A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Neue Perspektiven für Geosynthetische Tondichtungsbahnen durch die Verwendung von Calcium-Bentonit
In den letzten 10 Jahren haben sich die geosynthetischen Tondichtungsbahnen (GTD, auch Bentonitmatten) als Dichtungselemente im Deponie-, Straßen- und Wasserbau durchgesetzt. Die Erfahrungen mit Na-GTD haben gezeigt, daß ihre anfangs hohe Dichtigkeit nach dem Einbau nicht in vollem Umfang erhalten bleibt. Überwiegend durch Calcium in Ionenform, enthalten in den meisten Böden, werden die Na-Bentonite in Ca-Bentonite transformiert. Als Folge verringern sich die Wasseraufnahmefähigkeit, das Quellvermögen und die Fließgrenze der Na-Bentonite zu Werten, die für Ca-Bentonite typisch sind. Gleichzeitig erhöht sich die Wasserdurchlässigkeit um den Faktor 5 bis 10. Bei Überdeckung von Na-GTD mit Böden, die geringe Mächtigkeit haben oder schlecht Wasser speichern können, tritt der besonders ungünstige Synergieeffekt von Ionenaustausch und Austrocknung mit Rißbildung ein. Dadurch steigt die Wasserdurchlässigkeit der ehemals Na-GTD schnell um mehrere Potenzen. Durch eine entsprechend tiefe Anordnung der Na-GTD im Bauwerk und Auswahl der Bodenschichten, abgestimmt mit der Lage, den klimatischen Verhältnissen, dem Bewuchs usw. ist es möglich, einer Austrocknung der Na-GTD vorzubeugen. Wenn Na-GTD ausreichend (1,0 m) mit Feuchtboden überdeckt sind, ist die Austrocknung mit begleitender Rißbildung nicht wahrscheinlich. Sie wird gar nicht eintreten, wenn die Na-GTD permanent im direkten Kontakt mit Wasser ist. Die Durchlässigkeitserhöhung infolge Ionenaustausch bleibt jedoch erhalten. Eine Perspektive für eine sicherere Anwendung von GTD wird in dem Einsatz von Ca-Bentonit gesehen. Durch die primäre Verwendung von Ca-Bentonit entfallen die negativen Effekte der Ionenumwandlung. Der besonders ungünstige Synergieeffekt von Ionenaustausch und Austrocknung kann hier gar nicht eintreten. Um niedrige Permittivitäten bei einer Ca-GTD zu erreichen ist es jedoch notwendig, die Bentonitmasse zu erhöhen. Bei der im Beitrag vorgestellten vernähten Ca-GTD wird dies durch eine Flächenmasse von 9,5 kg/m2 Ca-Bentonit erzielt. Die große Bentonitmasse hat zudem eine größere Pufferwirkung gegen äußere Einwirkungen als herkömmliche GTD. Aufgrund des geringeren Wasseraufnahmebedarfs und der kleineren Wassergehalte, bei denen der Ca-Bentonit immer noch eine günstige weiche Konsistenz hat, ist die Ca-GTD gegenüber Wassergehaltsreduktion weniger empfindlich als eine Na-GTD. Das kleinere Quellvermögen läßt nur kleineren Schrumpf und daher weniger Rißbildung bei Austrocknung im Vergleich zu Na-Bentoniten zu.
Neue Perspektiven für Geosynthetische Tondichtungsbahnen durch die Verwendung von Calcium-Bentonit
In den letzten 10 Jahren haben sich die geosynthetischen Tondichtungsbahnen (GTD, auch Bentonitmatten) als Dichtungselemente im Deponie-, Straßen- und Wasserbau durchgesetzt. Die Erfahrungen mit Na-GTD haben gezeigt, daß ihre anfangs hohe Dichtigkeit nach dem Einbau nicht in vollem Umfang erhalten bleibt. Überwiegend durch Calcium in Ionenform, enthalten in den meisten Böden, werden die Na-Bentonite in Ca-Bentonite transformiert. Als Folge verringern sich die Wasseraufnahmefähigkeit, das Quellvermögen und die Fließgrenze der Na-Bentonite zu Werten, die für Ca-Bentonite typisch sind. Gleichzeitig erhöht sich die Wasserdurchlässigkeit um den Faktor 5 bis 10. Bei Überdeckung von Na-GTD mit Böden, die geringe Mächtigkeit haben oder schlecht Wasser speichern können, tritt der besonders ungünstige Synergieeffekt von Ionenaustausch und Austrocknung mit Rißbildung ein. Dadurch steigt die Wasserdurchlässigkeit der ehemals Na-GTD schnell um mehrere Potenzen. Durch eine entsprechend tiefe Anordnung der Na-GTD im Bauwerk und Auswahl der Bodenschichten, abgestimmt mit der Lage, den klimatischen Verhältnissen, dem Bewuchs usw. ist es möglich, einer Austrocknung der Na-GTD vorzubeugen. Wenn Na-GTD ausreichend (1,0 m) mit Feuchtboden überdeckt sind, ist die Austrocknung mit begleitender Rißbildung nicht wahrscheinlich. Sie wird gar nicht eintreten, wenn die Na-GTD permanent im direkten Kontakt mit Wasser ist. Die Durchlässigkeitserhöhung infolge Ionenaustausch bleibt jedoch erhalten. Eine Perspektive für eine sicherere Anwendung von GTD wird in dem Einsatz von Ca-Bentonit gesehen. Durch die primäre Verwendung von Ca-Bentonit entfallen die negativen Effekte der Ionenumwandlung. Der besonders ungünstige Synergieeffekt von Ionenaustausch und Austrocknung kann hier gar nicht eintreten. Um niedrige Permittivitäten bei einer Ca-GTD zu erreichen ist es jedoch notwendig, die Bentonitmasse zu erhöhen. Bei der im Beitrag vorgestellten vernähten Ca-GTD wird dies durch eine Flächenmasse von 9,5 kg/m2 Ca-Bentonit erzielt. Die große Bentonitmasse hat zudem eine größere Pufferwirkung gegen äußere Einwirkungen als herkömmliche GTD. Aufgrund des geringeren Wasseraufnahmebedarfs und der kleineren Wassergehalte, bei denen der Ca-Bentonit immer noch eine günstige weiche Konsistenz hat, ist die Ca-GTD gegenüber Wassergehaltsreduktion weniger empfindlich als eine Na-GTD. Das kleinere Quellvermögen läßt nur kleineren Schrumpf und daher weniger Rißbildung bei Austrocknung im Vergleich zu Na-Bentoniten zu.
Neue Perspektiven für Geosynthetische Tondichtungsbahnen durch die Verwendung von Calcium-Bentonit
Alexiew, N. (author)
1999
9 Seiten, 5 Bilder, 1 Tabelle, 14 Quellen
Conference paper
German
Geosynthetische Tondichtungsbahnen zum Grundwasserschutz
| TIBKAT | 2002
Geosynthetische Tondichtungsbahnen ('Bentonitmatten') für Wasserbauwerke
| HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2012
Geosynthetische Tondichtungsbahnen in RiStWag-Baumaßnahmen
| Tema Archive | 2003
Geosynthetische Tondichtungsbahnen als Dichtungen im Damm- und Deichbau
| HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2006