Udvikling af modstandsdygtige betonrør til aggressive miljøer II

Anvendelse af betonrørsystemer til transport af spildevand har en lang række tekniske, miljømæssige og samfundsøkonomiske fordele. Normalt er kloakvand svagt alkalisk og dermed uskadeligt for betonrør og -brønde, men på strækninger uden ilt kan bakterier under anaerobe forhold danne svovlbrinte. Når svovlbrinten kommer i kontakt med ilt, i de ikke fuldtløbende rørstrækninger, bliver svovlbrinten omdannet til svovlsyre/-syrling. Svovlsyren nedbryder den basiske cementpasta i betonrør over vandlinjen, hvilket kan medføre betragtelige reduktioner i levetiden.

Dette projekt bygger videre på resultaterne fra udviklingsprojektet med titlen ”Udvikling af modstandsdygtige betonrør til aggressive miljøer” under MUDP-ordningen, J.nr. NST-404-00147 udført i perioden 2012-2015 (herefter omtalt som ”Rørprojekt I”).

I Rørprojekt I, blev forskellige materialesammensætningers/teknologiers modstandsdygtighed overfor aggressive miljøer undersøgt ved laboratorieforsøg, felteksponering af prøveemner og etablering af en rørstrækning med udvalgte teknologier. Resultaterne fra projektet viste, at alle materialesammensætninger havde forbedret modstandsdygtighed i forhold til den traditionelle beton (referencen). Særligt materialesammensætningen, hvor en del af sandet blev erstattet med kalktilslag, gav lovende resultater. Det blev således besluttet at tage udgangspunkt i netop denne teknologi i nærværende projekt.

Formålet med projektet har været at optimere teknologien med henblik på at opnå en tilfredsstillende modstandsdygtighed overfor syrepåvirkning samt at vise at teknologien kan implementeres i den daglige produktion af betonrør og brøndgods, og dermed at produkter kan bringes på markedet som et alternativ til de traditionelle produkter.

Projektet har været opdelt i følgende aktiviteter:

1.      Opfølgning på felteksponering og etableret rørstrækning fra rørprojekt I
2.      Udvikling og optimering af materialesammensætning
3.      Produktion af rør og brønde
4.      Felteksponering af prøveemner
5.      Etablering af rørstrækninger og brønde med den nye teknologi

Opfølgningen på rørprojekt I, viste fortsat lovende resultater for teknologien med kalktilslag. Der var ingen synlige tegn på syrepåvirkning i forbindelse med en udført tv-inspektion af rørstrækningen i Vårst, og udtaget borekerner viste kun en svag forvitring i overfladen. Tilstanden af de felteksponerede prøver i brønde i Sønderholm og Ellidshøj var god sammenlignet med tilstanden af referenceprøven.

I laboratoriet på Teknologisk Institut blev betydningen af doseringen af kalktilslag samt af kalktilslagets finhed på syreresistensen undersøgt. Syreresistensen blev vurderet ved 8 og 20 ⁰C iht. en modificerede version af ASTM C267-01. Resultaterne viste et markant lavere massetab for prøveemnerne med kalktilslag i forhold til referencen. Mikrostrukturen af udvalgte prøveemner blev efter forsøgenes afslutning undersøgt for bl.a. thaumasitdannelse. Undersøgelserne gav ikke anledning til bekymring, og mikrostrukturen af emnerne med kalktilslag fremstod i bedre stand end referencebetonen.  

På baggrund af laboratorieresultaterne blev det besluttet at arbejde videre med en recept indeholdende 600 kg/m³ 0/2 kalktilslag. De udviklede recepter blev efterfølgende indkørt i produktionen hos RC Beton i Rødkærsbro, som producerede brønde og rør med kalktilslag til etablering af forsøgsstrækninger og - brønde hos Aalborg Kloak, DIN Forsyning, Fredericia Spildevand og Energi, Hedensted Spildevand og Jammerbugt Forsyning. Der blev i alt etableret 4 rørstrækninger (totalt 893 m) samt 25 brønde. Udover rørstrækninger og brønde blev der nedhængt prøveemner i to brønde med høj svovlbrintebelastning hos hhv. Aalborg Kloak og Hedensted Spildevand. Syrepåvirkningen af de etablerede rør og brønde, samt de nedhængte prøveemner, foregår løbende og det vil variere, hvornår der opstår synlige tegn på korrosion, alt efter miljøet betonen er eksponeret i. Derfor vil forsyningsselskaberne efter projektets afslutning løbende registrere udviklingen i tilstanden at de etablerede forsøgsstrækninger.

Resultaterne fra projektet har vist at der opnås en forbedret syreresistens for de udviklede materialesammensætninger med kalktilslag, sammenlignet med en traditionel materialesammensætning. Desuden har de udførte analyser ikke givet anledning til at særlig bekymring i relation til udfordringer med thaumasitdannelse i betonen med kalktilslag. Det kan på baggrund af resultaterne genereret ifm. Rørprojekt I samt nærværende projekt konkluderes, at betonrør og -brønde fremstillet med kalktilslag med god sandsynlighed vil have bedre langtidsholdbarhed overfor svovlbrinterelateret korrosion end produkter baseret på konventionel teknologi.

Der stilles i dag ikke krav til syreresistensen i standarderne for afløbsprodukter af beton. Dette forhold kan virke hæmmende for implementeringen af teknologien, idet der således mangler et incitament for producenterne til at anvende betonsammensætninger med god syreresistens. Det forventes, at materialeomkostningerne ved fremstilling af afløbsprodukter med kalktilslag vil være højere end for traditionelle afløbsprodukter, bl.a. fordi kalksten ikke er udbredt naturligt forekommende i Danmark. De højere materialeomkostninger retfærdiggøres dog set i en levetidsbetragtning af den forventede længere levetid i aggressive miljøer af produkter fremstillet med den nye materialesammensætning end levetiden for konventionelle afløbsprodukter i beton.