AUSLAUGUNG IN ROHRLEITUNGEN AUS ASBESTZEMENT

AC-Pipelines: Zusammensetzung, Eigenschaften und Verwendung

In den Niederlanden wurden von den 1950er bis zu den 1990er Jahren viele Asbestzementrohre (auch als AC-Rohre bekannt) im Trinkwassersektor und ab den 1970er Jahren auch im Abwassersektor installiert. Wie der Name schon sagt, bestehen diese Rohre aus etwa 80 % Zement und 20 % Asbest (Stowa, 2023). Es wird geschätzt, dass etwa 25 % der Wasserleitungen in den Niederlanden aus Asbestzementrohren bestehen (van Laarhoven, 2021), auch weltweit wird ein großer Teil der Wasserleitungen aus diesem Material hergestellt. Asbestzementrohre wurden wegen der Qualität, Festigkeit und langen Lebensdauer des Materials so häufig verwendet. Unter den richtigen Bedingungen bildet sich in Asbestzementrohren eine Schutzschicht, da sich Kalziumkarbonat (Kalk) im Rohr ablagert und eine Schutzschicht auf der Innenseite des Rohrs bildet (Zavašnik, 2021). Diese Schutzschicht ist jedoch nicht dauerhaft. Wenn sich die Wasserqualität ändert oder der pH-Wert sinkt, können diese Schutzschicht und die darunter liegende Schicht angegriffen werden. So sind die AC-Rohre, die in den Niederlanden zwischen den 1950er und 1990er Jahren installiert wurden, heute zwischen 75 und 35 Jahre alt. Trotz der guten Qualität und der langen Lebensdauer der Rohre können sie mit der Zeit durch Auslaugung beeinträchtigt werden. Auslaugung ist der Prozess, bei dem sich Kalzium aus dem Zement der Rohre herauslöst. In dem Maße, in dem sich das Kalzium auflöst, verschlechtert sich die strukturelle Festigkeit des Rohrs, und es droht ein Ausfall.

Auslaugung in einer Asbestzementleitung: Was ist das und wie geschieht es?

Einer der Hauptbestandteile von Zement ist Kalzium. Wenn Asbestzementrohre ausgelaugt werden, löst sich das Kalzium aus dem Zement im Wasser auf. Dies führt zu einer Zersetzung des Materials und beeinträchtigt die Integrität des Rohrs. Das Material des Rohrs bleibt erhalten, aber seine Zusammensetzung ändert sich, wodurch sich seine Dichte verringert und das Material geschwächt wird. Die Auslaugung erfolgt oft an bestimmten Stellen und nicht gleichmäßig über das gesamte Rohr.

Diese Degradation manifestiert sich als "Schweizer Käse"-Effekt entlang der Rohroberfläche (Stowa, 2023). Die Auslaugung kann sowohl an der Außenseite des Rohrs als auch an der Innenseite des Rohrs auftreten. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die bei der Auslaugung eine Rolle spielen, nämlich,

• Das Alter einer Rohrleitung ist ein wichtiger Faktor für das Ausmaß der Auslaugung. In den ersten Jahren ist das Ausmaß der Auslaugung bei allen Rohren ähnlich, aber mit der Zeit werden bestimmte Rohre anfälliger für Auslaugung.

• Bei Rohrleitungen in aggressiven Böden, Böden mit niedrigem PH-Wert und/oder geringem Kalkgehalt, ist die Wahrscheinlichkeit einer externen Auslaugung größer. Das liegt daran, dass sich Kalzium in Säure auflöst. Da Kalk die Säure neutralisiert, gehen kalkarme Böden oft mit sauren Böden einher. In der Praxis handelt es sich dabei um Torfböden und kalkarme Sand- und Tonböden, insbesondere Katzenlehm, der sehr kalkarm ist und einen niedrigen pH-Wert hat.

• Bei Rohrleitungen, die in kalkreichem Boden verlegt sind, ist eine Auslaugung an der Außenseite nicht zu erwarten.

• Für Trinkwasserleitungen spielt der Sättigungsindex (SI) des Trinkwassers eine wichtige Rolle. Der SI ist ein Maß für die Auflösung und Ausfällung von Calciumcarbonat. Der SI-Wert im Trinkwasser muss über 0,2 liegen, um eine Auslaugung zu verhindern.

• Auch der Innendurchmesser eines Rohrs spielt eine Rolle. Forschungsergebnissen zufolge gibt es einen klaren Aufwärtstrend, bei dem eine Zunahme des Auslaugungsgrades mit einer Zunahme des Rohrdurchmessers einhergeht.

• Laut BTO-Forschung (2019) ist der Grad der internen Auslaugung in Trinkwasserleitungen größer als die externe Auslaugung. Dies ist ein Hinweis darauf, dass bei solchen Leitungen der Einfluss der Wasserqualität größer ist als der Einfluss des Bodens, in dem sich die Leitungen befinden. Nach Stowa (2023) scheint dies bei Abwasserleitungen oft umgekehrt zu sein, mit Ausnahme von lokalen H2S-Beeinträchtigungen.

Risiken: Wie wirkt sich Auslaugung auf Wasserrohre aus?

Bei der Auslaugung nimmt die gesunde Wandstärke des Rohrs ab, oder die Zusammensetzung des Materials kann sich ändern, wodurch die Dichte des Rohrs verringert wird. Dies birgt natürlich Risiken. Da die Rohrwand an Festigkeit verliert, steigt die Wahrscheinlichkeit von Leckagen und Rohrbrüchen. Die Folge ist u. a. eine Unterbrechung der Wasserversorgung oder -abgabe, aber auch Sicherheitsrisiken sind damit verbunden. So kann die Freisetzung von Wasser an unerwünschten Stellen zu Erosion führen, was wiederum Risiken mit sich bringt. Auch das Austreten von Abwasser kann zu unkontrollierten Umweltschäden führen. Darüber hinaus können ungeplante Unterbrechungen der Wasserversorgung oder Abwasserentsorgung zusätzliche Kosten für Reparaturen und mögliche Schadensersatzansprüche verursachen.

Wie misst Acquaint die Auslaugung in AC-Rohren?

Um die oben genannten Risiken zu vermeiden, ist es wichtig, einen guten Einblick in den aktuellen Zustand der Rohrleitungen zu haben. Die Inline-Prüfgeräte von Acquaint ermöglichen dies auf zerstörungsfreie Weise. Die Geräte von Acquaint sind mit Ultraschallsensoren ausgestattet. Diese Sensoren senden hochfrequente Schallwellenimpulse aus. Diese Frequenz ist so hoch, dass sie für das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar ist. Die Schallwellen breiten sich vom Gerät zunächst zur Innenwand des Rohrs aus. Ein Teil der Wellen wird von der Wand zurück zu den Sensoren reflektiert, ein anderer Teil breitet sich weiter durch die Rohrwand hindurch in Richtung der Außenwand des Rohrs aus. Sobald die Schallwellen die Außenwand des Rohrs erreicht haben, entsteht ein weiteres Echo. Ein Teil der Wellen wird zum Sensor zurückreflektiert, ein anderer Teil wandert über die Rohrwand hinaus. Eine solche Ultraschallmessung kann dann in einem sogenannten A-Scan (Amplitudenscan) dargestellt werden. Dieser Scan zeigt die Amplitude an, die angibt, wie viel Energie des Ultraschallsignals zum Sensor zurückgekehrt ist. Zudem zeigt er, wie viel Zeit die Schallwellen benötigt haben, um den Weg durch den Anfang und das Ende der Rohrwand zurückzulegen und zum Sensor zurückzukehren. Anhand dieser Daten lässt sich messen, ob und wo in einem Rohr Auswaschungen auftreten und wie viel intakte Wanddicke noch vorhanden ist. Ein Beispiel für ein Gerät von Acquaint, das sich gut zur Messung von Auswaschungen in Wasserleitungen eignet, ist der Acquarius. Der Acquarius ist ein PIG (Pipeline Inspection Gauge), der unter anderem dank seiner Ultraschallsensoren in einem Durchlauf eine vollständige Zustandsmessung einer Rohrleitung durchführen kann. Neben der Auswaschung misst der Acquarius weitere Schadensmechanismen, nämlich: Korrosion von Metallrohrleitungen, H₂S-Zersetzung in zementgebundenen Abwasserrohrleitungen, Winkelversatz und Fugenbreite von Muffen, Ovalität, axiale Verformung, Leckagen sowie die Lage der Rohrleitung (XYZ-Kartierung). Dieses intelligente Gerät ist in jeder unter Druck stehenden Trink- oder Abwasserleitung mit einem Durchmesser ab DN200 und aus jedem Material einsetzbar. Der Acquarius bewältigt Durchmesserverengungen von bis zu 30 % und kann Bögen von bis zu 90° passieren. Die Leitung muss jedoch frei zugänglich sein, sodass Absperrklappen nicht passiert werden können.

Über Acquaint

Etwa 25 % der Wasserleitungen in den Niederlanden bestehen aus Asbestzement, und ein Großteil dieser Leitungen hat das theoretische Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Eine Eigenschaft von Asbestzement ist, dass es im Laufe der Jahre zu Auslaugung in den Rohren kommen kann. Auslaugung ist ein Prozess, bei dem sich Kalzium aus dem Rohrmaterial löst, wodurch die strukturelle Integrität des Rohrs beeinträchtigt wird. Die Schwächung des Rohrs birgt verschiedene Risiken wie Undichtigkeiten oder sogar das Bersten der Wasserleitung. Um diese Risiken zu verringern, ist es wichtig, den Zustand der Wasserleitungen genau zu kennen. Eine sehr praktische Möglichkeit, dies im Blick zu behalten, bieten die zerstörungsfreien Inline-Inspektionsgeräte von Acquaint. Diese Geräte sind mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die sich hervorragend zur Erkennung von Auslaugung eignen. Ein Beispiel für ein solches Gerät ist der „Acquarius“, der in nur einem Durchlauf eine vollständige Zustandsmessung eines Rohrs liefern kann.

Literaturverzeichnis

J. Zavašnik, A. Š. (2022, Augustus 24). Degradation von asbestverstärkten Zementrohren für die Wasserversorgung nach einem Langzeitbetrieb. Opgehaald van ScienceDirect: https: //www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653521024498

K. van Laarhoven, J. v. (2021, april 2021). CT-Scans von Asbestzementrohren als Referenz für. Opgehaald van Acquaint.eu: https: //www.acquaint.eu/de/nl/wp-content/uploads/2023/12/CT_Scans_of_Asbestos_Cement_Pipes_as_a_Reference_f.pdf

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N. Slaats, M. M. (2015 , januari 9). Conditionering van drinkwater: de aanbevelingen voor optimal samenstelling in 2014. Opgehaald van h2o Waternetwerk: https: //www.h2owaternetwerk.nl/vakartikelen/conditionering-van-drinkwater-de-aanbevelingen-voor-optimale-samenstelling-in-2014

Stowa. (2023). Degradatie van asbestcementen afvalwaterpersleidingen. Bennekom: Drukkerij Modern.