Sanierung von Trinkwasserbehältern - dauerhaft, ökologisch und nachhaltig

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1 Sanierung von Trinkwasserbehältern - dauerhaft, ökologisch und nachhaltig Dipl.-Ing. Martin Bolesta P & T Technische Mörtel GmbH & Co KG 1 Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 2 1

2 Wer ist P & T Wer ist P & T P & T ist einer der führenden deutschen Hersteller von technischen Mörteln (Trockenbaustoffen) für die Verguss- und Betoninstandsetzungstechnik. P & T Kompakt 1987 Gründung des Unternehmens durch 4 Gesellschafter 1989 Übernahme der Baustoffsparte der Klöckner & Co. AG unter dem eingetragenen Warenzeichen Topolit und Firmierung zu P & T 1995 Erweiterung des Lieferprogrammsdurch ein Harzsortiment 1997 Umbenennung des Unternehmens in P & T Technische Mörtel GmbH & Co. KG 2000 Listung bei den führenden Konzernen und Kooperationen des deutschen Baustoffhandels 2009 Übernahme der KERASAL-Aktivitätenund Ergänzung des Lieferprogramms Das gemeinsam mit unserem Partner Philipp entwickelte thixotrope Verfahren zur schalungsfreien Fugenverfüllung revolutioniert die Fertigteilmontage Heute P & T bietet ein Sortiment von über 150 Produkten in 4 Produktsparten für praktisch alle Fälle der Verguss- und Betoninstandsetzungstechnik sowie im Trinkwasserbereich. Die Gründungsgesellschafter sind auch heute noch beteiligt. P & T Technische Mörtel ist nach wie vor mittelständig geführt und unabhängig. 2

3 Wer ist P & T Firmensitz Neuss am Rhein 4 Produktionsstätten in Deutschland 1 Produktionsstätte in Polen mit dazugehörigem Vertrieb Über ein ausgereiftes System zwischen Produktion, Fachberatung und Logistik erzielt P & T einen entscheidenden Vorteil bei Kunden. Wer ist P & T Vertriebspartner in Niederlande, Belgien, Rumänien, Österreich, Tschechien, Slowakei, Schweiz und Spanien Langjähriger Verkauf von Deutschland aus nach Italien, Dänemark, Frankreich, Luxemburg, Russland, Slowenien, Kroatien, 3

4 Wer ist P & T Hochspezialisiertes Sortiment bestehend aus über 150 Produkten zusammengefasst in 4 Produktsparten Ingenieur- und Industriebau Straßen- und Gleisbau Beton- und Fertigteilbau Kanal- und Tiefbau 7 Wer ist P & T Hochspezialisiertes Sortiment bestehend aus über 150 Produkten zusammengefasst in 4 Produktsparten mit der Produktgruppe Spezialmörtel für die Sanierung von Trinkwasserbehältern Ingenieur- und Industriebau 8 4

5 Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 9 Schäden in Trinkwasserbehältern mineralisch, ca. 100 Jahre mineralisch, ca. 30 Jahre kunststoffvergütet, ca. 18 Jahre 5

6 Schäden in Trinkwasserbehältern Schäden in Trinkwasserbehältern fast vollständig aufgelöste polymerisierte Beschichtung 6

7 Schäden in Trinkwasserbehältern Schäden in Trinkwasserbehältern 7

8 Schäden in Trinkwasserbehältern - Trinkwasserbehälter und insbesondere die wasserberührten Oberflächen halten nicht unbegrenzt - Und das gilt nicht nur bei offensichtlichen Baufehlern - Alle Feststoffe sind Umwandlungs- und Lösungsprozessen unterworfen (Korrosion, chemischer Angriff, Hydrolyse, etc.) - Eine Sanierung steht zwangsläufig mal an! und diese soll dann möglichst lange halten. Schäden in Trinkwasserbehältern 100 Abnutzungsvorrat bei Erstinbetriebnahme Sanierung, bevor wirtschaftliche oder technische Lebensdauer überschritten ist. 0 wirtschaftliche Lebensdauer technische Lebensdauer Zeit [a] [Quelle: Bestandserhalt in der Wasserspeicherung; Prof. Dr. Ing. Frank R. Kolb; wwt 1-2/2015] 8

9 Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern [Quelle: M. Notthoff; Fa. Bauschutz Nord] 17 DVGW W 300 hat 8 Teile 9

10 DVGW W 300 W 300 Teil 1 ( ): Planung und Bau W 300 Teil 2 ( ): Betrieb und Instandhaltung W 300 Teil 3 ( ): Instandsetzung und Verbesserung W 300 Teil 4 ( ): Grundsätze und QS auf der Baustelle W 300 Teil 5 ( ): Anforderung und Prüfung der Werkstoffe W 300 Teil 6 ( ): System- und Fertigteilbehälter W 300 Teil 7 ( ): Hinweise Reinigung / Desinfektion W 300 Teil 8 ( ): Hygienekonzept Teile, die sich direkt mit der Sanierung befassen. DVGW W 300 Abgesehen von Auskleidungen mit Fliesen Hinterläufigkeit, Ausfällungen und schleimbildende Kolonien 10

11 DVGW W 300 Abgesehen von Auskleidungen mit Fliesen, sind im Teil 5 der DVGW W Zementgebundene Beschichtungen - Zweikomponenten Reaktionsharzsysteme (EP / PU) - Dichtungsbahnen (PE / PP Basis) - Plattensysteme (PE / PP) aufgeführt. DVGW W 300 Auch wenn alle zugelassenen Systeme (zumindest für Sonderfälle) ihre Berechtigung haben, so gibt es jeweils Vor- aber auch Nachteile. 11

12 DVGW W 300 Wie z.b. nicht einsehbare Hohlräume bei Auskleidungen. Was passiert in dem Spalt zwischen der Auskleidung und dem Bauwerk? Es gibt kaum Kontrolle über das, was im Verborgenen abläuft! [Foto: Vortrag 1. Westf. Trinkwassertagung: Sanierung von TW-Behältern ; IGS Ingenieur-büro Schwehn Herborn] DVGW W 300 Wie z.b. organische Substanzen / Inhaltsstoffe. Organische Stoffe dienen vorhandenen Bakterien als Nahrung! 12

13 DVGW W 300..Je geringer der Anteil an bioverfügbaren organischen Inhaltsstoffen, desto geringer ist die Gefahr der möglichen Freisetzung bioverfügbarer Inhaltsstoffe, die eine Aufkeimung im Trinkwasser begünstigen....bei der Dosierung von Betonzusatzmitteln und Betonzusatzstoffen wird eine Minimierung empfohlen. Aufgrund der besonderen Anforderungen an die Hygiene, Dichtigkeit und Oberflächenqualität sind unempfindliche Rezepturen zu wählen.. Im 17 der Trinkwasserverordnung wird das Minimierungsgebot gefordert. DVGW W 300 Typisierung von zementgebundenen Werkstoffen Typ 1: ohne Betonzusatzmittel und ohne kunststoffhaltige Zusätze Typ 2: mit Betonzusatzmittel nach DIN EN bis max. 5 %/z (Zementäquivalent) und ohne kunststoffhaltige Zusätze Typ 3: ggf. mit Betonzusatzmittel nach DIN EN und mit kunststoffhaltigen Zusätzen bis insgesamt max. 10 %/z (Zementäquivalent) Typ 4: ggf. mit Betonzusatzmittel nach DIN EN und mit kunststoffhaltigen Zusätzen mit insgesamt bis max. 25 %/z (Zementäquivalent) 13

14 Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 27 Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel Beton hat hauptsächlich zwei bautechnische Aufgaben: 1. statisch relevante Aufgaben - Festigkeit - Verformungsvermögen 2. Beständigkeit gegen physikalische und chemische Einflüsse - Dauerhaftigkeit des Betons XF, XM, XA - Schutz der Bewehrung vor Korrosion XC, XD, XS bei den äußeren Einflüssen werden verschiedene Expositionsklassen unterschieden ob ein Beton eine ausreichende Beständigkeit hat, hängt von der Festigkeit, dem Wasserzementwert und auch von dem verwendeten Zement ab

15 Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel Eignung von Zementen: manche Zementsorten sind frostunverträglich (XF) manche Zementsorten sind nicht geeignet für aggressive chemische Umgebungen (XA) manche Zementsorten sind nicht geeignet für Chlorideinwirkungen (XS/XD) manche Zementsorten sind nicht geeignet für Verschleißbeanspruchungen (XM) manche Zementsorten haben keinen ausreichenden Karbonatisierungswiderstand (nicht für XC3/XC4 geeignet) 29 Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel Eignung von Zementen (vereinfachte Darstellung) Zementart Hauptbestandteile Expositionsklassen neben Portlandzement X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1-3 XS1-3 XF1 XF2 XF3 XF4 XA1-3 XM1-3 CEM I CEM II S Hüttensand CEM II D Silikastaub CEM II P natürliche Puzzolane CEM II Q getemperte Puzzolane CEM II V kieselsäurereiche FA CEM II W kalkreiche FA + + CEM II T gebrannter Schiefer CEM II LL Kalkstein mit 0,2 % TOC CEM II L Kalkstein mit 0,5 % TOC CEM II M S, D, P, Q, V, W, T, LL, L + + CEM III A/B Hüttensand CEM IV S, D, P, Q, V, W, T, LL, L + + CEM V Hüttensand, 2. Thüringer P, Q, V Trinkwassertagung Februar

16 Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel Ohne Einschränkung für alle Expositionsklassen geeignet sind: CEM I: CEM II S: CEM II D: CEM II V: CEM II T: CEM III: Portlandzement Portlandhüttenzement Portlandsilicastaubzement Portlandflugaschezement Portlandschieferzement Hochofenzement 31 Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 32 16

17 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion CO 2 ist das bedeutendste Treibhausgas (87,9% in D) Verweildauer 120 a CH 4 (6,2 % in D) Verweildauer 9-15 a 25 fache CO 2 Wirkung N 2 O (Lachgas) (4,3 % in D) Verweildauer 114 a 298 fache CO 2 Wirkung [Der neue Fischer Weltalmanach 2016 Zahlen Daten Fakten; Fischer Taschenbuch; Frankfurt am Main] 33 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Und für wie viel der globalen CO 2 Emission ist die Zementproduktion verantwortlich? 0,1% 0,5% 1,0% 2,0%? % 8,0% 34 17

18 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Bei der Zementherstellung wird eine große Energiemenge benötigt: Bei der bergmännischen Gewinnung der Rohstoffe (insbesondere Kalkstein) Durch den Transport und die Aufbereitung der Rohstoffe Herstellung (Brennen) der Zementklinker Durch effektive Brennprozesse konnte der Energieeinsatz seit 1987 um über 20 % reduziert werden Durch die Substitution der CO 2 emissionsreichen fossilen Brennstoffe durch Sekundärbrennstoffe wurden seit 1987 die CO 2 Emissionen je Tonne Zement über 50% reduziert Aber 35 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Aber auch durch eine weiter verbesserte Energieeffizienz bei der Zementproduktion und auch durch die weitere Erhöhung des Sekundärbrennstoffanteils lässt sich der größte Anteil der CO 2 Emissionen nicht verhindern Grund hierfür ist die natürliche CO 2 Emission

19 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion natürliche CO 2 Emission bei der Klinkerproduktion: Kalkstein ist ein wesentlicher Rohstoff bei der Herstellung des Zementklinkers (Ton, Sand, Eisenerz) beim Brennen entstehen CaCO 3 Calciumoxid CaO 1 t Kohlendioxid CO 2 0,5 t Bezogen auf die Tonne Klinker ist eine CO 2 Reduzierung praktisch nicht möglich! Substitution der Zementklinker 37 Zement Die Substitution der Zementklinker zur Schonung von Rohstoffen und aus Umweltschutzgründen - politisch gewollt und aus ökologischen Gründen richtig - hat letztendlich zu der Vielfalt an Zementsorten geführt verschiedene Zemente mit CE nach EN wobei nicht alle Zemente für alle Expositionsszenarien geeignet sind

20 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Substitution der Zementklinker in Deutschland: Portlandzement Zement mit Hüttensandanteil Portlandkalksteinzement Sonstige Zemente 39 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Energieeinsatz bei der Klinkerproduktion: Reduktion der CO 2 Emission: durch effektivere Brennprozesse durch Substitution der CO 2 emissionsreichen fossilen Brennstoffe durch Sekundärbrennstoffe durch Substitution des Portlandzementes durch andere Stoffe Der Nutzen ist hier umso größer, je weniger Energie oder Aufbereitungsaufwand in das Substitut gesteckt werden muss

21 CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion Zementart Kurzzeichen Portlandzement Hauptbestandteil Anteil [M.-%] neben Portlandzement [M.-%] Portlandzement CEM I Portlandhüttenzement CEM II S Hüttensand 6-35 Portlandsilikastaubzement CEM II D Silikastaub 6-10 Portlandpuzzolanzement CEM II P natürliche Puzzolane 6-35 Portlandpuzzolanzement CEM II Q getemperte Puzzolane 6-35 Portlandflugaschezement CEM II V kieselsäurereiche FA 6-35 Portlandflugaschezement CEM II W kalkreiche FA 6-35 Portlandschieferzement CEM II T gebrannter Schiefer 6-35 Portlandkalksteinzement CEM II LL Kalkstein mit 0,2 % TOC 6-35 Portlandkalksteinzement CEM II L Kalkstein mit 0,5 % TOC 6-35 Portlandkompositzement CEM II M S, D, P, Q, V, W, T, LL, L Hochofenzement CEM III Hüttensand Puzzolanzement CEM IV S, D, P, Q, V, W Kompositzement Hüttensand CEM V Thüringer Trinkwassertagung Februar P, 2018 Q, V Gliederung - P & T - Schäden in Trinkwasserspeichern - DVGW W Dauerhaftigkeit von Beton/Mörtel - CO 2 Emissionen bei der Zementproduktion - Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 42 21

22 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Definition Nachhaltigkeit: Nachhaltigkeit ist ein Handlungsprinzip zur Ressourcen- Nutzung, bei dem die Bewahrung der wesentlichen Eigenschaften, der Stabilität und der natürlichen Regenerationsfähigkeit des jeweiligen Systems im Vordergrund stehen. [Hans-Carl von Carlowitz, : Nur so viel Wald abholzen, wie nachwachsen kann] 43 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Definition Nachhaltigkeit: In der heutigen Zeit gibt es viele Definitionen für Nachhaltigkeit, politische, wirtschaftliche und ökologische. Nachhaltigkeit ist stets auf Gegenwart und Zukunft ausgerichtet; es soll etwas langfristig sichergestellt werden und dabei Ressourcen geschützt werden, insbesondere wenn diese nicht erneuerbar sind. Die Herstellung einer Beschichtung, die viele Jahre hält und bei der ein ressourcenschonender Zement eingesetzt wird, ist nachhaltig! 44 22

23 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Minimierungsgebot: Typ 1: ohne Betonzusatzmittel und ohne kunststoffhaltige Zusätze Dauerhaftigkeit von Beton / Mörtel: CEM I, CEM II - S, CEM II D, CEM II V, CEM II T, CEM III Reduzierte CO 2 Emissionen bei der Produktion: CEM III Nachhaltige Sanierung: Verwendung von CEM III (Hochofenzement) als Typ 1! 45 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern CEM III (Hochofenzement): CEM III ist seit 1917 genormt, die hydraulischen Eigenschaften von HOZ wurden bereits 1862 entdeckt. CEM III ist somit ein über 100 Jahre bekanntes und auch bewährtes Bindemittel. Überraschungen, wie bei so manchem neuen CEM II, sind nicht zu erwarten. Mit CEM III können aufgrund der lang andauernden Nachkristallisation sehr dichte Bauwerke / Beschichtungen hergestellt werden

24 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Portlandzement Hochofenzement 47 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Mineralische Beschichtung nach 25 Jahren Betriebsdauer wie ein guter Wein! 48 24

25 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern Mineralische Beschichtungen (Typ 1) mit Hochofenzement als Bindemittel sind aufgrund des langandauernden Kristallwachstums nicht nur dauerhaft, sondern haben auch eine ausgezeichnete Ökobilanz, denn bei Hochofenzement ist der Anteil des Portlandzementes (mit den hohen CO 2 Emissionen) am geringsten. 49 Nachhaltige Sanierung von Trinkwasserbehältern 100 Abnutzungsvorrat bei Erstinbetriebnahme Abnutzungsvorrat nach Instandsetzungsmaßnahme Mit der richtigen mineralischen Beschichtung sind 50 Jahre realistisch! 0 wirtschaftliche Lebensdauer technische Lebensdauer Zeit [a] 25

26 Danke für die Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Martin Bolesta P & T Technische Mörtel GmbH & Co KG 51 26