DE3841679A1 - Basisabdichtungen fuer deponien und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombinationsabdichtung für Deponien, die den Austrag von Schadstoffen aus dem Deponiekörper in das Grundwasser verhindert und ein Verfahren zur Herstellung dieser Dichtungen.

Eine Basisabdichtung für Deponien besteht oberhalb des Planums zumindest aus einer Dichtungsschicht, einer Dränschicht und einer Schutzschicht. Als Dichtungsschicht wird in der Regel eine mineralische Dichtung z. B. aus Ton oder eine Kunststoff-Dichtungsbahn verwendet. Bei Kombinationsabdichtungen wird üblicherweise als untere Kontroll- und Zusatzdichtung eine mineralische Abdichtung und als obere Abdichtung eine Kunststoff-Dichtungsbahn gewählt, wobei auch Systeme mit zwei zusätzlichen Dichtungsbahnen vorgeschlagen werden. Die einzelnen Dichtungsschichten können durch zusätzliche Dränschichten voneinander getrennt sein, um so eine Kontrollmöglichkeit für die darüberliegenden Dichtungen zu erhalten (Kunststoffe im Bau 76 (1986) 1, Seiten 86 bis 92). Als Werkstoff für die Dichtungsbahnen wird nach etwa 15-jähriger Erfahrung fast ausschließlich Polyethylen mittlerer bis hoher Dichte (PEHD) verwendet. Die einzelnen Bahnen werden durch Doppelnähte miteinander verschweißt. Wegen der dadurch auf der Baustelle entstehenden Schwachstellen werden die Bahnen bereits in Breiten von etwa 6 m gefertigt oder entsprechend vorkonfektioniert. Durch eine Kombinationsabdichtung ist es möglich, die positiven Eigenschafen der verschiedenen Dichtstoffe miteinander zu vereinigen und sich außerdem eine Kontrollmöglichkeit zu schaffen. So wird beispielsweise in Hessen für Hausmülldeponien eine Kombinationsabdichtung vorgeschrieben, wobei allerdings auf die Kontrollmöglichkeit verzichtet wurde.

In letzter Zeit mehren sich jedoch kritische Stimmen zu Kombinationsabdichtungen aus mineralischen Schichten und Kunststoffabdichtung (Müll und Abfall 8/88, Seiten 362 bis 367). Anhand von Versuchen und Berechnungen wird die Befürchtung gestützt, daß es in der mineralischen Abdichtung unterhalb der Dichtungsbahnen zu einem Austrocknen und damit zu einer Rißbildung kommen kann. Außerdem fehlt es noch an geeigneten Prüfmethoden für die Schweißnähte der Kunststoff-Dichtungsbahnen (Kunststoffe im Bau 76 (1986) 1, Seiten 86 bis 91), so daß die Dichtigkeit der Kunststoffabdichtung ebenfalls nicht vollständig gewährleistet werden kann.

Ein weiteres Problem ergibt sich aus den geforderten Verlegebedingungen, deren Einhaltung für die Funktionsfähigkeit der Dichtung von entscheidender Bedeutung ist. So dürfen mineralische Dichtungsstoffe nur während frostfreier Trockenperioden eingebaut werden. Bei Niederschlägen entstehen mit matschigem Material kaum tolerierbare Einbaubedingungen. Da die Dichtungsschicht außerdem vor dem Austrocknen bewahrt werden muß, ist häufig mit Witterungsschutz zu arbeiten. Die mineralische Dichtungsschicht einer Kombinationsabdichtung ist insgesamt sehr witterungsempfindlich. Das gilt sowohl für den Einbau der Schicht als auch für die spätere Befahrbar- oder Begehbarkeit und Bearbeitbarkeit beim Verlegen der Kunststoff-Dichtungsbahnen. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich beim Verschweißen der Kunststoff-Dichtungsbahnen mit Warmgas, Heizkeil oder durch Extrusion. Die zu verschweißenden Ränder müssen trocken und von der Oxidhaut und Verschmutzungen befreit sein. Die Lufttemperaturen sollen dabei 5°C nicht unterschreiten (Müll und Abfall 7/88, Seiten 292/293).

Gestützt auf die Erfahrungen mit Asphaltbeton im Wasserbau wurde in jüngster Zeit auch vorgeschlagen, Deponien mit einer Asphaltdichtung zu versehen, um die genannten Schwierigkeiten zu beheben (Die Asphaltstraße 5/88, Seiten 13 bis 17). Eine bituminöse Deponieabdichtung hätte den entscheidenden Vorteil, daß sie nahezu witterungsunabhängig nahtlos herstellbar und hochbelastbar ist. Sie könnte auch mit den bekannten Dichtungssystemen, wie beispielsweise Kunststoffbahnen, kombiniert werden. Diese Vorschläge sind nicht neu. Sie wurden bereits Anfang der 70er Jahre dem Siedlungsverband Ruhrkohlenbezirk zur Begutachtung unterbreitet (Teerbau-Veröffentlichungen, Heft 21 (1974), Seiten 73 bis 82).

Die vorgeschlagenen Kombinationsabdichtungen aus Asphalt und Kunststoffbahnen lösen zwar die Probleme der mineralischen Abdichtung, nicht aber die der Kunststoffbahnen-Verarbeitung auf der Baustelle. Durch den Einbau von zusätzlichen Dränschichten ist auch eine Kontrolle der Abdichtungsfunktion der einzelnen Dichtungsebenen möglich. Für eine Deponieabdichtung, für die eine außerordentlich lange Funktionsfähigkeit gefordert wird, ist dies jedoch nicht ausreichend. Es muß vielmehr eine Möglichkeit geben, eventuell auftretende Leckagen wieder funktionsgerecht abzudichten, ohne daß der deponierte und verdichtete Müll zumindest teilweise entfernt werden muß.

Dieser Anforderung genügen die bekannten, vorgenannten Basisabdichtungen nicht.

Es bestand daher die Aufgabe, eine Kombinationsabdichtung auf der Basis von Asphalt und Kunststoffen für Deponien zu entwickeln, die den funktionsgerechten Einbau erleichtert und neben einer Kontroll- auch eine Reparaturmöglichkeit bietet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kombinationsabdichtung gelöst, die aus einer unteren Asphaltdichtungsschicht 2 und einer darüberliegenden Abdichtung 5 aus flüssigem Kunststoff besteht, der nahtlos auf einer Unterlage aufgetragen ist, wobei zwischen den Abdichtungen 2 und 5 eine erste Dränschicht 4 und oberhalb der Abdichtung 5 eine weitere Dränschicht 6 angeordnet ist, die über Dränrohre 7 und Sicherwasserrohre 8 in üblicher Weise über Prüfschächte und Prüfkanäle verbunden sind.

Als Asphaltdichtung wird vorzugsweise hohlraumarmer Asphaltbeton in der für den Wasserbau empfohlenen Zusammensetzung eingebaut, der gegebenenfalls an der Oberfläche versiegelt wird. Eine zusätzliche Kontrollmöglichkeit für die Wirksamkeit der Abdichtung kann dadurch erhalten werden, daß auf einer unteren bituminösen Tragschicht zunächst eine Lage Dränasphalt eingebaut wird, die dann mit einer Asphaltbetonschicht abgedeckt wird.

Die Dränschichten können aus gebundenen oder nicht gebundenen mineralischen Stoffen, offenporigen Hartschäumen, Filtermatten, Vliesen und ähnlichen für diesen Zweck bekannten Stoffen bestehen. Die Auswahl richtet sich u. a. nach den zu erwartenden aggressiven fluiden Medien aus dem Müll. Für die Dränschicht zwischen der Kunststoff- und der Asphaltabdichtung ist insbesondere eine Verbundmatte aus schlingenförmig angeordneten Kunststoffdrähten geeignet, die oberseitig mit einem relativ dichtem Vlies versehen ist. Dieses Vlies kann als Unterlage für die Kunststoffabdichtung verwendet werden. Solche Verbundmatten sind für die Bauwerksdränung bekannt. Sie verfügen bei hoher Druckfestigkeit über einen großen freien Querschnitt und sind daher bereits in dünnen Schichten in der Lage, eingedrungene Flüssigkeiten rasch abzuführen.

Neben ausreichend dichten Vliesen und Geweben aus Glas- oder Kunststoffasern eigenen sich auch dünne Folien als Unterlage für die flüssig aufzutragende Kunststoffabdichtung. Die Auswahl des Unterlagenmaterials ist von dem verwendeten Kunststoff abhängig, der z. B. bei Thermoplasten heiß oder beispielsweise bei lösungsmittelfreien, reaktiven, flüssigen Mehrkomponenten-Kunststoffen kalt aufgetragen werden kann.

Das Auftragen der Kunststoffabdichtung kann durch Spritzen, Streichen, Gießen und Verteilen mit Schiebern oder einem ähnlichen Verfahren erfolgen. Die so hergestellte Dichtung ist nahtlos, paßt sich an jede Form der Unterlage an und ist mit hoher Flächenleistung schnell und sicher zu verlegen. Sie ist daher der üblichen Abdichtung aus verschweißten Folien überlegen.

Die zu verwendenden Flüssigkunststoffe sollten im ausgehärtetem Zustand vorzugsweise ein viskoelastisches Verhalten zeigen, damit bei Setzbewegungen keine Risse in der Abdichtung entstehen und Spannungsspitzen abgebaut werden können. Ihre Auswahl richtet sich nach der gewünschten Chemikalienbeständigkeit, die gegebenenfalls durch entsprechende Prüfmethoden vorher getestet werden muß.

Polyurethan-Gießelastomere für die Kalt- oder Heißverarbeitung beispielsweise haben eine gute Verschleißfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit bei geringem Quellvermögen in mineralischen Ölen und Fetten. Sie werden u. a. für Steinzeugrohr-Dichtungen verwendet, die die hohen Anforderungen an die Langzeitbeständigkeit gegen alle Haushalts- und viele Industrieabwässer, sowie gegen alle Arten von Bodenbakterien und Pilzen erfüllen.

Hervorragende Beständigkeit sowohl gegen alkalische Agenzien als auch gegen anorganische und organische Säuren zeichnen auch Kombinationen von Epoxidharzen und Polyisocyanaten aus.

Bevorzugt werden solche Kunststoffe, die sich kalt oder bei relativ niedrigen Temperaturen einbauen lassen, da bei ihrer Verfestigung keine oder nur geringe Spannungen auftreten. Neben Reaktivkunststoffen wie Polyurethane und elastische Epoxidharze lassen sich auch wäßrige Kunststoffdispersionen z. B. auf Acrylatbasis verwenden, die gegebenenfalls mit chemisch resistenten Füllstoffen gefüllt sein können. Die Füllstoffe verbessern nicht nur die Festigkeitseigenschaften sondern auch die chemische Beständigkeit der Abdichtung.

Sollte in der Kunststoffabdichtung eine Leckage auftreten, dringt die Deponieflüssigkeit in die darunter liegende Dränschicht ein und fließt auf der Asphaltdichtung zum nächstliegenden Dränrohr und von dort in den Prüfschacht bzw. -kanal ab. Die Asphaltdichtung ist gegenüber den meisten Stoffen beständig und kann wegen seiner Dicke erhebliche Mengen an organischen Lösungsmitteln aufnehmen, ohne seine Funktionsfähigkeit zu verlieren. Sie ist also als temporäre Dichtung in jedem Fall geeignet.

Für die Reparatur der Leckage wird ein aushärtender, gegebenenfalls gefüllter Flüssigkunststoff in das tropfende Dränrohr gepreßt. Er füllt die Dränschicht zwischen den Dichtungsschichten und dichtet so die Leckage ab. Um bei einer Reparatur den Verbrauch an Flüssigkunststoff gering zu halten, sollte die Dränschicht nur eine geringe Höhe haben und das Dränrohr einen Durchmesser, der etwa der Höhe der Dränschicht entspricht. Auf diese Weise ergeben sich Felder auf beiden Seiten des Dränrohres, die von den benachbarten Rohren begrenzt werden und mit Flüssigkunststoff gefüllt werden können. Die Felder können ohne Erhöhung der Anzahl der Dränrohre verkleinert werden, wenn bei der Herstellung der Asphaltdichtung zwischen den Rohren zusätzliche Abschottungen aus Asphaltbeton hergestellt werden, auf denen die Unterlage für die Kunststoffdichtung z. B. durch Verkleben befestigt wird.

Der Einbau der erfindungsgemäßen Basisabdichtung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch eine einfache Ausführungsform der Abdichtung. Je nach Tragfähigkeit des verdichteten Planums 1, kann eine zusätzliche Tragschicht aus Mineralstoffen oder/und Asphalt erforderlich sein. Falls eine Dichtigkeitskontrolle der Asphaltdichtung 2 vorzusehen ist, wird außerdem eine Dränschicht oberhalb dieser Tragschicht eingebaut. Sie kann beispielsweise aus einer 5 cm dicken Dränasphaltschicht bestehen. Die Dicke der darüber befindlichen Asphaltdichtung 2 ist ebenfalls von der Tragfähigkeit des Planums und der gegebenenfalls darüber angeordneten Tragschichten abhängig. Sie sollte nicht weniger als 3 cm, vorzugsweise etwa 6 cm dick sein und vorzugsweise aus einem hohlraumarmen Asphaltbeton gemäß den "Empfehlungen für die Ausführung von Asphaltarbeiten im Wasserbau, EAAW 83" der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V., bestehen. Die Oberfläche der Asphaltdichtung kann durch das Auftragen oder Aufspritzen einer Bitumenemulsion oder eines Heißbitumens zusätzlich versiegelt werden. In besonderen Anwendungsfällen kann die Versiegelung auch mit einer Flüssigkunststoffschicht erfolgen. Auf die vorbeschriebene Dichtungsschicht wird die Dränschicht 4 gelegt. Sie besteht z. B. aus einer 10 bis 20 mm dicken Verbundmatte aus schlingenförmig angeordneten Kunststoffdrähten mit einem aufkaschierten dichten Vlies aus Polyesterfasern, das als Unterlage für die Kunststoffdichtung 5 dient. Einzelne Schichten des Systems können miteinander standfest verbunden werden, so daß auch der Einbau an steilen Böschungen erfolgen kann. Zwischen den Verbundmatten werden Kunststoffdränrohre 7 verlegt und die Lücke zwischen den Matten mit Vliesstreifen g abgedeckt, die mit einem Einkomponentenkleber auf Polyurethanbasis auf den Vlieskaschierungen der Verbundmatten aufgeklebt werden. Auf das lückenlos verlegte Trägervlies wird z. B. mit einer Zweikomponenten-Spritzmaschine eine mindestens 2 mm dicke Kunststoffabdichtung 5 z. B. aus einem lösungsmittelfreien, ungefüllten Zweikomponenten-Polyurethan-Flüssigkunststoff, bestehend aus einem Polyolgemisch und einem Isocyanat-Härter, aufgespritzt. Die nahtlose Kunststoffdichtung 5 ist nach wenigen Minuten unempfindlich gegen Regen und kann nach etwa 1 Stunde begangen werden. Je nach Umgebungstemperatur ist sie nach 3 (20°C) bis 5 (8°C) Tagen vollständig ausgehärtet und kann mit der Dränschicht 6, beispielsweise aus einer 15 cm dicken Filterkiesschicht, abgedeckt werden. In die Kiesschicht werden Kunststoffsickerrohre 8 zur Abführung des Deponiesickerwassers. Zusätzlich kann die Dränschicht 6 noch mit einem üblichen Filtervlies abgedeckt werden. Die Dränrohre 7 und die Sickerwasserrohre 8 münden in Prüfschächte, aus denen das Sickerwasser einer Aufbereitungsanalge zugeführt werden kann.

Die Basisabdichtung wird so ausgeführt, daß die Kunststoffdichtung 5 zu den Sickerwasserrohren 8 hin ein Gefälle von 3 bis 4% aufweist.

Claims (8)

1. Basisabdichtung für Deponien aus einer Kombination von Asphalt- und Kunststoffdichtung mit Dränschichten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer unteren Asphaltdichtungsschicht (2) und einer darüberliegenden Abdichtung (5) aus flüssigem Kunststoff besteht, der nahtlos auf einer Unterlage aufgetragen ist, wobei zwischen den Abdichtungen (2, 5) eine erste Dränschicht (4) und oberhalb der Abdichtung (5) eine weitere Dränschicht angeordnet ist, die über die Dränrohre (7) und Sickerwasserrohre (8) in üblicher Weise über Prüfschächte und Prüfkanäle verbunden sind.

2. Basisabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Asphaltdichtungsschicht (2) aus hohlraumarmen Asphaltbeton besteht, dessen Oberfläche mit einer Bitumenemulsion- oder Heißbitumenversiegelung bzw. auch einer Flüssigkunststoffversiegelung (3) versehen ist.

3. Basisabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Asphaltdichtungsschicht eine Dränasphaltschicht und eine bituminöse Tragschicht eingebaut sind.

4. Basisabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dränschicht (4) eine Verbundmatte aus schlingenförmig angeordneten Kunststoffdrähten und einem aufkaschiertem dichten Vlies ist.

5. Verfahren zur Herstellung der Basisabdichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung von im Straßen- und Wasserbau üblicher Einbauverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkunststoff in einer Schichtdicke von mindestens 3 mm auf die Unterlage durch Spritzen, Streichen oder Gießen aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkunststoff ohne oder mit nur geringer Erwärmung aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkunststoff ein lösungsmittelfreier, reaktiver Mehrkomponenten-Kunststoff verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkunststoff wäßrige Kunststoffdispersionen verwendet werden.