Projekt 20589/01

Verfahren zum Abtragen von schwach kontaminierten Betonoberflächen

Projektdurchführung

Fachhochschule LausitzFachbereich Informatik/Elektrotechnik/Maschinenbau
Großenhainer Str. 57
01968 Senftenberg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei dem Vorhaben handelt es sich um die Weiterentwicklung des Unterdruckstrahlverfahrens zum staublosen Abtragen kontaminierter Betonoberflächen. Das Unterdruckstrahlfahren hat gegenüber anderer Methoden zum Oberflächenabtrag den Vorteil absoluter Staubfreiheit. Deshalb könnte das Verfahren überall dort zum Einsatz kommen, wo kontaminierte Oberflächen ohne Neukontamination abgetragen werden müssen und wo die Gefährdung der Arbeitskräfte und der Umwelt verringert werden soll. Ziel des Vorhabens ist der Bau und die Erprobung eines Prototyps einer solchen Anlage, mit der Option zur Demonstration und Anpassung bei potentiellen Anwendern. Zusatzaggregate, wie die Strahlmittelreinigung und Filterung, sind so zu integrieren, dass ein mobiles Modul entsteht.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAusgehend von den Ergebnissen vorangegangener Versuche war eine mobile Anlage zu konstruieren und zu errichten, mit der die zum Abtragen von Betonoberflächen erforderliche Strahlmittelenergie maßgebend durch Unterdruck erzeugt werden kann. Zuvor wurde das Verfahren an einer Anlage mit hoher Abtragsleistung erfolgreich getestet, die aber nicht transportabel ist.Schwerpunktmäßig war eine leichte Strahlhaube zu entwickeln, die auch bei unebenen Oberflächen nur eine geringe Nebenluftzufuhr erlaubt und den Abtrag an schwer zugängigen Stellen ermöglicht. Das Strahlrohr sollte durch Strahlmittelzuführung mit Druckluft verkürzt werden, ohne dabei die Vorteile der Unterdruckbeschleunigung zu verlieren. Zur Luftstromerzeugung, Strahlmitteleinschleusung und Filterung wurden aus Kostengründen handelsübliche Bauteile verwendet, die durch Bauteile zur Abschei-dung und Reinigung des Strahlmittels und dessen Rückführung ergänzt wurden. Die Arbeitsschritte bauen jeweils aufeinander auf:
- Konstruktion, Fertigung und Erprobung der Strahlhaube und der verkürzten Strahlmittelzuführung,
- dto. Trägergerät,
- dto. Strahlmittelreinigung und -rückführung,
- dto. Anlagensteuerung.
Die fertiggestellte Anlage wurde in unterschiedlichen Einsatzgebieten gestestet, einem breiten Interessentenkreis vorgestellt und an spezielle Kundenwünsche angepasst.


Ergebnisse und Diskussion

Das in der Aufgabenstellung formulierte Ziel, eine mobile Demonstrationsanlage zum Saugstrahlen kontaminierter Betonoberflächen zu bauen und sich dabei an realen Anwendungsfällen zu orientieren, wurde erfolgreich abgeschlossen. Es wurde eine voll funktionsfähige Anlage entwickelt, die transportabel, sofort einsetzbar, modular aufgebaut und anpassungsfähig an verschiedene Anwendungsfälle ist. Abhängig von der Konstruktion der Trägereinheit kann mit dieser Anlage sowohl in großen als auch in kleinen Räumen gearbeitet werden. Falls erforderlich kann die Strahlhaube auch in größerer Entfernung von Sauger und Kessel benutzt werden.
In einer Vielzahl von Versuchen wurde die Funktionstüchtigkeit der Anlage getestet und weiterentwickelt. Gemeinsam mit Abrissverantwortlichen kerntechnischer Anlagen wurden Versuche im Labor der FHL durchgeführt. Um auch Original-Oberflächenbeschichtungen erfolgreich zu bearbeiten, wurde das Verfahren angepasst. Herkömmliche Verfahren konnten diese Beschichtungen nicht bzw. nur sehr schwierig entfernen. Wegen der geringen Baugröße und dem modularen Aufbau sind Versuche direkt beim Anwender möglich.
Eine Modifikation des Verfahrens ermöglicht es, die Vorteile des Unterdruck- und des Überdruckstrahlens zu vereinigen. Die hohe Strahlenergie und die Möglichkeit des Strahlmitteltransports über große Entfernungen, wie sie das Überdruckstrahlen bietet, gepaart mit der Strahlaufweitung und besseren Beräumung der Strahlstelle durch den hohen Unterdruck, ermöglichen ein Optimum an Strahlleistung für den Zweck des Oberflächenstrahlens. Durch Vergleichsmessungen zwischen dem reinen Überdruckstrahlen und diesem Verfahren konnten diese Vorteile bestätigt werden.
Die ökologischen Vorteile des Verfahrens begründen sich vor allem in zwei Fakten:
- Beim Abtragen kontaminierter Oberflächen muss der Abtrag (radioaktiv, chemisch, biologisch) als Sonderabfall entsorgt werden. Radioaktiver Abfall wird zwischengelagert oder endgelagert. Biologische und chemische Abfälle werden durch aufwändige oder langwierige Verfahren unschädlich gemacht oder ebenfalls endgelagert. Dabei entstehen neben den Kosten auch Umweltbelastungen, die von der Menge des zu entsorgenden Abfalls abhängen. Bei mechanischen Abtragsverfahren ist häufig aus technologischen Gründen eine Mindestabtragstiefe erforderlich. Mit dem Saugstrahlverfahren ist es möglich, die Abtragstiefe auf die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung zu reduzieren und damit unnötigen Abfall zu vermeiden. Werden zum Beispiel an Stelle von 10 mm nur 1 mm abgetragen, reduziert sich der Abfall um 90%.
- Jede Art des Betonabtragens verursacht Staub, der die Umwelt belastet. Es sei denn, diese Emission wird durch geeignete Maßnahmen verhindert. Vielfach geschieht das mehr oder weniger erfolgreich durch Einhausungen, durch zusätzliche Absaugungen, teilweise auch durch Wassereinsatz. Das Saugstrahlverfahren arbeitet völlig staubfrei. Für den Bediener sind keine Atemschutzmaßnahmen erforderlich. Bereits bearbeitete Flächen werden nicht erneut verunreinigt. Schwebstofffilter reinigen die Abluft nahezu staubfrei.
Ein neues Anwendungsgebiet für diese Technologie wurde im Abtrag heißer Keramikoberflächen gefunden. Diese Tätigkeit ist nach dem bisherigen Verfahren sehr aufwändig und kostenintensiv. In Zusammenarbeit mit einer Partnerfirma konnte hier nach Laborversuchen ein Prototyp für eine Industrieanlage gebaut werden, die gegenwärtig im Testbetrieb angewendet wird.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Verfahren wurde im April 2003 auf der Hannovermesse vorgestellt. Daneben erfolgten Veröffentlichungen in Tageszeitungen, Seminare und weitere Präsentationen, insbesondere vor Studenten und Fachkräften aus Kernkraftwerken.


Fazit

Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Die Anlage ist funktionstüchtig, Maßnahmen zur Weiterverbreitung der neuen Technik wurden ergriffen. Bereits während der Bearbeitung des Projekts wurden neue Anwendungsbereiche für die Saugstrahltechnologie gefunden, die im Rahmen dieses Vorhabens nicht mehr ausreichend bearbeitetet werden konnten und die daher eine Weiterführung der Entwicklung und eine Modifizierung der vorhandenen Anlage beim Hersteller erfordern. Eine Zusammenarbeit mit der Fachhochschule wäre dabei förderlich. Insbesondere betrifft dies Anwendungen zum Abtrag von festhaftenden Beschichtungen, Arbeiten an Oberflächen mit hohen Temperaturen sowie Arbeiten unter beengten räumlichen Bedingungen.