichen Bauphase.
Die Ablagerungsstärke nimmt danach kontinuierlich ab, kann aber dennoch über Jahrzehnte hinweg Probleme bereiten. Dieser Umstand lässt sich damit erklären, dass zu Beginn, unmittelbar nach dem Betonieren oder Gunitieren des Bauteils, einerseits das Grund- und Sickerwasser viel mehr Calciumhydoxid aus dem Bauteil herauslösen kann und andererseits die pH-Wert-Erhöhung des Grund- und Sickerwassers durch den Kontakt mit dem Bauteil zu diesem Zeitpunkt am stärksten ist. Zahlreiche Analysen solcher zementbedingter Ablagerungen ergaben folgende Komponenten: 95-98% CaCO3, 1-2% SO2, 0,5% Na2O, 0,2% Al2O3. Für die Auslaugung zementgebundener Bauteile spielen die Alkalien Na und K, die hauptsächlich aus dem Erstarrungsbeschleuniger stammen, eine grosse Rolle.
Seitens der Betontechnologie wird daher an einer besseren Auswahl der Betonzusatzstoffe, einer Minimierung der alkalihaltigen Beschleunigerzugabe und einer Optimierung der Betonzusammensetzung, zum Beispiel durch ein dichteres Gefüge, gearbeitet. Die Auslaugbarkeit sowie die pH-Wert-Erhöhung des Grund- und Sickerwassers lässt sich damit jedoch nur sehr begrenzt beherrschen.
Unabhängig von ihrer Bildungsart verkleinern diese harten, festhaftenden Ablagerungen die Abflussquerschnitte oder schliessen sie in Extremfällen ganz. In der Folge können die anfallenden Wassermengen nicht mehr frei abfliessen, und es bilden sich Rückstaus, die grosse Schäden verursachen können. Diese Ablagerungen vermindern die Funktionstüchtigkeit aller Teile eines Bauwerksentwässerungssystems. In Teilen des sogenannten primären Entwässerungssystems, wie beispielsweise den Sickergräben 32, Sickerschichten 33, Sanddrains 34, wie z.B. Sickeranlagen aus Sandlagen, Geodrains 35, wie z.B. Sickeranlagen aus Kunststoff oder Geotextilien, Drainagematten aller Art, sowie Drainagebohrungen im Fels 42, können Ablagerungen die Wirksamkeit der Entwässerung reduzieren oder ganz zerstören.
Im primären Teil des Entwässerungssystems sind Unterhaltsarbeiten, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem Aufwand möglich, wodurch aufwendige Sanierungsarbeiten oft die einzige Möglichkeit darstellen um die Funktionstüchtigkeit des Entwässerungssystems wiederherzustellen. In den Bereichen des sekundären Entwässerungssystem wie z.B. den Sickerleitungen 13 mit durchlässiger Wandung, wie z.B. unverfugte, gelochte oder geschlitzte Rohre, Rigolen, Rinnen 27, Gräben 28, Abschlüsse 29, Schlammsammler 30, sowie Einlaufschächte 31, Sammelleitungen 21, die das gesamte, ihnen durch Sekundärleitungen zugeführte Grund- und Sickerwasser eines Abschnitts des Entwässerungssystems aufnehmen und ableiten, zudem Kontrollschächte 12 und Einlaufbauwerke 36 sind periodische Unterhaltsarbeiten zum Entfernen dieser Ablagerungen, wegen der besseren Zugänglichkeit, möglich.
Dennoch sind auch hier die periodischen Unterhaltsarbeiten aufwendig und erreichen nicht immer das gewünschte Resultat.
Die Schäden, die durch die Ablagerungsbildung in Bauwerksentwässerungssystemen entstehen können, reichen von unerwünschten Wasserinfiltrationen ins Bauwerksinnere, zu hohen Wasserdrücken auf die Bauwerksschale, Eisbildung auf Fahrbahnen, Vernässungen im Gewölbe verbunden mit der Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen bei Bahntunneln und dergleichen. Zudem verringert der direkte Wasserkontakt generell die Dauerhaftigkeit der Bauwerke. Speziell bei jenen Bauwerken, deren Stabilität von der einwandfreien Funktionstüchtigkeit des Entwässerungssystems abhängig sind, können Ablagerungen fatale Folgen haben.
Die zur Zeit gebräuchlichsten Verfahren zum Entfernen dieser Ablagerungen sind: die elektromechanische Reinigung mit Spezialwerkzeugen wie beispielsweise Kanalfernsehen verbunden mit Robotik, sowie Hochdruckspülen oder Hochdruckfräsen mit Wasser. Diese Verfahren sind kostspielig, arbeitsintensiv und führen oft zu unerwünschten Betriebsunterbrüchen. Sind diese Arbeiten, aus bautechnischen Gründen, nicht möglich oder erzielen nicht das gewünschte Resultat, so kann die Funktionstüchtigkeit meist nur mit aufwendigen Sanierungsarbeiten wiederhergestellt werden.
Seit langer Zeit sucht man deshalb nach einem Verfahren, das die Bildung dieser Ablagerungen reduziert oder verhindert. Die Vereinigung Schweizer Strassenfachleute (VSS) hat dazu einen Forschungsauftrag (VSS-Forschungsauftrag 16/90; Versinterung von Bauwerksentwässerungen) erteilt. In ihrem Schlussbericht vom Januar 1996 kommt die beauftragte Kommission zum Schluss, dass insbesondere die verwendeten Werkstoffe sowie deren Oberflächenbeschaffenheit die Wachstumsrate der Ablagerungen an den wasserführenden Teilen stark beeinflussen. Die Kommission schreibt in ihren Bericht, dass einzig konstruktive Massnahmen geeignet sind, die Bildung von harten Ablagerungen zu hemmen. Dazu empfiehlt sie, den Wasserabfluss möglichst ruhig zu halten und die wasserführenden Teile mit einer glatten Oberfläche zu versehen, um die Haftung der Ablagerungen zu verkleinern.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Reduktion von zementbedingten Ablagerungen in einem Bauwerksentwässerungssystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem abzuführenden Sicker- oder Grundwasser ein spezielles Konditionierungsmittel, die Polyasparaginsäure, zugegeben wird. Die Polyasparaginsäure kann in jedem Verhältnis mit Wasser verdünnt und in dieser Form zum Grund- und Sickerwasser zugegeben werden. Dabei sind auch Gemische mit bekannten zur Zeit gebräuchlichen Härtestabilisatoren, Dispergatoren und Sequestiermitteln geeignet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Dosieranlage (16), die zum Dosieren der Polyasparaginsäure in das Bauwerksentwässerungssystem dient.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Verteilsystem (4), das zur flächendeckenden Zugabe der Polyasparaginsäure in das primäre Bauwerksentwässerungssystem dient. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens mit Depotsteinen (47), die zur Zugabe des Konditionierungsmittels in das primäre und sekundäre Bauwerksentwässerungssystem dienen. Die Depotsteine bestehen aus Polyasparaginsäure in fester Form und einer geeigneten Trägersubstanz, wie z.B. der Laurinsäure, die ein zu rasches Auflösen der Steine verhindert und eine kontinuierliche Zugabe des Konditionierungsmittels zum Grund- und Sickerwasser gewährleistet.
Durch die Zugabe der Polyasparaginsäure zum zu behandelnden Wasser kann einerseits das Aufwachsen der Kristallkeime behindert und zudem die entstehenden Kalkkristalle dispergiert werden. Bei richtiger Anwendung dieses Verfahrens wird dadurch die Bildung von harten Ablagerungen unmöglich. Die Verhinderung der Ablagerungsbildung durch die Zugabe von Polyasparaginsäure zum Grund- und Sickerwasser wirkt dabei in einem pH-Bereich von 4 bis 12,5. Insbesondere wenn der pH-Wert des Grund- und Sickerwassers über 8,5 steigt, was für die Bildung von zementbedingten Ablagerungen charakteristisch ist, verhindert die Polyasparaginsäure ohne nennenswerten Wirkungsabfall die Bildung von Ablagerungen.
Alle herkömmlichen Konditionierungsmittel für wässrige Systeme insbesondere Härtestabilisatoren wie beispielsweise N-haltige Phosphonate, insb. Aminoalkylenphosphonsäuren, Phosphonocarbonsäuren, Polyoxycarbonsäuren, deren Copolymere, Bernsteinsäureamid, Polysaccharide, Proteine, oxydierte Kohlehydrate, Silikate, wie Alkalisilikate oder Dispergatoren wie Polyacrylate, Polymethacrylate, Copolymere von Acrylsäure bzw. Methacrylsäure und Acrylamid, Polyacrylamide, sulfomethylierte oder sulfoäthylierte Polyacrylamide, Copolymere bzw. Terpolymere mit Acrylsäure und Maleinsäureester, Maleinsäureanhydrid-Polymere und Copolymere verlieren bei pH-Werten > 8,5 kontinuierlich ihre Wirksamkeit bei der Verhinderung von Ablagerungen.
Alle aufgeführten Konditionierungsmittel erzielen positive Resultate bei Verhinderung von Ablagerungen die durch kalkübersättigtes, natürliches Bergwasser entstehen, d.h. in einem pH-Bereich des Grund- und Sickerwassers von 4 bis 8,5. Sie versagen aber alle bei zementbedingten Ablagerungen, wobei hier der pH-Wert des Grund- und Sickerwassers über 8,5 steigt. Natürliches Bergwasser kann nur in äusserst seltenen Fällen z.B. Bergwasser in Granitzonen verbunden mit einer sehr schwachen Mineralisation d.h. einer elektrischen Leitfähigkeit unter 400 mu s/cm, pH-Werte über 8,5 erreichen. Im Normalfall weisen Grund- und Sickerwässer einen pH-Wert deutlich unter 8,5 auf. Zementbedingte Ablagerungen entstehen nur dann, wenn der pH-Wert des Grund- und Sickerwassers durch den direkten Kontakt mit dem alkalischen Baustoff über 8,5 verschoben wird.
Während der Bauphase sind pH-Werte des Grund- und Sickerwassers über 11 die Regel und können noch Jahre nach der Bauvollendung weit über 10 liegen. Der Einsatz der Polyasparaginsäure als Konditionierungsmittel hat aber noch weitere Vorteile. So ist die Wirksamkeit der Polyasparginsäure gegenüber den herkömmlichen Konditionierungsmitteln auch bei der Ablagerungsverhinderung von natürlichem, kalkgesättigtem Bergwasser d.h. bei pH-Werten des Grund und Sickerwassers unter 8,5 deutlich besser. Zum anderen ist die Polyasparaginsäure vollständig biologisch abbaubar und kann, entgegen allen herkömmlichen Konditionierungsmitteln, in die Wassergefährdungsklasse 0 eingestuft werden.
Mit genauer Kenntnis der anfallenden Wassermenge und des zugehörigen Wasserchemismus lässt sich die geeignete Menge an Konditionierungsmittel berechnen, die notwendig ist, um die Bildung von Ablagerungen in einem Entwässerungssystem zu verhindern. Gegebenenfalls lässt sich diese Menge auch empirisch bestimmen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen für ein Beispiel und einen Vergleichsversuch näher erläutert werden.
Figur 1
Fig. 1 zeigt den schematischen Querschnitt eines Strassentunnels im Fels, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet wäre. Die Darstellung entspricht einem Schnitt auf der Höhe der Linie B-B der Fig. 2. Diese Darstellung gehört zum Beispiel 1 und 2. Die Darstellung enthält das Grund- und Sickerwasser 1, den anstehenden Fels 2, die Ringspalthinterfüllung 3, das Verteilsystem 4, die Kunststoffabdichtung 5, den Innenring 6, das Lichtraumprofil 7, die Gewölbedrainage 8, die in periodischen Abständen in die Rigole 11 geführt wird, ein Betonelement 9, den Sohltübbing 10, die Kontrollschächte 12, die Halterung der Dosieranlage 14, die Halterung des Vorratsbehälters 15, die Dosieranlage 16, die Dosierleitung 17, den Vorratsbehälter (Konditionierungsmittel) 18, den vergrösserten Kontrollschacht beim Tunnelportal 19, einen Messüberfall oder eine vergleichbare Installation 20,
die Sammelleitung 21, die Kabelverbindung 23, den Vorfluter 24, die Geleiseschwellen 25, und das Drainagevlies 26.
Figur 2
Fig. 2 zeigt die schematisch vereinfachte Darstellung der Tunnelentwässerung anhand eines Schnittes auf Höhe der Linie A-A der Fig. 1. Diese Darstellung gehört zum Beispiel 1 und 2.
Figur 3
Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung der zur Zeit gebräuchlichsten Elemente von Entwässerungssystemen. Diese Darstellung gehört zum Beispiel 1 und 2.
Figur 4
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung der zur Zeit gebräuchlichsten Elemente von Entwässerungssystemen anhand eines Schnittes auf Höhe der Linie A-A der Fig. 3. Diese Darstellung gehört zum Beispiel 1 und 2.
Fig. 3 enthält zusammen mit der Fig. 4 alle wesentlichen Elemente, die ein Entwässerungssystem beinhalten kann. Die Elemente der Oberflächenentwässerung (sekundäres Entwässerungssystem) sind: Rinnen 27, Gräben 28, Abschlüsse 29, Schlammsammler 30 sowie Einlaufschächte 31. Die Elemente der Drainagen (primäres Entwässerungsystem) sind Sickergräben 32, Sickerleitungen 13 mit durchlässiger Wandung, wie z.B. unverfugte, gelochte oder geschlitzte Rohre, Rigolen, Sickerschichten 33, Sanddrains 34, wie z.B. Sickeranlagen aus Sandlagen, Geodrains 35, wie z.B. Sickeranlagen aus Kunststoff wie Drainagevliese, Noppenfolien oder Geotextilien, sowie Drainagebohrungen im Fels 42.
Die Elemente der Kanalisation (sekundäres Entwässerungssystem) sind Sammelleitungen 21, die das gesamte, ihnen durch Sekundärleitungen zugeführte Grund- und Sickerwasser eines Abschnitts des Entwässerungssystems aufnehmen und ableiten, zudem Kontrollschächte 12 und Einlaufbauwerke 36. Die Elemente der Rückgabebauwerke sind Auslaufbauwerke 37, Rückhaltebecken 38, Versickerungsanlagen 39, Regenüberlauf 40 und \labscheider 41.
Figur 5
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den N 13 Isla-Bella Strassentunnel in der Schweiz im Bereich der Gehwegkonsole. Die Darstellung zeigt den Aufbau der verschiedenen Entwässerungsleitungen in diesem Strassentunnel. Diese Darstellung gehört zum Vergleichsversuch (Beispiel 2) und zum Beispiel 3. Die Darstellung enthält die Fahrbahnplatte 22, die Isolationssickerleitung 43, die Transportleitung 44 und die Drainageleitung 45, einen schematischen Schnitt durch das Verteilsystem 46 in den primären Entwässerungssystemen, die Depotsteine 47 und die Sickerschicht der Isolationssickerleitung 48.
Beispiel 1:
Verfahren zur Konditionierung des Grund- und Sickerwassers
Im ersten Beispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 erfolgt die Zugabe des Konditionierungsmittels über eine Dosieranlage 16 und eine Einspeisleitung 17 aus Kunststoff in den nächstgelegenen Schacht 12 der Rigole 11. Die Zugabe kann auch gleichzeitig über eine identische, zweite Einspeisleitung 17 und ein nachfolgendes Verteilsystem 4, analog einer Sprinkleranlage, punktuell oder flächenhaft in das primäre Entwässerungssystem erfolgen. Das Konditionierungsmittel wird in wässriger Form in das Entwässerungssystem eingespiesen.
Die Menge des Mittels richtet sich nach der Menge und dem Chemismus des anfallenden Bergwassers.
Zur Bestimmung des Chemismus des anfallenden Bergwassers sollten an verschiedenen Standorten über die Tunnelachse verteilt Wasserproben direkt vor Ort, beispielsweise aus Bohrlöchern entnommen werden. Die chemische Analyse sollte mindestens die folgenden Angaben liefern: Gesamthärte DEG dH, Carbonathärte DEG dH, m-Wert, Ca-Härte DEG dH, elektrische Leitfähigkeit mu s/cm, pH-Wert, Sulfat mg/l, Chlorid mg/l, Natrium mg/l. Aus diesen Angaben lässt sich ein Stabilitätsindex nach Ryznar berechnen, der die Grundlage für die minimal notwendige Dosierung des Mittels bildet. Für hartes Bergwasser mit einer Gesamthärte von 40 DEG dH und einer Carbonathärte von 20 DEG dH empfiehlt sich auf diese Weise eine Dosierung von ca. 2 g Konditionierungsmittel pro m<3> der Marke SAP 73, auf der Basis von Polyasparaginsäure. Das Produkt SAP 73 ist im Handel bei der Firma Ingenieurbüro M.
Wegmüller GmbH, in CH-4125 Riehen, erhältlich. Für andere Konditionierungsmittel ist die Menge fallweise zu berechnen.
Zur optimalen Verteilung des Konditionierungsmittels empfiehlt sich eine Vorverdünnung mit Brauch- oder Trinkwasser. Eine Vorverdünnung oder separate Zugabe von Brauch- oder Trinkwasser ist zudem erforderlich, wenn zu Beginn der Rigole ein Streckenabschnitt ohne steten Zufluss von Bergwasser ansteht und dadurch die Rigole zumindest teilweise trocken liegt. Eine Verdünnung ist auch dann sinnvoll, wenn das Konditionierungsmittel flächenhaft mit dem Verteilsystem 4, in das primäre Entwässerungssystem eingespiesen werden soll, denn hier wird nicht immer überall fliessendes Sicker- oder Grundwasser für eine gute Verteilung und Vermischung des Mittels sorgen.
In diesen Fällen kann die Dosieranlage 16 mit einem Brauch- oder Trinkwasseranschluss ausgestattet werden, damit das Konditionierungsmittel in jedem beliebigen Verhältnis mit Brauchwasser verdünnt und danach in das primäre oder sekundäre Entwässerungssystem eingespeist werden kann. Natürlich kann die Zugabe des Brauch- und Trinkwassers auch über separate Verteilleitungen erfolgen. Bei starken Schwankungen der anfallenden Sicker- und Grundwassermenge lohnt es sich, wenn die Dosieranlage 16 in Abhängigkeit von der anfallenden Wassermenge am Ende eines bestimmten Teilabschnitts oder des gesamten Entwässerungssystems gesteuert ist.
Am Ende der Tunnelentwässerung befindet sich in der Mehrzahl solcher Entwässerungssysteme ein vergrösserter Kontrollschacht 19. Hier wird die anfallende Menge Bergwasser in den Entwässerungskanal 21 umgeleitet und - wie in Fig. 2 dargestellt - einem Vorfluter 24 zugeleitet.
Im Entwässerungskanal 21 kann an geeigneter Stelle ein Messüberfall 20 oder eine vergleichbare Installation angebracht werden, die es ermöglicht, die durchfliessende Wassermenge in periodischen Abständen zu ermitteln und über eine Kabelverbindung 23 an die Dosieranlage 16 weiterzuleiten. Damit wird erreicht, dass die Dosieranlage 16 zu jedem Zeitpunkt genau jene Menge Konditionierungsmittel in das Entwässerungssystem einspeist, die nötig ist, damit am Ende der Entwässerungsleitung die im Wasser enthaltene Produktkonzentration den vorgegebenen Sollwert erreicht.
Das Verteilsystern 4, zur Zugabe des Konditionierungsmittels, kann aus einzelnen Dosierleitungen mit mehreren Zugabeöffnungen, die bei Bedarf mit Dosierventilen bestückt sind, versehen sein. Zudem kann das Verteilsystem 4 aus installationstechnischen Gründen direkt mit der Kunststoffdichtungsbahn 5, oder mit einem DrainagevIies 26 verbunden sein. Die Installation eines flächendeckenden Verteilsystems ist recht aufwendig und lohnt sich nur in jenen Zonen in denen mit massiver Ablagerungsbildung zu rechnen ist. Das Verteilsystem lässt sich mit vernünftigem Aufwand fast nur bei Neubauten realisieren, da bei bestehenden Bauwerken das primäre Entwässerungssystem in der Regel nicht zugänglich ist.
Beispiel 2:
Vergleichsversuch mit natürlichem kalkübersättigtem Bergwasser
Im Nationalstrassentunnel Isla-Bella der N 13 wurde im Laufe des Jahres 1994 ein Versuch zur Reduktion von Ablagerungen in einer der Entwässerungsleitungen (rechte Transportleitung bei Blickrichtung Chur) durchgeführt. Seit dem Bau dieses Tunnels bilden sich in dieser Entwässerungsleitung pro Jahr bis zu 2 cm dicke, harte Ablagerungsschichten, die mit äusserst aufwendigen Unterhaltsmethoden periodisch entfernt werden müssen. Um diese und andere Unterhaltsarbeiten durchführen zu können, wird der Strassentunnel während 2 Wochen pro Jahr nachts für den Verkehr gesperrt. In der Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Isla-Bella Strassentunnel im Bereich der Gehwegkonsole mit den verschiedenen Entwässerungsleitungen dargestellt.
Die Isolationssickerleitung 43 sammelt das hinter der Isolation anfallende Bergwasser und leitet es in periodischen Abständen über einen Schacht der Transportleitung 44 zu. Die Drainageleitung 45 unter dem Fahrbahnrandabschluss war für den Versuch ohne Bedeutung. Der dargestellte Aufbau des Strassenquerschnitts hat sowohl für die rechte wie auch die linke Tunnelseite Gültigkeit. Zur Bestimmung der Versuchsparameter wurden aus dem Strassentunnel an verschiedenen Stellen Wasser- und Ablagerungsproben entnommen. Die chemischen Analysen der Wasserproben ergaben folgende Resultate:
Entnahmeort der Wasserproben:
Nr. 1: Ende der Transportleitung, vor dem Nordportal (max. Bergwassermenge).
Nr. 2: Mitte der Transportleitung, in Tunnelmitte (mittlere Bergwassermenge).
Nr. 3: Beginn der Transportleitung (Südportal), nahe der Dosieranlage (min. Bergwassermenge)
<tb><TABLE> Columns=4
<tb>Head Col 2 AL=L: Nr. 1
<tb>Head Col 1: Nr. 2
<tb>Head Col 2: Nr. 3
<tb><SEP>pH<SEP>7,6<SEP>7,6<SEP>7,7
<tb><SEP>Elektr. Leitfähigkeit ( mu s/cm)<CEL AL=L>704<CEL AL=L>692<SEP>680
<tb><SEP>m-Wert (Ks 4,3/mmol/l)<SEP>5,7<SEP>6,0<SEP>6,8
<tb><SEP>Ca-Härte ( DEG dH)<CEL AL=L>10,9<SEP>12,3<SEP>13,1
<tb><SEP>Eisen (mg/l)<SEP>0,05<SEP>0,04<SEP>0,03
<tb><SEP>Sulfat (mg/l)<SEP>90<SEP>55<SEP>108
<tb><SEP>Stabilitätsindex nach Ryznar<SEP>6,8<SEP>6,6<CEL AL=L>6,5
<tb><SEP>Sättigungsindex nach Langelier<SEP>0,4<SEP>0,5<SEP>0,5
<tb></TABLE>
Die chemischen Analysen von vier Ablagerungsproben (Probennummer 1-4), die in zunehmender Distanz vom Südportal der Transportleitung entnommen wurden, ergaben folgende Werte (in %):
<tb><TABLE> Columns=5
<tb>Head Col 1: Probennummer
<tb>Head Col 2: 1
<tb>Head Col 3: 2
<tb>Head Col 4: 3
<tb>Head Col 5: 4
<tb><SEP>Glühverlust (bei 900 DEG C)<SEP>43,8<SEP>43,2<SEP>43,3<SEP>43,5
<tb><SEP>Kieselsäure (SiO2)<SEP>0,4<SEP>0,7<SEP>0,2<SEP>0,7
<tb><SEP>Eisenoxid (Fe203)<CEL AL=L>0,24<SEP>0,65<SEP>0,49<SEP>0,47
<tb><SEP>Calciumoxid (CaO)<SEP>50,7<SEP>51,2<SEP>51,2<CEL AL=L>53,5
<tb><SEP>Magnesiumoxid (MgO)<SEP>0,6<SEP>0,8<SEP>0,7<SEP>0,9
<tb></TABLE>
Diese Analysen liessen folgende Aussagen zu: Die Ca-Härte des Sickerwassers ist am Ende des Tunnels deutlich niedriger als in der Tunnelmitte (die Differenz von 1 DEG dH entspricht einer Abscheidung von ca. 18 g CaCO3 pro m<3> Bergwasser). Alle Ablagerungsproben zeigen deutlich die fast ausschliessliche Bildung von CaCO3 an. Daneben fanden sich geringe Mengen an Magnesium- und Eisensalzen sowie etwas Silikat. Schwerlösliche Phosphat- und Sulfatverbindungen fanden sich nicht. Der jeweilige Ryznar-Index lag oberhalb von 6,0. Danach neigt das vorliegende Wasser nur schwach zu Ablagerungen. Der Langelier-Index zeigte dagegen Werte > O an. Hier wurde die Bildung von Calciumablagerungen deutlich. Auf Grund dieser Resultate wurde die Versuchsanordnung bestimmt.
Ab Südportal steigt die Fahrbahn im Tunnel (und damit verbunden auch die beiden Transportleitungen) auf den ersten ca. 300 Metern an. Danach folgt ein Längsgefällewechsel, der den Bergwasserabfluss bis zum Nordportal bestimmt. Unterhalb des rechten und linken Gehwegs befindet sich je eine Transportleitung 44, die das über die Isolationssickerleitung 43 anfallende Bergwasser aufnimmt und in Richtung Nordportal ableitet. Nach dem Längsgefällewechsel wurde in der ersten Nische auf der rechten Seite (Blickrichtung Chur) eine Dosieranlage installiert. Die Dosieranlage bestand aus einem GFK-Wandgehäuse mit einer Dosierpumpe, einer Sauglanze, einem Dosierventil, einer Zeitsteuerung, einer Dosierüberwachung sowie einer Alarmierung bei fehlender Dosierung.
Die Einspeisung des Konditionierungsmittels erfolgte von der Dosieranlage über einen Polyäthylen-Schlauch in den nächstgelegenen Einlaufschacht. Damit sollte das über die Isolationssickerleitung 43 in die Transportsickerleitung 44 zufliessende Bergwasser bis zum Austritt aus dem Tunnel beim Nordportal stabilisiert werden. Die am Ende der Transportleitung (Nordportal) anfallende Bergwassermenge auf der rechten Tunnelseite betrug rund 10 l/sec. Mit dieser Menge und den bereits erwähnten Faktoren wurde die gewählte Dosiermenge bestimmt. Dabei kommt die folgende Formel zur Anwendung, in der M = Menge Nalco 77320< TM > (in ppm) und SR = Stabilitätsindex nach Ryznar ist; sie gilt für 3<SR<7 und für Grund- und Sickerwässer:
EMI12.1
Während 40 Tagen wurde die konstante Menge von 6,3 g Konditionierungsmittel pro m<3> in Tropfen in die rechte Transportleitung eingespeist. Parallel dazu blieb die linke Transportleitung unbehandelt. Als Konditionierungsmittel wurde ein Gemisch aus Na-Salzen von Polycarbonsäuren (Nalco 77320< TM >) verwendet. Zeitgleich mit dem Versuchsbeginn (Dosierbeginn) wurden zur Kontrolle der Wirkung in periodischen Abständen von ca. 250 Metern insgesamt 14 Zementsteine (Abmessungen 10 x 10 x 25 cm) in die Schächte beider Transportleitungen ausgelegt. Nach 40 Tagen wurden die Zementsteine aus den Schächten entfernt und qualitativ auf neugebildete Ablagerungen untersucht. Parallel dazu wurden an den gleichen Stellen Wasserproben entnommen und chemisch analysiert.
Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Resultate:
<tb><TABLE> Columns=5
<tb>Head Col 1: Nummer des
Zementsteins;
Entfernung bis
Sammelschacht
beim Nordportal
<tb>Head Col 2: Chemische Analyse
der Wasserproben
aus der linken
Transportleitung
(ohne Dosierung)
<tb>Head Col 3: Chemische
Analyse der
Wasserproben aus der rechten Transportleitung
(mit Dosierung)
<tb>Head Col 4: Qualitative
Beurteilung der
Ablagerungen auf
den Zementsteinen aus der linken Transportleitung
(ohne Dosierung)
<tb>Head Col 5:
Qualitative
Beurteilung der
Ablagerungen auf den Zementsteinen aus der rechten Transportleitung (mit Dosierung)
<tb><SEP>Nr. 1 ca. 1500 m<SEP>ohne Nalco 77320
Ca-Härte 13,1 DEG dH<SEP>Nalco 77320
15 m/gl
Ca-Härte 13,1 DEG dH<SEP>keine sichtbaren
Ablagerungen<SEP>keine sichtbaren Ablagerungen
<tb><SEP>Nr. 2 ca. 1250 m<SEP>rote Verfärbungen<SEP>rote Verfärbungen
<tb><SEP>Nr. 3 ca. 1000 m<SEP>rote Verfärbungen<SEP>rote Verfärbungen
<tb><SEP>Nr. 4 ca. 750 m<SEP>ohne Nalco 77320
Ca-Härte 11,8 DEG dH<SEP>Nalco 77320
15 mg/l
Ca-Härte 12,7 DEG dH<SEP>hellrote, weiche
Ablagerungen, die
infolge geringer
Fliessgeschwin-
digkeit verursacht
werden<SEP>dunkelrote, weiche Ablagerungen, die infolge geringer Fliessgeschwin-
digkeit verursacht werden
<tb><SEP>Nr. 5 ca.
500 m<SEP>ohne Nalco 77320
Ca-Härte 11,9 DEG dH<SEP>Nalco 77320
11 m/gl
Ca-Härte 13,1 DEG dH<SEP>hellrote, weiche
Ablagerungen, die
infolge geringer
Fliessgeschwindigkeit verursacht werden<SEP>dunkelrote, weiche Ablagerungen, die infolge geringer Fliessgeschwin-
digkeit verursacht werden
<tb><SEP>Nr. 6 ca. 250 m<SEP>hellrote, harte
Ablagerungen
1,5-2 mm stark<SEP>dunkelrote, weiche Ablagerungen, die infolge geringer Fliessgeschwin-
digkeit verursacht werden
<tb><SEP>Nr. 7 ca. 50 m<SEP>ohne Nalco 77320
Ca-Härte 11,0 DEG dH<SEP>Nalco 77320
8 mg/l
Ca-Härte 13,2 DEG dH<SEP>hellrote, harte
Ablagerungen
1,5-2 mm stark<SEP>lediglich rote Verfärbungen, da hier die Fliessgeschwindigkeit deutlich höher liegt
<tb></TABLE>
Die Wirkung wird deutlich sichtbar, wenn man die an den verschiedenen Bergwasserproben gemessenen Ca-Härten betrachtet. In der linken Transportleitung (ohne Zugabe von Konditionierungsmittel) sinkt die Ca-Härte des Bergwassers von den ursprünglich im Bergwasser gelösten rund 13 DEG dH auf 11,8 DEG dH bei der Tunnelmitte ab. Danach steigt die Härte geringfügig auf 11,9 DEG dH (500 Meter vor dem Ende der Transportleitung) und fällt danach nochmals deutlich auf 11,0 DEG dH (50 Meter vor dem Ende der Transportleitung) im Bereich des Nordportals. Gerade in diesem Bereich wird der Abfall der Ca-Härte durch die 1,5-2 mm starken, harten Kalk-Ablagerungen auf den Zementsteinen, die während 40 Tagen in der linken Transportleitung lagerten, bestätigt.
In der rechten Entwässerungsleitung (mit Zugabe von Konditionierungsmittel) lagen die im Bergwasser gemessenen Ca-Härten mit 12,7 DEG dH, 13,1 DEG dH und 13,2 DEG dH deutlich höher. Am Ende der Versuchsstrecke beim Zementstein Nr. 7 betrug die Differenz der Ca-Härten des Bergwassers in der rechten und linken Transportleitung 2 DEG dH. Dies bedeutet, dass es mit der in diesem Beispiel beschriebenen Zugabe von Konditionierungsmittel gelungen ist, die Bildung von harten Ablagerungen in der rechten Transportleitung in der Grössenordnung von 36 g CaCO3 pro m<3> anfallendem Bergwasser zu verhindern. Mit der Zugabe von 6,3 g Nalco 77320< TM > pro m<3> in die rechte Transportleitung wurde beim Zementstein Nr. 7 eine Produktkonzentration von 8 mg/l Bergwasser erreicht.
In den nachfolgenden Jahren konnte die Produktekonzentration beim Zementstein Nr. 7 auf 2 mg Nalco 77320< TM > pro m<3> gesenkt werden, ohne dass die Bildung von harten Ablagerungen eingesetzt hat. Um einen direkten Vergleich der Wirksamkeit der herkömmlichen Konditionierungsmittel wie dem angegebenen Nalco 77320< TM > und dem neuentwickelten SAP 73, auf der Basis von Polyasparaginsäure zu erhalten wurde im Jahre 1997 ein zweiter Versuch durchgeführt. Anstelle des alten Mittels Nalco 77320< TM > wurde das neue Mittel SAP 73 über die Dosieranlage in unterschiedlichen Konzentrationen zum Grund- und Sickerwasser der Transportleitung zugegeben.
Dabei zeigte sich, dass die notwendige Produktekonzentration an SAP 73 im anfallenden Grund- und Sickerwasser die notwendig ist um die Neubildung der Kalkablagerungen dauerhaft und wirksam zu verhindern nur rund 1 g pro m<3> Grund- und Sickerwasser beträgt. Zudem ist die Belastung des Umweltkompartiments Wasser durch das neue Produkt, insbesondere die zusätzliche CSB-Belastung, deutlich geringer als beim herkömmlichen Härtestabilisator. Ein weiterer Vorteil des neuen Produktes liegt in der wesentlich geringeren Zähflüssigkeit, wodurch bei tiefen Temperaturen um null Grad Celsius, die erforderlichen technischen Installationen zur konstanten Dosierung des Mittels, deutlich reduziert werden können.
Das Amt für Umweltschutz des Kanton Graubünden hat, aufgrund dieser Resultate, die Verwendung des neuen Mittels SAP 73, sowohl für neue wie auch für alle bestehenden Härtestabilisationsanlagen für Bauwerksentwässerungssysteme, zwingend vorgeschrieben.
Beispiel 3:
Anwendung der Depotsteine
In der Fig. 5 ist der Nationalstrassentunnel Isla-Bella der N 13 im Schnitt dargestellt. Zum Schutz der Isolationssickerleitung vor der Bildung von harten Ablagerungen kann, wie bereits ausgeführt, ein Konditionierungsmittel in flüssiger Form zugegeben werden. Dieses Verfahren erfordert aber bei sachgerechter Handhabung eine Dosieranlage mit entsprechender Ausrüstung. Bei der Vielzahl der Isolationssikkerleitungen in einem Nationalstrassentunnel, im Schnitt > 100 Stück, wird der Aufwand für die Installation der Anlagen innert Kürze recht gross, weshalb hier eine einfachere Lösung gefunden werden musste. Auf der Suche nach Alternativen anerbot sich die Lösung mittels sogenannten Depotsteinen 47.
Es handelt sich dabei um Konditionierungsmittel in fester Form, die bei Kontakt mit Sicker- oder Grundwasser in der notwendigen Konzentration in Lösung gehen und dadurch das nachfolgende Entwässerungssystem vor der Bildung von harten Ablagerungen schützen. Die Löslichkeit von reinen Konditionierungsmitteln, wie beispielsweise Polycarbonsäuren oder Polyasparaginsäuren durch benetzendes Sicker- oder Grundwasser ist viel zu hoch und muss begrenzt werden, da sonst zu viel Konditionierungsmittel verbraucht wird, was einerseits unwirtschaftlich und andererseits nicht umweltverträglich ist. Zur Lösung dieses Problems vermischt man ein Konditionierungsmittels in fester Form mit einem geeigneten Trägermaterial, wie beispielsweise Laurinsäure und dergleichen und erhält daraus einen Depotstein 47. Dabei muss beachtet werden, dass das Trägermaterial umweltverträglich ist.
Sehr gute Depotsteine 47 lassen sich herstellen, indem man 10 Massen% Laurinsäure mit 90 Massen% Polycarbonsäure oder Polyasparaginsäure in fester Form vermischt. Die Mischung kann, bei einer Herstellungstemperatur von rund 40 DEG C, in Formen gegossen oder bei normalen Herstellungstemperaturen um die 20 DEG C, zu ca. 2 cm grossen Tabletten gepresst werden. Die Formen und die Tabletten können je nach Wassermenge und Wasserchemismus in durchlässige Säcke (Netze) abgepackt und im Entwässerungssystem deponiert werden. Die Depotsteine 47 bieten den grossen Vorteil, dass ein Schutz des Entwässerungssystems auch dann erreicht wird, wenn dieses zeitweise trocken liegt. Zudem kann der notwendige Vorrat an Depotsteinen 47 durch periodische Nachfüllungen stets aufrechterhalten werden. Grundsätzlich lassen sich die Depotsteine 47 natürlich überall im Entwässerungsystem einsetzen.
Bei Neubauten können die Depotsteine 47 direkt im primären Entwässerungssystem eingesetzt und über Zugangsöffnungen nachgefüllt werden. Die Depotsteine 47 eignen sich besonders bei den Stellen, wo die anfallenden Wassermenge nicht sehr gross ist, d.h. unter 2 l/s oder das Entwässerungssystem zeitweise trocken liegt. Während dieser Trockenperiode bleibt der Depotstein an Ort und behält sein Wirkungspotential über Monate, ohne dabei wesentlich an Substanz zu verlieren. Enthalten die Depotsteine herkömmliche Härtestabilisatoren, Dispergatoren oder Sequestriermittel so eignen sie sich nur gegen die Neubildung von Ablagerungen die durch natürliches kalkübersättigtes Bergwasser entstehen. Enthalten die Depotsteine aber Polyasparaginsäure, lassen sie sich speziell gut bei zementbedingten Ablagerungen einsetzen.
Gerade in der Bauphase tragen Depotsteine mit Polyasparaginsäure dazu bei, in die Zeitspanne mit der stärksten Ablagerungstendenz, die Neubildung der Ablagerungen zu verhindern. Die Depotsteine können auch vorgängig mit anderen Baumaterialien, meist maschinell, verbunden und in das Bauwerk eingebaut werden. Für diese Kombination eignen sich Drainagevliese, Noppenfolien, Kunststoffhalbschalen zur direkten Wasserableitung, Kunststoffdichtungsbahnen und dergleichen. Grundsätzlich sollte man versuchen, das anfallende Grund- und Sickerwasser unmittelbar beim Austritt aus dem Fels zu konditionieren. Wegen der Vielzahl der Wassereintrittsstellen ist dies aus finanziellen Gründen nicht immer möglich und zudem bewegen sich die Wassereintrittsstellen im Laufe der Zeit, wodurch festinstallierte Anlagen ihre Wirkung verlieren würden.
Deshalb sind flächendeckende Massnahmen zum Schutze des primären Entwässerungssystems im allgemeinen sinnvoller.
Beispiel 4:
Vergleichsversuch mit zementbeeinflusstem Grund- und Sickerwasser
Die Versinterung der Entwässerungsleitungen des Tunnels Mühlberg der Deutschen Bahn AG durch zementbedingte Ablagerungen beeinträchtigen die Funktionstüchtigkeit des Entwässerungssystems. Der periodische Unterhalt dieser Leitungen ist sehr arbeitsintensiv und erfordert bis zu 200 Arbeitsschichten pro Jahr und ist entsprechend teuer. Am 8. Februar 1996 wurde durch das Landratsamt Main Spessart die Erlaubnis für einen Versuch zur Konditionierung des Grund- und Sickerwassers des Tunnel Mühlberg mit dem herkömmlichen Konditionierungsmittel Nalco 77320< TM > erteilt. Die Zugabe des Härtestabilisators Nalco 77320< TM > erfolgte wiederum über eine Dosieranlage, die in der Mitte des Tunnels, in einem Verbindungsstollen, installiert wurde. Über diese Dosieranlage wurde das Konditionierungsmittel in unterschiedlichen Mengen zum Grund- und Sickerwasser beider Transportleitungen zugegeben.
Im ersten Teil der konditionierten Strecke wurden pH-Werte des Grund- und Sickerwassers unter 9 gemessen. In diesem Abschnitt des Tunnels konnte die Neubildung der Kalkablagerungen eindeutig verhindert werden. Gegen das Nordende des Mühlbergtunnels erhöht sich jedoch der pH-Wert des Grund- und Sikkerwassers und erreicht ca. 700 m vor dem Nordportal mit pH-Werten über 11 das Maximum. Auf den nachfolgenden 700 Metern bis zum Nordportal treten denn auch die massivsten, weissen Kalkablagerungen mit Wachstumsgeschwindigkeiten von 40 cm pro Jahr auf. Trotz der hohen Dosiermittelkonzentration von gegen 20 g Nalco 77320< TM > pro m<3> anfallendem Grund- und Sickerwasser konnte die Neubildung der zementbedingten Ablagerungen in keiner Weise reduziert oder gar verhindert werden.
In einer zweiten Versuchsphase von Januar bis Ende März 1998 wurde mit dem neuentwickelten SAP 73, auf der Basis von Polyasparaginsäure, ein wesentlich besseres Resultat erzielt. Schon die relativ geringe Konzentration von 4 g SAP 73 pro m<3> anfallendem Grund- und Sickerwasser konnte die Neubildung der natürlichen und zementbedingten Ablagerungen deutlich verhindern und zwar auch an jenen Stellen, bei denen der pH-Wert des Grund- und Sickerwassers deutlich über 11 lag.
The invention relates to a method for reducing cement-related deposits in a building drainage system. Structural and civil engineering structures are infrastructure facilities such as Buildings, high-rise buildings, train stations, airport facilities, roads, tunnels, tunnels, caverns, dams, dams, hydropower structures, earth dams, retaining walls, road structures, slope drainage systems, spring sockets or temporary construction pits.
The drainage of civil engineering structures results in groundwater and leachate that have different levels of dissolved water content. These predominantly inorganic water constituents often cause hard deposits. The problem is presented in the VSS research work No. 16/90 with the topic "Sintering of drainage pipes, causes and countermeasures", which was concluded with the final report in January 1996, in a simple and understandable way. In the final report, the results of the research work were summarized as follows:
The main causes of sintering are:
& cirf & The CO2 concentration (CO <2> partial pressure) of the pore air in the soil generally with increasing depth and thus the proportion of carbonic acid (H <+> and HCO <-> 3) in the water so that additional CaCO3 is dissolved.
& cirf & When the groundwater and leachate come into contact with atmospheric air, the CO2 partial pressure generally again, i.e. CO2 escapes from the water into the air so that less CaCO3 can remain in solution and some of it is precipitated.
& cirf & In connection with the sintering of drainage systems, the cement-bound building materials with their basic character and the high content of Ca2 + play a decisive role: carbonic acid is neutralized by the base Ca (OH) 2 "and is therefore no longer available for the solution of CaCO3. In addition, young concrete in particular contains a lot of easily soluble calcium hydroxide (Ca (OH) 2) in the pores.
Both ultimately lead to severe precipitation of CaCO3 "(end of extract).
Accordingly, two fundamentally different mechanisms for the formation of sintering can be distinguished. On the one hand, deposits are formed in lime-saturated groundwater and leachate, which has mineralized naturally, through the pressure relief when entering the drainage system and through the lower CO2 partial pressure, and on the other hand, deposits can arise through the contact of groundwater and leachate with cement-bound building materials. While the deposits that are created by natural, lime-saturated mountain water, in their strength, i.e. the layer build-up per year, the situation is different for cement-related deposits. In the case of cement-related deposits, the greatest layer thicknesses arise immediately after the concrete parts have been concreted or cast-ironed, i.e. during the actual construction phase.
The deposit thickness then decreases continuously, but can still cause problems for decades. This fact can be explained by the fact that at the beginning, immediately after concreting or gauging the component, on the one hand the groundwater and leachate can release a lot more calcium hydroxide from the component and on the other hand the pH increase of the groundwater and leachate through the contact with the component is strongest at this point. Numerous analyzes of such cement-related deposits showed the following components: 95-98% CaCO3, 1-2% SO2, 0.5% Na2O, 0.2% Al2O3. The alkalis Na and K, which mainly come from the solidification accelerator, play a major role in the leaching of cement-bound components.
Concrete technology is therefore working on a better selection of concrete additives, a minimization of the alkali-containing addition of accelerators and an optimization of the concrete composition, for example through a denser structure. Leachability and the increase in pH of the groundwater and leachate can only be managed to a very limited extent.
Regardless of their type of education, these hard, adherent deposits reduce the drainage cross-sections or, in extreme cases, close them completely. As a result, the amounts of water that accumulate can no longer flow away freely, and there are backlogs that can cause great damage. These deposits reduce the functionality of all parts of a building drainage system. In parts of the so-called primary drainage system, such as the septic tanks 32, seepage layers 33, sand drains 34, such as e.g. Seepage systems made of sand, geodrains 35, e.g. Infiltration systems made of plastic or geotextiles, drainage mats of all kinds, as well as drainage holes in rock 42, can reduce or completely destroy the effectiveness of the drainage.
In the primary part of the drainage system, maintenance work, if at all, is only possible with a great deal of effort, which means that complex renovation work is often the only way to restore the functionality of the drainage system. In the areas of the secondary drainage system such as the seepage lines 13 with a permeable wall, such as e.g. unauthorized, perforated or slotted pipes, trenches, gutters 27, trenches 28, closures 29, sludge collectors 30, as well as inlet shafts 31, collecting pipes 21, which absorb and discharge all of the groundwater and seepage water of a section of the drainage system supplied to them by secondary pipes, as well as inspection shafts 12 and inlet structures 36, periodic maintenance work for removing these deposits is possible because of the better accessibility.
Nevertheless, the periodic maintenance work is complex and does not always achieve the desired result.
The damage that can be caused by the formation of deposits in building drainage systems ranges from undesirable water infiltration into the building interior, to high water pressures on the building shell, ice formation on roadways, wetting in the vault combined with the risk of electrical short-circuits in train tunnels and the like. In addition, direct water contact generally reduces the durability of the structures. Deposits can have fatal consequences, particularly for those structures whose stability depends on the proper functioning of the drainage system.
The currently most common methods for removing these deposits are: electromechanical cleaning with special tools such as sewer television combined with robotics, as well as high-pressure flushing or high-pressure milling with water. These procedures are costly, labor intensive and often lead to unwanted business interruptions. If, for structural reasons, this work is not possible or does not achieve the desired result, functionality can usually only be restored with extensive renovation work.
For a long time, therefore, a search has been made for a process which reduces or prevents the formation of these deposits. For this purpose, the Association of Swiss Road Experts (VSS) has placed a research order (VSS research order 16/90; sintering of building drainage systems). In its final report from January 1996, the commissioned commission comes to the conclusion that the materials used and their surface properties in particular have a strong influence on the growth rate of the deposits on the water-bearing parts. The Commission writes in its report that only constructive measures are suitable to inhibit the formation of hard deposits. For this purpose, she recommends keeping the water drain as calm as possible and providing the water-carrying parts with a smooth surface in order to reduce the adhesion of the deposits.
The present invention now relates to a method for reducing cement-related deposits in a building drainage system, which is characterized in that a special conditioning agent, polyaspartic acid, is added to the leachate or groundwater to be discharged. The polyaspartic acid can be diluted with water in any ratio and added to groundwater and leachate in this form. Mixtures with known hardness stabilizers, dispersants and sequestering agents which are currently in use are also suitable. The present invention also relates to an arrangement for carrying out the method with a metering system (16) which is used to meter the polyaspartic acid into the building drainage system.
Furthermore, the present invention relates to an arrangement for carrying out the method with a distribution system (4) which serves for the area-wide addition of the polyaspartic acid into the primary building drainage system. In addition, the present invention also relates to a means for carrying out the method with depot stones (47) which are used to add the conditioning agent to the primary and secondary building drainage system. The depot stones consist of solid polyaspartic acid and a suitable carrier, e.g. Lauric acid, which prevents the stones from dissolving too quickly and ensures that the conditioning agent is continuously added to the groundwater and leachate.
By adding the polyaspartic acid to the water to be treated, on the one hand the growth of the crystal nuclei can be hindered and the resulting lime crystals can also be dispersed. If this method is used correctly, the formation of hard deposits is impossible. The prevention of the formation of deposits by adding polyaspartic acid to the groundwater and leachate works in a pH range from 4 to 12.5. In particular, if the pH of the groundwater and leachate rises above 8.5, which is characteristic of the formation of cement-related deposits, the polyaspartic acid prevents the formation of deposits without any noticeable drop in activity.
Any of the conventional conditioning agents for aqueous systems, in particular hardness stabilizers such as N-containing phosphonates, in particular. Aminoalkylenephosphonic acids, phosphonocarboxylic acids, polyoxycarboxylic acids, their copolymers, succinic acid amide, polysaccharides, proteins, oxidized carbohydrates, silicates, such as alkali metal silicates or dispersants such as polyacrylates, polymethacrylates, copolymers of acrylic acid or Methacrylic acid and acrylamide, polyacrylamides, sulfomethylated or sulfoethylated polyacrylamides, copolymers or terpolymers with acrylic acid and maleic acid esters, maleic anhydride polymers and copolymers continuously lose their effectiveness at pH values> 8.5 in preventing deposits.
All conditioning agents listed achieve positive results by preventing deposits that are caused by lime-saturated natural mountain water, i.e. in a pH range of groundwater and leachate from 4 to 8.5. However, they all fail with cement-related deposits, with the pH value of the groundwater and leachate rising above 8.5. Natural mountain water can only be used in extremely rare cases e.g. Mountain water in granite zones combined with very weak mineralization i.e. electrical conductivity below 400 mu s / cm, pH values above 8.5. Normally, groundwater and leachate have a pH value well below 8.5. Cement-related deposits only occur when the pH value of the groundwater and leachate is shifted above 8.5 by direct contact with the alkaline building material.
During the construction phase, groundwater and leachate pH values above 11 are the rule and can remain well above 10 years after construction is complete. However, the use of polyaspartic acid as a conditioning agent has other advantages. The effectiveness of polyaspartic acid compared to conventional conditioning agents is also effective in preventing the deposit of natural, lime-saturated mountain water, i.e. significantly better with pH values of the ground and leachate below 8.5. On the other hand, polyaspartic acid is completely biodegradable and, contrary to all conventional conditioning agents, can be classified in water hazard class 0.
With precise knowledge of the amount of water and the associated water chemistry, the appropriate amount of conditioning agent can be calculated, which is necessary to prevent the formation of deposits in a drainage system. If necessary, this amount can also be determined empirically.
The invention will be explained in more detail below with reference to drawings for an example and a comparison test.
Figure 1
Fig. 1 shows the schematic cross section of a road tunnel in the rock, which would be suitable for performing the method. The illustration corresponds to a section at the height of line BB in FIG. 2. This illustration belongs to example 1 and 2. The illustration contains the groundwater and leachate 1, the rock 2, the annular gap backfill 3, the distribution system 4, the plastic seal 5, the inner ring 6, the clearance profile 7, the vault drainage 8, which is routed into the trench 11 at regular intervals, a concrete element 9, the sole tubbing 10, the control shafts 12, the holder of the dosing system 14, the holder of the storage container 15, the Dosing system 16, the dosing line 17, the storage container (conditioning agent) 18, the enlarged control shaft at the tunnel portal 19, a measurement attack or a comparable installation 20,
the collecting line 21, the cable connection 23, the receiving water 24, the track sleepers 25, and the drainage fleece 26.
Figure 2
FIG. 2 shows the schematically simplified illustration of the tunnel drainage on the basis of a section at the line A-A of FIG. 1. This illustration belongs to examples 1 and 2.
Figure 3
Fig. 3 shows the schematic representation of the currently most common elements of drainage systems. This representation belongs to example 1 and 2.
Figure 4
FIG. 4 shows the schematic representation of the currently most common elements of drainage systems based on a section at the line A-A of FIG. 3. This representation belongs to examples 1 and 2.
FIG. 3 together with FIG. 4 contains all essential elements that a drainage system can contain. The elements of the surface drainage (secondary drainage system) are: gutters 27, trenches 28, closures 29, sludge collectors 30 and inlet shafts 31. The elements of the drainages (primary drainage system) are septic tanks 32, seepage pipes 13 with permeable walls, e.g. unauthorized, perforated or slotted pipes, trenches, seepage layers 33, sand drains 34, e.g. Seepage systems made of sand, geodrains 35, e.g. Plastic infiltration systems such as drainage fleeces, dimpled sheets or geotextiles, as well as drainage holes in the rock 42.
The elements of the sewage system (secondary drainage system) are collecting lines 21, which absorb and discharge the entire groundwater and leachate of a section of the drainage system that is supplied to them by secondary lines, as well as control shafts 12 and inlet structures 36. The elements of the return structures are outlet structures 37, retention basins 38, Infiltration systems 39, rain overflow 40 and \ labscheider 41.
Figure 5
Fig. 5 shows a section through the N 13 Isla-Bella road tunnel in Switzerland in the area of the sidewalk console. The illustration shows the structure of the different drainage pipes in this road tunnel. This representation belongs to the comparative test (example 2) and example 3. The representation contains the roadway plate 22, the insulation seepage line 43, the transport line 44 and the drainage line 45, a schematic section through the distribution system 46 in the primary drainage systems, the depot stones 47 and Seepage layer of the insulation seepage line 48.
Example 1:
Process for conditioning groundwater and leachate
In the first example according to FIGS. 1 and 2, the conditioning agent is added via a dosing system 16 and a plastic feed line 17 into the nearest shaft 12 of the trench 11. The addition can also take place simultaneously via an identical, second feed line 17 and a subsequent one Distribution system 4, analogous to a sprinkler system, take place selectively or over a large area in the primary drainage system. The conditioning agent is fed into the drainage system in aqueous form.
The amount of the agent depends on the amount and the chemistry of the mountain water.
In order to determine the chemistry of the mountain water that occurs, water samples should be taken at various locations across the tunnel axis, for example taken directly from boreholes. The chemical analysis should provide at least the following information: total hardness DEG dH, carbonate hardness DEG dH, m value, Ca hardness DEG dH, electrical conductivity mu s / cm, pH value, sulfate mg / l, chloride mg / l, sodium mg / l. From this information, a stability index according to Ryznar can be calculated, which forms the basis for the minimum necessary dosage of the agent. For hard mountain water with a total hardness of 40 DEG dH and a carbonate hardness of 20 DEG dH, a dosage of approx. 2 g conditioning agent per m is recommended <3> of the SAP 73 brand, based on polyaspartic acid. The product SAP 73 is commercially available from Ingenieurbüro M.
Wegmüller GmbH, in CH-4125 Riehen, available. For other conditioning agents, the amount must be calculated on a case-by-case basis.
For optimal distribution of the conditioning agent, it is recommended to pre-dilute it with service or drinking water. A pre-dilution or separate addition of industrial or drinking water is also required if a section of the route without a constant inflow of mountain water is at the beginning of the trench and the trench is therefore at least partially dry. Dilution is also advisable if the conditioning agent is to be fed into the primary drainage system over a large area with the distribution system 4, since leachate or groundwater flowing everywhere will not always ensure good distribution and mixing of the agent.
In these cases, the metering system 16 can be equipped with a service or drinking water connection, so that the conditioning agent can be diluted in any ratio with service water and then fed into the primary or secondary drainage system. Of course, the domestic and drinking water can also be added via separate distribution lines. In the event of strong fluctuations in the amount of seepage and groundwater that arises, it is worthwhile if the metering system 16 is controlled as a function of the amount of water that arises at the end of a certain section or of the entire drainage system.
At the end of the tunnel drainage, an enlarged inspection shaft 19 is located in the majority of such drainage systems. Here, the amount of mountain water is diverted into the drainage channel 21 and - as shown in FIG. 2 - fed to a receiving water 24.
In the drainage channel 21, a measuring raid 20 or a comparable installation can be attached at a suitable point, which makes it possible to determine the water quantity flowing through at periodic intervals and to forward it to the metering system 16 via a cable connection 23. This ensures that the metering system 16 feeds into the drainage system exactly the amount of conditioning agent that is necessary at all times so that at the end of the drainage line the product concentration contained in the water reaches the predetermined target value.
The distribution system 4, for adding the conditioning agent, can be provided from individual metering lines with several metering openings, which are equipped with metering valves if required. In addition, the distribution system 4 can be connected directly to the plastic sealing membrane 5 or to a drainage fleece 26 for installation reasons. The installation of a nationwide distribution system is quite complex and only worthwhile in those zones in which massive deposits can be expected. The distribution system can be implemented with reasonable effort almost only in new buildings, since the primary drainage system is generally not accessible in existing structures.
Example 2:
Comparison test with natural lime-saturated mountain water
In the national road tunnel Isla-Bella on the N 13, an attempt was made in 1994 to reduce deposits in one of the drainage pipes (right-hand transport pipe when looking towards Chur). Since the construction of this tunnel, hard, up to 2 cm thick, sediment layers have formed in this drainage line every year, which have to be removed periodically using extremely complex maintenance methods. In order to be able to carry out this and other maintenance work, the road tunnel is closed to traffic for two weeks a year at night. 5 shows a section through the Isla-Bella road tunnel in the area of the sidewalk console with the various drainage pipes.
The insulation seepage line 43 collects the mountain water accumulating behind the insulation and passes it on to the transport line 44 at regular intervals via a shaft. The drainage line 45 under the edge of the carriageway was irrelevant for the test. The structure of the cross-section shown is valid for both the right and the left side of the tunnel. To determine the test parameters, water and sediment samples were taken from the road tunnel at various points. The chemical analysis of the water samples gave the following results:
Water sampling point:
No. 1: End of the transport line, in front of the north portal (max. Amount of mountain water).
No. 2: Middle of the transport line, in the middle of the tunnel (average amount of mountain water).
No. 3: Start of the transport line (south portal), near the dosing system (min. Amount of mountain water)
<tb> <TABLE> Columns = 4
<tb> Head Col 2 AL = L: No. 1
<tb> Head Col 1: No. 2
<tb> Head Col 2: No. 3
<tb> <SEP> pH <SEP> 7.6 <SEP> 7.6 <SEP> 7.7
<tb> <SEP> electr. Conductivity (mu s / cm) <CEL AL = L> 704 <CEL AL = L> 692 <SEP> 680
<tb> <SEP> m value (Ks 4.3 / mmol / l) <SEP> 5.7 <SEP> 6.0 <SEP> 6.8
<tb> <SEP> Ca hardness (DEG dH) <CEL AL = L> 10.9 <SEP> 12.3 <SEP> 13.1
<tb> <SEP> iron (mg / l) <SEP> 0.05 <SEP> 0.04 <SEP> 0.03
<tb> <SEP> sulfate (mg / l) <SEP> 90 <SEP> 55 <SEP> 108
<tb> <SEP> Ryznar stability index <SEP> 6.8 <SEP> 6.6 <CEL AL = L> 6.5
<tb> <SEP> Langelier saturation index <SEP> 0.4 <SEP> 0.5 <SEP> 0.5
<tb> </TABLE>
The chemical analyzes of four sediment samples (sample numbers 1-4), which were taken from the south portal of the transport line at an increasing distance, gave the following values (in%):
<tb> <TABLE> Columns = 5
<tb> Head Col 1: sample number
<tb> Head Col 2: 1
<tb> Head Col 3: 2
<tb> Head Col 4: 3
<tb> Head Col 5: 4
<tb> <SEP> loss on ignition (at 900 ° C) <SEP> 43.8 <SEP> 43.2 <SEP> 43.3 <SEP> 43.5
<tb> <SEP> silica (SiO2) <SEP> 0.4 <SEP> 0.7 <SEP> 0.2 <SEP> 0.7
<tb> <SEP> iron oxide (Fe203) <CEL AL = L> 0.24 <SEP> 0.65 <SEP> 0.49 <SEP> 0.47
<tb> <SEP> calcium oxide (CaO) <SEP> 50.7 <SEP> 51.2 <SEP> 51.2 <CEL AL = L> 53.5
<tb> <SEP> magnesium oxide (MgO) <SEP> 0.6 <SEP> 0.8 <SEP> 0.7 <SEP> 0.9
<tb> </TABLE>
These analyzes allowed the following statements: The Ca hardness of the leachate is significantly lower at the end of the tunnel than in the middle of the tunnel (the difference of 1 ° dH corresponds to a separation of approx. 18 g CaCO3 per m <3> mountain water). All deposition samples clearly show the almost exclusive formation of CaCO3. There were also small amounts of magnesium and iron salts and some silicate. Poorly soluble phosphate and sulfate compounds were not found. The respective Ryznar index was above 6.0. Thereafter, the water present has a weak tendency to form deposits. In contrast, the Langelier index showed values> O. Here the formation of calcium deposits became clear. The experimental set-up was determined on the basis of these results.
From the south portal, the roadway in the tunnel (and the two transport lines connected with it) rises for the first approx. 300 meters. This is followed by a change of longitudinal gradient, which determines the mountain water runoff to the north portal. Below each of the right and left sidewalks there is a transport line 44, which picks up the mountain water accumulating via the insulation seepage line 43 and discharges it towards the north portal. After changing the longitudinal slope, a dosing system was installed in the first niche on the right (looking towards Chur). The dosing system consisted of a GRP wall housing with a dosing pump, a suction lance, a dosing valve, a time control, a dosing monitor as well as an alarm in case of missing dosing.
The conditioning agent was fed from the dosing system via a polyethylene hose into the nearest inlet shaft. This should stabilize the mountain water flowing into the transport seepage line 44 via the insulation seepage line 43 until it exits the tunnel at the north portal. The amount of mountain water on the right side of the tunnel at the end of the transport line (north portal) was around 10 l / sec. With this amount and the factors already mentioned, the selected dosage amount was determined. The following formula is used, in which M = amount of Nalco 77320 <TM> (in ppm) and SR = Ryznar stability index; it applies to 3 <SR <7 and for groundwater and leachate:
EMI12.1
The constant amount of 6.3 g of conditioning agent per m <3> fed in drops into the right transport line. At the same time, the left transport line remained untreated. A mixture of Na salts of polycarboxylic acids (Nalco 77320 <TM>) used. Simultaneously with the start of the test (start of dosing), a total of 14 cement blocks (dimensions 10 x 10 x 25 cm) were placed in the shafts of both transport lines to check the effect at periodic intervals of approx. 250 meters. After 40 days, the cement blocks were removed from the shafts and examined qualitatively for newly formed deposits. At the same time, water samples were taken from the same places and chemically analyzed.
The following table gives an overview of the most important results:
<tb> <TABLE> Columns = 5
<tb> Head Col 1: number of the
Cement stone;
Distance to
Collecting shaft
at the north portal
<tb> Head Col 2: Chemical analysis
of water samples
from the left
Transport line
(without dosage)
<tb> Head Col 3: Chemical
Analysis of the
Water samples from the right transport line
(with dosage)
<tb> Head Col 4: Qualitative
Assessment of
Deposits on
the cement blocks from the left transport line
(without dosage)
<tb> Head Col 5:
Qualitative
Assessment of
Deposits on the cement blocks from the right transport line (with dosing)
<tb> <SEP> no. 1 approx. 1500 m <SEP> without Nalco 77320
Ca hardness 13.1 ° dH <SEP> Nalco 77320
15 m / gl
Ca hardness 13.1 ° dH <SEP> no visible
Deposits <SEP> no visible deposits
<tb> <SEP> no. 2 approx. 1250 m <SEP> red discoloration <SEP> red discoloration
<tb> <SEP> no. 3 approx. 1000 m <SEP> red discoloration <SEP> red discoloration
<tb> <SEP> no. 4 approx. 750 m <SEP> without Nalco 77320
Ca hardness 11.8 ° dH <SEP> Nalco 77320
15 mg / l
Ca hardness 12.7 ° dH <SEP> light red, soft
Deposits that
as a result less
Flow velocity
caused
become <SEP> dark red, soft deposits, which due to low flow velocities
caused
<tb> <SEP> no. 5 approx.
500 m <SEP> without Nalco 77320
Ca hardness 11.9 ° dH <SEP> Nalco 77320
11 m / gl
Ca hardness 13.1 ° dH <SEP> light red, soft
Deposits that
as a result less
Flow rate caused <SEP> dark red, soft deposits, which due to low flow velocities
caused
<tb> <SEP> no. 6 approx. 250 m <SEP> bright red, hard
Deposits
1.5-2 mm thick <SEP> dark red, soft deposits, which due to low flow velocities
caused
<tb> <SEP> no. 7 approx. 50 m <SEP> without Nalco 77320
Ca hardness 11.0 ° dH <SEP> Nalco 77320
8 mg / l
Ca hardness 13.2 ° dH <SEP> bright red, hard
Deposits
1.5-2 mm thick <SEP> only red discoloration, since the flow rate is significantly higher here
<tb> </TABLE>
The effect is clearly visible when you look at the Ca hardness measured on the various mountain water samples. In the left transport line (without the addition of conditioning agents), the Ca hardness of the mountain water drops from the approximately 13 ° dH initially dissolved in the mountain water to 11.8 ° dH in the middle of the tunnel. After that, the hardness increases slightly to 11.9 DEG dH (500 meters before the end of the transport line) and then drops again significantly to 11.0 DEG dH (50 meters before the end of the transport line) in the area of the north portal. In this area in particular, the decrease in Ca hardness is confirmed by the 1.5-2 mm thick, hard limescale deposits on the cement blocks, which were stored in the left transport line for 40 days.
In the right drainage line (with the addition of conditioning agent), the Ca hardness measured in the mountain water was significantly higher at 12.7 DEG dH, 13.1 DEG dH and 13.2 DEG dH. At the end of the test section at cement block No. 7, the difference in the Ca hardness of the mountain water in the right and left transport lines was 2 ° dH. This means that with the addition of conditioning agent described in this example, it was possible to form hard deposits in the right transport line in the order of 36 g CaCO3 per m To prevent <3> accumulating mountain water. With the addition of 6.3 g of Nalco 77320 <TM> per m <3> in the right-hand transport line, cement stone No. 7 reached a product concentration of 8 mg / l mountain water.
In the years that followed, the product concentration for cement stone No. 7 was reduced to 2 mg Nalco 77320 <TM> per m <3> can be lowered without the formation of hard deposits. To make a direct comparison of the effectiveness of conventional conditioning agents such as the specified Nalco 77320 To obtain <TM> and the newly developed SAP 73, based on polyaspartic acid, a second attempt was carried out in 1997. Instead of the old agent Nalco 77320 <TM> the new agent SAP 73 was added via the dosing system in different concentrations to the ground and leachate of the transport line.
It was shown that the necessary product concentration of SAP 73 in the resulting groundwater and leachate is necessary to effectively and effectively prevent the formation of new lime deposits only around 1 g per m <3> groundwater and leachate. In addition, the pollution of the environmental compartment water by the new product, especially the additional COD pollution, is significantly lower than with the conventional hardness stabilizer. Another advantage of the new product is the much lower viscosity, which means that at low temperatures around zero degrees Celsius, the technical installations required for constant dosing of the agent can be significantly reduced.
Based on these results, the Office for Environmental Protection of the Canton of Graubünden has mandated the use of the new agent SAP 73, both for new and for all existing hardness stabilization systems for building drainage systems.
Example 3:
Use of the deposit stones
5 shows the national road tunnel Isla-Bella of the N 13 in section. To protect the insulation seepage line against the formation of hard deposits, a conditioning agent in liquid form can be added, as already stated. However, this method requires a dosing system with appropriate equipment if it is handled properly. With the large number of insulation drainage cables in a national road tunnel, on average> 100 pieces, the effort for the installation of the systems quickly becomes quite large, which is why a simpler solution had to be found here. In the search for alternatives, the solution offered itself by means of so-called depot stones 47.
These are conditioning agents in solid form, which dissolve in the necessary concentration upon contact with leachate or groundwater and thereby protect the subsequent drainage system against the formation of hard deposits. The solubility of pure conditioning agents such as polycarboxylic acids or polyaspartic acids through wetting seepage or groundwater is far too high and must be limited, since otherwise too much conditioning agent is used, which is uneconomical on the one hand and not environmentally friendly on the other. To solve this problem, a conditioning agent is mixed in solid form with a suitable carrier material, such as, for example, lauric acid and the like, and a depot stone 47 is obtained therefrom. It must be ensured that the carrier material is environmentally compatible.
Very good deposit stones 47 can be produced by mixing 10 mass% lauric acid with 90 mass% polycarboxylic acid or polyaspartic acid in solid form. The mixture can be poured into molds at a manufacturing temperature of around 40 ° C or pressed into tablets of about 2 cm at normal manufacturing temperatures of around 20 ° C. Depending on the amount of water and the water chemistry, the molds and tablets can be packed in permeable bags (nets) and deposited in the drainage system. The depot stones 47 offer the great advantage that protection of the drainage system is achieved even if it is temporarily dry. In addition, the necessary supply of deposit stones 47 can always be maintained by periodic refills. Basically, depot stones 47 can of course be used anywhere in the drainage system.
In new buildings, the depot stones 47 can be used directly in the primary drainage system and refilled via access openings. The depot stones 47 are particularly suitable where the amount of water is not very large, i.e. below 2 l / s or the drainage system is temporarily dry. During this dry period, the depot stone remains in place and retains its effectiveness for months without losing substantial substance. If the depot stones contain conventional hardness stabilizers, dispersants or sequestering agents, they are only suitable against the formation of new deposits caused by natural lime-saturated mountain water. However, if the depot stones contain polyaspartic acid, they can be used particularly well for cement-related deposits.
Especially in the construction phase, depot stones with polyaspartic acid help to prevent new deposits from forming in the period with the greatest tendency to deposit. The depot stones can also be connected beforehand with other building materials, usually mechanically, and installed in the building. Drainage fleeces, dimpled sheets, plastic half-shells for direct water drainage, plastic sealing sheets and the like are suitable for this combination. Basically, one should try to condition the resulting groundwater and leachate immediately as it emerges from the rock. Due to the large number of water entry points, this is not always possible for financial reasons and, moreover, the water entry points move over time, as a result of which fixed installations would lose their effect.
Therefore, comprehensive measures to protect the primary drainage system are generally more sensible.
Example 4:
Comparison test with cement-influenced groundwater and leachate
The sintering of the drainage pipes of the Mühlberg tunnel of Deutsche Bahn AG due to cement-based deposits impair the functionality of the drainage system. The periodic maintenance of these lines is very labor intensive and requires up to 200 work shifts per year and is accordingly expensive. On February 8, 1996, the Main Spessart district office granted permission for an attempt to condition the groundwater and leachate of the Mühlberg tunnel using the conventional conditioning agent Nalco 77320 <TM> granted. The addition of the hardness stabilizer Nalco 77320 <TM> again took place via a dosing system that was installed in the middle of the tunnel, in a connecting gallery. The conditioning agent was added in different amounts to the groundwater and leachate of both transport lines via this dosing system.
In the first part of the conditioned section, pH values of the groundwater and leachate were measured below 9. In this section of the tunnel, the formation of new limescale deposits was clearly prevented. Towards the north end of the Mühlberg tunnel, however, the pH value of the ground and Sikker water increases and reaches the maximum with pH values above 11 approx. 700 m before the north portal. The most massive, white limescale deposits with growth rates of 40 cm per year occur on the following 700 meters to the north portal. Despite the high dosing agent concentration of around 20 g Nalco 77320 <TM> per m The accumulation of groundwater and leachate could in no way reduce or even prevent the formation of cement-related deposits.
In a second trial phase from January to the end of March 1998, the newly developed SAP 73, based on polyaspartic acid, achieved a much better result. Even the relatively low concentration of 4 g SAP 73 per m <3> The resulting groundwater and leachate was able to significantly prevent the formation of natural and cement-related deposits, even at those points where the pH value of the groundwater and leachate was significantly above 11.