DE2510932C3 - Verfahren zur Herstellung von Rostschutzüberzügen auf feuchten bzw. unter Wasser befindlichen Stahlflächen, insbesondere Trinkwasserleitungen - Google Patents

Description

Der Rostschutz im Betriebszustand unter Wasser befindlicher Stahlflächen ist vielfach ein schwieriges Problem. Dies gilt vor allem für die Erneuerung des Innenschutzes von Wasserleitungen. Diese wurden jahrzehntelang nach der Herstellung im Tauchverfahren mit einem schmelzflüssigen, bei Normaltemperatur festen bituminösen Überzug versehen. Die Rostschutzwirkung solcher Massen ist von der Wasserzusammensetzung abhängig. In vielen Fällen bilden sich in solchen Leitungen aus Rost- und Kalkablagerungen Inkrustierungen, durch welche der Querschnitt der Rohre betriebsstörend verengt wird. Um derartige Mangel zu beheben, ist es üblich, die Inkrustierungen mit speziellen Kratz- bzw. Bohrgeräten aus den Leitungen zu entfernen, wodurch der ursprüngliche Querschnitt wieder hergestellt wird.

Dabei wird aber zugleich die Stahloberfläche der Rohrinnenseite freigelegt und dem Rostabgriff ausgesetzt. Das hat eine beschleunigte Neubildung von Rost und Inkrustierungen zur Folge. Während die ursprünglich mit bituminösen Schutzschichten versehenen Rohre oft viele Jahre ohne Rostung waren, wird der Rostungsprozeß und die Inkrustierung durch das Ausbohren stark beschleunigt. Diese Tatsache macht es notwendig, daß solche Leitungen in Verbindung mit der Entfernung der Inkrustierungen auch einen neuen Korrosionsschutz erhalten. Da die Leitungen aus Gründen der Wasserversorgung nur kurzfristig, in der Regel über Nacht, außer Betrieb genommen werden können, ergibt sich die Notwendigkeit, daß Reinigung und Korrosionsschutzerneuerung innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden müssen. Längere Außerbetriebnahme als 8 Stunden erfordert die Verlegung einer Notleitung, was eine teuere und den Betrieb sowie den Verkehr störende Maßnahme ist.

In der Praxis hat man diese Aufgabe vorzugsweise dadurch gelöst, daß man nach dem Ausbohren und Reinigen der Leitung in diese eine bestimmte Menge Zementmörtel von beispielsweise sahniger Konsistenz einfüllt und dannn einen Molch — das ist ein zylindrischer Körper mit etwas kleinerem Querschnitt als der Innenquerschnitt des Rohres — mittels eines vorher eingebrachten Zugseils durch die Leitung zieht. Dabei schiebt der Molch den Zementmörtel vor sich her und bei Vorhandensein geeigneter Abstandshalter erreicht man, daß eine gewünschte Schicht des Zementmörtels auf der Rollirinnenfläche verbleibt und dort erhärtet. Da hydratisierter Zement gute rostschützende Eigenschaften besitzt, kann durch eine solche Beschichtung der angestrebte Korrosionsschutz der Leitung erzielt werden. Näheres über dieses Verfahren ist aus der Literatur 1) zu entnehmen. Dieses übliche Verfahren hat aber verschiedene Nachteile:
1) Wenn der Zementmörtel von dem Molch durch die Leitung geschoben wird, dann dringt er auch seitlich in die Hausanschlüsse ein, wobei der Überschuß von dem nur in einer Richtung sich bewegenden Molch nicht entfernt wird, sondern der eingedrungene Zementmörtel die Hausanschlüsse zunächst verstopft. Man macht die Hausanschlußleitungen in der Regel dadurch wieder durchgängig, indem man innen ein Vakuum ansetzt und dadurch den noch weichen Zement-(10 mörtelpfropfen durch die Hausanschlußleitung hindurchsaugt und daraus entfernt Bei Abzweigungen und Hydranten muß ein Aufgraben erfolgen, damit dort der in die Abzweigung eingedrückte Mörtelpfropfen unmittelbar entfernt werden kann. fts 2) Bei Anwendung des Molches ist die Mörtelschicht in der Regel einige Millimeter und mehr stark, und häufig kommt es vor, daß der Mörtel zur Rohrsohle abläuft und dort eine dicke Schicht von oft mehr als

1 cm Stärke bildet Dadurch wird insgesamt der Rohrquerschnitt oft unerwünscht stark verringert und die Leistungskapazität der Rohrleitung herabgesetzt

3) Der Zementmörtel benötigt eine Erhärtungszeit von in der Regel mehreren Stunden bis zu einem Tag. Vorher kann man kein Wasser durch die Leitung lassen, weil sonst der Mörtel weggeschwemmt wird. Man kann die Erhärtungszeit wohl durch !Zusatz eines Erhärtungsbeschleunigers verkürzen, aber dadurch treten Schwierigkeiten beim Arbeitsablauf ein, denn dann kann es vorkommen, daß der Mörtel schon während des Arbeitsvorganges erstarrt, was insbesondere bei Arbeitsunterbrechungen möglich ist Weiterhin können Verstopfungen der Abzweigungen auftreten, wenn der Mörtel nicht schnell genug entfernt wird. Aus diesen Gründen ist es nicht zweckmäßig, die an sich regulierbare Erstarrungszeit des Zementmörtels zu verkürzen; sie muß sogar vielfach verlängert werden. Insgesamt ergeben sich dadurch unerwünscht lange Wartezeiten vor Inbetriebnahme der Leitung.

4) Teilweise wird die Zementmörtelbeschichtung auch in der Weise aufgebracht, daß eine aus Zement, Feinsand und Wasser bestehende Mörtelmasse durch eine Schlauchleitung in die zu beschichtende Rohrleitung gepumpt und dort mittels eines Spritzkopfes oder eines Schleuderrades gegen die Rohrinnenwandung geschleudert wird, wobei bei kontinuierlich fortschreitender Bewegung eine gleichmäßige Beschichtung entsteht Das Verfahren hat den Vorteil, daß sich damit dünnere Schichten aufbringen lassen als beim beschriebenen Molchverfahren und daß Hausanschlüsse und Abzweigungen nicht verstopft werden, weil an diesen Stellen nur die auf die Lochfläche kommende geringe Materialmenge in die Abzweigungen eindringt und dort in Form von Spritzern an der Wandung ohne wesentliche Störung des Querschnittes erhärtet.

Eine große Schwierigkeit des Verfahrens besteht darin, daß, um Verstopfungen der Pumpe und der Materialleitung zu vermeiden, die Auskleidungsmasse erst erstarren darf, wenn nach dem Mischprozeß die Masse verarbeitet ist und Schläuche und Geräte mit Wasser gereinigt sind. Dafür sind, Störungen miteingerechnet, in der Regel mehrere Stunden notwendig. Die für die üblichen Portlandzemente vorgeschriebene Zeit für den Erstarrungsbeginn beträgt nach DIN 1164 mindestens 1 Stunde. Deshalb ist es in der Regel notwendig, der Auskleidungsmasse einen Erstarrungsverzögerer zuzufügen.

Die Erstarrung von aus Zement, Sand und Wasser bestehender Mörtelmasse ist ein Vorgang, der sich über längere Zeit allmählich abspielt. Für das Erstarrungsende ist in der DIN eine Zeit von höchstens 12 Stunden vorgeschrieben. Da Erstarrungsbeginn und Erstarrungsende zusammenhängen, bedeutet dies, daß ein Mörtel mit langem Erstarrungsbeginn auch eine lange Erstarrungszeit hat und diese bei Anwendung eines Verzögerers wesentlich über 12 Stunden liegen kann.

Ein erstarrter Zementmörtel ist aber noch keineswegs durchgehärtet und wenn in diesem Zustand die Leitung in Betrieb genommen wird, kann durch das strömende Wasser noch Zement und Feinsand der noch nicht erhärteten Beschichtung fortgespült werden, was im Hinblick auf den Verbraucher und die Funktion der Meßgeräte denkbar unerwünscht ist Derartige Mängel werden in der Praxis des öfteren festgestellt

In der Praxis bedeutet dies, daß die Zementmörtelbeschichtung meist mindestens 24 Stunden erhärten muß, ehe die Leitung wieder in Betrieb genommen werden kann. Solange kann die Wasserversorgung der Bevölkerung jedoch nicht unterbrochen werden, sondern ist es dann unumgänglich, eine Notversorgung mit provisorischen Leitungen einzurichten. Diese Maßnahme ist ίο jedoch sehr kostspielig, bringt Schwierigkeiten mit den Verbrauchern und ist darüber hinaus umständlich und verkehrsstörend.

Durch die im folgenden beschriebene Erfindung ist es gelungen, diese Schwierigkeiten zu beheben. Das Verfahren besteht darin, daß zur Herstellung von Rostschutzüberzügen auf im Betriebszustand feuchten bzw. unter Wasser befindlichen Stahlflächen, insbesondere Trinkwasserleitungen, eine vorwiegend aus Zement, Wasser, Feinsand und organischem Bindemittel bestehende Zementmörtelpaste in bekannter Weise durch Spritzen, Schleudern oder auf andere Art aufgebracht wird und daß unmittelbar nach dem Aufbringen der Beschichtung der Hydratations- und damit Verfestigungsvorgang der Zementmörtelpaste durch Trocknung mit Luft, insbesondere Warmluft, unterbrochen wird und sich erst nach der Befüllung der Rohrleitung mit Wasser fortsetzt und allmählich zum Abschluß kommt Dazu verwendet man vorzugsweise getrocknete, weitgehend wasserfreie Luft Die verwen dete Luft wird vorteilhaft so weit erwärmt, daß sie sich auch beim Durchströmen der im kalten Erdreich liegenden Leitungen nicht bis zum Taupunkt abkühlt, sondern noch in der Lage ist das Wasser aus der Zementbeschichtung in Dampfform aufzunehmen.

Günstigenfalls kann ein gesonderter Trocknungsvorgang entfallen, wenn die zum Betrieb der Materialspritze bzw. des Schleuderrades notwendige Druckluft getrocknet und/oder vorgewärmt ist, so daß der Trocknungsvorgang der wasserhaltigen Beschichtung unmittelbar mit dem Beschichtungsvorgang einsetzt

Als vorteilhafte organische Bindemittel in der Zementmörtelpaste sind schwer- bzv/. unverseifbare Harze auf Ac;ylat- bzw. Methacrylatbasis, die in einer Menge von 4 bis 20%, vorzugsweise 6 bis 10%, des Zementgehaltes der Beschichtungsmasse zugesetzt werden.

Wenn die Auskleidungsmasse wie üblich nur aus Zement und Wasser bestände, würde lediglich eine Schicht aufgetrockneten, losen Zementpulvers auf der Wandung verbleiben. Um diese Zementpulverschicht so weit zu binden, daß sie wasserbelastbar ist und nicht durch das nach Inbetriebnahme der Leitung vorbeiströmende Wasser fortgetragen wird, erhält die übliche Grundmischung aus Zement und Wasser erfindungsge-

maß einen Zusatz eines flüssigen organischen Bindemittels, vorzugsweise einer Kunststoffdispersion. Dieser Zusatz bewirkt, daß nach dem Wasserentzug und damit der Unterbrechung der Hydratation die verbleibende, an sich lose Zementpulverschicht so weit gebunden

wird, daß die Beschichtung sofort nach Trocknung gegen strömendes Wasser widerstandsfähig ist.

Die Kunststoffbildung der Zementeilchen ist nur schwach und hat vor anderem die vorübergehende Aufgabe, den Zement so lange zu binden, bis nach Einfließen des Wassers die Zementhydratation weitergeht und sich allmählich der Zementstein ausbildet.

Mit der nachstehenden Skizze wird versucht, diese Vorgänge graphisch darzustellen.

Erhärtun q zement gebundener Auskleidun c?smassen für Wasserrohre, u.a.

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Auf der Ordinate ist der Übergang vom flüssigen Verarbeitungszustand über den zunehmend fester werdenden (Erstarrungsbeginn und Erstarrungsende) zum wasserbelastbaren und schließlich ausgehärteten Zementstein aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen.

Betrachtet man den Erhärtungsverlauf beim bisher üblichen Verfahren unter Verwendung von Zementmörtel dann sieht man, daß bei diesem Beispiel die Erstarrung bei 4 Stunden einsetzt und nach 12 Stunden das Erstarrungsende erreicht ist. Die volle Wasserbelastbarkeit ist erst nach etwa 24 Stunden gegeben, und die völlige Durchhärtung dauert, wie vom Zement bekannt, Wochen.

Bei der erfindungsgemäßen Mischung ist aus Gründen der guten Verarbeitbarkeit die Erstarrungszeit etwas verzögert Nach der Verarbeitung, die sich in der Regel innerhalb 1—3 Stunden nach de«· Mischung abspielt, wird erfindungsgemäß die Zei.ientschicht getrocknet, wodurch innerhalb kurzer Zeit durch die nach der Trocknung einsetzende Kunstharzbindung der Zement so weit gebunden wird, daß die Beschichtung wasserbelastbar ist.

Die dafür benötigte Zeit wird im allgemeinen wenige Stunden sein, so daß es dadurch möglich ist, die Rohrsanierung einschließlich der vorausgehenden Reinigung innerhalb 8 Stunden und damit z. B. in der Nachtzeit zwischen 20 Uhr abends und 6 Uhr morgens durchzuführen. Dadurch erübrigt sich die teure Verlegung einer Notleitung, denn die Unterbrechung der Wasserversorgung in der Nacht kann den Verbrauchern zugemutet werden.

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Erhärtungszeit in StcL

Bei dem bisher üblichen Auskleidungsverfahren unter Verwendung von gewöhnlichem Zementmörtel ergibt sich für den Verarbeiter entweder ein früher Erstarrungsbeginn oder ein spätes Erstarrungsende. Im ersten Fall muß er mit Verarbeitungsschwierigkeiten rechnen, im anderen Fall mit einer tagelangen Zeitspanne bis zur Wasserbelastbarkeit. Die von verschiedenen Seiten gemachten Beobachtungen, daß das Wasser nach der üblichen Auskleidung mit Zementmörtel, Feinsand- und Zement-Bestandteile mitgeführt, hängt damit zusammen, daß wegen der Dringlichkeit der Wasserversorgung der Zeitpunkt der vollen Wasserbelastbarkeit der Beschichtung oft nicht abgewartet werden kann.

Es kann eingewandt werden, daß die beiden erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich Trocknung einerseits und Kunststoffzusatz andererseits, keinen wesentlichen Erfindungschritt darstellen, denn Belüftung und Trocknung ist bei Rohrauskleiuungen bekannt, desgleichen der Zusatz von Kunststoffen, insbesondere Kunststoffdispersionen 2:u wässerigen Zementmörteln.

Dazu ist folgendes zu sagen: Die Trocknung und damit Unterbrechung der Hydratation von wässerigen Zementmassen ist eine den Erfahrungen des Fachmanns völlig widersprechende Maßnahme, denn die Zementtechnologie ist stets darauf ausgerichtet, das Wasser in der Mörtelmischung zurückzuhalten, weil nur dann die Hydratation und Festigkeitsentwicklung fortschreitet. Optimale Bedingungen sind Feucht- und Wasserlagefung der Zementmörtel, wie aus den verschiedenen Prüfvorschriften für Zementmörtel bekannt ist (z. B. 28 Tage Wasserlagerung bei der Zementprüfung nach DIN 1164V Die bei dem erfinduneseemäßen Verfahren

vorgesehene Trocknung der nicht erhärteten Zementmasse ist also keine für den Fachmann naheliegende Maßnahme, sondern das Gegenteil.

Auch der erfindungsgemäße Kunststoffzusatz zu der wässerigen Zementmörtelmasse ist als solcher bekannt und auch möglicherweise schon bei der Zementauskleidung von Wasserrohrleitungen angewandt worden. In diesem Fall ist die Kunststoffmasse aber ein Bestandteil der nur hydraulisch auf übliche Weise allmählich erhärtenden Mörtelmasse; der Kunststoff übernimmt zu ι ο keinem Zeitpunkt die Funktion-des Bindemittels, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Zeit zwischen Wasserbelastung und Ausbildung des Zementsteins der Fall ist.

Die Menge Kunststoffbindemittel im Verhältnis zu is Zement ist deshalb ziemlich gering; sie liegt zwischen 4 bis 20%, vorzugsweise zwischen 6 bis 10%. Sie ist deswegen so niedrig, weil je höher der Kunststoffanteil, desto dichter die Schicht nach der Trocknung ist. Dies soll aber vermieden werden, damit durch die bei geringem Bindemittelanteil verbliebenen Poren Wasser in die Beschichtung eindringen kann, was zur Hydratisierung und damit zur Zementsteinbildung notwendig ist.

Die Zementkomponente des Beschichtungsmaterials besteht vorzugsweise aus Portlandzement, gegebenenfalls in Kombination mit wenig Hochofenschlacke (Eisenportlandzement) und viel Hochofenschlacke (Hochofenzement). Weiterhin sind geeignet Mischungen von Portlandzement mit Puzzolanen, vorzugsweise Traßzement, gegebenenfalls auch Ölschieferzement und Tonerdezement.

Das der Zement-Wasser-Suspension zuzufügende flüssige organische Bindemittel besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffdispersion. Vorzugsweise werden verwendet Dispersionen schwer bzw. unverseifbarer Harze, insbesondere auf Acrylat- bzw. Methacrylatbasis. Die erfindungsgemäße Stoffmischung aus wässeriger Zementsuspension mit Zusatz eines flüssigen organischen Bindemittels enthält je nach den besonderen Verhältnissen Zuschlagstoffe, insbesondere Feinsande, weiterhin Farbpigmente, Antiabsetzmittel, Netzmittel, Asbest und übliche Zementzusatzmittel.

Die verfahrensgemäße Trocknung der auf übliche Weise nach der Rohrreinigung aufgebrachten wasserhaltigen Beschichtungsmasse kann mittels Durchblasens vorgetrockneter kalter und/oder erwärmter Luft geschehen, desgleichen mittels erwärmter Luft aus der Umgebung. Im letzteren Fall muß gewährleistet sein, daß diese Luft beim Durchströmen der im kalten Erdreich liegenden Leitung sich nicht bis zum Taupunkt abkühlt, sondern noch in der Lage ist, das Wasser aus der Beschichtung aufzunehmen. Vorteilhaft ist es, die in der Regel beim Verarbeiuingsprozeß notwendige Druckluft zur Trocknung der w ssci hakigen Beschichtung mit heranzuziehen.

Um die Durchtrocknung der aufgebrachten wasserhaltigen Beschichtung zu beschiel "iigen, kann ein Teil des Anmachewassers durch wasse isliche, raschflüchtige Lösungsmittel, vorzugsweise Aihanol, ersetzt werden. Dadurch bildet sich mit dem Wasser zusammen ein leicht verdunstbares Gemisch, wodurch der Arbeitsfortschritt beschleunigt und die Durchtrocknung erleichtert wird. Der Anteil an wasserlöslichem Verdünnungsmittel kann 5 bis 75% des GesäfiHwäSsergehaits der Mischung betragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt einen großen technischen Fortschritt; es ist möglich, damit Rohrnetzabschnitte innerhalb weniger Stunden, das heißt praktisch über Nacht, mit einem zuverlässigen rostschützenden Überzug zu versehen. Es wird dadurch die kostspielige und viele Erschwernisse bringende Verlegung einer Notleitung erübrigt. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Beschichtung in keiner Weise Zement- und Sandpartikeln an das Wasser abgibt, wie es bei dem üblichen Verfahren häufig der Fall ist und als sehr störend empfunden wird.

Beispiel

Zu 10 Teilen Acrylharzdispersion 50%ig werden 2 Teile Asbest, 1 Teil feinstdisperse Kieselsäure, 03 Teile Erhärtungsverzögerer für Zement, 03 Teile Entschäumungsmittel und 21,4 Teile Wasser hinzugegeben und intensiv gerührt In dieses Gemisch werden 65 Teile Portlandzement 350 langsam zugegeben und so lange gerührt, bis eine knollenfreie Masse von dickflüssigsahniger Konsistenz entsteht

Diese Masse wird mittels einer geeigneten Pumpe durch eine Schlauchleitung in die zuvor von Inkrustationen gereingte Wasserleitung eingeführt und mittels einer Schleudervorrichtung auf die Rohrinnenwandung in einer Schichtstärke von 1—2 mm aufgetragen. Anschließend wird Warmluft durch die Leitung geblasen, so lange, bis die Beschichtung getrocknet ist was zum Beispiel durch Reiben mit der Hand am Austrittsende der Luft festgestellt werden kann. Anschließend kann die Leitung angeschlossen und mit Wasser in Betrieb genommen werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hersteilung von Rostschutzüberzügen auf im Betriebszustand feuchten bzw. unter Wasser befindlichen Stahlflächen, insbesondere Trinkwasserleitungen, unter Verwendung einer in bekannter Weise durch Spritzen, Schleudern oder auf andere Art aufzubringenden, vorwiegend aus Zement, Wasser, Feinsand und organischem Binde- ι ο mittel bestehenden Zementmörtelpaste, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Aufbringen der Beschichtung der Hydrations- und damit Verfestigungsvorgang der Zementmörtelpaste durch Trocknung mit Luft, insbesondere Warmluft, unterbrochen wird und sich erst nach der Befüllung der Rohrleitung mit Wasser fortsetzt und allmählich zum Abschluß kommt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trocknung der frisch aufgebrachten, wasserhaltigen Zementmörtelpaste getrocknete, weitgehend wasserfreie Luft durch die Leitung geblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trocknung der frisch aufgebrachten, wasserhaltigen Zementmörtelpaste Luft der Umgebung verwendet wird, die so weit erwärmt ist, daß sie sich auch beim Durchströmen der im kalten Erdreich liegenden Leitungen nicht bis zum Taupunkt abkühlt, sondern noch in der Lage ist, das Wasser aus der Zementbeschichtung in Dampfform aufzunehmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb der Materialspritze bzw. des Schleuderrades in der Regel notwendige Druckluft getrocknet und/oder vorgewärmt ist, so daß der Trocknungsvorgang der wasserhaltigen Beschichtung unmittelbar mit dem Beschichtungsvorgang einsetzt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementmörtelpaste als organisches Bindemittel schwer- bzw. unverseifbare Harze auf Acrylat- bzw. Methacrylaίbasis in einer Menge von 4 bis 20%, vorzugsweise 6 bis 10% des Zementgehaltes der Beschichtungsmasse zugesetzt werden.