Evaluation of Innovative Rehabilitation Technologies Utilising Polymer Composites for Aging Sewer Systems

Tid: On 2019-09-25 kl 13.00

Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap

Respondent: Kharazmi Parastou , Byggvetenskap, Sustainable Buildings (Hållbara Byggnader)

Opponent: Professor Tor Broström, Uppsala Universitiet

Handledare: Professor Folke Björk, Hållbara byggnader; Doktor Tord af Klintberg,

Abstract

System för vatten och avlopp tillhör de delar av infrastrukturen som kräver de största investeringarna. Dessutom håller utbytet av dem inte jämna steg med förfallet. Därför har användningen av alternativa teknologier för underhåll som använder beläggningar på insidan av någon typ av plast ökat avsevärt de senaste åren, både i Sverige och över hela världen. Jämfört med den traditionella metoden för rörbyte är dessa tekniker kostnadseffektiva, skapar mindre störningar i samhället och erbjuder en snabb återgång till normal användning av rörsystemet. Plastbeläggningen förlänger rörledningens livslängd genom att bevara röret och hejda dess nedbrytning. Även om rehabiliteringsteknologier som använder polymerbeläggningar har använts i över 30 år har det inte gjorts särskilt många tekniska bedömningar varken av dessa tekniker eller av de material som används. Data som samlas in vid utvärdering av dessa innovativa tekniker kan sprida förståelse kring deras fördelar och begränsningar och kan också användas för att göra renoveringsarbeten mer effektiva i framtiden.Huvudsyftet med detta arbete var att bidra till en förbättrad förståelse kring de metoder och material som används mest vid renovering av avloppsrör i bostadshus i Sverige. Det primära målet var inte att undersöka om teknologierna fungerar, utan att öka kunskapen om deras svagheter och styrkor, identifiera eventuella problem och ge en teknisk utvärdering för att stödja realistiska förväntningar på renovering av rörledningar. Insamling av teknisk information på detta sätt kommer att hjälpa till med planeringen av framtida studier; En omfattande insamling av data kommer att bidra till att öka effektiviteten i renoveringsarbeten, skapa utveckling inom området och förbättra möjligheterna att förutsägelsäga livslängden.Eftersom renovering av rörledningar fortfarande betraktas som något nytt, och eftersom det råder en allmän brist på tillgängliga data om ämnet, genomfördes en studie med flera synvinklar: denna inkluderade utvärdering av polymermaterialets prestanda i närvaro av nedbrytande faktorer, bedömning av funktionen för tidigare installerad relining i avloppsrör, bedömning av kvalitetskontrollen från tidigare reliningarbeten och utvärdering av miljökonsekvenserna av att använda reliningteknologier jämfört med rörbyte. Diskussionen gäller rörrenovering där epoxi- och polyesterbaserade fodermaterial, appliceras med borste eller spruttekniker och för ett härdat rörfoder (installerat genom att dra in ett polymerimpregnerat flexibelt rör inuti värdröret).Nedbrytning av de polymerbaserade beläggningarna hos rören undersöktes via konstgjort åldrande genom nedsänkning i vatten vid förhöjda temperaturer. Förändringarna i material som då inträffade spårades genom olika tester, inklusive termiska och mekaniska analyser, vattenabsorptionsmätningar och mikroskopi. Studien fokuserade på armerade polyesterbaserade och modifierade (seggjorda) epoxibaserade material för att få en bättre förståelse för deras prestanda. Dessutom gjordes laboratorieundersökningar på rör som tidigare blivit relinade för att utvärdera materialets och teknikens prestanda under drift och prestanda över tid, samt för att identifiera vanliga defekter. Flera undersökningsmetoder användes, inklusive visuell inspektion, mikroskopi, Fourier transform infraröd spektroskopi, tjockleksmätning, termiska och mekaniska analyser. Detta doktorsarbete innehåller också en undersökning om vilken kvalitetskontroll som genomförts under vid tidigare arbeten för rörrenovering. Data samlades in under besök på arbetsplatserna, samt genom att analysera rör som hade varit installerade. Slutligen genomfördes en jämförande LCA-bedömning för att jämföra miljökonsekvenserna av rörbyte med de för alternativa innovativa metoder för rörrenovering, såsom CIPP och beläggningar med polyester- och epoxypolymersystem. Data erhållna från en LCA-databas användes för göra jämförelsen.Resultat från konstgjort åldrande i laboratoriet indikerade att egenskaperna hos polymera reliningmaterial ändrades avsevärt när höga temperaturer kombinerades med exponering för vatten. Åldringsprovningen som utfördes för denna studie visade emellertid också att materialen presterade relativt bra vid temperaturer som är typiska i ett avloppssystem. Resultaten visade att det polyesterbaserade materialet var mindre känsligt jämfört med epoxibaserade under stimulerat åldrande. Dessutom visade resultat från undersökningen av prover som varit i praktisk drift i byggnader (omfattande undersökning av 12 prover med upp till 10 års tjänst, av armerad polyester och modifierad epoxi eller strumpa) mycket små tecken på att materialen genomgick betydande försämring efter installationen; istället befanns en majoritet av de vanliga defekterna vara relaterade till installation av dålig kvalitet. Eftersom väldigt få fältprover fanns tillgängliga så kunde inga slutsatser dras avseende total prestanda.Det finns dock inga bevis för att dessa material inte kommer att fungera som förväntat under deras livslängd när de installeras på ett korrekt sätt.När tidigare rörrenovering utvärderades avslöjades en skillnad mellan teori och praktik när det gäller kvalitetskontroll och dokumentation. Det framkom också att kvalitetskontroll och dokumentation är avgörande för både att förbygga fel som ofta uppkommer och att göra arbetet effektivt. Därför ges en serie rekommendationer kring utveckling av en god kvalitetskontroll och för procedurer för kvalitetssäkring (QC/QA) e. Dessa rekommendationer belyser de viktigaste aspekterna att ta hänsyn till vid flera viktiga faser av reliningarbetet (innan installationen, under installationen och efter att rörrenoveringen är slutförd).Den jämförande LCA-bedömningen visade att rörrenovering med strumpmetoden och beläggningsmetoderna har vissa fördelar jämfört med rörbyte ur ett miljöperspektiv. Att välja en renoveringsteknologi framför en annan är emellertid en beslutsprocess i flera steg som inte bör baseras enbart på en enda faktor.Detta doktorsarbete främjar en förbättrad förståelse av begränsningarna och fördelarna med relining av avloppsrör genom tester och analyser. Arbetet visar att det finns behov av förbättrad kvalitetskontroll och föreslår vidare utveckling av en plan för kvalitetskontroll för varje teknik eftersom det kommer att ge högre och jämnare kvalitet totalt sett.Studien visar också att den långsiktiga styrkan i varje metod för rörrenovering beror på flera olika faktorer, och att val av en metod framför en annan måste baseras på omfattande kunskap och förståelse för varje metod. Studierna gav inga belägg för att materialen inte kunde fungera bra under normala förhållanden om de blivit valda och installerade på ett korrekt sätt.Emellertid skulle studier av ett större antal fältprover med längre driftstid och en mer detaljerad teknisk historik, tillsammans med en mer utökad experimentell plan för laboratorieundersökningar baserat på resultaten av detta doktorandarbete, möjliggöra insamling av de uppgifter som krävs för att svara på frågor om livslängden med en högre grad av säkerhet.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-256485

Innehållsansvarig:infomaster@abe.kth.se
Tillhör: Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE)
Senast ändrad: 2019-09-03