!WEGENBOUW I~BE~HEE__R~ I_Rl_O~L_E~Rl~N_G_E_N-~~-_RIOLERINGEN nBIOGENE ZWAVELZUURAANTASTINGirJ.M.Pluym-Berkhout*. ir.J.Mijnsbergen. Technische Universiteit Delft, faculteit der Civie~e Techniek,Stevinlaboratorium .dr.R.B.Polder. Instituut TNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies, Rijswijk1 Schade aan een rioolbuis alsgevolg van biogenezwavelzuuraantastingIn het NIPO-TIMPRE-onderzoek 'Kwantitatiefvrij-verval riolering onderzoek in Nederland, 1988',wordt op grond van cijfers de stand van zakenweergegeven van de circa 49 500 ktn rioolleiding in onsland. Uit dat onderzoek is gebleken dat de drieschadeoorzaken het volgende beeld geven: m.echanisch6%, chem.isch 0,4% en biochem.isch 1,2%, gerekend overhet totale leidingnet. Dit kom.t neer op in totaal 7,6%van 49 500 ktn, ofwel 3760 km.. Biogene reacties dieleiden tot de vorm.ing van H2SO4' leiden tot nog geen16% van alle schadegevallen. Onvoorspelbaar gedragvan de bodem. neem.t 79% voor ziJn rekening en illegalelozingen 5%.Beheerders van rioolstelsels hadden behoefte aankennisuitbreiding inzake het m.echanism.e van biogenezwavelzuuraantasting. Gem.eentewerken Rotterdam. enmBC-TNO hebben een onderzoek gestart, dat in hetkader van een afstudeerwerk aan de TU Delft, faculteitder Civiele Techniek, is uitgevoerd. Op 10 daarvoorgeschikt geachte (ongunstige) plaatsen in het rioolstelselvan Rotterdam. zijn proefstukken ge?xposeerd. Ditartikel verduideliJkt het onderzoek en geeft de eerstebevindingen weer. .Delevensduurvanbetonnenrio-len kan worden bedreigd tengevolge van biogene zwavel-zuuraantasting. Bij dit aantastingsme-chanisme wordt zwavelwaterstof, af-komstig van rottingsprocessen in het ri-oolwater, door bacteri?n op de vochtigebetonwand omgezet in zwavelzuur.Door het zwavelzuur wordt dan de ce-mentsteen omgezet in onder meer cal-cium-sulfaathydraat (gips), waardoorhet beton zijn samenhang verliest (foto1).In 1986 heeft de afdeling 'Waterhuis-houding' van Gemeentewerken Rotter-dam zich op basis van het beleidsplan'Riolen' [1] ten doel gesteld: het bepalenen bewaken van de onderhoudscriteria,de onderhoudsnormen en het onder-houdsbudget. Om het gestelde doel tekunnen bereiken was kennis nodig van 1------------------1onder meer het mechanisme van bioge-ne zwavelzuuraantasting (BZA), metname van de snelheid waarmee de aan-tasting optreedt. Dit vormde aanleiding16Overzicht serieBlok 1- Het functioneren van de rioleringenCement 1989 nr. (7/8)- Biogene zwavelzuuraantastingvan beton in riolen.- Duurzaamheid van beton in riolen.- Oorzaken en optreden van lekkages.Blok 2- Beheer van rioleringstelsels.- Onderhoudsaspecten.- Inspectietechnieken.- Herstelmethodenop basis vancementgebonden materialen.Blok 3- Relatie tuSsen ontwerp enfunctioneren stelsels.- Betonnen buiZen.- Aanleg nieuwe leidingen (mogelijkverdeeld over enkele artikelen).- Resultaten van in Rotterdam onderhanden zijnde expositieproeven.voor onderzoek dat door IEBC-TNOen de werkgroep 'Kwaliteitsbe-oordeling riolen' van GemeentewerkenRotterdam wordt uitgevoerd, in het ka-der van een afstudeerwerk aan de facul-teit der Civiele Techniek van de TU-Delft. Hetis de bedoelinginzicht te krij-gen in de relaties die bestaan tussen:- aantastingssnelheid en betonsamen-stelling;- aantastingssnelheid en plaatselijk ri-ooimilieu.Het onderzoekis gesplitstin een tweetalonderdelendie samenmoetenleidentoteen beter begrip van bovengenoemderelaties [1]:- het verrichten van vooral chemischemetingen aan het rioolmilieu;- het exposeren van proefstukken vandiverse betonsamenstellingen in ri-*ir.Pluym-Berkhout is thans werkzaam bij In-tron, Instituut voor Materiaal- en Milieuon~derzoek BV te Houten.Cement 1989 nr. 9ooiputten, een nadere uitwerking vaneenideedatal eerder bij de werkgroep'Kwaliteitsbeoordeling riolen' leefde.Tabel 1Reactie van organisch materiaal met vrije ofgebonden zuurstofoxydator reactieprodukt* reductie door desulfovibrio desulfuricansTabel 2Omzetting van eiwitten in vluchtige zwavelverbindingenvrije zuurstofOz 2HzOgebonden zuurstof2N03- Nz+ 6HzOSO/- HzS + 4HzO*geoxydeerd organisch materiaalgereduceerd organisch materiaal2 Patroon van luchtcirculatie in eenrioolbuislume afvalwater en het oppervlak vanhet scheidingsvlak water/lucht.HzS zwavelwaterstofCH3 SH methylmercaptaanC zH 6 Sz dimethyldisulfidedoor omzetting ontstaatProduktie van zwavelzuurDe temperatuur van delucht direct bo-ven het afvalwater zal hoger zijn dan detemperatuur dicht bij de betonwand(invloed van de omgevende bodem).Daardoor ontstaat een patroon vanluchtcirculatie (fig. 2) en wordt langs dewand het condensatiepunt onderschre-den, zodat zich op de betonwand bovende waterspiegel een condenslaag vormt.In deze condenslaag kunnen Thiobacil-lenvoorkomen; dit zijn bacteri?n die le-ven van de energie die vrijkomt bij dezwavelzuurproduktie. Thiobacillen (T.)gebruiken bij de zwavelzuurproduktieelementairezwavel als energiebron(ele-mentaire zwavel wordt dan ook welaangetroffen in aangetast beton). Dezeelementaire zwavel ontstaat door che-mische oxydatie van de vluchtige zwa-velhoudende verbindingen, met nameHzS.Bij aanwezigheid vanzuurstofindeatmosfeer is HzS namelijk nietstabiel enwordt omgezet in elementaire zwavel.De bacteriesoortenT.intermedius enlofaanwezig in eiwittenzwavelhoudende aminozuren(cyste?ne, methionine)Huishoudelijk afvalwater bevat door-gaans 50 ?250 mg sulfaat perliter. Hier-uit kan maximaal 15 ? 75 mg sulfide perliter worden gevormd. Uit eiwitten kannog eens ongeveer 5 mg sulfide per literworden gevormd, zodat het totale ge-halte aan.sulfide maximaal 20 ?80 mg/lafvalwater zou kunnen bedragen. Hetsulfidegehalte van huishoudelijk afval-water bedraagt normaal gesproken nietmeer dan 12 mg/l (in uitzonderingsge-vallen tot 50 mg/l). Opgelost sulfide zalin de vorm van zwavelwater.stofgasovergaan naar de rioolatmosfeer. Hetsulfidegehalte van het afvalwater heeftgrote invloed op het HzS-gehalte van delucht; de agressiviteitvan de lucht hangt 1-------~-~~-------1mede af van turbulentie, stroomsnel~heid en de verhouding tussen het vo-en in de afZettingen. Zolang deze anae-robe gebieden. echter worden bedektdoor een aerobe laag zal het gevormdesulfide tijdens de diffusie door deze ae-robe laag weer worden geoxydeerd enhet afvalwater niet bereiken. Dikte enaanwezigheid vaneen aerobe laag han-gen onder meer afvan het zuurstofge-haltevanhet afvalwater.Dehoeveelheidvluchtige zwavelverbindingen die opdeze wijze de atmosfeer bereikt is dusafhankelijk van het zuurstofgehalte vanhet water.Dat ligt anders bij de vluchtige zwavel-verbindingen die worden geproduceerddoor de zogenaamde proteolytischebacteri?n (onder andere Veillonella,Clostrida en Proteus). Deze bacteri?nkomen overal in de vloeistof voor enbreken de in eiwitten aanwezige zwa~velhoudende aminozuren (cyste?ne enmethionine) af, onder vorming vanzwavelwaterstof, methylmercaptaan endimethyldisulfide (tabel 2). Deze eiwi~tafbraak wordt niet geremd door hetzuurstofgehalte van het afvalwater.Het mechanisme van biogene zwa-velzuuraantasting (BZA)Vorming van vluchtige zwavelverbindingenIn afvalwater is op het moment van lo-zing vrije zuurstof(Oz) opgelost. Bij af-braak van organisch materiaal wordtdeze zuurstofverbrnikt, maar kan weerworden aangevuld door oplossenvanuitde atmosfeer, afhankelijk van tempera-tuur, zuurstofgehalte in de atmosfeer,vullingsgraad van het riool en turbulen-tie van het afvalwater.Naast vrije zuurstofis er in het afvalwa-ter ook gebonden zuurstofaanwezig. Erzijn vele bacteri?n die hun energie pro-duceren door organisch materiaal teoxyderen, dat wil zeggen de erin voor-komende waterstofatomen te verbin-den met zuurstofatomen, die afkomstigkunnen zijn van zowel vrije als gebon-den zuurstof (tabel 1).Bacteri?n zullen deze waterstof-accep-toren liefst gebruiken in de gegevenvolgorde: pas als Oz ontbreekt ofslechtsbeperkt aanwezig is, zal N03 wordengebruikt enz. Sommige bacteri?n zijnechter gebonden aan een bepaalde ac-ceptor. Zo zal de bacteriesoort desulfo-vibrio desulfuricans slechts actief zijnonder anaerobe omstandigheden en zaldan alleen sulfaatals waterstof-acceptorgebruiken. Deze bacteriesoort bevindtzich in het anaerobe deel van de slijm-laag op de wand onder de waterspiegel,Het onderzoek richt zich op betonnenvrij-vervalriolen in Rotterdam en om-streken. Er wordt voornamelijk huis-houdelijk afvalwater, vermengd met re-genwater, in afgevoerd.Nadat de opzet van het onderzoek inoverleg met Gemeentewerken Rotter~dam waS uitgewerkt, zijn in september1987 de proefstukken in het riool ge-plaatst waarbij tegelijkertijd metingenaan het riool werden uitgevoerd. Inja~nuari 1988 is de eerste serie ge?xposeer-de proefstukken weer van de expositie~plaatsen opgehaald, ookweer in combi-natie met metingen aan het riool. In ok~ .tober 1988 is hetzelfde gebeurd met eentweede serie proefstukken.Volgens de planning zullen in 1991 delaatste proefstukken van de expositie-plaatsen worden onderzocht.In een volgend artikel zal het onderzoekin de tijd worden gevolgd, waarbij doorde langere expositieduur een duideli}ker beeld gevormd kanworden omtrentde aantastingssnelheid in relatie tot be-tonsamenstelling en omgevingsfacto-ren.Cement 1989 nr. 9 17I_WE__G_E_NB_?_O_UW~_~~ ..LIB_E_HEE~~~R IRIOLERINGENExpositieproevenDoel en opzetOm de zuurvorming door BZA in ver-schillende riolen te kunnen kwantifice-ren, zijn in tien verschillende rioolput~ten in Rotterdam betonnen proefstuk-ken geexposeerd. Op deze wijze wordtgetracht van deze riolen waarvan werdvermoed dat BZA zou kunnen optre~den, het agressiviteitsniveau te bepalen.Door bovendien per expositieplaats di-verse betonsamenstellingen te expose-ren, wordt ineen bepaald rioolmilieu deinvloed van debetonsamenstelling opde aantastingssnelheid onderzocht.Gemeentewerken Rotterdam heeft deexpositieplaatsen .aangewezen. Daarbijis gelet op twee criteria: rioolafmetingMet?ngen aan het ajValwaterVan een genomen watermonster wer-den direct pH, temperatuur en zuur~stofgehalte bepaald. De meting van hetsulfidegehalte is in het laboratoriumverricht, waartoe het watermonster isgeconserveerd.Tenslotte is van alle op de onderzochteputten aangesloten buizen de vullings-graad bepaald in procentenvan de buis-hoogte. De vullingsgraden ter plaatsevan een aantal samenhangende puntenin een gebied kunnen informatie leve-ren omtrent de mate van doorstromingofstilstand van het water.V.Desulfuricansg~~~~2~ +H2S0.-- CaSO?. 2H20[0]H2S --H2S0.Zuurgraad van de wandDe pH van de putwand is bepaald dooreen indicatorvloeistof op de wand tespuiten. De kleur van de vloeistofop dewand is met een kleuren-videocamerawaargenomen. De kleurvan eenindica-tor geeft in het algemeen een mini~mum- ofeen maximumwaarde van dezuurgraad. Door met tweeverschillendeindicatoren te werken, waarvan er ??nbovendien twee omslagpunten heeft,kan de pHvan de putwand binnen rede-lijke grenzen worden vastgesteld.Broomkresolgroenen thymolblauw ge-ven te zamen goede resultaten.Over de oppervlakte van de putwandkan de pH nogalvarieren. Daarom moetmet de indicatoreneenvoldoendegrootgebied worden besproeid (van hoog totlaag in de put). Bij de waarnemingen isvlak boven de waterspiegel steeds eenhorizontale strook aangetroffen (tussen5 enSO mm hoog) waar de pH circa 7 is.Dit wordt veroorzaakt doordat hetrioolwater de putwand in deze strookbevochtigt, hetzij door capillaire opzui-ging, hetzij doordat de waterstandenigszins varieert. In deze strook wordtdus geen goede indrukverkregenvan dedoor bacterien geproduceerde zuur-concentratie.Boven deze door rioolwater bevochtig-de strook bevindt zich een zone van deslijmlaagMetingen aan riool en rioolmilieuDoel en opzetOm op efficiente wijze de gevolgen vande biogene zwavelzuuraantasting tekunnen vaststellen, zijn metingen aanriool en rioolmilieu uitgevoerd. Allemetingen vonden plaats vanuit riool-putten met behulp van een in de puthangende kleuren-videocamera, eenpeilstok, monstername- en analyseap~paratuur. Het riool hoefde niet te wor-den betreden.Gewoonlijk werd een put tweemaal opeen dag bezocht; ??nmaal 's ochtends en??nmaal 's middags.Doordatbacterie-activiteitslechtslang-zaam reageert op externe veranderin-gen, kan er veilig van worden uitgegaanputwand waar over het algemeen delaagste pH wordt waargenomen. Ditvindt waarschijnlijk zijn oorzaak in hetfeit dat zo laag in de put de concentratieH2S-gas groter is dan hoog in de put(H2Sis zwaarder dan lucht), zodat daarvoor de bacterien veel substraat aanwe-zig is, alsmede als gevolg van het afstro~men van op de wand gevormd zuur.Ook is de zuurgraad ter plaatse van dekruin van de rioolbuis bepaald. Door dewijze van bevestigingvan de camerakonde kruin van de buis niet goed in beeldworden gebracht, zodat de verkleuringvan de indicatorvloeistofniet goed konworden waargenomen. Daarom is dezuurgraad ter plaatse van de buiskruinbepaald door met een ba~e dat aan eenAantasting . 3 Principe van biogene peilstok was bevestigd, langs de kruinNaast aantasting door zwavelzuur is zwavelzuuraantasting van de buis te schrapen. Het hierdoorvorming van zwellende verbindingen L.-_~ ~ ---' verkregen schraapsel werd een weinigals gevolg van sulfaataantasting moge- dat het tijdstip van de dag geen invloed verdund met gedemineraliseerd waterlijk. Naarmate de zuurgraad stijgt (en de heeft op de :uuurgraad van de wand; die en van ditmengsel is de pH bepaald metpH daalt) gaat de zuuraantasting duide- is bij elke put dan ook slechts ??nmaal een pH-elektrode. De resultaten vanlijk overheersen. De H30+-ionen drin- per dag bepaald. Temperatuur en af- beide metingen kunnengen in het beton. Hierdoor verschuiven voersamenstelling varieren echter ge- enigszins verschillen. Indien het milieude vormingsevenwichten van de ce- durende de dag, zodat sulfidegehalte, echter sterk agressiefis, zal dit op beidementmineraalhydraten; de OH--ionen zuurstofgehalte, pH en temperatuur plaatsen (putwand en buiskruin) naarindeze reactievergelijkingenworden als van het rioolwater tweemaal per dag voren komen.Bij de schraapselproefzal,het ware steeds weggenomen. Vrijko- zijn vastgesteld. De tijdstippen waarop als gevolg van de verdunning, de geme-mende Ca2+-ionen kunnen worden ge- werd gemeten varieerden van 07.00 uur ten pH een bovengrens aangeven voorbonden aan de SO/--ionen van het tot 18.00 uur. De vullingsgraad is ??n- de werkelijke pH van de buiskruin.zwavelzuureneventueel als gipskorstop maal per dag bepaald.het betonoppervlak achterblijven. Deoverige aantastingsprodukten kunnenachterblijven inde vormvansilicagel enhydroxyden van aluminium en ijzer.Reeds bij geringe concentraties ijzerhy-droxyde is deze laag door de roodbruineijzerkleur te herkennen. .Samenvattend is hetalgemenebeeldvanzwavelzuuraantasting (fig. 3) als volgt:oplossen van cementsteen, uitgewassengrindeffect, de groei van (witte) gips-kristallen en uiteindelijk het uiteenval-len van de buitenste laag beton. In eenenkel geval kan men de roodbruin ge-kleurde laag waarnemen.T.novellus produceren zwavelzuur inlage concentraties. Hun aantal vermin-dert sterk wanneer hierdoor de pH vanhet condensvocht daalt beneden 6. Te-gelijkertijd gaat een andere bacterie-soort, T.neapolitanus, domineren en deaantasting wordt voortgezet.De volgende en laatste fase in de vor-ming van zwavelzuur, vanaf pH-waar~den beneden 5, wordt beheerst doorT.thiooxidans, ook wel T.concretivorus(betoneter) genoemd, die optimaalgroeit en zwavelzuur produceert bij eenpH tussen 1 en 2. Bij een zo hoge zuur-concentratie gaat op den duur de sa-menhangvanhet cementgebonden ma-teriaal verloren.18 Cement 1989 nr. 9en droog-weer-afvoer(dwa)-vullings-graad. De dwa-vullingsgraad is het per-centage van de rioolbuishoogte dat metvloeistof is gevuld, indien alleen droog-weer-afvoer plaatsheeft; het betrefthier een gemengd stelsel. Deze criteriaziju gehanteerd omdat bij Gemeente-werken Rotterdam werd verwacht datriolen met grotere afmetingeu rioolwa-ter bevatten dat zich gemiddeld langerin het riool bevindt en zodoende zuur-stofarmer is. Bij riolen met een hogedwa-vullingsgraad is waarschijnlijkverzakking en!of verstopping van hetleidiugstelsel opgetreden met als gevolgeen grote kaus op lange verblijftijden.Bij de uitgevoerde metingen zijn de bo-vengenoemde hypothetische relatiesonderzocht.Tenslotte wordt vermeld dat zes van detien expositieplaatseu zodanig dicht bijelkaar liggen, dat vullingsgraden eUstromingsrichtingen met elkaar in ver-band kunnen worden gebracht. Hier-door kan meer inzicht worden verkre-gen in de relaties tussen de plaats van desulfideproduktie, het transport van sul~fide, de emissie van zwavelwaterstofgasen de uiteindelijke aautasting.DeproefstukkenDoor het biogeen gevormde zwavel-zuur kan kalk uit beton worden opge-lost. Hetis van belaug tewetenwelkper-centage kalk in het beton, ofwel welkecementsoort, onder bepaalde omstan-digheden de beste resultatengeeft en ofdat onder alle omstandigheden hetzelf-de is.Om hier meer inzicht in te krijgen zijnproefstukken metvier verschillende be-tonsamenstellingen ge?xposeerd, na-melijk een tot proefstukken verzaagderioolbuis, vervaardigd met hoogoven-cement, alsmede proefstukken die inhet laboratorium waren vervaardigdmet respectievelijk hoogovencement,portlandcemem en portlandvliegasce~meut. Hiermee wordt getracht de iu-vloed van de cementsoortvast te stellen.Door zowel een verzaagde fabrieksma-tig vervaardigde rioolbuis als in het la-boratorium vervaardigde proefstukken,beide van dezelfde cementsoort (hoog-ovencement), te exposeren, wordt devertaalslag van laboratoriumbeton naarpraktijkbeton mogelijk gemaakt voordeze cementsoort.Betontechnologisch is ernaar gestreefdom in het laboratorium proefstukken tevervaardigen die zoveel mogelijk over-eenkomen met het beton uit de (fa-brieksmatige) buizenproduktie. Dithield onder meer in een zeer lage water-cementfactor van circa 0,32 en een re-latief hoog cementgehalte. Bij de bui-Cement 1989 nr. 94 Proef~~kken na 3,5 maandeXposItIezenproduktie resulteert dit gewoonlijkDe afmetingenvan de proefstukken be-droegen 140 x 45 x 45 mm3? Alle zijden,ook van de in het laboratoriumvervaar-digde proefstukken, waren gezaagd.Afgezien van de cementsoort komen dein het laboratorium vervaardigde be~tonsamenstellingen met elkaar overeeUten aanzienvanwatergehalte (1281/m3),cementgehalte (400 kg/m3) en korrel-verdeling. De maximale korreldiameteris vrij klein (8 mm); dit heeft het voor-deel dat de gewichtsafname bij aantas~ting vloe?ender verloopt.Op elke expositieplaats zijnvan elkebe~tonsamenstelling vijf proefstukkenge?nstalleerd, zodat - bij metingen inenkelvoud - op vijf verschillende mo-menten een serie proefstukken konworden opgehaald en onderzocht. Opdeze wijze zijn reeds twee series proef-stukken opgehaald, met een respectie-velijke expositieduur vaU 3,5 en 13maandeu.Op elke expositieplaats zijn dus 20proefstukken ge?nstalleerd (vier samen-stellingen, elk te beproeven op vijftijd-stippen), alle voorzien van een PVC-co-deringsplaatje en eeU nylon tapeind(fig. 4).Met behulp van de uit het proefstukste-kende nylon schroefdraad zijn alleproefstukken in een korf geplaatst. Dekorfmetproefstukkenbevindtzichjuistboven het waterniveau bij droog~weer-afvoer (fig. 5).De metingenAllereerst is aan niet-ge?xposeerde be-touprisma's een aantal metingen ver-5 Plaats van de proefstukken in hetriool. : inspectieput .:.kort?iri?i? proeistukken???????? 1 1?.. ?richt, om de karakteristiekeu van de be-tonsamenstellingen vast te leggen. On-derlinge verschillen tussen de laborato-rium-samenstellingen bleken zeerklein, zowel wat betreft de porositeit, devolumieke massa als de buigtreksterkte(gemiddeld respectievelijk 15% (V/V),2255 kg/m3en 8,1 N/mm2). Het betonvan de verzaagde fabrieksbuis bleekdichter, zwaarder en sterker (respectie-velijk 12,5% (V/V), 2330 kg/m3en 9,6N/mm2).Ten aanzien van het porievolume geldtdatdit wordt be?nvloed door een van deideale lijn afwijkende korrelgradering.Bij hetlaboratoriumbetonis toeslagma-teriaal met vrij f~ne verdeling gebruikt.Het fabrieksbeton is wat grover. Ookhiervan is het effect dat het pori?nvo-lume van het laboratoriumbeton stijgt.In hoeverre de hogere sterkte hetgevolgkan zijn van een grotere ouderdom bijhet verzagen tot proefstukken, dan welvan de fabrieksvervaardiging, is niet tezeggen. Van alle proefstukken zijn voorde expositie de volgende gegevens vast-gelegd: de afmetingen, eventuele bij-zondere kenmerken en de massa Ua eenconditionering gedurende 5 weken bij20 oe en 65% RV.Bovengenoemde waarnemingen zijnook na expositie aan alle proefstukkenuitgevoerd.19Il..,-WE__G~E~NB~.~O_UW --,-I_BE_HEER_._-----_~--I~RI_O_L_E_RI_N_G_E_N _Tabel 3Visuele waarnemingen aan de proefStukken na 3,5 maand expositie (selectie expo"sitieplaatsen was gericht op het optreden van BZA)o ~ geen aantasting, geen verkleuring* ~ geen aantasting, wel verkleuring** ~ lichte .aantasting; rondom grindkorrels*** ~ sterkere aantasting; cementsteen verdwenenaantastingsbeeldexpositieplaats betonsamenstellingfabrieksbuis laboratoriumbetonhc hc pc pvle1 ** * * **2 ** 0 * **3 * * * *4 0 0 0 05 *** ** * *6 0 0 0 07 *** ** ** ***8 * * * *9 ** ** 0 ***10 *** * *** ***Literatuur1. Onderhoudsbeleidsplan 'Riolen', Ge-meentewerken Rotterdam, 19862. BerkhoutJ.M., Biogene zwavelzuu-raantasting van beton in riolen. Afstu-deerrapport Technische UniversiteitDelft, mei 1988 (IBBC-TNO rapportBI-88-089).3. Polder,RB., Duurzaamheid rioollei-dingen, een literatuurstudie naar aan-tastingsmechanismen. TNO-CHO-IBBC rapport nr. 17, 1987.4. Bielecki,R. en H.Schremmer,BiogeneSchwefels?ure-Korrosion in teilgef?ll-ten Abwasserkan?len. Mitteilungen desLeichtweiss-Institut f?r Wasserbau.Technische Universit?t Braunschweig,1987.ge pH op de wand. Dit verband voldoetaan de verwachtingen.Het is gebleken dat de aantasting van deproefstukken grotendeels had kunnenworden voorspeld aan de hand van hetsulfidegehalte van de expositieplaatsen.In eenvolgend artikelwordt naderinge-gaan op de resultaten, zowel ua 3,5maand als na 13 maanden expositie.**1-----1rtt7'7UEl3'7'7t'Y#'f---+---t---1Aantastingsbeeld*** lT:rn!77~7;f;;7777:?J7?72:Z:;Z:F=---'j'6Relatie tussen aantastingsbeeld enmassa"afnamede worden opgemerkt.Bij het bepalen van de zuurgraad vandewand bleekin de meeste gevallende pHin de kruin van een rioolbuis iets lager tezijn dan de pH op de putwand.Belangrijkste conclusie bij de metingenaan het afValwater was dat er altijd, on-geacht het zuurstofgehalte, een (ba-sis)sulfidegehalte aanwezig bleek te zijnvan drca 1 mg/I. Bij hogere sulfidege-haltenwas erechtereensterke negatievecorrelatie met het zuurstofgehalte vanhet rioolwater. Zuurstofgehalten klei-ner dan 0,5 ? 1 mg/l bleken nauwelijksnog invloed te hebben op het sulfidege-halte.De tijd van hetjaar was van invloed ophet sulfidegehalte van het afValwater; injanuari waren de sulfidegehalten lagerdan in september.Bij het hier uitgevoerde onderzoeken inde hier aanwezige omstandigheden(straatriolen in een verzakt gebied,waardoor lange verblijfstijd, weinig ver-val ofturbulentie envoornamelijk huis-houdelijk afValwater), blijkt een hoogsulfidegehalte van het afValwater dui~delijk samen te hangen met een grotebacterie-activiteitop dewanden eenla~OL...l:i_I.-l._.l.-............I_..l-......_ ........L....-l-1 0 3 5 7 9Massa-afname IgJMet betrekking tot de metingen aan hetriool en het rioolmilieu kan het volgen-Voo~loJ?ige resultaten (na de eerstemetmgJNa 3,5 maand expositie WaS aan sommi-ge proefstuklcen met het blote oog ver-kleuring en aantasting waar te nemen.Dezeverkleuringvarieerde van eenwit~tige waas of zacht geeVoranje vlekkentot een felle rodegloed. Deze laatste be-treft vermoedelijk ijzer, dat door hetzuur is opgelost uit de cementsteen(C4AF) en elders verrijkt is afgezet. Dezefelle rode verkleuring was vaak aanwe-zig vlak onder het coderingsplaatje enliep dan in de vorm van een soortstroombaanlangs het prisma naar bene-den. Verkleuringen kunnenworden be-schouwd als een voorstadium van aan-tasting.Op een aantal proefstukken was aantas-ting te zien. Als de aantasting licht was,was alleen materiaal vlak rondomgrindkorrels verdwenen. In een verdergevorderd stadium wordt de cement-steen tussen de gezaagde grindkorrelsdieper weggevreten (sterkere aantas-ting). De aantasting is soms egaal overhet hele oppervlak, soms alleen tussenverkleurde randen in een stroombaan.In figuur 6 is weergegeven hoe de mas-sa-afname van de proefstukken corre-leert met het visuele aantastingsbeeld.Er was een geringe massatoename bijsomm?ge proefstukken die niet waar-neembaar waren aangetast; vermoede~lijk is dit het gevolg van naverharding(opname van water). Bij de proefstuk~ken met waarneembare aantasting wasover het algemeen de massa enigszinsafgenomen, en wel sterker naarmate deaantasting duidelijker zichtbaar was.De expositieduur van 3,5 maand bleeknog te kort om conclusies te kunnentrekken omtrent het verband tussenaantasting en betonsamenstelling. Welkan op grond van de expositieproeveneen duidelijk onderscheid worden ge-maakt tussen meer en minder agressieveexpositieplaatsen. Deze indeling wijktafvan de hypothese van Gemeentewer-ken Rotterdam betreffende riooldia-meter en dwa-vullingsgraad. Wel is ge-constateerd bij zes dicht bij elkaar lig-gende expositieputten dat rioolwateruit een verzakt gedeelte (met hoge vul-lingsgraad) in een verderop gelegen ge-deelte veel sulfide aanvoerde, waardoorsterke aantasting optrad.Om de visuele waarnemingen aan degeexposeerde prisma's te kunnen pre-senteren, zijn in tabel 3 de beschrijvin-gen door eenvoudigesymbolen vervan-gen.20 Cement 1989 nr. 9