Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011,5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abonnementen 150231) januari 1980ZwavelzuuraantastingIn BETON/EK 4/28 werd onder de titel Afvalwatereen totaalbeeld geschetst van het gedrag vanbeton in afvalwaterinstallatiesen de hieruit voorde praktijk voortvloeiende richtlijnen. Voor hetmerendeel van de installaties en zeker bij huis-houdelijk afvalwater, zijn geen speciale maat-regelen nodig. Met één belangrijke uitzonderingwaar we het nu over zullen hebben.Zwavelwaterstof - zwavelzuuraantastingIn afvalwater dat geen zuurstof bevat kan doorrotting van organisch materiaal of uit sulfatenzwavelwaterstof (H2S)worden gevormd. Innormale omstandigheden is dit een zeer giftiggas met een sterke weerzinwekkende geur, debekende rotte eierenlucht.Als zwavelwaterstofgas kan ontwijken in debuitenlucht of in een voldoende geventileerderuimte, is er voor beton niets aan de hand.Zwavelwaterstof is als zeer zwak zuur namelijkniet agressief voor beton. In een slechtgeventi-leerde ruimte kan zwavelwaterstof echter in aan-wezigheid van een beetje vocht en zuurstofworden omgezet in zwavelzuur (H2S04). Dit is eensterk zuur dat dus reeds in zeer geringe con-centraties eenzo hoge zuurgraad oplevert datelknormaal beton er door wordt vernield. Verant-woordelijk voor deze omzetting is onder meereen bacterie die luistert naar de wetenschappe-Iijke naam thlobacillus concretivorus. Concreti-vorus betekent letterlijk betonvreter.Het resultaat van de aantasting van cementsteendoor zwavelzuur is calciumsulfaat. Uitgaande vandicht beton heeft hst gevormde calciumsulfaatnog wel enige samenhang; van constructievesterkte is echter geen sprake meer. Ook kan bijdichtbeton de laag calciumsulfaat nog wel enigs-zins remmend werken op diepere aantasting,maarna kortere of langere (meestal kortere) tijdgaat het beton er toch aan, tenzij speciale maat-regelen worden genomen.Hoewel dus eventueel ook sulfaten zelf in hetafvalwater ten grondslag kunnen liggen aan hetproces en bovendien sulfaten altijd het produktvan de aantasting zijn, mag dit aantastings-mechanisme beslist niet worden verward metsuIfaataantasting.Sulfaataantasting is een relatief milde vorm vanaantasting die kan worden voorkomen doorgebruik van cement met hoge sulfaatbestendig-heid en/of het maken van dicht beton.Zwave/waterstol- zwavelzuuraantasting is eenaantasting door sterk zuur. Geen enkel normaalbeton is ertegen bestand, de cementkeuzespeelthierbij geen rol en voor bescherming dienenspeciale maatregelen te worden genomen.StankproblemenVoor het aantonen van de aanwezigheid vanzwavelwaterstof is geen kostbare apparatuurnodig; de gemakkelijk waarneembare stank is alvoldoende aanwijzing. Dezelfde eigenschapheeft ook tot gevolg dat zwavelwaterstof nietaltijd vrijelijk kan worden weggeventileerd. Omstankhinder voor omwonenden te voorkomengaat men er integendeel steeds meer toe overinstallaties af te dekken. Dit leidt niet alleen totgrotere concentraties zwavelwaterstof maar ooktot toeneming van condensvorming en hogereH2S-aantasting in een rioolbuistemperaturen ingeval van zonbestraling. Alle-maal factoren die de zwavelzuuraantastingkunnen bevorderen.Het gevolg van een en ander is dat door zowelontwerper als beheerder de zwavelzuuraan-tasting en stankhinder niet als afzonderlijke pro-blemen kunnen worden gezien. Oplossing vanhet ene mag niet leiden tot verergering van hetandere probleem. En op pasklare èn goedkopeoplossingen van alle problemen hoeven we zekerniet te rekenen.Wanneer aantasting . . .Uit het voorgaande blijkt dat een ketting van ge-beurtenissen nodig is om de gevreesde zwavel-zuuraantasting te doen optreden:1. aanwezigheid van zwavelhoudende ver-bindingen in het afvalwater;2. omzetting onder zuurstofloze omstandig-heden, dus 'rotting' van deze verbindingen totzwavelwaterstof;3. vrijkomen van het inde vloeistof gevormdezwavelwaterstof in de gasfase;4. geringe ventilatie, waardoor concentratie vanzwavelwaterstof in de gasfase optreedt;5. aanwezigheid van voldoende bacteriën, zuur-stof en vocht op het betonoppervlak;6. gelegenheid tot vorming van een destructieveconcentratie zwavelzuur;7. ontbreken van een zwavelzuurbestendige be-scherming van het beton.... en waarom meestal geen aantasting?Deze ketting hoeft maar op één plaats verbrokente zijn om de zwavelzuuraantasting geen kans tegeven. In veel gevallen is de breuk al aanwezig enhoeven we niets te doen. In voorkomende ge-vallen kunnen we nagaan welke schakel in aan-merking komt om te worden verbroken. We zullenze allemaal even doornemen:21. Sulfaten en organisch afval zijn in huishoude-lijk afvalwater vrijwel steeds aanwezig.2. In rioolstelsels treedt rotting vooral opbijlange verblijftijden, dus in lange vrij-verval-leidingen, in het bijzonder bij geringebe-nutting van de capaciteit. Preventieve maat-regelen zijn kortere leidingen en een groterverval, evenals kleinere diameters. Ook door-spoelen, bijvoorbeeld door verdunning metoppervlaktewater komt in aanmerking. In-jecteren met lucht of zuurstof is meestal een tekostbare oplossing.3. Vrijkomen van het gevormde zwavelwaterstofwordt tegengegaan door lage temperatuur enhet vermijden van turbulentie. Het wordtgeheel verhinderd door binden of omzettenvan zwavelwaterstof in de vloeistoffase.In enkele gevallen gaat men er al toe over doorinjectie van oxyderende chemicaliën hetzwavelwaterstof aan te pakken. Toevoegingvan metaalzouten die zwavelwaterstof bindenis minder aantrekkelijk door de optredendemilieubelasting bij lozing van dit water. Zeereffectief in deze fase is het beperken van deturbulentie. De vormgeving van kanalen enleidingen, vooral bij overstortpunten, verdientin dit opzicht zeker de aandacht. Dit geldtzowel bij het ontwerpen van installaties als bijcorrigerende ingrepen achteraf. Erzijn frap-pante voorbeelden van een sterk verbeterdesituatie bij het doortrekken van een overstort-leiding tot onder het vloeistofoppervlak of hetmet behulp van keerschotten beter profilerenvan een transportkanaal.4. Reeds geringe concentraties zwavelwaterstofkunnen tot ernstige aantasting leiden. Deondergrens ligt bij enkele ppm (parts permillion, dus miljoenste delen). Het gaat er uit-eindelijk echter om welke concentratieszwavelzuur op het betonoppervlak kunnenTer vermijding vanstankhinder werd op eenbestaande installatie een luchtzuivering aan-gebracht (links)Beschadigd dak van een 40 jaar oude riolering(rechts)worden opgebouwd. Goedeventilatie, natuur-liJk of kunstmatig, voorkomt alle problemen.Maar we hebben al gezien dat vrije afvoer vanzwavelwaterstof op steeds meer bezwarenstuit, ja dat om deze reden zelfs meer installa-ties worden afgedekt.Een oplossing hiervoor is het ontluchten viazwavelwaterstofabsorberende filters.5. Voor de reiniging van afvalwater wordt zoveelrpogelijkgebruik gemaakt van natuurlijkeprocessen. Bacteriedodende stoffen wordendaarom niet graag toegepast.De geringe hoeveelheid zuurstof die dezebacteriën nodig hebben, is meestal aanwezig.Ook vocht is er altijd wel voldoende. Plaatse-lijk kunnen grote verschillen optreden, ondermeer door condensvorming ten gevolge vantemperatuurverschillen. Hoge temperaturen .zijn bevorderlijk voor de bacteriële activiteit;het maximum ligt meestal tussen 30 en 40°C.Drogen en koelen als preventieve maatregelenkomen praktisch niet in aanmerking.6. In aansluiting op het vorige punt: een enkelemaatregel als het afdekken van een installatiekan door verhoogde gasconcentratie, ver-hoogde temperatuur en condensvorming opmeerdere wijzen het proces stimuleren.Overmatige bevochtiging vanhet betonopper-vlak leidt echter weer tot het wegspoelen vanhet gevormde zwavelzuur. Deze factor ismeestal verantwoordelijk voor het optredenvan scherp begrensde plaatsen van beperkteomvang waar de zwavelzuuraantasting heefttoegeslagen.Het besproeien of bevloeien blijkt in veelgevallen een goede (en goedkope!) preven-tievemaatregel.ln de meest simpele uit-voering wordt daarvoorhet afvalwater zelfgebruikt. Betonbescherming door bevloeïingmet afvalwater: een verrassende oplossingvoor de leek dieden kt dat ditafvalwaterzelf zoagressief is voor beton!7. Normale betonconstructies, zowel leidingenals installaties, zijn niet zwavelzuurbestendig.Dit vraagt nog enige nadere toelichting.Beton beschermen tegen zwavelzuurIn het kader van het in 4/28 genoemde veldonder-zoek werd door de Stichting Betonresearch vande Nederlandse Cementindustrie een onderzoekuitgevoerd naarde geschiktheid van de gebruike-lijke beschermingsmiddelen voor beton zoalscoatings en dichtingsmiddelen. De voorlopigeresultaten hiervan zijn reeds als bijlage in CUR-VB-rapport 96 opgenomen. Deze resultaten zijnteleurstellend. De beste resultaten, namelijk ver-traging van de aantasting, leverden nog decoatings op basis van epoxy en teerepoxy. Tochbieden ook deze geen afdoende oplossing.Temeer als we bedenken dat het onderzoek werduitgevoerd met zeer zorgvuldig onder laborato-rium-omstandigheden behandelde proef-stukken.In de praktijk is het aanbrengen van porievrijecoatings nog veel problematischer. Voor een be-trouwbare bescherming is meer nodig. Daartoemoeten de al genoemde kunststoffen, die opzichzelf prima bestand zijn tegen zuur, toegepastworden als afdeklaag van enkele mrn dikte. Ookandere kunststoffen, grès, zuurvast metselwerken dergelijke komen in aanmerking. De prijs vaneen dergelijke betonbescherming kan dan weloplopen tot tweehonderd gulden per m2!Richtlijnen voor de praktijkEen werkgroep, samengesteld uit medewerkersvan het Hoogheemraadschap van de Uitwateren-de Sluizen in Kennemerland en Westfriesland enDHV Raadgevend Ingenieursbureau, heeft zicheveneens gebogen over het probleem van de3zwavelzuuraantasting. Het door deze werkgroepgepubliceerde rapport geeft een leidraad waarinsystematisch de verschillende uitgangspunten enmogelijkheden worden besproken.Uitgangspunten: nieuwbouw of bestaande toe-stand. Mogelijkheden: beschermen door zuur-stofinjectie, spoelen van betonoppervlakken,zuurbestendige materialen; gebruik van andereconstructiematerialen enz.Alleen een grondige bestudering van dezegegevens zal het mogelijk maken- een verantwoorde investering te doen voornieuwbouw, of-een betaalbare en acceptabele oplossing tevinden voorbestaande problemen.Aanbevolen literatuurCUR-VB-rapport 96, 'Beton en afvalwater', ver-krijgbaar bij de Betonvereniging in Zoetermeer.'H2S en corrosie', verkrijgbaar bij: Hoogheem-raadschap van de Uitwaterende Sluizen te Edam,tel: 02993-65821 of DHV Raadgevend Ingenieurs-bureau te Amersfoort, tel: 033-689111.4