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Von Kevin Morris, Global Market Director – Infrastructure und Murray Heywood, North America Market Manager – Water & Wastewater

Die Festlegung der optimalen Innenbeschichtung für Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen aus Beton kann dazu beitragen, die Gesamtbetriebskosten für diese Anlagen zu senken. Die Auswahl der richtigen Innenbeschichtung für die jeweilige Anwendung kann jedoch schwierig sein. Die bewährtesten Typen sind entweder eine starre Epoxid-Beschichtung oder flexible Elastomer-Urethan-Beschichtung. Diese beiden Beschichtungsstoffe unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung und Leistung erheblich, werden jedoch häufig falsch oder entgegen den Herstellerrichtlinien austauschbar verwendet.

Die falsche Wahl kann zu Ausfällen, kostspieligen Auswechslungen, Ausfällen oder Totalausfällen des Systems führen. Umgekehrt verlängert die richtige Wahl die Intervalle zwischen den Reparaturen oder dem Austausch der Beschichtung und erhöht damit die Lebensdauer der Anlage selbst.

Allzu oft treffen Kommunen die Wahl zwischen diesen beiden Beschichtungsarten aus den falschen Gründen – da sie die relativen Vorteile der Innenbeschichtung nicht richtig einschätzen; sie haben eine frühere – gute oder schlechte – Erfahrung mit einer der Beschichtungsarten gemacht; oder die Applikatoren bevorzugen die eine gegenüber der anderen. Es gibt keinen Beschichtungstyp, der für alle Situationen besser geeignet ist. Die beste Wahl hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Lassen Sie uns einen Blick auf die grundlegenden Faktoren werfen, warum Sie eine Innenbeschichtung der anderen vorziehen sollten. Diese kurze Erläuterung soll Sie informieren und in die Lage versetzen, produktivere Gespräche mit Ingenieurbüros, Auftragnehmern und Beschichtungslieferanten darüber zu führen, welche Innenbeschichtung für alle Beteiligten von Vorteil sind.

Grundlegende Vorteile von starren und elastomeren Innenbeschichtungen

Die grundlegenden Vorteile von starren Epoxid-Beschichtung und flexiblen Elastomer-Urethan-Beschichtungen sind leicht zu erkennen. Beschichtungen auf Epoxidharzbasis sind in der Lage, eine feuchte Umgebung oder einen feuchten Untergrund zu tolerieren, was eine geschätzte Eigenschaft ist, denn in bestehenden Betonstrukturen lässt sich Feuchtigkeit unter Umständen nur schwer vermeiden. Elastomer-Beschichtungen können keine Feuchtigkeit vertragen.

Andererseits haben Elastomer-Auskleidungen Dehnungseigenschaften, die sie in die Lage versetzen, den Auswirkungen von Setzungen, Belastungen und temperaturbedingten Ausdehnungen und Kontraktionen standzuhalten. Im Gegensatz dazu können starre Epoxid-Beschichtungen die Bewegungen in einer Betonstruktur nicht aushalten und werden unter diesen Belastungen Risse entwickeln.

Während diese Unterschiede einfach und klar erscheinen, kann die endgültige Entscheidung, welche Art der Innenbeschichtung für ein bestimmtes Betonobjekt verwendet werden soll, recht komplex sein und sollte in Absprache zwischen dem Ingenieurbüro, dem Auftragnehmer, dem Lieferanten und dem Eigentümer getroffen werden.

Wie sich Feuchtigkeit auf die Wahl der Innenbeschichtung auswirkt

Viele Wasser- und Abwasserbauwerke wurden ursprünglich ohne Innenbeschichtung in Betrieb genommen. Die Feuchtigkeit dringt tief in die Kapillarporen des Betons ein und verbleibt dort, selbst wenn die Oberfläche trocken erscheint – ein Zustand, der als gesättigte Oberflächentrockenheit (SSD) bezeichnet wird. Elastomer-Urethane können nicht auf einen SSD-Untergrund aufgetragen werden, da die Isocyanat-Komponente in der Auskleidung mit dem Wasser reagiert, bevor sie mit dem Polyolharz reagiert. Das Ergebnis ist Blasenbildung Für bereits bestehende Betonstrukturen, in denen noch Feuchtigkeit in irgendeiner Form vorhanden ist, sind starre Epoxid-Beschichtungen die bessere Wahl.

Es gibt einige Anwendungen im Wasser- und Abwasserbereich, die nicht vollständig offline genommen werden können. Das Wasser kann umgeleitet oder der Wasserstand gesenkt werden, aber es fließt immer noch, ist turbulent und erzeugt einen Nebel. Selbst unter diesen Bedingungen ist ein Elastomer-Urethan aufgrund der Feuchtigkeit in der Luft problematisch. Stattdessen wird eine Innenbeschichtung mit Epoxid empfohlen.

Wie sich Bewegung auf die Wahl der Auskleidung auswirkt

Die Wände vieler Betonstrukturen bewegen sich immer ein wenig. Sie können sich in der Erde verschieben, sich absetzen oder aufgrund von Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammen ziehen. Diese Bewegung ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, aber sie reicht aus, um Haarrisse in der Struktur zu erzeugen. Diese Risse können durch eine starre Innenbeschichtung hindurch weitergegeben werden. Bei zusätzlicher Bewegung können die Risse größer als ein Haarriss werden. Starre Beschichtungen sind nicht in der Lage, diese Risse zu überbrücken und werden daher für solche Anwendungen nicht empfohlen. Elastomer-Urethane hingegen haben Dehnungseigenschaften, die es ihnen ermöglichen, Haarrisse zu überbrücken, die bei Bewegungen des Betonuntergrunds entstehen können.

Woher weiß man, ob sich eine Betonstruktur bewegen wird? Das Alter der Struktur ist ein Indiz dafür. Ein 40 Jahre alter Tank hat beispielsweise Zeit gehabt, sich im Boden zu setzen, und wurde viele Male be- und entladen, so dass er weniger anfällig für weitere Bewegungen ist. Andererseits ist ein Tank oder Becken, das noch nie beladen wurde, erheblichen Bewegungen ausgesetzt, wenn es zum ersten Mal Wasser aufnimmt.

Die Größe und die Art der Konstruktion sind weitere Variablen, die davon abhängen, ob sich eine Betonstruktur bewegen wird. Kleine Strukturen, die vorgefertigt sind, eine zylindrische Form aufweisen und mit einem kleinen Drahtgeflecht verstärkt sind, sind weniger anfällig für Bewegungen als größere Strukturen, die an Ort und Stelle gegossen und mit Bewehrungsstahl verstärkt werden. In Abwassersystemen beispielsweise werden starre Epoxid-Auskleidungen häufig mit Erfolg für kleinere Bauwerke wie Schächte, Hebeanlagen, Nassbrunnen und Zulaufkanäle aufgetragen.

Eine Kategorie von starren Epoxid-Auskleidungen wird aufgrund ihrer außergewöhnlichen Druck-, Biege- und Zugfestigkeit als „hochfest“ oder „semi-strukturell“ bezeichnet. Zusätzlich zu ihren anderen Vorteilen können die Epoxide dieser Kategorie die physikalischen Eigenschaften einer Betonstruktur verbessern. Diese Verbesserung ist zwar nicht dramatisch, aber den Forschungsergebnissen zufolge gibt es in diesem Bereich einen Nutzen.

Je nach Größe der Aufbereitungsanlage kommen Klärbecken, Faulbehälter und Belüftungsbecken für eine Auskleidung mit Epoxid oder Elastomeren in Frage. Darüber hinaus wäre jede Struktur, die mit CMUs (Concrete Masonry Units) gebaut werden könnte, Bewegungen ausgesetzt und würde daher eine elastomere Auskleidung erfordern.

In Wasseraufbereitungsanlagen, im Gegensatz zu Abwasseraufbereitungsanlagen, würden viele der Betonstrukturen als groß angesehen werden, z. B. 200 Fuß lang, 100 Fuß breit und 40 Fuß tief. Bauwerke dieser Größe, einschließlich Flockungsbecken, Absetzbecken, Filterbecken und Grundwasserspeicher, wären mit elastomeren Innenbeschichtungen besser bedient.

Bei stark gechlortem Wasser sind Epoxide zu bevorzugen, da sie dieser Chemikalie besser standhalten. Andererseits können Chlor-Kontaktbecken Prallwände aus CMU enthalten, was für eine elastomere Innenbeschichtung sprechen würde, da die CMUs Bewegungen ausgesetzt sind.

Wie sich das Klima auf die Wahl der Innenbeschichtung auswirkt

Bei der Wahl der Innenbeschichtung sollten die geografische Region, die Jahreszeit und das Klima berücksichtigt werden. Urethane härten bei kälteren Temperaturen besser aus als Epoxide, aber Epoxide können mit Luftfeuchtigkeit und hoher relativer Luftfeuchtigkeit umgehen. Wenn das Projekt im Winter im mittleren Westen der USA durchgeführt wird, ist ein elastomeres Urethan die bessere Wahl, während im Sommer im Südosten der USA eine Innenbeschichtung auf Epoxidharzbasis die bessere Wahl ist.

Wie Ausrüstungs- und Kostenaspekte die Wahl der Innenbeschichtung beeinflussen

Innenbeschichtungen aus elastomerem Urethan sind in der Regel komplizierter aufzutragen als starre Epoxid-Beschichtungen. Sie erfordern auch eine Ausrüstung für die Anwendung von Mehrkomponentenprodukten, die manche Applikatoren nicht besitzen oder nicht die Mittel haben, sie zu kaufen. Darüber hinaus haben einige Applikatoren, die über eine Ausrüstung mit mehreren Komponenten verfügen, möglicherweise nicht die Erfahrung, um Komplikationen bei der Anwendung von Elastomeren vorherzusehen oder zu erkennen.

Für einige Formulierungen von starren Epoxid-Innenbeschichtung sind auch Mehrkomponenten-Anlagen erforderlich, aber es gibt inzwischen Technologien auf dem Markt, die das Sprühen von starren Epoxid-Innebeschichtungen in einem Schritt ermöglichen, mit Ergebnissen, die denen des Mehrkomponenten-Spritzens gleichkommen. Die Vorteile des Mehrkomponenten-Spritzens bleiben bestehen, aber sie betreffen eher den Applikator, der den Abfall und die für die Anwendung erforderliche Lösemittelmenge reduzieren kann.

Ein Vorteil des Spritzens von Epoxid-Beschichtung in einem Schritt besteht darin, dass sich mehr Auftragnehmer um ein Projekt mit Epoxid-Beschichtung bewerben können, was die Kosten für den Eigentümer senken kann.

Einige Schlussfolgerungen – Vorsicht vor einfachen Antworten

Mit dem Wissen aus dieser Übersicht sollten Sie in der Lage sein, mit Ihrem Ingenieurbüro, Applikator oder Beschichtungslieferanten ein konstruktives Gespräch über die Vorzüge von starren und flexiblen Innenbeschichtungen zu führen. Diese Entscheidungen sind oft komplex – und beinhalten in der Regel viele Variablen, nicht nur eine. Bevor Sie sich für eine Innenbeschichtung entscheiden, sollten Sie viele Fragen stellen.

Leider gibt es viele Abkürzungen zu einer einfachen Antwort. Manche Planer kopieren beispielsweise Spezifikationen von einem Projekt zum anderen, ohne sich ausreichend Gedanken darüber zu machen, wie sich die Anwendungen unterscheiden. Ebenso kann es sein, dass Auftragnehmer nur eine Art von Innenbeschichtung auftragen wollen oder dass Lieferanten nur eine Art von Innenbeschichtung zur Verfügung haben.

Das sind Situationen, die Sie in Frage stellen können, indem Sie Punkte ansprechen, die für eine bestimmte Art der Auskleidung sprechen. Das beste Szenario ist immer eine konstruktive Diskussion, an der alle Parteien beteiligt sind und die sich auf die einzigartigen Merkmale der jeweiligen Anwendung konzentriert. Wenn die Kosten ins Spiel kommen, was sicherlich der Fall sein wird, sollten Sie nicht nur die Anschaffungskosten der Innenbeschichtung berücksichtigen, sondern auch den Lebenszyklus dieser Beschichtung (d. h. wie schnell Sie eine Reparatur oder einen Ersatz benötigen). Im Allgemeinen haben Fragen zum Lebenszyklus langfristig den größten Einfluss auf Ihr Endergebnis.