DE4332311A1

DE4332311A1 - Abdichtungssystem für Deponien und Verfahren zur Herstellung desselben

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Publication number: DE4332311A1
Application number: DE19934332311
Authority: DE
Original assignee: STRABAG STRASEN und TIEFBAU AG
Current assignee: STRABAG STRASEN und TIEFBAU AG
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1995-03-30

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Abdichtungs system für Deponien, insbesondere für Deponieklasse II (TA Siedlungsabfall) bestehend aus mehreren Schichten sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

In der im Juni 1993 erschienenen Dritten Allgemeinen Ver waltungsvorschrift zum Abfallgesetz (TA Siedlungsabfall) ist auf den Seiten 42 bis 44 beschrieben, wie Deponiebasis abdichtungssysteme der Deponieklasse I und II zu gestalten sind, wobei auch gleichwertige Dichtungssysteme zulässig sind. Für Deponieklasse II sind mehrere Schichten vorge schrieben, die sich in ihren Eigenschaften und Funktionen unterscheiden, wodurch das sogenannte Multibarrieren konzept erfüllt wird.

Ein Nachteil der Abdichtungssysteme gemäß TA Siedlungs abfall besteht darin, daß eine mehrlagige mineralische Dichtungsschicht vorgeschrieben ist, welche entweder aus Ton oder aus Ton im Gemisch mit Sand und/oder Kies hergestellt sein muß. Hierbei geht man von der Annahme aus, daß Ton drei wichtige Funktionen übernimmt: Er ist mineralische Abdichtung. Durch Aufnahme von Wasser quillt Ton, so daß beim Eindringen von Wasser in etwaige Risse und Spalten ein Selbstheilungsprozeß eintritt. Weiterhin besitzen die meisten Tone die Eigenschaft, auch schwache Ionenaustauscher zu sein, so daß sie mit dem eindringenden Wasser mitgeführte Schwermetallionen absorbieren können.

Weiterhin wird für die Deponieklasse II eine mindestens 2,5 mm starke Kunststoffdichtungsbahn vorge- schrieben, welche gegen mechanische Beschädigungen durch die zusätzliche Schutzschicht zu schützen ist. Diese Kunststoffdichtungs bahnen sind relativ kostspielig, müssen sehr sorgfältig verlegt werden und können dennoch unter ungünstigen Bedingungen durch die Schutzschicht hindurch beschädigt werden. Durch die Kunststoffdichtungsbahnen können Schadstoffe permeieren. Um bei der Permeation ein Konzentrationsgefälle zu verhindern, ist ein Preßverbund zwischen Kunststoffdichtungsbahn und mineralischer Dichtung erforderlich. Dieser Preßverbund läßt sich bautechnisch nicht sicherstellen und wird zusätzlich behindert durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Dichtungsmaterialien.

Vom Straßen- und Wasserbau her ist bekannt, daß Asphalt durchaus geeignet ist abzudichten. Es sind auch schon in früheren Jahren vor Inkrafttreten der verschärften Vorschriften für den Deponiebau Asphaltschichten zur Abdichtung von Deponien eingebaut worden. Asphalt schichten sind aber im Gegensatz zu Tonschichten nicht in der Lage, selbstheilend zu quellen. Sie sind weiterhin nicht geeignet, Metallionen zu absorbieren, so daß bei einer etwaigen Rißbildung mit Metallionen verunreinigtes Wasser hindurchtreten würde. Asphalt ist somit zunächst nicht in der Lage, Ionen auszutauschen und sich selbst zu heilen.

Die Erfindung hat sich dennoch die Aufgabe gestellt, Asphalt für Abdichtungssysteme für Deponien einzusetzen, wobei das Abdichtungssystem insgesamt mindestens gleich wertig sein soll mit den Abdichtungssystemen für die Deponieklasse II gemäß TA Siedlungsabfall. Dabei sollte der Einsatz von Ton vermieden oder zumindest stark reduziert werden, da Ton in vielen Gegenden gar nicht zu finden ist und daher nur unter erheblichem Aufwand für die Gewinnung und/oder den Transport zur Verfügung gestellt werden kann. Selbst wenn Ton in erheblichem Umfang mit Sand und/oder Kies verschnitten werden kann, ist es notwendig, den Ton zu schnetzeln, einzusumpfen und zu vermischen. Dies muß sorgfältig und zuverlässig geschehen, da anderenfalls die mineralische Dichtungsschicht unzureichende Eigenschaften aufweist. Tongruben und die Tongewinnung sind ein Eingriff in die Natur, der nur dann erfolgen sollte, wenn es unvermeidbar ist.

Es wurde jetzt gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß das Abdichtungssystem aus mehreren Schichten, mindestens aus folgenden drei Schichten besteht:

a) einer auf dem Deponieplanum aufgebrachten ersten Dich tungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus min destens 4 cm Asphalt,
b) einer Zwischenschicht aus einem Steinskelett und einem mit Wasser quellenden und Metallionen absorbierenden Füllstoff und
c) einer zweiten Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt.

Vorzugsweise besteht die Zwischenschicht aus Schotter/Splitt und in den Hohlräumen des Schotters/Splitts ein gelagertem Bentonit. Der Schotter/Splitt bildet das Steinskelett, und der Bentonit ist in der Lage, bei Zutritt von Wasser stark zu quellen, so daß er selbstheilend wirkt. Weiterhin ist Bentonit in der Lage, als Ionenaustauscher in erheblichem Umfang Metallionen zu absorbieren, so daß er gleichzeitig auch diese Funktion erfüllt. Um die Menge an Bentonit zu reduzieren, ist es weiterhin möglich, den Bentonit mit Tonmehl zu verschneiden oder die Zwischen schicht aus zwei Schichten aufzubauen, nämlich einer ersten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Tonmehl und einer zweiten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Bentonit. Schließlich ist es möglich, der Zwischenschicht noch Aktivkohle zuzumischen, die hervorragend geeignet ist, auch nichtionische Giftstoffe zu absorbieren, nämlich halogen haltige Flüssigkeiten und Pflanzenschutzmittel.

Um ein vorzeitiges Quellen des Bentonits - beispielsweise durch Regen beim Einbau der Zwischenschicht - zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß möglich, das vorgefertigte Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Tonmehl und/oder Aktivkohle mit geringen Mengen einer Bitumen emulsion oberflächlich zu besprühen und dadurch zu hydrophobieren.

Das Steinskelett in der Zwischenschicht erfüllt mehrere Funktionen: Es sorgt für eine mechanische Stabilität, so daß die Schicht nach dem Einbau verfestigt und wieder befahren werden kann, um die zweite Dichtungsschicht aufzutragen. Durch die Verwendung von Schotter/Splitt wird die Menge an Bentonit deutlich reduziert und dennoch eine ausreichende Dicke der Zwischenschicht gewährleistet. Vorzugsweise sollte daher die Zwischenschicht mindestens 10 cm dick sein und das größte Schotter/Splitt-Korn maximal ¼ der Schichtdicke betragen.

Während die erste Dichtungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus mindestens 4 cm Asphalt bestehen kann, muß die zweite Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt beste hen. Diese zweite Dichtungsschicht kann als gleichwertig angesprochen werden zur Kunststoffdichtungsbahn und Schutz schicht gemäß TA Siedlungsabfall.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Abdichtungssystems für Deponien ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf dem Untergrund (Deponieplanum) eine erste Dichtungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus min destens 4 cm Asphalt aufgebracht wird, dann eine Zwischen schicht aus einem Gemisch aus Schotter/Splitt und einem mit Wasser quellenden und Metallionen absorbierenden Füllstoff aufgebracht wird und danach eine zweite Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt aufgebracht wird. Die Mindestdicke der Asphaltschicht von 4 cm ergibt sich daraus, daß dünnere Asphaltschichten technisch nur schwer aufbringbar sind. Üblicherweise werden als Dichtung Asphalt schichten in einer Dicke von 6 bis 10 cm aufge bracht. Dickere Asphaltschichten sind nicht erforderlich und würden daher auch nur die Kosten des Abdichtungssystems unnötig erhöhen. Die erste Abdichtungsschicht kann auch aus mindestens 15 cm Ton bestehen. Geringere Schichtdicken sind bei Ton kaum zuverlässig auftragbar. Dickere Tonschichten sind zwar möglich, aber nicht nötig. Dickere Schichten als 30 cm sind sicherlich nicht nötig und führen nur zu einer unnötigen Erhöhung der Fertigungskosten.

Die Zwischenschicht wird am einfachsten hergestellt, indem ein Gemisch aus Schotter/Splitt und Bentonit hergestellt und aufgebracht wird. Nach dem Einbau kann diese Schicht ohne weiteres befahren werden, so daß die zweite Dich tungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt aufgetragen werden kann. Die Zwischenschicht sollte mindestens 10 cm dick sein. Im allgemeinen werden Zwischenschichten von ca. 20 cm Dicke allen Anforderungen gerecht. Wesentlich größere Dicken sind wiederum aus Kostengründen zu vermeiden.

Um das trockene Bentonitpulver in der Zwischenschicht vor Witterungseinflüssen und damit einem vorzeitigen Aufquellen zu schützen, ist es möglich, das Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Ton und/oder Aktivkohle vor oder nach dem Auftragen mit einer Bitumenemulsion zu besprühen. Hierdurch wird diese Schicht oberflächlich hydrophobiert, was zu einer zumindest verzögerten Reaktion des Bentonits mit Wasser führt. Für den Fall, daß durch eine Beschädigung der Asphaltschicht später einmal mehr oder weniger kontaminiertes Wasser in die Zwischenschicht eindringen sollte, ist diese durch den Quelleffekt in der Lage, eine Selbstheilung herbeizuführen und eingedrungene Metallionen zu absorbieren.

Das erfindungsgemäße Abdichtungssystem ist somit leicht und zuverlässig einbaubar und bezüglich aller geforderten Ei genschaften gleichwertig. Da eine Asphaltschicht von mindestens 4 cm Dicke mechanisch stabiler ist als eine 2,5 mm dicke Kunststoffdichtungsbahn, ist das erfindungs gemäße Abdichtungssystem auch dann noch sicher, wenn eine punktuelle Verletzung durch spitze oder scharfe Gegenstände die Dichtung gefährdet. Da die erfindungsgemäß verwendete Zwischenschicht beim Eindringen von Wasser quillt und selbstheilend ist, wirkt sie wie eine zusätzliche Dich tungsschicht, so daß das erfindungsgemäße Abdichtungs system mindestens drei dichtende Schichten aufweist. Da Ton gegenüber halogenierten Kohlenwasserstoffen und Pflanzen schutzmitteln nur eine sehr geringe Absorptionsfähigkeit besitzt, bietet das erfindungsgemäße System mit den zwei Asphaltbarrieren eine höhere Sicherheit gegen Beschädi gungen als das von der TA Siedlungsabfall geforderte Abdichtungssystem.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Abdichtungs systems besteht darin, daß die Schichten miteinander mechanisch verzahnt sind, da sowohl die Zwischenschicht mit ihrem Steinskelett als auch die beiden Asphaltschichten mit ihren Füllstoffen bei der Verfestigung oberflächlich in einanderdringen, so daß keine Schmier- oder Gleitschichten entstehen, die den Verbund und damit die Kraftübertragung des gesamten Systems stark reduzieren würden. Diese Verzahnung tritt selbst dann ein, wenn das Gemisch aus Schotter/Splitt und Bentonit/Tonmehl zunächst noch Hohlräume aufweist. Gewünschtenfalls kann dieser Verzah nungseffekt noch zusätzlich unterstützt werden durch Aufbringen spezieller Haftemulsionen. Diese Haftemulsion kann gleichzeitig zur Hydrophobierung zumindest der Oberfläche der Zwischenschicht dienen und dadurch ein vorzeitiges Aufquellen durch Witterungseinflüsse unter binden. Der Wassergehalt der Bitumenemulsion ist so gering, daß er nur ein geringfügiges Quellen des Bentonits bewirkt. Außerdem wird der überwiegende Teil des Wassers sich zur Oberfläche hin bewegen und dort verdunsten.

Claims

1. Abdichtungssystem für Deponien, insbesondere für Depo nieklasse II bestehend aus mehreren Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß das System mindestens aus folgenden drei Schichten besteht:

2. Abdichtungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Schotter/Splitt und in den Hohlräumen des Schotters/Splitts eingelagertem Bentonit besteht.

3. Abdichtungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenschicht aus zwei Schichten be steht, nämlich einer ersten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Tonmehl und einer zweiten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Bentonit.

4. Abdichtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht zusätzlich Aktivkohle enthält.

5. Abdichtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem vorgefertigten Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Tonmehl und/oder Aktivkohle besteht, welches oberflächlich durch Besprühen mit einer Bitumenemulsion hydrophobiert worden ist.

6. Abdichtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht mindestens 10 cm dick ist und das größte Schotter/Splitt-Korn maximal ¼ der Schichtdicke beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Abdichtungssystems für Deponien, insbesondere für Deponieklasse II bestehend aus mehreren schichten, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf dem Deponieplanum eine erste Dichtungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus mindestens 4 cm Asphalt aufgebracht wird, dann eine Zwischenschicht aus einem Gemisch aus Schotter/Splitt und einem mit Wasser quel lenden und Metallionen absorbierenden Füllstoff aufgebracht wird und danach eine zweite Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt aufgebracht wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Bentonit ist, dem gegebenenfalls Aktivkohle zuge mischt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Zwischenschicht aus einem Gemisch aus Schotter/Splitt und Tonmehl aufgebracht wird.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Ton und/oder Aktivkohle vor oder nach dem Auftragen mit einem Bindemittel hydrophobiert wird.