Produktprüfungen geben Sicherheit

Kanalbauprodukte müssen über die Lebensdauer beachtlichen Belastungen standhalten. Die Frage der Hochdruckspülbeständigkeit zählt deswegen zu den Aspekten der Kaufentscheidung für Netzbetreiber. Produktprüfungen bieten die Möglichkeit, Risiken für spätere Spülschäden im Betrieb frühzeitig zu erkennen. Aus diesem Grund gab die Betonwerke Bieren GmbH aus Bad Oeynhausen beim IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur eine zielgerichtete Prüfung in Auftrag.

Hochdruckspülbeständigkeit von Abwasserbetonschächten

Abwasserbetonschächte unter Extrembelastungen der HD-Reinigung

Im Interesse ihrer Kunden wollten die Betonwerke Bieren testen, wie sich ihre Schachtsysteme und Rohre während zahlreicher Hochdruck-Spülvorgänge und Schachtreinigungen auch unter Extrembelastungen verhalten. So wurden intensive Hochdruckspülversuche mit besonderen Belastungen an Abwasserschachtbauteilen und Kanalrohren in Bad Oeynhausen durchgeführt.

Prüfprogramm mit Extrembelastungen

Das IKT begleitete die Prüfungen. Dabei wurden die Probekörper in drei Belastungsstufen zunächst beansprucht. Der Prüfaufbau und die Durchführung der Prüfungen erfolgten bauseits durch das Betonwerk Bieren. Nach Abschluss von drei Belastungsstufen, angefangen mit betriebsnahen bis hin zu extremen Belastungen der Hochdruckreinigung, erfolgt eine visuelle Begutachtung der Rohre und Schachtverbindungen.

Prüfaufbau und Belastungsarten

Im Rahmen der Prüfungen wurden metromax-Rohre aus Polymerbeton der Polymer-Kanalsystem GmbH & Co. KG und Schachtbauteile der Betonwerke Bieren GmbH mit den Dichtungs- und Lastübertragungssystemen SD SEAL, TOP SEAL VARIO und TOP SEAL PLUS eingesetzt. Das Schachtunterteil verfügte über einen Zu- und Ablauf DN 250 mit Anschluss für metromax-Rohre aus Polymerbeton sowie einem Gerinne aus Klinker. Die beiden Schachtringe hatten eine Bauhöhe von 500 mm.

Systemskizze zum Versuchsaufbau

Versuchsaufbau

Belastungsstufe 1: Betriebsnahe Unterhaltungsreinigung mit HD-Fahrzeug

Die Prüfungen wurden am 12. und 15. Februar 2008 bei der Betonwerke Bieren GmbH durchgeführt. Im ersten Belastungsschritt wurde eine Unterhaltungsreinigung an dem Kanalstrang mit Schachtunterteil durchgeführt. Hierzu wurde der Prüfstrang aus den metromax-Rohren und dem Schachtunterteil in 100 Belastungszyklen einer praxisüblichen Belastung aus Hochdruckreinigung ausgesetzt. Die Prüfparameter Düsendruck und -durchfluss wurden in Anlehnung an den Hamburger Spülversuch gewählt. Die bei der Prüfung eingesetzte Düse entspricht dabei den den Anforderungen der DIN EN 19523. Der Düsendruck von 120 bar an der Düse wurde mit einem digitalen Druckmanometer überprüft.

HD-Spülversuche- Prüfung des Druckes unmittelbar vor der HD-Düse

Betriebsnahe Schachtreinigung – das Ganze 50 mal am Stück

Darüber hinaus wurden im Rahmen der Belastungssituation „Unterhaltungsreinigung“ die Belastung der Schachtbauteile und -verbindungen durch eine Schachtreinigung simuliert. Hierzu wurde ein einzelner HD-Strahl aus einer Handlanze eines praxisüblichen HD-Reinigungsfahrzeugs über 25 Minuten lang in einem geringen Abstand über die Schachtwandungen und Verbindungsfugen geführt. Im Vorfeld wurde der Zeitaufwand für die Unterhaltungsreinigung mit rund 30 Sekunden Pumpenlaufzeit pro Schachtreinigung ermittelt. Die Belastungszeit von 25 Minuten repräsentiert damit rund 50 Schachtreinigungen im Rahmen von betrieblichen Unterhaltungsmaßnahmen. Nach den o.a. Belastungen der Unterhaltungsreinigung wurden die Rohre und Schachtbauteile auseinander gezogen und optisch auf Materialveränderungen begutachtet.

Unterhaltungsreinigung: Belastung der Rohrstrecke mit HD-Spüldüse

Unterhaltungsreinigung: Belastung des Schachtsystems mit HD-Handlanze

Sonder- und Spezialreinigung – mit extra hohem Druck

Im zweiten Belastungsschritt wurde eine Sonderreinigung an der Schachtwandung und den Verbindungsfügen durchgeführt. Dazu wurde ein einzelner HD-Strahl aus einer speziellen Rotor-Jet-Düse mittels Handlanze mit hohem Druck (200 bar) in geringem Abstand über Schachtwandung und Verbindungsfugen geführt. Diese Sonderreinigung repräsentiert die Beanspruchung zur Beseitigung hartnäckiger Inkrustationen (z.B. Betoneintrag aus Baustellen) im Rahmen der Schachtreinigung.

Die Tests zur Simulation der Belastungen im Rahmen einer Spezialreinigung waren gekennzeichnet durch extreme Betriebsparameter (Druck 300 bar), die großflächig mit einem speziellen Reinigungssystem und Rotationsdüsen (TSSR) senkrecht zur Schachtwandung aufgebracht wurden. Dies repräsentiert beispielsweise die HD-Reinigung zur Vorbereitung der Schachtoberfläche im Vorfeld einer Schachtbeschichtung.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick zu den ausgeführten Belastungsszenarien.

Unterhaltungsreinigung Kanalhaltung Methode: Die Rohrstrecke mit Schachtunterteil wurde durch Hochdruckreinigung praxisnah belastet. Insgesamt wurden 100 Reinigungszyklen durchgeführt. Der Düsendruck betrug 120 bar an der Düse bei einem Durchfluss von 320 Litern pro Minute. Belastungsschwerpunkt: Hochdruckstrahl durch Kanaldüse, Düsen-Schleifen in der Rohrsohle Schacht Methode: Ein einzelner HD-Strahl aus einer Handlanze an einem praxisüblichen HD-Reinigungsfahrzeug wird über 25 Minuten in einem geringen Abstand über die Schachtwandungen und Verbindungsfugen geführt. Im Vorfeld wurde der Zeitaufwand für die Unterhaltungsreinigung mit ca. 30 Sekunden Pumpenlaufzeit pro Schachtreinigung ermittelt. Die Belastung von 25 Minuten repräsentiert damit ca. 50 Schachtreinigungen im Rahmen von betrieblichen Unterhaltungsmaßnahmen. Belastungsschwerpunkt: Hochdruckstrahl durch Handlanze

Sonderreinigung zur Beseitigung hartnäckiger Verschmutzungen Schacht Methode: Ein einzelner HD-Strahl aus einer Handlanze wird mit hohem Druck (200 bar an der Pumpe) in einem geringen Abstand über die Schachtwandungen und Verbindungsfugen geführt. Die Belastung wird durch eine spezielle Rotor-Jet-Düse mittels Handlanze aufgebracht und ist gekennzeichnet durch extreme Betriebsparameter (hoher Druck von 200 bar) und repräsentiert die Beanspruchung zur Beseitigung hartnäckiger Inkrustationen (z.B. Betoneintrag aus Baustellen) im Rahmen der Schachtreinigung. Belastungsschwerpunkt: HD-Strahl aus Handlanze mit hohem Druck

Spezialreinigung als Untergrundvorbereitung für eine Schachtsanierung Schacht Methode: Diese Belastung ist gekennzeichnet durch extreme Betriebsparameter (Druck 300 bar an der Pumpe), die großflächig mit einer speziellen Rotationsdüse (TSSR) senkrecht zur Schachtwandung aufgebracht wurden. Dies repräsentiert beispielsweise die HD-Reinigung zur Vorbereitung der Schachtoberfläche im Vorfeld einer Schachtbeschichtung. Belastungsschwerpunkt: Hochdruckstrahl mit extremen Druck

Ergebnisse

Nach dem Aufbringen der Belastungen für die Spezial- und Sonderreinigung wurden die Schachtbauteile auseinandergebaut und insbesondere die Schachtverbindungen visuell begutachtet. Im Gesamtblick wurden nach den durchgeführten Belastungen durch Hochdruckreinigung keine Materialveränderungen beobachtet, die eine Beeinträchtigung der Dichtheit, Tragfähigkeit und Funktionsfähigkeit der Probekörper erwarten lassen.

Rohrstrecke: Unterhaltungsreinigung

Nach den Belastungen im Rahmen der Unterhaltungsreinigung wurden an den Rohren und Rohrverbindungen keine sichtbaren Materialveränderungen festgestellt.

metromax-Rohre aus Polymerbeton

Kein Materialabtrag an den Rohren sichtbar

An dem Schachtunterteil wurde jeweils in der Fuge vom Klinker zum Rohranschluss ein rund 8 mm tiefer Materialabtrag festgestellt. Diese Materialveränderung stellt keine aktuelle Beeinträchtigung der Dichtheit, Tragfähigkeit und Funktionsfähigkeit des Probekörpers dar.

Schachtringe und -verbindungen:
Unterhaltungs-, Spezial- und Sonderreinigung

Nach den Belastungen im Rahmen der Unterhaltungsreinigung als auch nach intensiver Belastung durch Spezial- und Sonderreinigung wurden an den Rohrverbindungen mit den Dichtungssystemen SD SEAL, TOPSEAL VARIO und TOP SEAL PLUS keine sichtbaren Materialveränderungen festgestellt.

Optische Bewertung TOPSEAL VARIO

Kein Materialabtrag an der Rohrverbindung sichtbar

Geringer Materialabtrag am Schachtring (ca. 5 mm Tiefe)

An einem Schachtring wurde nach der intensiven Spezialreinigung ein ca. 5 mm tiefer Materialabtrag festgestellt. Diese Materialveränderung stellt gegenwärtig keine Beeinträchtigung der Dichtheit, Tragfähigkeit und Funktionsfähigkeit des Probekörpers dar.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass an den in den Versuchen eingesetzten Schachtbauteilen, Verbindungssystemen und Kanalrohren aus Polymerbeton nach den diversen Belastungen durch Hochdruckreinigung keine Materialveränderungen beobachtet wurden, die gegenwärtig eine Beeinträchtigung der Dichtheit, Tragfähigkeit und Funktionsfähigkeit der Probekörper erwarten lassen.

Kontakt:

Betonwerke Bieren GmbH
Frankenweg 100
32549 Bad Oeynhausen
Tel.: 05731 7409-0
Fax: 05731 7409-17
E-Mail: info@betonwerke-bieren.de
Internet: www.betonwerke-bieren.de