Afløbskomponenter af PVC, PP, HDPE og beton

3. Beskrivelse af afløbssystemer og valgte afløbskomponenter

3.1 Afløbssystemer
3.2 Repræsentative afløbskomponenter i PVC, PP, HDPE og beton
3.3 Beskrivelse af livscyklus for afløbskomponenter af beton
3.3.1 Fase 1: Råvare
3.3.2 Fase 2: Fremstilling
3.3.3 Fase 3: Lægning
3.3.4 Fase 4: Drift
3.3.5 Fase 5: Genbrug/deponering
3.4 Beskrivelse af livscyklus for afløbskomponenter af plast
3.4.1 Fase 1: Råvare
3.4.2 Fase 2: Fremstilling
3.4.3 Fase 3: Lægning
3.4.4 Fase 4: Drift
3.4.5 Fase 5: Genbrug/deponering

3.1 Afløbssystemer

Afløbsnettet har en total længde på ca. 110.000 km, og der bruges årligt ca. 0,5 milliard kr. i fornyelse af afløbsnettet. Det er vigtigt at kende miljøpåvirkningerne fra vugge til grav af afløbskomponenterne, da det drejer sig om forholdsvis store mængder forskellige materialer, og fordi en stor del af disse efterlades til de næste generationer.

3.2 Repræsentative afløbskomponenter i PVC, PP, HDPE og beton

Ved udvælgelsen er der lagt vægt på, at komponenterne har tilnærmelsesvis samme funktion, og at emnerne vægtmæssigt er repræsentative (f.eks. findes der 4 udgaver af Ø 250 mm plastrør med forskellig vægt). Hvis der er væsentlig forskel i egenvægten på de enkelte afløbskomponenter med samme funktion af hhv. PVC, PP, HDPE og beton fra de enkelte leverandører, er det valgt at midle vægtene.

Alle "Ø"-dimensioner på følgende listede betonkomponenter er indvendige diametre. For plastkomponenter er "Ø"-dimensionerne udvendige diametre undtagen for opføringsrør, hvor det er indvendige diametre.

I praksis kan valget stå mellem andre afløbskomponenter end dem, der er valgt i dette projekt. Dette skyldes blandt andet, at Ø 100 mm GT-betonrøret er et forholdsvis forældet produkt og kun fremstilles i meget begrænsede mængder. Ø 150 mm beton er den mindste størrelse, der findes indenfor ig- og Eurorørsystemet.

Det gælder ligeledes for små brønde, at valget kan stå mellem andre størrelser end dem, der er valgt i dette projekt. I dette projekt er de enkelte materialer og afløbskomponenter forsøgt opgjort og vurderet, således at der er mulighed for at sammenligne andre aktuelle afløbskomponenter end dem, der er valgt i dette projekt. En ny opgørelse kan interpoleres ud fra vægten af afløbskomponenter (se evt. tabel 1 - 5).

Følgende afløbskomponenter er valgt:

Fravalg af afløbskomponenter og afvigelser i funktion og egenvægt for små rør:

	Der er ikke taget hensyn til, at Ø100 mm GT-betonrøret er af et forholdsvis forældet produkt og kun fremstilles i meget begrænsede mængder. Ø 150 mm beton er den mindste størrelse, der findes indenfor ig- og Eurosystemet.
	Der er ikke taget hensyn til, at PVC-rørene i hhv. Ø 110/160 mm har en større vandføringsevne end betonrørene i hhv. Ø 100/150mm.
	Der er set bort fra Ø 110 mm og Ø 160 mm PVC-rør i klasse S udgave.
	Der er ikke taget hensyn til, at de forskellige rør kan klare marginalt forskellige lægningsdybder.

Fravalg af afløbskomponenter og afvigelser i funktion og egenvægt for mellemstore rør:

	Der er ikke taget hensyn til, at betonrøret har et indvendigt areal, som er 22 % større end ultrarørets indvendige areal. I henhold til norm DS432 giver det en 10 % større vandføringsevne.
	Der er ikke taget hensyn til, at de forskellige rør kan anvendes ved marginalt forskellige lægningsdybder.
	Der er set bort fra Ø 250 mm PVC-rør i klasse N udgave (massive rør). Klasse N røret er ca. 34 % tungere end ultrarøret.
	Der er ikke taget hensyn til, at Ø 250 mm betonrør type ig er 7 % tungere end Ø 250 mm betonrør type Euro.
	Der er ikke taget hensyn til, at PVC-røret fra KWH-pipe (Terrarøret) vejer ca. 11 % mindre end ultra-røret fra Uponor og Wavin.
	Der er set bort fra Ø 250 mm PVC-rør i klasse S udgave og godsfor- stærkede Ø 250 mm betonrør type ig- og Euro.

Fravalg af afløbskomponenter, afvigelser i funktionen og egenvægte for store rør:

	Der er ikke taget hensyn til, at ig- og Euro-betonrør har lidt forskellige lægningsdybder.
	Der er set bort fra betonrør i godsforstærkede udgaver (specialrør).

(12,1 kb)

Figur A
Principskitse af små brønde af plast og beton

Tabel D
Små brønde

Fravalg af afløbskomponenter, afvigelser i funktionen og egenvægte for små brønde:

	Valg af repræsentativ lille brønd. Uponors brøndbund er ca. 27 % tungere end Wavinbrønden. Det er derfor valgt at midle vægtene.
	Der er ikke taget hensyn til, at Wavinbrønden har en indvendig diameter på 425 mm, mens betonbrønden har en indvendig diameter på 400 mm, og Uponorbrønden har en indvendig diameter på ca. 380 mm. Den lidt større diameter på Wavinbrønden giver en lidt bedre inspektions- og rensemulighed end på betonbrønden og på plastbrønden fra Uponor.

Tabel E
Store brønde: (Nedstigningsbrønde)

Fravalg af afløbskomponenter, afvigelser i funktionen og egenvægte for små brønde:

Der er set bort fra nedstigningsbrønde type Uponor, da de ikke findes i standardudgaver, men fremstilles til det givne formål. En Uponor-nedstigningsbrønd kan veje op til 50 % mere end en nedstigningsbrønd fra Wavin.

	Der er ikke taget hensyn til, at en ig-betonbrønd er 2 % tungere end en Euro-brønd.
	Beskrivelse af livscyklus for afløbskomponenter af beton

******************Grafik mangler************************

Fase 1:

Råvarer

Fase 2:

Fremstilling

Fase 3:

Lægning

Fase 4:

Brug

Fase 5:

Genbrug/Deponering

******************Grafik mangler************************

Figur B
Procesdiagram for afløbskomponenter af beton

3.3.1 Fase 1: Råvare

Beton
Beton er et uorganisk materiale, der ved fremstillingen er formbart (plastisk eller jordfugtigt) og med tiden bliver et hårdt (hærdnet), stenagtigt materiale med betydelig trykstyrke. Beton består vanligt af 75 volumen% sand og sten, og det resterende volumen udgøres af cement og vand. Cement og vand reagerer kemisk med hinanden under dannelse af bindemiddel, som sammenkitter sand og sten. Ved blandingen kan beton også tilsættes restprodukterne flyveaske og mikrosilica, der danner bindemiddel på tilsvarende måde som cement. Endelig kan der iblandes små mængder tilsætningsstof (typisk 1 - 2 % af cementvægten) til justering af den friske (formbare) og hærdnede betons egenskaber.

Beton anvendes i byggeriet til fundamenter, facader, indervægge, terrændæk, etageadskillelser, søjler, bjælker og tagkonstruktioner. Inden for anlægssektoren bruges beton til bro-, tunnel- og havnekonstruktioner, kraftværker, vandtårne, svømmebassiner, beholdere, in-situ støbte vejbelægninger, belægningssten, fliser, kantsten, rørledninger og brønde.

Beton kan overordnet inddeles i følgende tre hovedgrupper, hvor f.eks. porebeton ikke er medtaget: Fabriksbeton, betonelementer og betonvarer.

Ved fremstilling af fabriksbeton afvejes og blandes materialerne på en fabrik, og betonen leveres i bearbejdelig, frisk tilstand til en byggeplads. Betonen transporteres ofte i en betonkanon med roterende tromle. Efter levering bliver betonen udstøbt og hærdner til et færdigt betonprodukt.

Beton til betonelementer produceres på samme måde som fabriksbeton. Betonelementer hærdner til færdige enheder på elementfabrikken. Betonelementer transporteres typisk med lastvogn til byggepladsen, hvor de samles/monteres til færdige bygnings- og anlægskonstruktioner.

Både ved fremstilling af fabriksbeton og betonelementer bliver den friske beton udstøbt i forme, som eksempelvis kan indeholde armering og isolering. Efter udstøbning foretages vibrering, afretning, efterbehandling og eventuel glitning af beton.

Betonvareproduktion (belægningssten, fliser, kantsten, rørledninger, blokke, betontagsten og brønde fremstilles typisk som betonvarer) omfatter produktion, udstøbning og hærdning af beton som fabriksbeton, og betonvarer er færdige betonprodukter til levering på byggepladsen. Betonvarebeton er typisk produceret "stivere" end de andre betontyper. Frisk betonvarebeton har jordfugtig konsistens. Betonvarer formgives i betonvaremaskiner, hvor produkterne er formstabile efter vibrering, dvs. inden at der er begyndt at ske hærdning som følge af kemiske reaktioner. Betonvarer leveres typisk på lastvogn til byggepladsen.

Cement
Alle Portlandcement typer fremstilles på principielt samme måde, om end råmaterialernes sammensætning kan være forskellig fra fabrik til fabrik, betinget af de lokale råmaterialeforekomster. Råmaterialesammensætningen og dermed cementsammensætningen kan også varieres bevidst for at opnå specielle egenskaber hos cementen.

Portlandcement produceres ved brænding af råmaterialer, der indeholder calcium-, silicium-, aluminium- og jernoxider. Råmaterialer er eksempelvis kalk eller kridt blandet med ler, sand, kisaske, højovnsslagge og/eller flyveaske. Efter findeling og homogenisering opvarmes råmaterialerne til 1.400-1.500° C i brændezonen af op til 200 meter lange roterende cementovne, hvor de reagerer med hinanden og danner cementklinker, der er på størrelse med grus. Efter brændingen bliver klinkerne hurtigt kølet i klinkerkølere. Cementklinkerne formales til cementpulver i cementmøller, og pulveret tilsættes gips og eventuelt andre tilsætninger som ferrosulfat og mikrofiller. Herefter distribueres Portlandcementen til kunderne.

Aalborg Portland er den eneste danske cementproducent, og virksomheden producerer blandt andet Basis-Cement, som er den anvendte cementtype i de undersøgte afløbskomponenter af beton.

Flyveaske
Flyveaske er den forbrændingsrest, der opstår ved fyring med fint formalet kul i kraftværker. Asken udskilles og opsamles fra forbrændingsluften ved hjælp af udskilningsanlæg.

Mikrosilica
Mikrosilica er er restprodukt fra fremstilling af siliciummetal og ferrosilicium i elektriske smelteovne, hvor mikrosilica opsamles i smelteværkernes elektrofiltre.

Sand og sten
Alle sand- og stenmaterialer er i projektet indregnet som sømaterialer. Data for bakkematerialer er ikke eksisterende.

Tilsætningsstoffer
Plastificeringsmiddel er anvendt som tilsætningsstof. 64 vægt% af plastificeringsmidlet udgøres af vand. Ligninosulfonat udgør 36 vægt% af plastificeringsmidlet. Ligninosulfonat er et restprodukt fra celluloseindustrien (f.eks. træ og halm).

3.3.2 Fase 2: Fremstilling

Produktionen kan skitseres som følger [5]:

1. Oplagring af materialer,
2. Formarbejde
3. Dosering og transport af materialer
4. Blanding
5. Transport af beton
6. Støbning
7. Hærdning
8. Lager

1. Oplagring af materialer
Sand og sten oplagres i stjernegård, jordsiloer eller tårnsiloer. Cement, flyveaske og mikrosilica oplagres i lukkede siloer. Tilsætningsstoffer opbevares i lukkede tanke. Vand er fra offentlig vandforsyning.

2. Formarbejde
Ved klargøring af forme påføres formolie, og der placeres f.eks. bundringe ved støbning af rør. Der anvendes færdige stålforme.

3. Dosering og transport af materialer
Doseringen af råvarer sker ofte ved afvejning. Der kan også doseres en ønsket mængde efter tid. Vand doseres efter et konsistensmål. Efter doseringen transporteres materialerne til blanderen. Cement, flyveaske og tør mikrosilica transporteres med snegle i rørsystemer. Vand og tilsætningsstoffer transporteres i rørsystemer uden snegle. Den interne transport til blanderen kan også ske før afvejningen, når vægtene er placeret umiddelbart over blanderen. Efter afvejningen kan materialerne eventuelt placeres i en forsilo umiddelbart før blanderen.

4. Blanding
Blandingen sker i en tvangsblander i normalt 2 minutter. Efter blandingen kan betonen eventuelt tømmes ud i en silo.

5. Transport af frisk beton
Betonen transporteres via transportbånd eller conveyer til en forsilo ved den enkelte udstøbningsmaskine.

6. Støbning
Via båndføder eller fyldkasse fyldes betonen fra forsiloen i formen. Støbning af rør foregår i lodret form, der placeres med kran. Betonen fyldes i form og komprimeres så effektivt, at afformning kan ske umiddelbart efter, at komprimeringen er tilendebragt.

Ved rørfremstilling består formen normalt af en bundring, der danner muffen i rørets muffeende, en ydre formdel og en indre kerne, der som regel er til at sænke under gulvet ved afformningen. Rørmaskiner kan indstilles til de forskellige diametre, og visse maskiner kan ved små diametre producere 1, 2 eller 3 rør ad gangen.

Ved automatiske maskiner bringes bundringene automatisk på plads fra et magasin, indsmurt i formolie, og medens betonen ifyldes, skydes kernen op i formen. Der er vibrator i kernen og en rotor på kernetoppen, som slynger betonen radialt ud i formen. Efter fyldning og færdigkomprimering sænkes kernen, den ydre formdel løftes lodret i vejret, og det færdige rør flyttes på bundringen til hærdningspladsen. Brøndringe og -kegler produceres på lignende vis.

7. Hærdning
Betonvareprodukter transporteres til hærdningsplads i formen, eller rør afformes med det samme, og røret køres til hærdningsplads blot på

bundringen. Hærdningspladsen kan være i fabrikshallen, og den foregående dags produktion kan køres på udendørs lagerplads om morgenen. Nogle producenter afdækker produkterne med plast i hærdningsperioden.

8. Lager
Dagen efter produktionen køres produkterne til en inspektionsplads, hvor de gennemgås for fejl, hvorefter de transporteres til internt lager.

Spild fra fremstilling
Det spild, der opstår på en betonvarefabrik er fejlemner og overskudsbeton. Spildet kan anvendes som opfyldning eller sendes til knusning og senere anvendes til stabilt bærelag eller tilslag i ny beton. De to betonvareproducenter har i gennemsnit et spild på 5 %.

3.3.3 Fase 3: Lægning

Betonvarerne transporteres som regel på lastbil til rør-/brøndgrav.

Følgende processer foregår i lægningsfasen: gravning af rør-/brøndgrav; transport af grus til rør-/brøndgrav; lægning; samling af komponenter med gummipakninger; tilfyldning af rørgrav efter lægning; komprimering af grus efter lægning og transport af overskudsjord.

Se beskrivelse af de enkelte delfaser i afsnit 5.3.1.

3.3.4 Fase 4: Drift

Produkter af beton kræver typisk ingen vedligehold under brugen.

3.3.5 Fase 5: Genbrug/deponering

Scenario 1
Afløbsledninger som sløjfes og bliver liggende i jorden.

Scenario 2
Omfatter opgravning, rensning og forarbejdning af afløbskomponenter før genbrug eller genanvendelse.

Beton karbonatiserer ved reaktion mellem kuldioxid i luften og calciumhydroxid i betonen. Hvis det antages, at der efter nedknusning af afløbskomponenter kan opnås total karbonatisering, viser en overslagsberegning, at mellem 10 og 25 % af CO₂ emissionen forbundet med cementproduktion vil blive forbrugt til karbonatisering [3]. Dette er ikke medtaget i beregningerne.

3.4 Beskrivelse af livscyklus for afløbskomponenter af plast

(9,27 kb)

3.4.1 Fase 1: Råvare [3, 7]

Fremstilling af PVC består af følgende processer:

1. produktion af chlor ud fra NaCl,
2. produktion af ethylen ud fra råolie raffineringsprodukter,
3. produktion af mellemproduktet 1,2 dichlorethan (EDC),
4. produktion af vinylchloridmonomer (VCM) fra EDC,
5. polymerisering af VCM til PVC-resin.

PVC fremstilles af gasarterne etylengas og chlor, der ved reaktion danner gasarten vinylchlorid. Ethylengas fremstilles enten ved krakning af råolie eller direkte fra naturgasindvinding. Klor, der anvendes til klorering af ethylengassen, fremstilles ved en elektrolyseadskillelse af salt (NaCl). Polyvinylchlorid fremstilles derefter ved polymerisering (suspersionspolymerisering) af vinylchloridmonomer. Polymerisationen af VCM foregår under tryk, og slutproduktet er PVC-pulver, der indeholder ca.

56 % klor. PVC leveres typisk som pulver til fabrikanten, hvor det tilsættes farvepigmenter og stabilisatorer, der er nødvendige for den videre forarbejdning.

Polyethylen (HDPE) og polypropylen (PP) fremstilles ved en polymerisation af henholdsvis ethylen og propylen, der er råstoffer udvundet fra enten krakning af råolie eller naturgasindvinding. HDPE og PP leveres modsat PVC som et færdigt compound fra leverandøren, dvs. det er tilsat farve og stabilisator.

Kalk
Kalk (ikke coated) i PVC-rørs recepten fungerer som fyldstof.

Stabilisatorer
Stabilisatorer i PVC-rørene udgør 1,9 vægt% og består af blysulfat og smøremidler (typisk PE eller voks). Blyindholdet (vægt%) er 30-40 % i stabilisatoren.

Farvestoffer
Farvestoffer, der tilsættes både PVC, PP og HDPE compound er alle organiske pigmenter.

Antioxidanter
Antioxidant tilsættes for at forhindre ældning. Den her anvendte antioxidant er en substitueret phenol.

3.4.2 Fase 2: Fremstilling

PVC
PVC leveres typisk som pulver til fabrikanten, hvor der tilsættes farvepigmenter og stabilisatorer, der er nødvendige for den videre forarbejdning. PVC-materialet omtales efter tilsætning af additiver som PVC-compound.

Materialet ekstruderes til rør ved en proces, hvor materialet presses gennem et formværktøj ved høj temperatur (ca. 200 °C). Det formede rør tilpasses, afkortes og pakkes, hele forløbet i én arbejdsproces. Der tilsættes ikke blødgører til rør, idet man er interesseret i stor stivhed i de færdige produkter.

HDPE & PP
Selve rørfremstillingen foregår ved samme ovenfor beskrevne metode som for PVC.

Anvendelse
Rør ekstruderes, fittings sprøjtestøbes, og større emner som f.eks. nedstigningsbrønde rotationsstøbes. PVC anvendes til fremstilling af rør og fittings til vandforsyning, afløb og dræning. PVC er især egnet til trykløse rør (afløbsrør), idet PVC har et højt langtids E-modul, dvs. man kan opnå den nødvendige stivhed på røret med et forholdsvist lille materialeforbrug.

HDPE og PP anvendes ligeledes til vandforsyning og afløb. Derudover anvendes HDPE til gasrør, da HDPE-rør kan svejses sammen til lange længder. Herved fås størst mulig sikkerhed mod utætheder i samlinger.

HDPE er også velegnet til rotationsstøbning ved fremstilling af store emner som f.eks. nedstigningsbrønde og 3-kammertanke. PP er et materiale, der har gode egenskaber til sprøjtestøbning og derfor anvendes til fremstilling af rense- og inspektionsbrønde og andre større sprøjtestøbte emner.

3.4.3 Fase 3: Lægning

Følgende processer foregår i lægningsfasen: gravning af rør-/brøndgrav; transport af grus til rør-/brøndgrav; lægning; samling af komponenter med gummipakninger; tilfyldning af rørgrav efter lægning; komprimering af grus efter lægning og transport af overskudsjord.

Ved installation af rør forekommer der afskæringer, hvoraf en del af afskæringerne bruges på stedet, og resten kan tages retur af producenten.

Plastkomponenterne transporteres som regel på lastbil til rør-/brøndgrav.

Se beskrivelse af de enkelte delfaser i afsnit 5.3.1.

3.4.4 Fase 4: Drift

Produkter af hård PVC, HDPE og PP kræver typisk ingen særlig vedligeholdelse under brugen.

3.4.5 Fase 5: Genbrug/deponering

Scenario 1
Rørene bliver liggende i jorden.

Scenario 2
Omfatter opgravning, rensning og forarbejdning af afløbskomponenter før genbrug eller genanvendelse.

Se endvidere kapitel 5.5.