Werkstoffprüfung bei 34 Jahre altem Nadelfilzliner

LAGE, 26.10.2017 – Nach 34 Jahren Kanalbetrieb unter hohen thermischen Belastungen wurden jetzt an einem Schlauchliner aus der Pionierzeit dieses Sanierungsverfahrens Materialprüfungen vorgenommen. Sie weisen zwar den noch akzeptablen Zustand des Liners nach, machen aber auch die Bedeutung von Werkstoffprüfungen deutlich.

von Dipl. Ing. (FH) W. Günzel, Ing. Büro W. Günzel, Lage

Probe 1
Probe 1: Undichtes Trägermaterial war bei allen drei Proben festzustellen.

In den Anfängen der Inlinersanierung, im Jahr 1982, wurde bei einer namhaften Brauerei der Schmutzwasserkanal DN 500 und 600 mm aus Beton auf einer Länge von rund 2.200 m in Teilabschnitten nach dem Inlinerverfahren saniert. Zu diesem Zeitpunkt gab es in Deutschland nur eine Firma, die das Inlinerverfahren, Trägermaterial aus Polyesternadelfilz und Warmwasser-Aushärtung, anwandt. Es gab auch noch keine DIBt-Zulassungen oder sonstige Regelwerke für das Schlauchlining-Verfahren.

Erstes großes Inliner-Industrieprojekt in Deutschland

Den Auftrag für dieses Großprojekt in dem Brauereibetrieb erhielt eine Arbeitsgemeinschaft der damaligen Firmen Kebaco und der Kanal-Müller-Gruppe, damals Kanalsanierung Hans Müller, aus Schieder-Schwalenberg. Aufgrund der hohen Abwasserdauertemperatuten von ca. 50 - 60 °C im betriebseigenen Schmutzwasserkanal wurde der Polyesternadelfilzliner mit Vinylesterharz imprägniert, in unterschiedlichen Wanddicken von 6, 9 und 12 mm inversiert und mittels Warmwasser ausgehärtet. Die Gesamteinbaulänge betrug rund 2,2 km und war somit ein erstes großes Inliner-Industrieprojekt in Deutschland. (In der in der B_I umweltbau 1/2015 wurde bereits über dieses Projekt berichtet.)
Diese Inlinersanierung wurde ab dem Jahr 2004 alle 2 Jahre, zuletzt 2016, mit einer TV-Anlage von der Firma KanalProfi befahren. Wenn überhaupt, waren geringe Mängel in den Schachtanbindungen festzustellen, die unmittelbar saniert wurden.

TV-Inspektion aus 2014

Bis auf die mittlerweile fehlende Innenfolie – damals gab es noch nicht den Begriff des integralen Bestandteils der Innenfolie – wies der Inliner optisch keine Mängel auf. Auf Vorschlag des Ing.-Büros Günzel wurden von der Firma Swietelsky-Faber unmittelbar im Bereich von Revisionsschächten im Scheitel in verschiedenen Abschnitten drei Inliner-Probestücke mittels Robotertechnik heraus geschnitten. Der Grundgedanke war der, dass man über den gesamten noch vorhandenen Inliner Aufschluss über die Werkstoff-Kenndaten nach 34 Jahren bekommen wollte. Diese Inliner-Probestücke wurden anschließend vom Ing.-Büro Günzel an das SBKS-Institut Dr. Sebastian zur Werkstoffprüfung verschickt.

Probe 2
Probe 2: Die Innenfolie war bei allen drei Proben defekt oder fehlte ganz.

Tabelle zur Stationierung der Probestücke:

Probe 1 DN 500 mm Ausbau nach ca. 20 m
Probe 2 DN 500 mm Ausbau nach ca. 65 m
Probe 3 DN 500 mm Ausbau nach ca. 1.600 m

Schon bei einer ersten Inaugenscheinnahme konnte man feststellen, dass die aufkaschierte Innenfolie nicht mehr vorhanden war und die Polyesterfasern freilagen. Bei der anschließenden Werkstoffprüfung beim Institut Dr. Sebastian wurden folgende Einzelprüfungen durchgeführt:

- Bestimmung der Biegeeigenschaften nach DIN EN ISO 178
- Bestimmung der Wanddicke
- Bestimmung der Dichtheit des Systems gem. APS-Richtlinie
- Bestimmung der Dichte  nach DIN EN ISO 1183-1/A
- Bestimmung von monomerem Styrol nach DIN 53394-2
- Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften, Biegeschwingung nach DIN EN ISO 6721-11.

 Ergebnisse der Werkstoffprüfungen

- Bei allen drei Prüfmustern war das Trägermaterial undicht.
- Bei allen drei Prüfmustern war die Innenfolie beschädigt oder fehlte ganz.
- Bei der Prüfung der mechanischen Eigenschaften nach DIN EN ISO 178 mussten z.T. erhebliche Unterschreitungen im Kurzzeit-E-Modul als auch in der Kurzzeit-Biegespannung im Vergleich zur aktuellen Zulassung der Nachfolge-Firma festgestellt werden.
- Die Original-Wanddicken im Einbauzustand waren nicht mehr gegeben.
- Bei der optischen Begutachtung der Prüfkörper wurden Harzdefizite festgestellt. Dieser Zustand wurde auch bei der Bestimmung der Dichte festgestellt.
- Der Restmonomergehalt an Styrol lag bei den Proben zwischen 1,2 und 1,6 %, was zum Alter der Proben als recht hoch zu bewerten ist.
- Die dynamisch-mechanische-Analyse zeigt einen Wert über 60°C an. Bei dieser Temperatur fängt das Material an vom glasartigen in den viskoelastischen Zustand überzugehen.
 

Probe 3
Probe 3: Die Original-Wanddicken im Einbauzustand waren nicht mehr gegeben.

Akzeptabler Zustand trotz Mängeln

Die Standsicherheit des 34 Jahre alten Nadelfilzliners ist aufgrund der vorherrschenden örtlichen Bedingungen wie Abwasserbeschaffenheit und vor allen Dingen der Abwasser-Dauertemperatur fraglich. Vergleichbare aktuelle Werte aus der DIBt-Zulassung wurden vor allen Dingen bei der Probe Nr. 3 erheblich unterschritten. Das Trägermaterial war bei allen drei Proben undicht, die Innenfolie beschädigt oder fehlte ganz.
Trotzdem muss man unter den damaligen Bedingungen feststellen, dass der Nadelfilzliner bei 50 bis 60 °C Abwasserdauertemperatur auch nach 34 Jahren in einem akzeptablen Zustand ist und die Mitarbeiter damals sehr gut gearbeitet haben. Ansonsten wäre der Inliner schon vorher kollabiert. Das Beispiel zeigt auch, dass es durchaus Sinn macht, Inliner auch nach Jahrzehnten nicht nur optisch zu untersuchen sondern ggf. auch einmal Werkstoffprüfungen durchzuführen, um Kenntnis um die Standsicherheit und die Dichtheit des Trägermaterials zu erhalten.