An Innovative Three-layer Membrane System Intended for the Renovation of Water and Sewage Infrastructure Facilities Exposed to Aggressive Sulfate Environment

• Autorzy: Pawlak Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2024-02-10

Warianty tytułu

PL

Innowacyjna metoda trójwarstwowej membrany do renowacji obiektów infrastruktury wodno-kanalizacyjnych narażonych na agresywne środowisko siarczanowe

• Konferencja: 9th World Multidisciplinary Congress on Civil Engineering, Architecture, and Urban Planning - WMCCAU 2024 : 2-6.09.2024
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Progress in the repair and protection of water and sewage infrastructure currently focuses on the use of a modern and innovative material in the form of polyurea, distinguished by its fast hardening properties and versatility of use, applied with a spraygun using high-pressure pumps. The development of new building materials is part of an ongoing effort to meet stringent environmental, health and performance standards, with polyurea offering significant improvements by eliminating solvents and volatile compounds (VOCs). The application process includes a detailed protocol (technological regime), starting from inspection and cleaning, through drying, to the application of three layers: a base layer to block moisture, a middle layer of rigid polyurethane to strengthen the structure, and a final sealing and anti-corrosion layer. This method guarantees a monolithic structure without joints, increases strength thanks to the rigid polyurethane and speeds up the repair process, allowing immediate return to service after application. Specifically designed for use in aggressive wastewater environments, this system provides excellent corrosion resistance, making it an ideal solution for wastewater infrastructure components such as reinforced concrete wells, sewage pumping stations and tanks. The ability to adjust the properties of polyurea allows for personalization in terms of environmental aggressiveness, size of the protected structure and abrasion resistance, marking a significant advance in infrastructure maintenance technology.

Słowa kluczowe

EN

corrosion; concrete; sewage; chemical aggression; renovation

PL

korozja siarczanowa; membrana; renowacja; agresywne środowisko; woda; ścieki

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 1, no. 2
• Strony: art. no. 10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 64 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Pawlak Tomasz

• University of Life Sciences in Poznań, ul. Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań, Faculty of Environmental Engineering and Mechanical Engineering, ul. Piątkowska 94, 60-649 Poznań, Poland

• https://orcid.org/0009-0006-1313-7825

Bibliografia

• 1. Wysocki L.: Trwałość betonowych kolektorów kanalizacyjnych, Instal, nr 4, 2007, s. 67–70.
• 2. Czarnecki L., Emmons P. H.: Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych, Polski Cement, Kraków, 2002.
• 3. PN EN 206-1: Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
• 4. PN – 80/B 01800: Antykorozyjne zabezpieczenia w budownictwie. Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Klasyfi kacja i określenie środowisk.
• 5. Podraza Z.: Korozja siarczanowa jako realny problem sieci przewodów kanalizacyjnych, Acta Sci. Pol., Technica Agraria 13(1–2) 2014, s. 41–48.
• 6. Dąbrowski W.: Nieporozumienia dotyczące korozji siarczanowej, Instal, nr 1, 2013, s. 33–36.
• 7. Dąbrowski W.: Prognozowanie korozji siarczanowej w kanałach betonowych, Instal, nr 11, 2017, s. 33–36.
• 8. Dąbrowski W.: Zapobieganie korozji siarczanowej w kanalizacji betonowej, Instal, nr 12, 2017, s. 33–36.
• 9. PN EN 1916: Rury i kształtki z betonu niezbrojonego, betonu zbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe.
• 10. Przybyła B.: Zagrożenie korozją siarczanową w kanalizacji, Inżynieria Bezwykopowa, Lipiec-Wrzesień 3/2018
• 11. Abdollahi, M., Hosseini, A. (2014). Hydrogen Sulfide, Encyclopedia of Toxicology. Third Edition, 971–974.
• 12. Cwalina, B., Dzierżewicz, Z. (2007). Czynniki sprzyjające biologicznej korozji konstrukcji żelbetowych. Cz. I. Konstrukcje – Elementy – Materiały. Przegl. Bud., 7–8, s. 52–59.
• 13. Czapliński, T. (2006). Kanały Krakowa. Osady kanalizacyjne. Cz. II. Woda i My, 3(37), 3–5.
• 14. Dąbrowski, W. (2013). Nieporozumienia dotyczące korozji siarczanowej. Instal, 1, 33–36.
• 15. De Muynck, W., De Belie, N., Verstraete, W. (2009). Effectiveness of admixtures, surface treatments and antimicrobial compounds against biogenic sulfuric acid corrosion of concrete, Cem. Concr. Compos., 31(3), 163–170.
• 16. Jakubke, H.D., Jeschkeit, H. (1993). Concise Encyclopedia Chemistry. Walter de Gruyter, Berlin, p. 513
• 17. Little, B., Wagner, P., Mansfeld, F. (1992). An overview of microbiologically influenced corrosion. Electrochim. Acta, 37(12), 2185–2194.
• 18. O’Connell, M., McNally, C., Richardson, M.G. (2010). Biochemical attack on concrete in wastewater applications: A state of the art. Review. Cem. Concr. Compos., 32(7), 8, 479–485.
• 19. Racki, J., Kurtz, W. (1964). Korozja mikrobiologiczna oraz rola bakterii w przemyśle kopalin chemicznych. Wiad. Bot. 8(2), 163–170.
• 20. Stöcker, F.W. (1995). Concise Encyclopedia Biology. Berlin, p. 1153.
• 21. Węglewski, W. (2008). Modelowanie zniszczenia betonu wywołanego korozją siarczanową. Rozprawa doktorska, Inst. Podst. Probl. Techn. PAN, Warszawa, 6–9.
• 22. Bylka H., Dymaczewski Z., Harasymowicz E., Jaroszyński T.: Wodociągi i kanalizacja w Polsce - tradycja i współczesność. Poznań-Bydgoszcz 2002.
• 23. Dobór urządzeń systemu AWA-AEROB do napowietrzania ścieków w rurociągu tłocznym. Materiały pomocnice firmy Corol Spółka z o.o.
• 24. Dąbrowski W.: Zwalczanie zapachów i korozji siarczanowej w kanalizacji. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 2001, nr 3, s. 95-99.
• 25. Dohnalik K., Golec J.: Korozja w urządzeniach wodociągowych i kanalizacyjnych (poradnik). Agencja Wydawnicza Instytutu Gospodarki Przestrzennej i Komunalnej.
• 26. Domka F., Gąsiorek J.: Investigation on the microbial reduction of sulfates. Acta MicrobiologicaPolonica, ser. B, vol.7(24), no 1, 61-72, 1975.
• 27. Gąsiorek J., Domka F.: Effect of the concentration of available carboncompounds on the microbial reduction of sulfates, Acta Microbiologica Polonica, ser. B, vol. 7(24), no 2, 97-101, 1975.
• 28. Gruener M.: Korozja i ochrona betonu. Arkady, Warszawa 1983.
• 29. Jaroszyński T.: Ekspertyza techniczna wpływu ścieków nieoczyszczonych na przyśpieszoną korozję kanałów i studzienek znajdujących się na dopływie do oczyszczalni oraz studzienek i zbiornika buforowego na terenie Oczyszczalni Ścieków, 2003.
• 30. Jasiczak J.: Ekspertyza dotycząca Bioreaktorów na LOŚ w Poznaniu, Seminarium BASF „Ochrona zbiorników w oczyszczalniach ścieków”, 22-23 marca 2018 r.
• 31. Jiang G., Keller J., Bond P.L., Yuan Z.: Predicting concrete corrosion of sewers using artificial neural network. Water Research 92 (2016), 52-60.
• 32. Kwietniewski M.: Awaryjność infrastruktury wodociągowej i kanalizacyjnej w Polsce w świetle badań eksploatacyjnych. XXV Konferencja Nauk.Tech. Awarie budowlane 2011. Międzyzdroje, 24-27 maja 2011 r.
• 33. Lens P., Hulshoff Pol L.: Enviromental Technologies to Treat Sulfur Pollution. IWA PubliZaopatrshing, London 2000.
• 34. PN-80\B-01800: Antykorozyjne zabezpieczenia w budownictwie. Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Klasyfikacja i określenie środowisk.
• 35. Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych. Dz.U. nr 136 poz.964 z dnia 28.07.2006. (tekst jednolity z dnia 25 października 2016 r. Poz. 1757. Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 28 września 2016 r.)
• 36. STRATE AWAaerob - materiały informacyjne firmy STRATE dotyczące doboru urządzeń systemu AWA-AEROB do napowietrzania ścieków w rurociągu tłocznym. Dostępne w firmie Corol Spółka z o.o.
• 37. Weismann D.: Komunalne przepompownie ścieków. Wyd. I, Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa 2001.
• 38. Badowska H., Danilecki W., Mączyński M., Ochrona budowli przed korozją, Wydawnictwo Arkady, Warszawa, 1974
• 39. Baszkiewicz J., Kamiński M., Korozja Materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006
• 40. Bródka J., Przebudowa i utrzymanie konstrukcji stalowych, Centralny Ośrodek Badawczo-Projektowy Konstrukcji Metalowych Mostostal, Politechnika Łódzka, Warszawa, Łódź, 1995
• 41. Maaβ P. (red.), Peiβker P. (red.), Cynkowanie ogniowe, Agencja Wydawnicza Placet, Warszawa, 1998
• 42. Gruener M., Korozja i ochrona betonu, Wydawnictwo Arkady, Warszawa, 1983
• 43. Banera J., Maj M., Ubysz A., Powłoki polimocznikowe w budownictwie, DTP: D-CONCEPT, Grupa MD, Poznań, 2017
• 44. Szafran J., Matusiak A., Polyurea coating systems: definition, research, applications, XXII LSCE, Olsztyn, 2016
• 45. Szafran J., Matusiak A., Nowoczesne izolacje natryskowe w budownictwie na przykładzie pianki PUR i polimocznika, III Konferencja Naukowo-Techniczna, Kraków, 2017
• 46. Szafran J., Matusiak A., Piana PUR i polimocznik – innowacyjne izolacje natryskowe, Inżynier budownictwa 4/2018
• 47. Dokumentacja techniczna polimocznika udostępniona przez firmę BASF Polska
• 48. Raman S. N., Jamil M., Ngo T., Mendis P., Pham T., Retrofitting of RC panels subjected to blast effects using elastomeric polymer coatings, Conference Paper, September 2014 Proceedings of Concrete Solutions, 5th International Conference on Concrete Repair, Belfast, Northern Ireland
• 49. Davidson J. S., PorterJ. R., Dinan R.J., Hammons M. I., ConnellJ. D., Explosive Testing of Polymer Retrofit Masonry Walls, Journal of Performance of Constructed Facilities © ASCE/MAY 2004, str. 100–106
• 50. Davidson J. S., Fisher J. W., Hammons M. I., Porter J. R., Dinan R. J., Failure Mechanisms of Polymer-Reinforced Concrete Masonry Walls Subjected to Blast, Journal of Structural Engineering © ASCE/AUGUST 2005, str. 1194–1205
• 51. Goswami A., Adhikary S. D., Retrofitting materials for enhanced blast performance of Structures: Recent advancement and challenges ahead, Construction and Building Materials 204/2019, str. 224–243
• 52. Alldredge D. J., Gilbert J. A., Asce M., Toutanji H. A., Asce F., Lavin T., Balasubramanyam M. S., Uplifit Capacity of Polyurea-Coated Light Frame Rafter to Top Plate Connections, Journal of Materialsin Civil Engineering ©ASCE/SEPTEMBER 2012, str. 1201–1210
• 53. Parniani S., Toutanji H., Monotonic and fatigue performance of RC beams strengthened with a polyurea coating system, Construction and Building Materials 101/2015, str. 22–29
• 54. Sybis, M., Mądrawski, J., Kostrzewski, W., Smoczkiewicz-Wojciechowska, A. (2022). The Study on Possible Applications of Lightweight Concrete Based on Waste Aggregate in Terms of Compressive Strength and Thermal Insulation Properties. Polish Journal Of Environmental Studies, 1, 833-841. doi: 10.15244/pjoes/136269
• 55. Sybis, M., Konował, E. (2022). Influence of Modified Starch Admixtures on Selected Physicochemical Properties of Cement Composites. Materials, 21, 7604-1 - 7604-13. doi: 10.3390/ma15217604
• 56. Sybis, M., Konował, E., Prochaska, K. (2022). Dextrins as green and biodegradable modifiers of physicochemical properties of cement composites. Energies, 11, 4115-1 - 4115-19. doi: 10.3390/en15114115
• 57. Smoczkiewicz-Wojciechowska, A., Sybis, M., Konował, E. (2021). Rheological properties of starch-containing cement agents exposed to high temperature during convection or microwave drying. Przemysł Chemiczny, 2, 56-60. doi: 10.15199/62.2021.2.5
• 58. Sybis, M., Milczarek, G., Modrzejewska-Sikorska, A., Konował, E. (2017). Synthesis of dextrin-stabilized colloidal silver nanoparticles and their application as modifiers of cement mortar. International Journal Of Biological Macromolecules, 165-172. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.06.011
• 59. Sybis, M., Konował, E. (2019) The effect of cement concrete doping with starch derivatives on its frost resistance, Przemysł chemiczny 98(11), 1738-1740. doi:10.15199/62.2019.11.8
• 60. Marawan A. E., Debaiky A. S., Khalil N. N., Shear and flexural behavior of R. C. beams strengthened with polyurea spray, International Journal of Advance Research in Science and Engineering, tom 4, 11/2015
• 61. Ha S. K., Lee H. K., Kang I. S., Structural behavior and performance of water pipes rehabilitated with a fast-setting polyurea-urethane lining, Tunneling and Underground Space Technology 52/2016, str. 192–201
• 62. Szafran J., Matusiak A., Structural behavior and compressive strength of concrete rings strengthened with a polyurea coating system, XXIII LSCE, Bydgoszcz, 2017
• 63. Steinzeug Keramo, Studni Duraport, [Online]. Available at: https://www.steinzeug-keramo.com/studni-duraport.
• 64. Predl, Flexliner, [Online]. Available at: https://www.predl.eu/pl/nasze-produkty/flexliner/.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).