Statusbedömning av relinade eller infodrade avloppsstammar i flerbostadshus. Författare: Parastou Kharazmi, Stefanie Römhild, Petter Bergsjö

Transkript

1 Statusbedömning av relinade eller infodrade avloppsstammar i flerbostadshus Författare: Parastou Kharazmi, Stefanie Römhild, Petter Bergsjö Rapport nr.: Swerea KIMAB Projektnr.: Datum: Sammanfattning De senaste tio till 20 åren har så kallad infodring eller relining av avloppsledningar i bostadshus erbjudits som alternativ till ett traditionellt stambyte. I jämförelse med stambyte är relining betydligt billigare, snabbare och innebär mindre ingrepp i tätskikt och liknande. Det finns dock många ifrågasättanden vad gäller hållbarhet och därmed de långsiktiga ekonomiska vinsterna i förhållande till stambyte samt även miljöaspekter. Sammanfattningsvis så ser vi relining som ett seriöst alternativ för ett löpande fastighetsunderhåll, med avseende på de mekaniska egenskaperna. Detta projekt avser att genom statusbedömning av rör tagna ur drift skapa underlag för bättre allmänna råd och rekommendationer för relining som alternativ till traditionellt stambyte. Studien utfördes både på rör som tagits ur drift efter exponering i fält, samt på material som exponerats under kontrollerade förhållanden i lab. Exponeringarna visar att de testade materialen bibehåller sina mekaniska egenskaper, dock sker en nedbrytning vid vattenexponering i 80 C. Det är viktigt att utveckla metoderna för applicering och kontroll för att undvika områden med allt för tunna materialskikt. Att säkerställa att materialen är härdade är också en viktig del i en kvalitetskontroll. Swerea KIMAB AB Box 7047, Kista Tel Fax E-post kimab@swerea.se

2 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx

3 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Innehållsförteckning Innehåll 1 Bakgrund Undersökningens mål Relining i Sverige Hur ser marknaden ut 2013? Beskrivning av avloppssystemen i Sverige Reliningstekniker och material Sprut- eller målningsmetoden Strumpa Utveckling inom relining-branschen Nya härdplaster Nya tekniska lösningar Nytt kvalitetssystem BRIF Hälsoaspekter Bisfenol-A debatten och relining av avloppsstammar Experimentellt Fältexponering Kompletterande labexponering Provberedning Analyser Mikroskopisk undersökning Tjockleksfördelning Viktökning DSC DMA FTIR Mekanisk provning Resultat Fältexponering Visuell undersökning samt Mikroskopi Tjockleksfördelning DSC FTIR Mekaniska tester Kompletterande laboratorieprovning Visuell undersökning samt optisk mikroskopi DMA Viktökning Mekaniska tester Diskussion och rekommendationer Litteraturförteckning... 30

4 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 6

5 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 1 Bakgrund En stor del av det svenska byggbeståndet och framförallt vatten- och avloppsledningarna i bostadshusen är eller kommer snart vara i omfattande renoveringsbehov. De senaste tio till 20 åren har så kallad infodring eller relining av avloppsledningar i bostadshus erbjudits som alternativ till ett traditionellt stambyte. Det finns dock många ifrågasättanden vad gäller hållbarhet och därmed de långsiktiga ekonomiska vinsterna i förhållande till stambyte samt även miljöaspekter. Diskussionen verkar delvis styras av ryktesbildning samt av olika intressen eftersom kunskapen om denna relativt unga teknik fortfarande är begränsad vilket förhindrar en välgrundad diskussion om möjligheter och begränsningar vid relining av ledningar i bostadshus. Detta projekt avser därför att genom statusbedömning av rör tagna ur drift skapa underlag för bättre allmänna råd och rekommendationer. Traditionellt innebär relining infodring av stora vatten- eller gasledningar utanför bostadshus genom att en härdplastindränkt strumpa eller armering dras in i den skadade ledningen och härdas på plats så att ett nytt rör bildas i det gamla. Denna teknik har även använts för ledningar med små diametrar i bostadshus (infodring med strumpa). På senare tid har dock även andra metoder använts där ett härdplastmaterial med eller utan armering sprutats eller penslats på ytan av det gamla röret i flera lager. Beroende på tjockleken hos det applicerade materialet anses antingen att ett nytt bärkraftigt rör bildas eller att beläggningens prestanda beror av egenskaperna hos den gamla ledningen genom vidhäftning till densamma. Jämfört med ett traditionellt stambyte anses fördelarna med reliningmetoderna vara kostnadsbesparing, tidsbesparing (ca 1-2 dagar per lägenhet jämfört med flera månader), mindre störningar samt att ytskikt inte behöver bytas. Kostnaderna för relining har uppskattats till ca ksek för en lägenhet med kök och badrum (1) (2) medan ett stambyte anges kosta kring 250 ksek per lägenhet beroende på omfattning av renoveringsarbetet (3). Lindvall uppskattade att avloppssystemen inom nära framtid behöver renoveras i ca lägenheter endast i Stockholmsregionen, medan Boverket uppskattar antalet till mellan och lägenheter inom Sveriges Miljonprogram (4). Med tanke på renoveringsbehovet finns således en mycket stor potential för kostnads- och tidsbesparingar om renovering med relining om dess prestanda kan påvisas vara likvärdig. Den växande marknaden har medfört att många nya företag med skiftande erfarenhet har etablerat sig och erbjuder olika metoder för relining av avloppsledningar och delvis även tappvattenledningar. Dessa företag ger garantier på 5 till 10 år och vissa anger en livslängd på 50 år (2). Olika förfaranden för produktgodkännande samt de många olika material och tekniker som marknadsförs gör det svårt för konsumenten att veta om relining kan vara lämplig för sin specifika applikation. Misslyckad relining medför dessutom stora merkostnader för slutkunden. Kunskapen om relining av ledningar i bostadshus anses fortfarande vara begränsad. En del forskning har utförts kring relining av avloppsrör utanför bostadshusen och där har man kommit längre med standardisering och materialkrav (5) (6) (7) (8) (9). Dessa resultat är dock endast delvis tillämpbara för applikationen i bostadshus. Beträffande relining av ledningar i bostadshus har man börjat inventera och insamla erfarenheter från olika konsumenter, tex bostadsrättsföreningar (1) (4) (10). Ett viktigt arbete om relining av

6 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx ledningar i bostadshus utfördes av Klintberg et al och resulterade i en reliningutredning (11). Utredningens tillvägagångsätt var baserat på intervjuer med beställare av reliningprojekt, dvs bostadsrättsföreningar och fastighetsägare samt begränsad förstörande provning i några relinade fastigheter. Denna rapport togs mycket väl emot i fastighetsbranschen och har lett till dokument vad en fastighetsägare ska tänka på ur ett beställarperspektiv (1). Den har säkerligen även påverkat utvecklingen av reliningbranschen och deras arbete inom branschorganisationen BRIF. Rapporten slog bland annat fast att relining kan anses vara en välfungerande renoveringsmetod för gamla avloppsstammar förutsatt att vissa kvalitetsaspekter beaktas. Rapporten svarade inte närmare på vilken livslängd man förvänta sig av de relinade avloppssystemen. Det här projektet anknyter till det tidigare utförda reliningprojektet (1) och har som målsättning att utvidga utredningen med undersökningar som fokuserar mer på den tekniska prestandan hos rör som är relinade med olika metoder. Detta utfördes genom förstörande och jämförande provning. Rapporten är uppbyggd på följande sätt. Ett inledande kapitel beskriver kort reliningmarknaden och befintliga reliningtekniker, för mer djupgående information hänvisas till tidigare utfört arbete (1). Efterföljande kapitel beskriver metodiken och analysmetoder i den förstörande och jämförande provningen och därefter redovisas resultaten från provningarna. I det avslutande kapitlet diskuteras resultaten och rekommendationer ges. 2 Undersökningens mål Projektet har som mål att kartlägga status och typiska skador hos relinade rör från bostadshus för att skapa underlag för välgrundade råd och rekommendationer med avseende på relining av avloppsledningar i bostadshus som alternativ till traditionellt stambyte. 3 Relining i Sverige 3.1 Hur ser marknaden ut 2013? Idag finns det ett stort antal företag som erbjuder relining av avlopps-, dag- och spillvattensystem och de dominerande reliningmetoderna är relining med impregnerad strumpa, sprutmetoden med polyester och målningsmetoden med epoxi. Relining med impregnerad strumpa är den idag dominerande metoden och står för ca 70% av marknaden, polyester applicerad med sprayteknik står för cirka 20 % och gummimodifierad epoxi som appliceras med strykning står för ca 10%. 3.2 Beskrivning av avloppssystemen i Sverige Relining av dag-, spill- och avloppsledningar utförs, samt även till viss del tappvattenledningar och ledningar i värmesystem. Material och tekniker för relining av tappvatten- och värmeledningssystem skiljer sig markant från systemen för avlopp, spilloch dagvatten och dessa metoder har inte varit del av denna utredning. 8

7 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Det finns tre typer av avloppsvatten inom en fastighet: spillvatten (från toalett, bad, disk, etc.), dagvatten (regn- och smältvatten) samt dränvatten (vatten i mark som leds bort genom dränering). Avloppssystemet kan antingen vara duplikat eller kombinerat; i duplikatsystem finns två ledningar en för spillvatten och en för dag/dränvatten; i kombinerade system går dessa till samma ledning (12). Årligen transporteras ca 15 kg kväve, 2,5 kg fosfor och 4 kg kalium från ett normalhushåll via avloppssystemet. Den genomsnittliga temperaturen i systemet är 25 30ºC och ph är svagt basiskt. Majoriteten av avloppssystemen består av gjutjärnsrör. Dessa kan efter många år i drift uppvisa kraftiga korrosionsskador. Under korrosionsförloppet skapas ett grafiterat skikt som har betydligt sämre mekaniska egenskaper än gjutjärnet. Sådana rör kan vara känsliga för slag och sprickbildning så att läckage kan uppstå. Läckage kan även direkt uppstå genom korrosionsprocessen. Vidare har PVC-rör använts från 60-talet. De första PVCrören drabbades av kraftiga skador tidigt eftersom de var mycket spröda och det är mindre sannolikt att dessa ledningar är föremål för relining. Från 70-talet har det använts en förbättrad PVC som haft betydligt längre livslängd. Vissa av dessa PVC-ledningar har börjat relinas för att öka livslängden på systemen. Även PP används som material i avloppssystem både i Norge och i Sverige. Relining av PP-ledningar förekommer sällan eller inte alls på grund av att materialet inte använts under så lång tid. Enligt VVS företagens teknikhandbok förutsätter man följande eller ställs följande krav på avloppssystemet (12). - Täthetsprovning av spillvatten ska utföras genom spolning och okulärbesiktning av hela systemet (sida 103). Spillvattenledingar i hus täthetsprovas genom att våningsvis fyllas med vatten. Kontrolltrycket ska vara det tryck som motsvarar ovanliggande våningshöjd med provtiden minst 2 timmar. - Installationer bör ha robusthet och tåla normalt slitage och viss felhantering - Rörinstallationer har en livslängd på år - Spillvattensystem i hus och garage skall vara täta för minst en våningshöjds tryck och klarar + 5 till + 65ºC (sida 171) - Spillvattensystem i storkök ska vara täta för minst en våningshöjds tryck och klarar +5 till 95ºC - Plastmaterial ska klara en temperatur av +95ºC under en minut - Invändigt monterade ledningar ska vara täta för minst byggnadshöjdens tryck - Ledningarna bör klara vissa normalflöden beroende på typ av ledning, tex golvbrunn 1,5 l/s, flerfamiljshus 10 lägenheter 3,5 l/s sannolikt flöde (sida 229), minsta diameter är given för visst flöde - Ledningen måste ha möjlighet till självrensning I teknikhandboken formuleras även krav på rörinfodring med strumpa eller plastmassa av VVS företagens branschorganisation formulerat på kvalitetskrav, vilka frågor som behöver klargöras innan rörinfordringen utförs och vad som behöver redovisas efter reliningen. (sida ).

8 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 3.3 Reliningstekniker och material Reliningmetoderna har beskrivits ett flertal gånger på andra ställen (1, 12). Därför ges endast en översiktlig bild över metoderna på detta ställe samtidigt som det fokuseras på de metoder som använts till de undersökta proverna Sprut- eller målningsmetoden Materialet appliceras genom sprayning eller målning på det underliggande röret. Det färdiga materialets hållfasthet beror till stor del på kvalitén hos det ursprungliga röret. Denna metod är olämplig om ursprungsröret har många eller stora skador. Metoden fungerar bra i rör med krökar och böjar, samt om röret har liten diameter. Enligt uppgifter från tillverkare bör det pålagda lagret vara ca 2-3 mm tjockt Strumpa En mjuk filt- eller polyesterstrumpa impregneras med epoxi och förs in i det gamla röret. Strumpan utvidgas sedan med hjälp av tryckluft så den ligger an mot det gamla röret. När hartset härdat är strumpan fast och utgör då det nya röret. Denna metod är den vanligaste i Sverige (13). Fördelen med denna metod är att det relinade rörets hållfasthet inte beror på det gamla rörets egenskaper, nackdelen är dock att metoden inte kan användas i mycket små rör eller i rör med böjar och krökar. 3.4 Utveckling inom relining-branschen Reliningbranschen står under förändring eller utveckling både med avseende på materialval och tekniska lösningar Nya härdplaster Bisfenol A-debatten har starkt påverkat reliningbranschen trots att inga krav ställs med avseende på urlakning av bisfenol A på avloppsvatten. Flera fastighetsägare har efter debatten dock haft farhågor om att man bygger in framtida miljöproblem genom att utföra relining. Det finns därför intresse inom branschen att hitta alternativ till epoxi. Ett material av intresse är kiselbaserade härdplaster som används för att impregnera polyester-strumpa. I likhet med epoxi är detta ett tvåkomponentssystem där en härdare blandas med kiselhartset. En fördel som anges är att detta system som epoxisystem är lösningsmedelsfritt och har låg härdkrympning. Kiselbaserade material har redan använts en längre tid i Norge Nya tekniska lösningar För säkrare anslutning av relinade rör till befintliga rör kan en instickshylsa i PP monteras i det relinade röret. Den större delen är anpassad för att kopplas ihop med ett konventionellt rör. Det relinade röret kapas och monteras därefter med fogmassa och typgodkänd koppling. 10

9 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Den första reliningutredningen slog fast att man bör filma rören både upp- och nerifrån efter utfört arbete för att lättare kunna upptäcka felställen i tex muffar, T-stycken och skarvar. En handbok har utarbetats för TV-inspektion av rörledningar. T25:2012, Handbok för TV-Inspektion av avloppsledningar inom fastighet, som beskriver hur TV-inspektion i fastigheter av avloppsledningar skall dokumenteras och hur observationer skall beskrivas och graderas. Denna handbok är kompletterad med en ny del som avser renoverade ledningar vilken är en teknik som kommit starkt på senare år jämfört med en tidigare utgåva från Kamera med svängarm rekommenderas för att uppnå att röret kan filmas från olika perspektiv. Typiska avvikelser för relining visas även. Teknik för att mäta tjocklek är däremot fortfarande inte tillgänglig Nytt kvalitetssystem BRIF Branschföreningen för relining i fastigheter (BRIF) har under 2012 jobbat för att införa ett kvalitetssystem för att öka kvalitén och säkerhet för bra utfört arbete inom reliningbranschen, BRiF 3Q. Alla företag som är anslutna till BRIF förbinder sig att följa detta kvalitetssystem. Systemet påminner om kvalitetssystemet för markförlagda relinade rör som används i Danmark. Systemet innehåller grundkrav, tex att alla medlemmar måste ha en metod- eller processbeskrivning samt en specifikation av sina material. Den kräver även att det måste finnas en dokumenterad utbildningsplan för montörer och ett kontrollavtal med SP. Företaget förbinder sig att utföra egenkontroller med avseende på bla råvaror, kvalitetskontroll av färdiga arbeten, dokumentation av arbeten, avvikelsehantering och hantering av avfall och överblivet material. Årligen utförs kontroller av ÅF på arbetsplats och kontor där det t.ex. ingår att alla montörer är utbildade, råvarorna är de angivna, att kvalitetskontroll finns, att det finns skriftliga rutiner etc. Resultat av kontrollerna rapporteras till företaget. Återkommande avvikelser rapporteras till BRIF. Som sista konsekvens kan ett företag uteslutas om upprepade avvikelser inte åtgärdas. 3.5 Hälsoaspekter Det finns stora hälsorisker associerade med relining, framförallt gällande arbetsmiljön för de som jobbar. Kontakt med epoxi kan leda till bland annat hudallergi (13). Fillenham utförde en studie där exponeringen för epoxi hos de som arbetar med relining undersöktes. Studien visar att exponering skedde under hela arbetet, dvs både vid blandning, applicering, installering och städning efteråt. Verktyg och utrustning kontaminerades i hög grad vilket ledde till ytterligare spridning. Slutsatsen är att det krävs ökad kunskap hos installatörer och arbetsledare, samt förbättrade rutiner för att minska exponeringen för bland annat ohärdat epoxiharts Bisfenol-A debatten och relining av avloppsstammar I många fall har man blandat ihop diskussionen om bisfenol A i tappvatten efter relining med epoxi med relining av spillvattenledningar. Detta har påverkat reliningbranschen mycket kraftigt. I Göteborg har man tex bestämt att ingen relining med epoxibaserade material ska utföras varken på tappvatten- eller spillvattenledningar. Detta har medfört att relining-företagen har börjat titta på andra material än epoxi, men även att polyesterbaserade produkter har marknadsförs som bisfenol A-fria eller miljövänliga.

10 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx I dagsläget finns inte några riktvärden eller krav på urlakning av bisfenol A till spillvatten. Studier om vilka substanser från de viktigaste reliningmaterialen (bostadshus) som kan lakas ut och i vilken koncentration finns i dagsläge inte. Faktorer som kan inverka är tex uthärdningsgrad, beskaffenhet på vattnet och temperatur. Ett antal företag har dock låtit utföra laktester på sina material. Dessa tester är framtagna för material i kontakt med dricksvatten och ställer således högre krav på materialet än om det endast vore i kontakt med spillvatten. Bisfenol A utredningen som diskuterats i medierna avser urlakning av bisfenol A från relinade tappvattenledningar. Man har hittat bisfenol A i varmvattenledningar som relinats med tvåkomponentepoxi, dock inte i ledningar relinade med enkomponentsepoxi. Det kan även konstateras att inga epoxibaserade material längre används i Sverige för relining av tappvattenledningar. 12

11 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 4 Experimentellt 4.1 Fältexponering Elva prov har tagits ut från olika fastigheter för förstörande provning. De flesta proven uttogs i samband med den första reliningutredningen (1). Materialen har varit i drift från 7 dagar upp till 10 år. Prover numrerade 1-6 var relinade med gummimodifierad epoxi och rör 7-11 var relinade med glassflake och polyester. Prov 4 och prov 8 har tagits ur drift eftersom de skadats under drift och reliningen inte anses ha utförts på ett korrekt sätt. De prov som exponerats i fält anges i tabell 1. Tabell 1 Prov som inkluderats i fältstudien Prov Företag Reilningmaterial Appliceringsmetod Tid i drift 1 I Rubber modified epoxy Målning 6 år 2 I Rubber modified epoxy Målning 6 år 3 I Rubber modified epoxy Målning 10 år 4 I Rubber modified epoxy Målning 14 dagar 5 II Rubber modified epoxy Målning 3 år 6 III Rubber modified epoxy Målning 4 år 7 IV Polyester glass flake Spray 3 år 8 V Polyester glass flake Spray 7 dagar 9 V Polyester glass flake Spray 3 år 10 V Polyester glass flake Spray 2 år 11 V Polyester glass flake Spray 3 år 4.2 Kompletterande labexponering För att studera effekten av vissa parametrar på materialen utfördes en labexponering. Två olika material, glassflake med polyester respektive gummimodifierad epoxi, bereddes och exponerades för luft respektive avjoniserat vatten vid 22 C, 40 C, 60 C och 80 C under två månader för att studera inverkan av vatten och hög temperatur på materialet. Materialen har utvärdetas genom viktupptag, optisk mikroskopi, DMA, mekanisk provning efter olika tider Provberedning Glassflake med polyester För tillverkning av prover användes ett kommersiellt tillgängligt reliningmaterial, baserat på ett polyesterharts löst i vinyltoluen med glassflakes (Jotun's Baltoflake). Materialet blandades med 1,5 vol.% peroxid (Norpol peroxide 13) vid rumstemperatur. Ett 1 mm tjockt lager erhölls genom att sprida materialet på en glasskiva täckt med släppfilm.

12 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Materialet tilläts att härda en timme mellan de totalt tre appliceringarna. Materialet förvarades i rumstemperatur i två veckor innan exponeringarna inleddes Gummimodifierad epoxi För tillverkning av prover av gummimodifierad epoxi användes ett kommersiellt tillgängligt reliningmaterial (Zel-Aaren Innovation Sverige). Materialet baseras på en tvåkomponentig tixotrop epoxi. Ett 2 mm tjockt lager erhölls genom att sprida materialet på en glasplatta täckt med PTFE film med hjälp av en applikator. Filmen fick härda i rumstemperatur. Materialet förvarades sedan i rumstemperatur i två veckor innan exponering inleddes Exponering Kvadratiska provplattor 10x10 cm utan kantförslutning tillverkades och placerades i behållare med vatten respektive exsickatorer för luftexponering. Vid uttag tilläts de vattenexponerade proverna att torka i ugn 40 ºC tills viktnedgång avstannat. 4.3 Analyser Mikroskopisk undersökning Polerade tvärsnitt studerades i mikroskop. Dels polerade och dels infärgade tvärsnitt för att synliggöra defekter så som lägre uthärdningsgrad, hydrolys och nedbrytning i materialet Tjockleksfördelning Tjockleken uppmättes med en digital caliper på tio punkter på varje material, varav fem punkter i vardera änden Viktökning Vattenabsorptionsmätningar utfördes genom nedsänkning av material med dimensionen av 4x4cm i vatten vid olika temperaturer (22 C, 40 C, och 60 C). Viktökningen beräknades genom W = (V 1 -V 0 )/V 0 Där W är viktökning (%) V 1 är vikt efter exponering (g) V 0 är vikt innan exponering (g) DSC Differential scanning calorimetry (DSC) utfördes på de uttagna proverna för att bestämma glasomvandlingstemperaturen (Tg). Tg är den temperatur vid vilken materialet går från hårt och glasaktigt till att vara flexibelt. Tg1 är det uppmätta glasomvandlingstemperaturen vid första uppvärmningen och Tg2 är glasomvandlingstemperaturen vid den andra uppvärmningen. Tg1 speglar uthärdningsgraden hos ursprungsmaterialet i drift och Tg2 speglar uthärdningsgraden hos det fullt uthärdade materialet. Mätningen utfördes genom att tre prover av vardera material analyserades. Proverna värmdes från -20 till

13 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Därefter kyldes proverna åter till -20, för att sedan ytterligare värmas till 180 C. Allt skedde med en hastighet av 10 C/min. Tg1 och Tg2 mättes vid första respektive andra uppvärmningen DMA Ett annat sätt att mäta Tg är dynamic mechanical analysis (DMA) som ibland ger mer precist och tillförlitligt resultat. DMA mätningar utfördes i ett Perkin-Elmer instrument med en single cantilever fixtur. Temperaturen ökades med 2C/min från -20 C till 180C i kvävgasatmosfär vid 20 Hz. För polyesterproverna uppmättes Tg genom att mäta tan delta toppen som indikerar mittpunkten av övergångsfasen mellan glas- och gummiartat tillstånd FTIR FTIR spektroskopi användes för att studera huruvida det finns någon signifikant skillnad i kemisk struktur mellan olika epoxymaterial. Spektrat studerades mellan 400 to 6000 cm ¹ med hjälp av en Perkin Elmer med upplösning av 4 cm ¹ Mekanisk provning Utfördes på en Instron 5050 med lastcell på 0,5kN alternativt 10kN. Testet utfördes enligt ASTM D 638 Typ V. Draghastigheten var 1mm/min. Temperatur vid testning var 22 ºC. 5 Resultat 5.1 Fältexponering Visuell undersökning samt Mikroskopi Bilder och noteringar från den optiska undersökningen visas i tabell 2. Tabell 2 Bilder och noteringar från mikroskopisk undersökning Prov Bild Notering från visuell undersökni ng 1 Ojämn applicering, sprickor Tvärsnitt

14 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 2 Tunn tjocklek, områden av ursprungsröret som ej täckts 3 Ojämn applicering, dålig vidhäftning till ursprungsmaterial 4 Tunn tjocklek på applicerat material 5 Jämn applicering, luftbubblor Ev. otillräcklig blandning av harts och härdare 16

15 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 6 Jämn applicering 7 Korrosion, dålig vidhäftning till ursprungsröret 8 Ojämn applicering, variation i tjocklek 9 Korrosion, dålig vidhäftning till ursprungsröret

16 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 10 Små sprickor, jämn applicering 11 Sprickor, jämn applicering, väl rengjort innan applicering Tjockleksfördelning Gummimodifierad epoxi Enligt information från reliningföretag bör material 1-6, gummimodifierad epoxi, ha en tjocklek på 2 mm. Resultaten redovisas grafiskt i figur 1 samt numeriskt i tabell 3. Figur 1 Tjocklek hos material 1-6 i tio punkter Tabell 3 Tjocklek hos prov 1-6 Prov Max tjocklek (mm) Min tjocklek (mm) 18

17 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 1 6,9 1,8 2 2,6 0,9 3 8,5 0,6 4 1,3 0,4 5 2,3 1,5 6 3,4 1,2 Tjockleken har en spridning mellan 0.4 0ch 8.5 mm Glassflake polyester Enligt information från reliningföretag bör material 7-11, glassflake polyester, ha en tjocklek på 3 mm. Resultaten redovisas grafiskt i figur 2 samt numeriskt i tabell 4. Figur 2 Tjocklek hos material 7-11 i tio punkter. Tabell 4 Tjocklek hos prov 7-11 Prov Max tjocklek (mm) 7 4,8 2,4 8 6,7 2,5 9 5,1 2,2 10 5,5 2,0 11 6,4 1,6 Min tjocklek (mm) Tjockleken har en spridning mellan 1,6 och 6,4 mm.

18 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Figur 1 och 2 visar att prov 4 har den lägsta genomsnittliga tjockleken, samt att prov 1, 3, 8 och 11 har mycket ojämn tjocklek. Detta kan även ses vid en visuell kontroll DSC Gummimodifierad epoxi I tabell 5 redovisas Tg1 och Tg2 som uppmätts med DSC. Tabell 5 Tg1 och Tg2 för respektive material Prov Drifttid (år) Tg1 ( C) Tg2 ( C) , Tg2 ligger 2-10 grader högre än Tg1 för samtliga prov vilket visar att proven fortfarande har förmåga att efterhärda. Tg som funktion av drifttiden redovisas i figur 3. Tg som funktion av drifttid Tg ( C) 30 Tg1 ( C) Tg2 ( C) Antal år i drift Figur 3 Tg som funktion av drifttiden Figur 3 visar en trend där Tg ökar med ökat antal år i drift. 20

19 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Glassflake polyester Tabell 6 Tg för prov 7-11 uppmätt med DSC Prov Drifttid (år) Tg1 ( C) Tg2 ( C) dagar Tg som fuktion drifttid Tg ( C) Drifttid (år) Tg1 Tg2 Figur 4 Tg1 och Tg2 som funktion av drifttid, uppmätt med DSC För samtliga prover är Tg2 högre än Tg1 vilket innebär att materialen inte härdat fullständigt utan efterhärdat FTIR Resultatet från FTIR redovisas i figur Gummimodifierad epoxi

20 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Figur 5 Normaliserat FTIR spektra för prov 1-6 Utifrån figur 5 kan man dra slutsatsen att prov 1-2 skiljer sig i sin kemiska struktur från prov 3-6, samtliga består dock av epoxibaserat material. Detta syns tydligt i toppen vid 1000 cm cm -1, som för prov 1-2 mer liknar en enkeltopp medan prov 3-6 har en dubbeltopp Glassflake polyester Figur 6 Normaliserade FTIR spektra för prov 7-11 Utifrån FTIR-spektrat kan proverna anses vara material med samma struktur Mekaniska tester 22

21 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Gummimodifierad epoxi Mekaniska egenskaper hos materialen som exponerats i fält redovisas i tabell 7-8. Tabell 7 Mekaniska egenskaper hos gummimodifierad epoxi efter 5 och 6 år i drift. E-modul MPa Brottspänning MPa Brottöjning % Oexponerad 8,0 ± 0,7 3,1 ± 0,1 125 ± 3 Fältprov 5 (5år i drift) Fältprov 6 (6år i dirft) 7,4 ± 0,7 3,2 ± 0,2 130 ± 20 5,1 ± 1,2 2,9 ± 0,6 120 ± 20 Materialen som varit i drift kan anses vara i samma skick som oexponerat material Glassflake polyester Tabell 8 Mekaniska egenskaper hos glassflake polyester epoxi efter 5 och 3 år, respektive 7 dagar i drift. E-modul GPa Brottspänning MPa Brottöjning % oexponerad 3,9 ± 0,5 44 ± 5 1,4 ± 0,2 Fält Prov 7 (5år i drift) Fält Prov 8 (7 dagar i drift) Fält Prov 9 (3år i drift) 3,1 ± 0,2 29 ± 4 1,1 ± 0,1 5,3 ± 0,1 59 ± 7 1,6 ± 0,1 3,3 ± 0,2 21 ± 11 0,8 ± 0,5 Prov 7 och 9 som varit i drift 5 respektive 3 år uppvisar till viss grad en försämring av de mekaniska egenskaperna jämfört med referensprovet. Noterbart är att det prov som exponerats under 7 dagar tydligt uppvisar bättre mekaniska egenskaper än den oexponerade referensen. 5.2 Kompletterande laboratorieprovning Visuell undersökning samt optisk mikroskopi Gummimodifierad epoxi Okulärbesiktning och ljusmikroskop på polerade och infärgade prover visade att materialet har ändrats betydligt efter exponering för vatten vid 80 C. Provet exponerat för luft vid 80 C visade mindre påverkan jämfört med det material som utsatts för vatten vid samma temperatur. Övriga prov som exponerats för vatten och luft vid lägre temperaturer visade inte betydande förändring

22 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Figur 7 provkuponger av gummimodifierad epoxi exponerad i 80 C vatten under två månader. Som framgår av figur 7 visade epoximaterial som utsätts för vatten vid 80 C en kraftig svällning till ungefär dubbel storlek jämfört med den ursprungliga storleken. Det oexponerade provet är det högra i bilden medan det exponerade är den vänstra kupongen Glassflake polyester Okulärbesiktning och ljusmikroskop på polerade och infärgade prover visade delaminering av materialet efter exponering i vatten vid 80 C. Provet som exponerats i luft vid 80 C och samtliga prover som utsätts för vatten/luft vid lägre temperatur visade inte någon betydande visuell förändring Figur 8 påvisar delaminering av materialet efter exponering för vatten vid 80 C. I figur 9 visas samma material då det exponerats torrt vid en temperatur på 80 C. Delaminering mellan de applicerade lagren. Figur 8 Tvärsnitt av glassflake polyester efter två månaders exponering i 80 C i vatten 24

23 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Skillnad i intensiteten på infärgningen tyder på lägre uthärdningsgrad mellan de applicerade lagren Figur 9 Tvärsnitt av glassflake polyestern efter 2 månaders exponering i 80 C i luft Delaminering av materialet som exponerats för vatten vid 80 C verkar främst ske mellan de olika applicerade lagren. Ingen delaminering kunde upptäckas på de prover som exponerats för vatten vid 22 C, 40 C eller 60 C. Hos glassflakepolyestern som exponerats i vatten har delaminering skett mellan de applicerade lagren. Hos materialet som exponerats i luft kunde ingen synlig delaminering mellan de applicerade lagren upptäckas, dock är områden med lägre uthärdningsgrad synliga mellan de applicerade lagren DMA Gummimodifierad epoxi Tabell 9 Tg för gummimodifierad epoxi vid 22 C, 40 C, 60 C samt 80 C, beräknat ur E-modulen. Exponeringstemperatur 22 C 40 C 60 C 80 C Tg beräknad ur E-modul ( C) Ingen skillnad i Tg kunde urskiljas mellan de olika exponeringstemperaturerna Glassflake polyester DMA analysen för polyestermaterialet påvisar en ökning i glastransitionstemperaturen då materialet exponeras för vatten vid höre temperatur än 22 C. Detta tyder på att materialet får en högre uthärningsgrad vilket kan anses förväntat. Trenden bryts dock vid de prover som exponerats i 80 C vilket är en indikation på materiell nedbrytning se tabell 10. Tabell 10 Tg från DMA-mätningar för material exponerade för vatten vid 22 C, 40 C, 60 C och 80 C Exponeringstemperatur 22 C 40 C 60 C 80 C Tg beräknad ur E-modul( C) Tg är högst i det material som exponerats i 60 C.

24 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Viktökning Vattenabsorption för gummimodifierade epoxin Vattenabsorptionsmätningar utförs genom nedsänkning av material med dimensionen 4x4 cm i avjoniserat vatten vid olika temperaturer (22 C, 40 C, 60 C och 80 C). Ingen av de kuponger som utsätts för vatten vid förhöjd temperatur har nått jämvikt och vattenabsorption fortsätter. En typisk absorptionkurva för en kupong som utsätts för vatten vid 60 C visas nedan. Detta prov visade en viktändringen av 6,3 % efter 2 månader. Figur 10 viktupptagskurva av gummimodifierad epoxi exponerad för vatten vid 60 C Vattenabsorption för glassflake polyestern En typisk absorptionskurva för en kupong som utsätts för vatten vid 60 C visas nedan. Jämvikt nås vid en viktförändring på ca: 4,4 % för exponering vid 60 C. Figur 11 Viktupptagskurvan för exponering vid 60 C 26

25 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx Baserat på observationen hittills absorberar epoximaterialet mer vatten under en längre tid jämfört med polyestern som har en snabbare initial vatten absorptionen men som snabbt når jämvikt Mekaniska tester Gummimodifierad epoxi Tabell 11 Mekanisk provning av gummimodifierade epoxin efter två månaders exponering i luft E-modul MPa Brottspänning MPa Brottöjning % Oexponerad 8,0 ± 0,7 3,1 ± 0,1 125 ± 3 40 C 5,3 ± 1,3 2,8 ± 0,1 140 ± C 1,4 ± 0,2 1,6 ± 0,1 210 ± 10 Tabell 12 Mekanisk provning av gummimodifierade epoxin efter två månaders exponering i vatten E-modul MPa Brottspänning MPa Brottöjning % Oexponerad 8,0 ± 0,7 3,1 ± 0,1 125 ± 3 40 C 8,9 ± 1,5 3,2 ± 0,2 130 ± C 1,9 ± 0,6 2,3 ± 0,2 250 ± Glassflake polyester Tabell 13 Mekanisk provning av glassflake polyestern efter två månaders exponering i vatten E-modul GPa Brottspänning MPa Brottöjning % Oexponerad 3.9 ± 0,5 44 ± 5 1,4 ± 0,2 40 C 3.9 ± 0,5 21 ± 3 0,9 ± 0,1 80 C 3,9 ± 0,3 14 ± 2 0,6 ± 0,1 Brottspänningen faller för de prover som varit exponerade i varmt vatten vilket kan ha sin orsak i mikrodelaminering mellan glassflaken och polyestern.

26 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 28

27 swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 6 Diskussion och rekommendationer Både gummimodifierad epoxi och glassflake polyester uppvisar bibehållna mekaniska egenskaper efter fältexponering, givet att de studerade proverna representerar materialet i sin helhet. Den laborativa studien påvisar dock att materialen får kraftigt försämrade egenskaper efter exponering i 80 C i två månader i labbmiljö. Hur detta kan relateras till verkliga förhållanden i fält kräver fortsatta studier men i avloppledningar i bostäder är temperaturerna sällan så höga som 80 C vilket betyder att materialen förmodligen är tillräckligt bra för sitt ändamål. I samtliga undersökta prover fanns områden där den applicerade tjockleken var mindre än den specificerade. Det är viktigt att de entreprenörer som gör relining utvecklar metoderna för applicering och kontroll för att undvika områden med allt för tunna materialskikt. Mätningarna i DSC visar att materialen ibland inte är tillräckligt uthärdade. Att säkerställa att materialen är härdade är också en viktig del i en kvalitetskontroll. Sammanfattningsvis så ser vi relining som ett seriöst alternativ för ett löpande fastighetsunderhåll, med avseende på de mekaniska egenskaperna.

28 Swerea KIMAB KIMAB-2008-xxx 7 Litteraturförteckning 1. Björling, S.,. Stamledningsrenovering En branschöversikt, Renovering av spill-, tappoch dagvattenledningar. u.o. : SABO Sveriges Allmännyttiga Bostadsföretag, Petterson. Relining håller tätt hittills. Bofast, Specialtidningen för hyresrätten. Nummer 10/ Boendekostnader och stambyte, Stambytesrapporten, NHB Nätverk för Hyresgästernas Boendetrygghet Lindvall, A. Stambyte och badrumsrenovering för bostadsrättsföreningar - Underhåll av Miljonprogrammets byggnader. u.o. : Avdelningen för installationsteknik, Institutionen för bygg- och miljöteknologi. Lunds universitet., Rapport TVIT --08/ Syadaruddin Syachrania, Hyung Seok (David) Jeong, Vajra Rai, Myung Jin Chae Tom Iseley. Tunneling and Underground Space Technology 25 (2010) Boot J.C., Gumbel J.E. u.o. : Tunnelling and Underground Space Technology 22 (2007) Falter B. Structural analysis of sewer linings. u.o. : Trench& Technol. Res. Vol. II, No. 2, pp. 2741, Murphy, Robert F. Serpented, Trenchless Technol. Res., Vol. 15, No. 1, pp , : , DIN EN ISO. Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen) - Teil 4:. Vor Ort härtendes Schlauch-Lining (ISO :2009); Deutsche Fassung FprEN ISO : Lewald, C. Relining ur ett beställarperspektiv (Relining from a client s point of view),examensarbete i byggnadsteknik, No 407, Byggvetenskap KTH af Klintberg, T. Preliminary oral and written information about project results VVS Företagens Teknikhandbok 2013, VVS Företagen G.Fillenham, C.Lidén and I. Anveden Berglind, Skin exposure to epoxy in the pipe relining trade-an observational study, Contact Dermatitis, ,