Springen naar inhoud

Zwembad struktuur beschermen tegen stukvriezen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 oktober 2006 - 17:01

Heeft een forumdeelnemer ervaring hoe een uit betonblokken gebouwd openluchtzwembad van ongeveer 10 x 5 meter en 1 meter diep kan beschermd worden tegen stukvriezen? In strenge winters zal daar een aanzienlijke ijslaag opkomen, die een grote druk zal uitoefenen op de buitenmuren omdat ijs een veel groter (10%??) volume heeft dan water.

Wat ik zoek is niet een of ander circulatie- of verwarmingssysteem dat moet beletten dat het water bevriest. De Rijn en de Noordzee vriest af en toe ook wel eens dicht. Verwarming vind ik te duur.

Veeleer denk ik aan een middel zoals rietbossen in het water of schuimrubber blokken die aan de randen vastgemaakt worden en die de ijsuitzetting opvangen.

Bij voorbaat dank voor alle nuttige inlichtingen :)

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44880 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 oktober 2006 - 17:52

Ik heb geen ervaring met betonnen bakken, maar zou dat wel zo'n enorm probleem zijn? Die uitzetting in een open bak zal toch de weg zoeken van de minste weerstand, en kan makkelijk zijn weg vinden in verticale richting. Daarbij zit er een enorme voorraad warmte in de ondergrond die er lange tijd voor zal zorgen dat de wand warm genoeg blijft om de randen van je ijsblok eraf te smelten, zodat de ijsschots zich ook makkelijk verticaal kan bewegen zonder duidelijke schade aan de wand te doen. Al met al denk ik dat je niet bang hoeft te zijn dat de wanden van je bad uiteengedrukt zullen worden.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

8000rpm

    8000rpm


  • >25 berichten
  • 78 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 31 oktober 2006 - 18:34

Bij een publiek openluchtzwembad zag ik dat ze daar rondom een pvc-buis met gaatjes hadden liggen waar ze water doorheen pompten. Water kwam van onderaf.
Schuimblokken kan ook, moet je wel het type hebben dat geen water opneemt. Helaas denk ik niet dat ijs de weg van de minste weerstand zal zoeken. Het zet naar 3 kanten uit. Tenzij de wanden voldoende schuin lopen zal het ijs tegen de wanden drukken. Het is te berekenen welke krachten hierbij vrijkomen (uitzettingscoefficient van ijs is wel bekend volgens mij, evenals die van beton) en het beton/betonstaal is hierop wel te dimensioneren.

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44880 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 31 oktober 2006 - 18:55

Helaas denk ik niet dat ijs de weg van de minste weerstand zal zoeken. Het zet naar 3 kanten uit. Tenzij de wanden voldoende schuin lopen zal het ijs tegen de wanden drukken.

IJs zet naar drie kanten uit, maar dat is niet het probleem hier. Dan heb je het over een kubieke uitzettingscoëfficient van een vaste stof, en dan praat je over millimeters over deze badbreedte: daar trekt dat beton zich weinig van aan. Een ijsblok groeit aan, en daar zit de pijn van bevriezend water in opgesloten toestand. Ligt er eenmaal een ijslaag op, dan zit de rest van het bevriezende water opgesloten, en elk klein beetje water dat dan nog bevriest veroorzaakt een drukverhoging. Zolang de ijslaag minder sterk is dan de betonwand zie ik geen probleem: de ijslaag zal opbollen en scheuren.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#5

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 november 2006 - 01:23

Alvast bedankt voor de snelle reakties!
Door de argumenten die ik hier lees vind ik het nodig nog enkele details te geven over de bestaande constructie:
Het zwembad is niet ingegraven. De buitenkant van de wanden is dus aan de lucht blootgesteld.
De wanden zijn vertikaal, 30cm dik, en bestaan uit op elkaar gemetste halfvolle geprefabriceerde betonblokken. De vertikale binnenzijde van het bad en de bodem zijn bekleed met een waterdichte (kunst)rubberen rok.

Ik meen me te herinneren dat de kubieke uitzettingscoëfficiënt 3maal de lineaire uitzettingscoëfficiënt bedraagt. Als ik benaderend juist ben met mijn herinnering dat ijs ongeveer 10% in volume toeneemt ten opzichte van water, zal de lineaire uitzetting ongeveer 3% bedragen. ( Ik heb altijd geleerd dat de zichtbare top van een ijsberg 10% van zijn totale volume is. Als test heb ik even 1,033³ uitgerekend en vind inderdaad 1,10)
Over de breedte genomen zou het ijs dus 5meter x 1,033 ttz 5,165meter "willen" worden; in de lengte is dat dan 10,33meter, indien er geen enkele weerstand of opbolling was.
De totale wateroppervlakte van het bad zou dus in plaats van 50m² maar eventjes 53,65m² ijs "willen" worden.

Dit alles maar om uit te leggen waarom ik me zorgen maak over gedrag van de wanden, als ik bedenk dat het ijs de langswanden elk 16,5cm/2 = 8 cm zal "willen" opzij duwen. Er op betrouwen dat de één-op-tien-jaar winter niet meer zal voorkomen (opwarming vd aarde :wink: ) vind ik toch te gewaagd!


8000rpm wil ik vragen of hij ook, zoals ik, denkt dat piepschuim (in België isomo genoemd) geen water opslorpt. Ik denk dat omdat het gebruikt wordt om bestaande platte daken achteraf te isoleren door bovenop de bestaande afdichtingslaag een laag piepschuim te kleven, die dan ook nog bezwaard wordt met keien.
Hoe je dat piepschuim in een zwembad dan nog kan verplichten van de bovenste 20cm van het zwembad te beschermen zal met een beetje verzwarende elementen kunnen opgelost worden. En nu ik er aan denk: eigenlijk kan één lijn ( in het midden vd breedte en lengte vertikaal verzwaard) van 20cmdik piepschuim in elke richting de wanden misschien reeds beschermen.

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44880 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 november 2006 - 10:19

Dit alles maar om uit te leggen waarom ik me zorgen maak over gedrag van de wanden, als ik bedenk dat het ijs de langswanden elk 16,5cm/2 = 8 cm zal "willen" opzij duwen.

Hiermee ben ik het nog steeds niet eens. Dat ijs zet nauwelijks uit, het water dat ijs wordt zet uit. En tussen je wanden en je ijslaag zit geen water, en in horizontale richting kan er dus ook geen uitzetting plaatsvinden.

Dat die bak boven de grond staat helpt overigens niet mee. Je zult nu ook snelle ijsaangroei krijgen langs de wanden van de bak, waardoor je het bevriezende water in de bak alleen maar sterker opsluit. Nu wordt het wel een duidelijk gevecht tussen de druk op het opgesloten water en de tegendruk van je betonwand.

Is het geen optie je bad gwoon leeg te laten?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Smirnovv

    Smirnovv


  • >100 berichten
  • 133 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 november 2006 - 12:49

Een strategie die één van mijn kennissen toepast is een constructie waarbij plastieken flessen met open dop in het water geplaatst worden. Bij het uitzetten bij de vorming van ijs, worden in eerste instantie deze plastieken flessen samengedrukt zodat geen schade ontstaat aan de wanden.

#8

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 november 2006 - 18:27

De uitleg van JvdV maakt me wel duidelijk dat het ijs zelf niet uitzet; alleen neemt het meer plaats in dan het gewicht en volume water waarvan dat ijs afkomstig is. Tot daar volg ik helemaal! Een buis of een gesloten glazen fles waar het ijs, of de laatste hoeveelheden onbevroren water, niet weg kunnen, zullen uiteindelijk barsten als de ganse zaak bevriest.

Ik wil er even op wijzen dat ik hier niet mijn grootgelijk wil halen. Ik weet eenvoudigweg niet hoe de zaak verloopt bij het zwembad in kwestie.

Een paar bedenkingen : nadat er een eerste laag van bvb 5cm ijs op het zwembad ligt (die ook nog aan de vertikale wand vastgevroren zit) dan is de rest van het water opgesloten en zal de ijslaag een opwaartse druk ondervinden als ze naar onder toe nog dikker wordt, tot bvb 20cm. De zijwanden krijgen die zelfde druk (het is geloof ik Pascal die dat eerst gemerkt heeft). Is het dan opeens niet het ijs dat zijdelings drukt maar het water?

Een andere bedenking :
Ik denk niet dat in ons klimaat de ganse bak massief zal bevriezen, zelfs niet in een Elf-stedentocht-winter. De bodem zal wel op onbevroren, relatief warme grond blijven rusten. Ook zal het onderste deel vd bak steeds het zwaarste water bevatten ( van ongeveer 4°C ). Door convectie in dat water en instroom van warmte van uit de ondergrond, vermoed ik dat de verticale wanden onbevroren zullen blijven. Maar eigenlijk doet dat er niet zoveel toe : de bovenlaag ijs is toch een afsluiting en ook zonder ijs op de zijwanden zijn die waterdicht.

Als het is zoals JvdV denkt, namelijk dat de ijslaag zelf niet zijdelings tracht uit te zetten, dan zou het eigenlijk voldoende zijn om in de eerst gevomde laag een klein gat te onderhouden. Op die manier zou het water onder de ijslaag niet onder druk kunnen komen. Water zou, voor zover nodig, langs het gat bovenop de ijslaag geduwd worden . De ijslaag zou dan verder kunnen verdikken zowel naar onder als naar boven toe.
(Je mag dan alleen niet in het koudste deel vd winter op skiverlof gaan zonder dat iemand het wak voor je elke dag komt open houden)

De evidente oplossing om de bak in de winter leeg te laten is geen optie. Ik heb ter vereenvoudiging van het stukvriezen-probleem nog niet vermeld dat het zwembad eigenlijk een zwemvijver is die verbonden is met een biologisch zuiveringsgedeelte (rietveld) dat er naast ligt. Behalve bij strenge vorst, waardoor de overloop naar het rietveld bevriest, moet de ganse zaak ook nog blijven circuleren!

#9

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 november 2006 - 18:44

Aan Smirnovv zou ik willen vragen of hij eventueel iets meer kan zeggen over die constructie met flessen.
Ik veronderstel dat de flessen gedeeltelijk onder water gehouden worden door het gewicht vd constructie. Hoeveel flessen zijn er in verhouding tot de oppervlakte van het zwembad? Weet je ook of die flessen echt samengedrukt worden in een strenge winter? indien ja zullen we (JvdV en ikzelf) nog even moeten nadenken waarom dat het geval is :)

#10

Belgjm

    Belgjm


  • >100 berichten
  • 186 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 november 2006 - 19:18

Aan Smirnovv zou ik willen vragen of hij eventueel iets meer kan zeggen over die constructie met flessen.  
Ik veronderstel dat de flessen gedeeltelijk onder water gehouden worden door het gewicht vd constructie. Hoeveel flessen zijn er in verhouding tot de oppervlakte van het zwembad? Weet je ook of die flessen echt samengedrukt worden in een strenge winter? indien ja zullen we (JvdV en ikzelf) nog even moeten nadenken waarom dat het geval is


Srry Smirnovv, maar ik pik hier even in :)

Wij zelf gebruiken zogenaamde winterdrijvers (zie foto) , het eigenlijk niks meer dan lange PET-flessen die voor de helft gevuld zijn met zand. Daardoor steken ze voor de helft boven het wateroppervlak uit en kunnen ze de druk van het ijs opvangen. Wij hebben er zo'n over de hele diagonaal van ons zwembad liggen en tot nu toe nog geen vriesproblemen mee gehad.

Geplaatste afbeelding

De optie met PET-flessen staat ook op deze site vermeldt: http://www.realco.be...ivernage_nl.asp

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44880 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 november 2006 - 20:49

Ik heb nu weer toegang tot mijn BINAS, en die geeft de lineaire uitzettingscoefficient van ijs bij 269 K als 50·10-6/K
Beton staat hier met een lineaire uitzettingscoëficient van 10-12·10-6/K, ofwel, als ijs er eenmaal ligt zal het bij verder dalende temperatuur nog harder krimpen (4 x zo hard) dan het beton. Zolang het blijft vriezen kan de kuip dus daardoor niet kapot.

Het is dan natuurlijk wél zo, als de kier die ontstaat door het krimpende ijs wordt gevuld met water en dus vervolgens ook met ijs, ligt bij -15°C je bak vol met een ijsplaat, die bij opwarmen (zonder smelten) weer 4 x zo snel zal uitzetten als je bak. Dán gaat het kraken.......

Op een bak van 10 m breed betekent dat 10 (m)*15(K)*50·10-6/K = 7,5 mm over die tien meter. Je betonbak zet maar ca. 1,5- mm uit bij die temperatuursverhoging.
Je hoeft dus maar maximaal ca 6 mm op te vangen om geen schade te krijgen. En die drijvende flessen zouden er wel eens kunnen zijn om juist dát effect, van dat opwarmende ijs, op te vangen.

Vraag is overigens of die ijsplaat wel -15°C zal worden: aan de onderkant kan ze niet veel kouder zijn dan 0°C, want daar ligt ze op het water. De ijsplaat zou dus de neiging moeten krijgen hol te gaan staan.
Die 6 mm zijn dus worst case, dwz opvullende kieren bij verdere afkoeling, -15 °C vorst, geen hol trekken van de ijsplaat. In de praktijk zou een paar millimeter wel eens alles kunnen zijn, en dan heb je al bijna geen verschil meer met je betonbak.

Zou dat verhaal van die 9% uitzetting (uitzettingscoefficient zogezegd 9·10-2!!!!) gelden, dan praat je op een bak van 10 m breedte over een uitzetting van 90 hele centimeters!!! En dat probleem speelt niet, daar zouden ook geen PET-flessen tegen aan te slepen zijn.

Ik lees overigens ook op een site dat die drijvende flessen lang in beweging blijven en zo wakjes open houden.

Kortom, die drijvende flessen klinken zo gek nog niet, maar hebben niks te maken met die uitzetting van water naar ijs.

Volgens mij dan toch, schiet er maar op! :)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#12

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 november 2006 - 15:36

JvdV Je uitleg zit heel goed in elkaar en ik volg je gedachtengang dan ook!
Bedankt voor de inspanning.

#13

db-inf

    db-inf


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 22 januari 2007 - 17:33

Ik hoopte zelf nog een jaar van dit probleem verlost te blijven, maar nu dient zich toch nog winterweer aan, en daarom ben ik ook op zoek naar een voldoende maar niet overdreven oplossing voor het ijsprobleem. Als aanzet enkele opmerkingen bij wat ik hier al las:
- beton heeft (in tegenstelling tot de stalen buitenwand van mijn eigen zwembadje) weinig trekweerstand, en een vrijstaande bak zou daardoor bij geringe druk al snel kunnen scheuren: in het oog te houden
- volgens mij is, met de nodige voorzorg voor uitzettingscoefficienten e.d., het grootste gevaar niet direkt de vernietiging van de structuur (beton of staal), maar perforatie van de waterdichte binnenbekleding door ijsranden/punten
- in één reactie tussen de lijnen te lezen, maar misschien best nog eens duidelijk te stellen: de temperatuur van een ijs-water mengsel blijft 0 graden, tot alle water bevroren is of tot alle ijs gesmolten is. De temperatuur van de constructie zal daar nauwelijks van afwijken, en gezien de geringe diepte van een gangbaar zwembad, ook de bodemtemperatuur van het water niet. Daardoor zijn ook de uitzettingscoëfficienten van ijs, water en beton niet of nauwelijks van belang zolang dus het zwembad niet volledig bevriest
- bij die 0 graden is de dichtheid van (zuiver) water 0,9998 g/cm3, van ijs 0,9167 g/cm3; het is dus inderdaad op het ogenblik van bevriezing dat een stel watermoleculen behoefte krijgft aan 8,31% meer plaats. Dit resulteert in een toename van de druk in het water, veroorzaakt door de weerstand tegen uitzetting van het omhulsel. zijnde een betonnen of stalen bak met een deksel van ijs, en eventueel ook met een wand van ijs. Vandaar mijn schrik voor perforatie van de binnenbekleding

Wat nu het practische nut is van al deze wetenschap, is een ander paar mouwen. Zo heb ik al wel een kunststof regenton gehad die zowel vol als volledig tot op de bodem bevrozen was, en daar was het resultaat van de uitzetting te zien als een bult op de bodem, waardoor de ton omviel en die bult zichtbaar werd. Zijdelings was er geen merkbare vervorming van de regenton, laat staan scheuren.

Ik neem aan dat ons zwembad niet zal omvallen, maar waar gaat die kracht naartoe? Wordt de bodem plaatselijk en bultsgewijs de grond ingedrukt door het gewicht van het geheel, en welke schade geeft dat aan de constructie? Bij mij waarschijnlijk een gescheurde dure binnenbekleding, want ik heb geen bodem in de buitenwand.

#14

Stephaan

    Stephaan


  • >250 berichten
  • 866 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 januari 2007 - 17:47

Ik heb uit eerste hand ook gehoord dat een een oude badkuip, die voor de koeien in de weide met water gevuld was, in een strenge winter in een solide klomp ijs veranderde en dat het probleem niet door de natuur werd opgelost doordat er op het ijsoppervlak een bult ontstond maar, naar analogie met het vorige regenton verhaal, de bodem van de gietijzeren badkuip er afgebarsten was.

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44880 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 22 januari 2007 - 18:19

Een betonnen bassin is iets anders dan een bovengrondse gietijzeren badkuip denk ik. Warmtegeleiding maakt de gietijzeren badkuip véél vatbaarder voor rondom bevriezen. Wat daarvan de consequenties zijn zou eens goed overdacht moeten worden.
Geplaatste afbeelding

leuk dat dit actueel wordt terwijl de thermometers nog maar naar normale waarden voor de tijd van het jaar gaan. We zijn ook niks meer gewend...... [rr]
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures