Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Isolatie, materialen voor diepwandconstructies, eisen voor optimale werking en chemische erosie algemeen

Aan materialen van diepwandmengsels te stellen eisen

De kwaliteit van de diepwand als waterremmende constructie moet ook in de tijd worden gegarandeerd. Over het algemeen neemt de doorlatendheid van een dichtwand in eerste instantie nog met de tijd toe. Uit langdurende proeven is voor de eerste 2,5 jaar een dubbel-logaritmisch verband vastgesteld tussen de doorlatendheid van de wand en de sinds de aanleg verstreken tijd. De doorlatendheid nam in deze tijd af van 5 x 10-8 m/s tot 5 x 10-10 m/s. Een mogelijke oorzaak hiervoor is de inspoeling van fijne deeltjes of de neerslagen gevormd op of in de wand.

De doorlatendheid van een diepwand kan echter ook in negatieve zin veranderen. Een toename kan het gevolg zijn van lekkage door:

  1. heterogeniteiten veroorzaakt door afschuivingen in de diepwand (instabiliteit);
  2. mechanische erosie;
  3. chemische erosie.

In de behandeling hierna ligt het zwaartepunt op de chemische erosie.

Instabiliteit van de wand door belasting en mechanische erosie
Lokale afschuivingen in de wand kunnen ontstaan als gevolg van bijvoorbeeld te hoge verkeersbelastingen.

Door de wand stromend water is in staat een diepwand te eroderen. Bij mechanische erosie wordt onderscheiden:

  • het uitspoelen van fijne deeltjes. Deze inwendige mechanische erosie speelt de belangrijkste rol;
  • het uit de wand breken van stukjes materiaal;
  • voegerosie als gevolg van lekkage langs zwakke plekken, bijvoorbeeld de onderaansluiting op een horizontale slechtdoorlatende laag.

Chemische erosie, algemeen
Chemische erosie is voornamelijk het gevolg van het oplossen en uitspoelen van calcium- en/of natriumhydroxide dat ontstaat bij de hydratatie van cementdeeltjes. Het gehalte vrije kalk is hierop van invloed. Ook kunnen agressieve stoffen zowel de bentoniet als de cementsteen aantasten. In onderstaande tabel is de invloed van verschillende stoffen schematisch weergegeven.

Tabel Resistentie van cement en bentoniet tegen verschillende oplossingen(zie literatuurverwijzing 7)

 

 

Type cement

Type bentoniet

 

Testvloeistoffen

PC

HOC 35L

HOC 35L-NW/HS

Na-Bento-niet

Ca-Bento-niet

Attapulgit

Water

zoet opp. water

water (‘zacht’)

water (‘hard’)

zeewater

sulfaathoudend

water

*

***

****

***

****

*

***

****

*

**

*

***

****

*

*

*

*

*

***(b)

*

*

*

*

**(b)

*

*

*

*

*

*

Org. Stoffen

PAK

Teerolie (a)

Aromaten (a)

Phenolen (a)

 

**

 

***

 

**

 

***

 

**

 

***

 

*

 

*

 

*

 

*

 

*

 

*

Org. Zuren

Azijnzuur (a)

Mierezuur (a)

***

**

***

**

***

**

**

**

**

**

geen info

* = resistent

** = geringe aantasting

*** = matige aantasting

**** = sterke aantasting

 

(a) = agressief voor beton

(b) = bij electrolyt-rijk water kan het tot een kationenuitwisseling komen.

De invloed van chemicaliën op de doorlatendheid van een diepwandmengsel is afhankelijk van de eigenschappen van de verontreinigende stoffen en de samenstelling van de diepwand. Chemicaliën met vergelijkbare eigenschappen (zuren, basen, zouten, polaire of niet-polaire organische stoffen) oefenen een vergelijkbare invloed uit op het diepwandmateriaal. Met betrekking tot de zouten speelt de valentie van het kation een rol in verband met de mogelijke uitwisseling met de aan de bentoniet geadsorbeerde ionen. De mate van aantasting van diepwanden hangt verder af van de concentratie van de chemicaliën en de samenstelling van het diepwandmateriaal. In onderstaande tabel zijn de resultaten van doorlatendheidstesten met water van verschillende kwaliteit weergegeven.

Tabel Doorlatendheden van proefstukken van verharde dichtwandmengsels bij doorstroming met verschillende vloeistoffen (zie literatuurverwijzing 7)

Testvloeistoffen

K-waarde van verharde dichtwandmassa K [m/s]

 

Na-bentoniet-

cement

suspensie

Ca-bentoniet-

cement

suspensie

DiWa-mix

Na-bind-

middel

suspensie

Ca-bind-

middel

suspensie

MgSO4

10-8

 

 

 

 

Na2SO4

10-95

 

 

 

 

NaCl

10-7 - 10-8

 

 

 

 

CaCl

10-8 - 10-9

 

 

 

 

NH4Cl

10-8 - 10-9 *5

10-9 - 10-10 *5

 

 

 

Metaalzout-oplossing

10-8 - 10-85

10-10 - 10-115

 

 

 

Pekel

 

 

10-10

 

 

Natronloog

10-9 - 10-11

10-9 - 10-11

 

 

 

Arom. kwst

10-7 - 10-9

10-7 - 10-11

 

 

 

HBO/diesel

10-9 - 10-10

10-1110-8 - 5

 

 

 

Anorg. zuren

 

10-11 - 10-12

 

 

 

Percolaat stort-inrichting (zuur)

10-8 - 10-9

10-1010-9 - 55

10-9

 

 

Percolaat stort- inrichting (neutraal)

10-8 - 10-10

10-9 - 10-12

10-9 - 10-125

10-1110-8 - 5

10-8 - 10-11

* = zeer sterk van de concentratie afhankelijk

Een goed overzicht van een testresultaten wordt beschreven door Meseck (zie literatuurverwijzing 8). Na samenvatting van een aantal op dit gebied uitgevoerde onderzoeken, concludeert hij dat:

  • tot nu toe niet is gebleken dat verontreinigende stoffen een invloed hebben op de verwerkbaarheid en de verhardingstijd van ‘vers’ wandmateriaal;
  • de weerstand van diepwanden tegen chemicaliën niet in algemene termen kan worden beschreven;
  • de weerstand van een diepwand afhankelijk is van de concentraties in de vloeistof;
  • met het doorspoelen van een diepwand met ‘verontreinigd’ water de sterkte (compressive strength) afneemt maar dat dit niet automatisch een hogere doorlatendheid betekent.