Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
F\u00fcr das Langzeitdichtungsverhalten einer Kombinationsoberfl\u00e4chenabdichtung ist der Wassergehalt der mineralischen Komponente von gro\u00dfer Bedeutung. Mittels eines Modellversuchs im Laborma\u00dfstab sollte der Mechanismus des Austrocknungsprozesses dieser mineralischen Komponente untersucht werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sollten dazu dienen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich zuk\u00fcnftige Dichtungsvarianten (neue Materialien und\/oder neue konstruktive Ma\u00dfnahmen) vergleichen lassen, um eine optimale L\u00f6sung f\u00fcr die Deponieoberfl\u00e4chenabdichtung zu finden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenF\u00fcr die Analyse des Austrocknungsverhaltens wurde ein vereinfachtes Modell einer Siedlungsabfalldeponie entwickelt, bei dem nur die Kernbestandteile des Oberfl\u00e4chenabdichtungssystems (Kombinationsabdichtung) sowie ein vertikaler Gasbrunnen ber\u00fccksichtigt wurden. Das Modell sollte es erm\u00f6glichen, unterschiedliche Abdichtungsmaterialien in einem Versuchsdurchgang unter identischen Versuchsbedingungen zu messen. Au\u00dferdem sollte festgestellt werden, ob durch das Absaugen von Deponiegas ein negativer Einflu\u00df auf den Wasserhaushalt der mineralischen Dichtung auftritt. W\u00e4hrend der mehrmonatigen Laufzeit der drei Versuche (A bis C) wurden die Parameter Temperatur, Wasserspannung (mit Tensiometern) und Wassergehalt (mit TDR-Sonden) in der mineralischen Dichtungsschicht sowie Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit unterhalb der Dichtung bzw. in der abgesaugten Deponieluft kontinuierlich aufgezeichnet. Die Untersuchungen wurden an vier unterschiedlichen Abdichtungsmaterialien durchgef\u00fchrt. Neben zwei Unterkreidetonen aus dem nordwestlichen M\u00fcnsterland wurde ein bentonitisches Industrieprodukt sowie eine Mischung aus einem der Unterkreidetone mit einer 15%igen Zugabe von Bentonit verwendet. Zur Erprobung der Me\u00dfanlage wurde bei dem ersten Versuchsdurchgang ein nach oben hin offener Einbau des Abdichtungsmaterials gew\u00e4hlt. Dies erm\u00f6glichte eine maximale Verdunstung, die dann aber bei den beiden nachfolgenden Versuchen durch eine aufgebrachte Kunststoffdichtungsbahn unterbunden wurde. Durch eine elektrische Heizungsvorrichtung wurden im Verlauf der drei Versuche Bodentemperaturen im Bereich zwischen 30 und 60 \u00b0C erzeugt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Auswertung der Me\u00dfdaten hat gezeigt, da\u00df Tensiometer zur Erfassung des Austrocknungsprozesses nur eingeschr\u00e4nkt verwendbar sind. Auch wenn nachgewiesen werden kann, da\u00df bei optimaler Handhabung und einwandfreiem technischen Zustand der Me\u00dfger\u00e4te eine zuverl\u00e4ssige Messung der Wasserspannung \u00fcber den bisher als Me\u00dfbereichsgrenze angesehenen Wert von ca. 850 hPa hinaus m\u00f6glich ist, reicht auch der erweiterte Me\u00dfbereich von bis zu 2500 hPa nicht aus, um die im tonig-schluffigen Dichtungsmaterial bei der Entw\u00e4sserung entstehenden Wasserspannungen vollst\u00e4ndig zu erfassen. Die f\u00fcr die Beurteilung der Funktionst\u00fcchtigkeit einer mineralischen Deponieabdichtung wichtigen Prozesse spielen sich jedoch in den Wasserspannungsbereichen ab, die durch die Tensiometer erfa\u00dft werden k\u00f6nnen. Dar\u00fcberhinaus k\u00f6nnen durch den Einsatz der Mini-Tensiometer wertvolle Aussagen zu kleinr\u00e4umig stattfindenden Transportvorg\u00e4ngen gemacht werden, indem die hydraulischen Gradienten zwischen ihnen bestimmt werden. Die Technik der TDR-Sonden ist unter den im Modellversuch gegebenen Bedingungen auch nicht problemfrei anzuwenden. Abgesehen von h\u00e4ufigen Me\u00dfwertausf\u00e4llen ist das erfa\u00dfte Me\u00dfvolumen der eingesetzten Ger\u00e4te mit ca. 200 cm3 im Vergleich zu dem der Mini-Tensiometer (ca. 5-15 cm3) relativ gro\u00df. Daher k\u00f6nnen kleinr\u00e4umige Ver\u00e4nderungen, die mit den Tensiometern beobachtet werden k\u00f6nnen, mit den TDR- Sonden nur gemittelt wiedergegeben werden. Eine Kunststoffdichtungsbahn (KDB) \u00fcber einer mineralischen Dichtungsschicht einer Kombinations-Oberfl\u00e4chenabdichtung erh\u00f6ht zwar die Austrocknungsgef\u00e4hrdung der mineralischen Komponente nicht zwangsl\u00e4ufig. Trotzdem kam es im Versuchsverlauf zu starken Wasserverlusten und zur Bildung von Trockenrissen in der mineralischen Dichtungsschicht, sobald die Parameter Temperatur bzw. Luftdruck variiert wurden. Die durchgef\u00fchrten Messungen belegen, da\u00df bereits minimale \u00c4nderungen der Bodentemperatur Feuchtigkeitsverlagerungen ausl\u00f6sen, in deren Folge schon nach sehr kurzer Zeit (einige Tage bzw. Wochen) der Wassergehalt der mineralischen Dichtungsschichten unter der KDB lokal unter die Schrumpfgrenze absinkt. Sp\u00e4testens ab diesem Stadium, m\u00f6glicherweise auch schon fr\u00fcher, setzen Ri\u00dfbildungen ein, die zum Verlust der Dichtungsfunktion der mineralischen Komponente f\u00fchren.
\nAuf einer Deponie ist schon allein aufgrund tages- und jahreszeitlicher Variationen des Mikroklimas mit dem Auftreten geringer Schwankungen der Bodentemperaturen zu rechnen; dazu kommen die Auswirkungen der in der Deponie ablaufenden chemischen Umsetzungsprozesse, bei denen W\u00e4rme freigesetzt wird. Deshalb kommt es zu thermisch induzierten Wasserbewegungen, die schlie\u00dflich zur Ri\u00dfbildung in der mineralischen Dichtung f\u00fchren. Die Simulation einer aktiven Deponiegasf\u00f6rderung hat im Modellver-such eindeutig Auswirkungen auf den Wasserhaushalt der mineralischen Dichtung gezeigt, was auch durch die kreisf\u00f6rmige Anordnung der Trockenrisse dokumentiert wird. Die durch das Absaugen von Luft unterhalb der mineralischen Dichtung bewirkten Ver\u00e4nderungen des Bodenluftdrucks l\u00f6sten ebenfalls kleinr\u00e4umige Wasserbewegungen aus. Die Ri\u00dfanf\u00e4lligkeit ist zwar in Grenzen materialabh\u00e4ngig, den-noch ist dies nur von untergeordneter Bedeutung, da alle untersuchten Erdstoffe innerhalb kurzer Zeit starken Schrumpfungsprozessen unterliegen, die ihre Tauglichkeit als Abdichtungsmaterial negativ beeinflussen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Geotechnika 1993 und Entsorga 1994.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Tauglichkeit der me\u00dftechnischen Seite der Modelluntersuchungen zur Beantwortung der Frage nach der langfristigen Haltbarkeit einer Oberfl\u00e4chenabdichtung ist hinreichend belegt. Sicherlich mu\u00df die \u00dcbertragbarkeit der Modellversuche auf die Verh\u00e4ltnisse einer Siedlungsabfalldeponie gepr\u00fcft werden, insbesondere in Hinblick auf die im Versuchsverlauf herrschenden Bodentemperaturen. Der grundlegende Mechanismus, mit dem die zur Ri\u00dfbildung f\u00fchrenden, sehr kleinr\u00e4umig wirksamen Feuchteverlagerungen ausgel\u00f6st werden, bleibt auch bei niedrigen Bodentemperaturen wirksam und sogar dann, wenn wasserdampfges\u00e4ttigte Verh\u00e4ltnisse unterhalb des Dichtungssystems herrschen. In jedem Fall wird es innerhalb der mineralischen Dichtungsschicht zur Entstehung heterogener Flie\u00dfvorg\u00e4nge kommen, weil erstens durch die Schwerkraft abw\u00e4rts gerichtete Wasserbewegungen zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes ausgel\u00f6st werden sowie zweitens durch \u00e4u\u00dfere (tages- und jahreszeitlich bedingte Temperaturschwankungen) und innere (chemische Umsetzung in der Deponie) Einfl\u00fcsse thermisch induzierte Feuchtetransporte stattfinden. Die Richtung dieser Wasserverlagerungen wechselt st\u00e4ndig und zu einem bestimmten Zeitpunkt wird an einer beliebigen Stelle die Zugkraft des verbliebenen Kapillarwassers auf das Kornger\u00fcst des mineralischen Dichtungsmaterials so gro\u00df, da\u00df Gef\u00fcgever\u00e4nderungen auftreten, durch die es zur Bildung von Schrumpfungsrissen kommt. Damit verliert die mineralische Komponente einer Kombinationsoberfl\u00e4chenabdichtung aber ihre Schutzwirkung. Eine L\u00f6sung des Problems bietet sich durch die Fortentwicklung alternativer Dichtungskonzepte an, deren Langzeittauglichkeit in \u00e4hnlicher Weise wie nach dem hier entwickelten Verfahren \u00fcberpr\u00fcft werden mu\u00df.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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