6. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2021 207 Erfahrung und Qualitätssicherungsverfahren: Epoxidharzbeschichtungen für den Trinkwasserbereich sicher verarbeiten Dr. Ludger Boonk Vorrink Stahlu. Betonschutz GmbH & Co. KG 48599 Gronau Zusammenfassung Wie im Hoch-, Spezial- und Tiefbau halten Spezialkunststoffe vermehrt auch ihren Einzug in die Auskleidung von Trinkwasserbehältern. Bei Epoxidharzsystemen für den Trinkwasserbereich handelt es sich um chemisch reaktive 2-komponentige Kunststoffe, deren Einsatz von den Auskleidungsprinzipien im W 300 beschrieben wird. Die Verarbeitung dieser Systeme erfordert Erfahrung und die Beachtung allgemeiner und materialspezifischer Kriterien, um ein technisch und hygienisch einwandfreies sowie langlebiges Auskleidungsergebnis zu erzielen. Im Sinne einer umfassenden Qualitätssicherung während der Ausführung und späterer Nachvollziehbarkeit sind Entscheidungen, ihre Begründung sowie die entsprechenden Konditionen aus den Feldern Technik, Hygiene und Arbeitssicherheit während des gesamten Ausführungszeitraumes zu dokumentieren. Hier wird eine Zusammenfassung der wesentlichen Kriterien gegeben. 1. 1 Verarbeitung von Epoxidharzsystemen Epoxidharzsysteme können eine breite Variabilität der anwendungstechnischen Anforderungen und technischen Eigenschaften aufweisen. Daher ist Erfahrung im Umgang mit dieser Materialklasse und die Kenntnis der spezifischen Werkstoffe ein wesentlicher Faktor für ein zufriedenstellendes Ergebnis. Wenn es zu Fehlerbildern wie Blasenbildung kommt, handelt es sich dabei im Wesentlichen um Ausführungsmängel die Auswirkungen auf die Zwischenlagenhaftung haben. Das sind in der Regel unzureichende Haftungseigenschaften auf dem jeweiligen Untergrund, die z.B. durch mangelhafte Oberflächenzugfestigkeit, nicht ausreichend benetzbare Untergründe oder durch das Überschreiten des Überarbeitungszeitfensters sowie unzureichende Klimabedingungen hervorgerufen werden können, wobei die klimatischen Bedingungen den Überarbeitungszeitraum beeinflussen. Die Kenntnis der Materialdaten und Zusammenhänge ist daher von entscheidender Bedeutung. 1.1 Systementscheidung Beschichtungen und damit zusammenhängende Reprofilierungen und Egalisierungen haben reine Auskleidungsfunktion und können komplett auf Epoxidharzbasis erstellt werden, wenn nach Überprüfung der Unterlagen und des Zustandes keine statisch relevanten Maßnahmen erforderlich sind. Hinzu kommen die Anforderungen nach den Auskleidungsprinzipien des W 300. Hier sind im Wesentlichen die Überdeckung von mind. 10 mm oder mind. dem Bewehrungsdurchmesser zu nennen sowie eine alkalische Überdeckung der Bewehrung von d a, nom ≥10 mm, d a, min ≥ 5 mm oder d a, 5% ≥ 5 mm nach DBV Merkblatt. Sind lokal die Einsatzgrenzen für eine Auskleidung mit Epoxidharzsystemen überschritten oder der Einsatz zu kostspielig, sind Kombinationen mit zementgebundenen Materialien möglich und sinnvoll. Messmethodik und Messumfang sollten vorab mit dem Auftraggeber / Ingenieurbüro unter Berücksichtigung vorhandener Informationen festgelegt sein bzw. von diesen durchgeführt und dokumentiert werden. Ggf. sind nach den Strahlarbeiten erneut Messungen durchzuführen und zu dokumentieren. Die Systementscheidung fällt i.d.R. vor Auftragsvergabe. Daher müssen dafür frühzeitig ausreichend Informationen vorliegen. Es ist projektgebunden zu entscheiden mit welchem Aufwand und Abläufen die Zustandsanalyse durchgeführt werden soll. Generell besteht ein Problem bei der Festlegung des Umfanges im Ausschreibungsstadium. Aus haushaltstechnischen Gründen und Absicherungsaspekten werden gerne alle Eventualitäten berücksichtigt. Damit besteht die Gefahr, dass der ausgeschriebene Leistungsumfang im Verhältnis zum tatsächlichen Umfang in der Ausführung aufgebläht wird. Unter der Voraussetzung, dass eine niedrigschwellige Grunduntersuchung (Begehung, stichprobenartige Prüfungen der Oberfläche, der Betondruckfestigkeit, der alkalischen und totalen Bewehrungsüberdeckung, Unterlagenprüfung) eine Systementscheidung ermöglicht, kann die Festlegung des Umfanges der Schwerpunkt Erfahrung und Qualitätssicherungsverfahren: Epoxidharzbeschichtungen für den Trinkwasserbereich sicher verarbeiten 208 6. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2021 des Messaufwandes vor der Ausschreibung oder nach den Strahlarbeiten gelegt werden. Im ersten Fall hat man mehr Informationen, um den potentiellen Aufwand zu ermitteln, dafür kann man nach dem Strahlen die Untersuchungen gezielt und kosteneffektiv den Erfordernissen anpassen, da vorhandene Beschichtungen entfernt sind und Schäden offener zu Tage treten. Diese theoretischen Erwägungen werden in der Praxis manches mal durch Umstände, wie mögliche Außerbetriebnahmezeiträume, ausgehebelt. 2. Klärungs- / Dokumentationsbedarf Es sind im Laufe eines Projektes eine Reihe von Dingen zu klären. Es ist in der Regel nicht zielführend jeden Tag lückenlos jede Kleinigkeit zu prüfen und zu dokumentieren. Erfahrung lässt sich dadurch nicht ersetzen. Es muss sichergestellt werden, dass die Arbeiten nachweisbar unter ausreichenden Bedingungen durchgeführt werden und Entscheidungen mit systematischen Auswirkungen nachvollziehbar sind. Ein Prüfplan, in dem einschlägige Erfahrungen berücksichtigt sind, sollte zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer vereinbart werden. 2.1 Allgemeine technische Randbedingungen Vor Beginn der Arbeiten müssen technische Fragen wie die Verfügbarkeit von ausreichen Strom für Lüftung und Klimatisierung geklärt werden. Notwendigkeit und Realisierungsmöglichkeiten von Einhausungen, Schlauchführungen und Schlauchlängen sowie die Einflüsse auf die Wirksamkeit (z.B. Spritzschlauchlängen und Spritzschlauchdurchmesser unter Berücksichtigung von Außentemperaturen und benötigten Materialtemperaturen) sind zu prüfen und festzulegen. Baustelleneinrichtungspläne mit Stellflächen für Fahrzeuge, Geräte, Materiallager, Anrührplätzen usw. müssen erstellt und den Anforderungen des Auftraggebers gerecht werden. Nicht zuletzt muss die sichere Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Flächen, die Zuwegung und die Auswirkung von Baustellenlärm und andere mögliche Beeinträchtigungen auf die Umgebung beurteilt werden. Die Ergebnisse sollten ggf. schriftlich fixiert und von den Beteiligten bestätigt werden. 2.2 Hygieneanforderungen Der Stellenwert von Hygieneregelungen in Form von Hygienekonzepten ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Eine Möglichkeit zu einem tragfähigen und durchführbaren Konzept mit einem akzeptablen Preis- / Leistungsverhältnis zu kommen, ist die Methode der Gefährdungsanalyse. Bei dieser Methode werden die lokalen Verhältnisse, die unterschiedlichen Arbeitsschritte zu verschiedenen Zeiten auf die möglichen Gefährdungen für die Hygiene der Umgebung, der Betriebsabläufe und des Auskleidungsobjektes nach Fertigstellung untersucht, aufgelistet und mit entsprechenden Maßnahmen zur Sicherstellung der Anforderungen des Auftraggebers und der allgemeinen Hygiene versehen. Werden die Resultate tabellenförmig aufgeführt kann die Tabelle auch zur Maßnahmenkontrolle und deren Dokumentation benutzt werden. Die Maßnahmen finden Eingang in die Planung der Baustelleneinrichtung wie Ort und Ausgestaltung der Stell- und Verkehrsflächen, Schleusen, sanitäre Einrichtungen, die Einhausung der Arbeitsbereiche u.a. Wesentlich ist die Berücksichtigung des Arbeitsablaufes. Es kann durchaus Sinn machen unterschiedliche Anforderungen z.B. während der Strahlarbeiten und der Beschichtungsarbeiten oder Nacharbeiten an der fertigen Deckbeschichtung zu definieren. Wichtig ist, dass alle auf der Baustelle Anwesenden über die Maßnahmen informiert sind. Das lässt sich am besten über Schulungs- / Unterweisungsmaßnahmen erreichen und dokumentieren. 2.3 Anforderungen an den Untergrund Folgende Parameter sind für eine Auskleidung mit Epoxidharzsystemen wichtig. 2.3.1 Untergrundfeuchtigkeit Der Wert der Untergrundfeuchtigkeit muss üblicherweise < 4% betragen. Ein mögliches Vorgehen sind Übersichtsmessungen mit elektronischen Messgeräten, deren Werte an kritischen Stellen durch Messungen nach der CM Methode verifiziert werden. 2.3.2 Betonüberdeckungen Der Umfang und das methodische Vorgehen bei den Messungen sollte projektabhängig mit den Beteiligten abgestimmt werden. Mindestanforderungen Betonüberdeckung: 10 mm und mindestens Stabdurchmesser, die Werte sind ggf. nach den Strahlarbeiten zu kontrollieren Alkalische Bewehrungsüberdeckung: d a, nom ≥10 mm, d a, min ≥ 5 mm oder d a, 5% ≥ 5 mm nach DBV Merkblatt 2.3.3 Untergrundzustand Hinweise auf Schäden an der Bewehrung und in der Oberfläche sind durch Rostfahnen, Abplatzungen, Risse und Absandungen in vielen Fällen visuell und mit einfachen Mitteln erkennbar. Hohllagen können durch Abklopfen oder mit dem Resonanztaster erkannt werden. Bei Unsicherheiten sind weitere Untersuchungen zu veranlassen und ggf. ein Sachverständiger hinzuzuziehen. Dies trifft insbesondere bei möglichen Auswirkungen auf die Statik zu (korrodierende Bewehrungen, Rissbil- Erfahrung und Qualitätssicherungsverfahren: Epoxidharzbeschichtungen für den Trinkwasserbereich sicher verarbeiten 6. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2021 209 dungen). Umfang" Lage und Relevanzbeurteilung sind zu dokumentieren. Bei mehrschichtigen mineralischen Untergründen sind die Prüfungen ggf. nach den Strahlarbeiten zu wiederholen, da aufgrund der Trocknungsprozesse die Spannungen im System bei unzureichender Zwischenlagenhaftung zu Ablösungseffekten führen können. Auch eine erneute visuelle Inspektion ist sinnvoll, um die Homogenität des Untergrundes zu beurteilen und ggf. lokal weitere Untersuchungen wie z.B. Oberflächenzugfestigkeiten durchzuführen sowie zu beurteilen, ob der gedachte Aufbau für den gestrahlten Untergrund passend ist. Vorhandene Kiesnester, die Ausführung der Übergänge von horizontalen zu vertikalen Bauteilen sowie Auffälligkeiten bei Fugen, Durchbrüchen und Einbauteilen sind zu erfassen. Eingebaute Rohrleitungen sind in Bezug auf Ihren Zustand und Einfluss auf die Durchführung der Arbeiten zu bewerten. Besonderes Augenmerk ist dem Zustand des Bodens zu widmen, insbesondere, wenn es sich um einen zusätzlich aufgebrachten Estrichboden handelt. Neben möglichen Hohllagen ist zu beachten, dass nicht gefügedichte Estrichböden viel Wasser enthalten können, was bei den veranschlagten Trocknungszeiten zu berücksichtigen ist. Auch vorhandenes Gefälle, Ausbildung des Sumpfes und Anordnung des Ablaufes können Punkte sein, die zu Problemen führen können. 2.3.4 Oberflächenzugfestigkeit Die Mindestwerte (Ø 1,5 N / mm², Einzelwerte 1 N / mm²) müssen vor Aufbringen der ersten Schicht erreicht sein. Zu messen sind alle Baugruppen mit einem Richtwert von 3 Messungen pro 250 m². Bei reinen Epoxidharzsystemen kann das Bindemittel der ersten Schicht als Kleber verwendet werden. Das hat den Vorteil, dass gleichzeitig die Haftung des Systems auf dem vorhandenen Untergrund geprüft wird. Benetzungsstörungen können Hinweise auf die Verwendung von Silikaten zur Abdichtung sein. In diesen Fällen ist die Haftfestigkeit des Systems auf dem Untergrund besonders sorgfältig zu testen. 2.3.5 Technische Randbedingungen vorbereitende Arbeiten Für die Durchführung der unterschiedlichen Arbeiten sind verschiedene Randbedingungen einzuhalten. Während der Strahlarbeiten spielen die klimatischen Umstände in der Regel kaum eine Rolle. Das gilt nicht, wenn gleichzeitig Stahleinbauten mitgestrahlt und beschichtet werden sollen, da der gestrahlte Stahl ohne Korrosionsschutz wieder anläuft. Je nach erreichten Klimabedingungen kann man die Stahleinbauten zum Schluss der Strahlarbeiten strahlen und / oder direkt nach dem Strahlen einen Korrosionsschutz auftragen. Die Strahlzeiten können auch zur Trocknung und Klimatisierung benutzt werden. Es hat sich bewährt während der Strahlarbeiten schon die erreichte Oberflächenqualität zu kontrollieren um bei Mängeln frühzeitig einschreiten zu können. Nach den Strahlarbeiten muss das Strahlmittel entsorgt und die Oberflächen gereinigt werden. Die Dokumentation der Strahlmittel- / Strahlwasserentsorgung umfasst die Analyse und Klassifizierung der Strahlrückstände, den Transport und Unterlagen über den Verbleib des Materials. Nach den Strahlarbeiten ist zu kontrollieren, ob der Umfang der durchzuführenden Egalisierungsarbeiten mit dem angebotenen Umfang übereinstimmt oder ggf. Zusatzpositionen zum Tragen kommen. Die Staubfreiheit der Oberflächen muss jeweils vor deren Beschichtung sichergestellt werden. Es ist zu berücksichtigen, dass u.U. zwischenzeitlich auch stauberzeugende Arbeiten (Schleifen, Einblasen von Haftgranulat u. a.) durchgeführt werden, die Oberfläche erneut verschmutzen können, was zu Haftungsminderungen führen kann. Die beschichtungsrelevanten Daten (Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Untergrundtemperatur, Taupunkt) sind bei Beschichtungsarbeiten permanent zu kontrollieren. Als Anhaltspunkt kann man 3 Messungen pro Tag nehmen, wobei man Änderungen des Außenklimas und die Auswirkung der Lüftung kritisch einbeziehen und evt. die Messzeiten / Messhäufigkeit anpassen muss. Da das Überarbeitungsfenster stark abhängig von den Klimadaten sein kann, ist die Kenntnis der Abhängikeiten und strikte Einhaltung der Randbedingungen sehr entscheidend für die Zwischenlagenhaftung. Das Überarbeitungsfenster lässt sich unbegrenzt dehnen, wenn die Zwischenlagenhaftung durch Abstreuen der Schichten und die dadurch erzeugte Oberflächenrauigkeit sichergestellt wird. Die Oberfläche muss dazu bindemittelreich genug und der Zeitpunkt der Einstreuung passend sein. Die Haftung des Einstreumaterials ist nach Aushärtung durch scharfes Abschaben zu kontrollieren. Die anderen Überarbeitungsbedingungen sind weiterhin einzuhalten. 2.4 Technische Randbedingungen Deckbeschichtung Die Einhaltung der Klimabedingungen und des Überarbeitungsfensters sind beim Aufbringen der Deckbeschichtung besonders wichtig, da eventuell notwendige Korrekturmaßnahmen optisch sichtbar bleiben. Überschreitungen der Überarbeitungsbedingungen bei Spritzarbeiten machen sich in Überlappungsbreichen durch Haftverlust bemerkbar. Es sind daher bei größeren Projekten, die nicht komplett innerhalb der Überarbeitungszeit beschichtet werden können, sinnvolle Beschichtungsabschnitte zu planen.Bis zur Erstreinigung / Befüllung sind die Aushärtebedingungen Temperatur / Zeit, die sich wiederum gegenseitig beeinflussen, einzuhalten. Bei Raumtemperatur liegen die Aushärtezeiten systemabhängig üblicherweise zw. 7 und 14 Tagen. Die Erfahrung und Qualitätssicherungsverfahren: Epoxidharzbeschichtungen für den Trinkwasserbereich sicher verarbeiten 210 6. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2021 Temperaturabhängigkeit folgt im Wesentlichen der RGT Regel, die besagt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperatursteigerung von 10 °C um den Faktor 1 - 4 steigt. Die einzelnen Parameter sind mit einfachen Mitteln gut zu kontrollieren und zu dokumentieren. Die Herausforderung besteht darin, während der Auskleidungsarbeiten mit ausreichendem Hintergrundwissen sensibel für die Anforderungen, deren Einhaltung bzw. für die Auswirkungen von unzureichenden Umgebungsbedingungen zu bleiben. Messung und Dokumentation von Randbedingungen geben einen guten Eindruck von der Gesamtlage, sind aber nicht in der Lage jedes Einzelereignis abzubilden. 2.5 Arbeitssicherheit Beschichtungsarbeiten Bei Beschichtungsarbeiten tauchen prinzipiell die gleichen Gefährdungen wie bei der Ausführung anderer Arbeiten auf. Hier sind insbesondere Staub, Gefährdungen durch beengte Räume und Arbeiten auf Höhe zu erwähnen. Die spez. Gefährdungen durch das verwendete Material betreffen im Wesentlichen das Sensibilisierungspotential und ggf. stoffspezifische Gefährdungen, die den Sicherheitsdatenblättern und den Gefahrstoffkennzeichnungen zu entnehmen sind. Die spezifischen Gefährdungen sind jeweils objektbezogen zu ermitteln. Dabei sollte der Auftraggeber mit seiner spezifischen Kenntnis der Betriebsabläufe hinzugezogen werden. Im Rahmen dieser Risikoanalyse sind Maßnahmen festzulegen, die das Risiko minimieren und während der Durchführung kontrolliert werden. Dafür eignen sich tabellarische Auflistungen, die die Risiken, Maßnahmen und durchgeführte Kontrollen übersichtlich zusammenfassen. 2.6 Erstreinigung Bevor ein neu ausgekleideter Behälter in Betrieb gehen kann, ist er zu Reinigen und die einwandfreie Beschaffenheit des Wassers zu überprüfen. Die techn. Datenblätter unterschiedlicher Systeme geben dafür verschiedene Vorgehensweisen vor. Diese sind einzuhalten. Epoxidharzsysteme benötigen keine besondere Nachbehandlung. Die notwendigen Aushärtezeiten, abgestimmt auf die tatsächlich vorliegenden Temperaturen, sind zu beachten. Zu einer vollständigen Dokumentation gehören neben den Aushärtebedingungen die bei der Reinigung eingesetzten Mittel, deren eingesetzte Konzentration und eine Beschreibung des Reinigungsablaufes. Hier sollten dann auch besondere Vorkommnisse und Beobachtungen eingetragen werden. 2.7 Gesamtdokumentation Zur Gesamtdokumentation gehören demnach folgende Unterlagen: - Unterlagen zur Systementscheidung und deren Begründung - Unterlagen Strahlmittelentsorgung - Dokumentation des Untergrundzustandes nach dem Strahlen - Sicherheitsdatenblätter und technische Datenblätter der verwendeten Materialien - Dokumentation der Verarbeitungsbedingungen - Dokumentation der Erstreinigung - Ggf. Reinigungshinweise - Ggf. Hinweise zu Betriebsbedingungen (Konzentrationsangaben z.B. Desinfektionsmittel, mechanische Belastungen) - Hinweise zu Inspektions- / Wartungsintervallen - Reparaturhinweise