DE19825645A1 - Dichtungsmatte für den Einsatz im Tiefbau - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Dichtungsmatte für den Einsatz im Tiefbau zur Isolation von Erdreich gegen Flüssigkeit, insbesondere Wasser, mit zwei äußeren aus Fasermaterial bestehenden Schichten (1, 2) zwischen die ein Pulver aus mineralischem Dichtungsmaterial (4), z. B. Betonit, eingebracht ist sowie die beiden Schichten (1, 2) miteinander vernäht sind, wobei zwischen die äußeren Schichten (1, 2) ein Gemisch (3) aus mineralischem Dichtungsmaterial (4) und Fasern (5) eingebracht ist, die beiden äußeren Schichten (1, 2) ein Gewebe sind und punktförmig über das Gewebe verteilt bündelartig Fasern (7) eingezogen sind, die senkrecht zum Gewebe verlaufen und beidseitig über die Gewebeoberfläche überstehen und/oder das Gewebe mit einer aus Ober- und Unterfaden gebildeten Naht versehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsmatte für den Einsatz im Tiefbau zur Isolation von Erd­ reich gegen Flüssigkeit, insbesondere Wasser, mit zwei äußeren, aus Fasermaterial bestehenden Schich­ ten zwischen die ein Pulver aus mineralischem Dich­ tungsmaterial, z. B. Bentonit, eingebracht ist so­ wie die beiden Schichten miteinander vernäht sind.

Dichtungsmatten gattungsgemäßer Art sind aus der auf den Anmelder zurückgehenden Europäischen Pa­ tentschrift 05 36 475 bekannt. Sie bestehen in ih­ rem grundsätzlichen Aufbau aus zwei äußeren Schich­ ten zwischen die das mineralische Dichtungsmate­ rial, z. B. Bentonit, eingebracht ist sowie die beiden Schichten mit dem dazwischen befindlichen Dichtungsmaterial durchgehend miteinander vernäht sind. Das zunächst in Pulverform vorliegende Dich­ tungsmaterial ist gut handhabbar. Sobald das Dich­ tungsmaterial in Kontakt mit Wasser tritt, entsteht ein gallertartiger Film, der flüssigkeitsundurch­ lässig ist und zudem auf ein Vielfaches seines Vo­ lumens aufquillt. Zur Verhinderung einer Relativbe­ wegung der beiden äußeren Schichten gegeneinander, wie sie insbesondere bei einem gegen die Horizon­ tale geneigten Verlegen der Matte infolge der Scherkräfte auftreten können, wird durch das Ver­ nähen entgegen gewirkt.

Dichtungsmatten mit derartigen Eigenschaften finden im Bereich des Erdbaues dann Verwendung, wenn Flüs­ sigkeiten abgehalten bzw. an der Ausbreitung im Erdreich gehindert werden sollen. Derartige Anfor­ derungen stellen sich bei Deponien und kontaminier­ ten Böden, bei denen aufgrund der Belastungen kein Sickerwasser und andere Feuchtigkeit in das darun­ ter liegende Erdreich, vor allem ins Grundwasser gelangen darf, wo es zu gravierenden Verunreinigun­ gen, Unbrauchbarmachung oder gar zur Vergiftung des Trinkwassers führen könnte. Ähnliche Dichtungspro­ bleme ergeben sich auch bei Deichen, Biotopen, Kläranlagen, Rückhaltebecken, Kanälen und ähnli­ chem.

Als nachteilig ist anzusehen, daß an der Oberfläche die Dichtungsmatten, d. h. im Übergangsbereich zwi­ schen der äußeren Oberfläche der Schicht zu dem um­ gebenden Erdreich eine geringe Reibung aufweisen, so daß es häufig zu relativen Verschiebungen der Matte zum Erdreich (und umgekehrt) insbesondere dann kommt, wenn ein Verlegen schräg gegen die Ho­ rizontale erfolgt.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Auf­ gabe gestellt unter Beibehaltung der Scherfestig­ keit der beiden äußeren Schichten einer Dichtungs­ matte relativ zueinander, Scherbewegungen des Erd­ reichs entlang der Oberfläche der Dichtungsmatte weitgehend zu unterbinden.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen die äußeren Schichten ein Gemisch aus mineralischem Dichtungsmaterial und Fasern einge­ bracht ist, die beiden äußeren Schichten ein Gewebe sind und punktförmig über das Gewebe verteilt bün­ delartig Fasern eingezogen sind, die senkrecht zum Gewebe verlaufen und beidseitig über die Gewebe­ oberfläche überstehen und/oder das Gewebe mit einer aus Ober- und Unterfaden gebildeten Naht versehen ist.

Die Kerngedanken vorliegender Erfindung beziehen sich zum einen auf die Zusammensetzung des Materi­ als zwischen den beiden äußeren Schichten und zum anderen den Aufbau der Schichten selbst. Zunächst wird das Dichtungsmaterial, bei dem es sich in der Regel um Bentonit handeln wird, mit Fasern zu einem homogenen Gemisch verarbeitet, die hierbei mehrere Funktionen zu erfüllen haben. So dienen sie zunächst als Armierung innerhalb des Dichtungsmate­ riales um Scherbewegungen zu verhindern. Zusätzlich ergibt sich beim Untermischen der Fasern eine Auf­ lockerung und eine Schaffung von Ausdehnungsräumen, die dem Bentonit während des Aufquellvorganges zur Verfügung gestellt werden. Das vorteilhafte Ergeb­ nis ist, daß nach Kontakt des Dichtungsmaterials mit Wasser ein Ausbreiten in die Ausdehnungsräume stattfindet und dem zufolge der sich aufbauende und der durch die die beiden Schichten miteinander ver­ bindende Naht aufzunehmende Quelldruck vergleichs­ weise gering bleibt. In der geringen, durch den Quelldruck erzeugten Belastungen ist ein entschei­ dender Vorteil der vorgeschlagenen Lösung zu sehen.

Die beiden äußeren Schichten sind ein Gewebe, in welches sowohl nach innen als auch nach außen eine Rauhigkeit in der Weise hergestellt wird, daß in das Gewebe Faserbündel eingezogen sind, die im we­ sentlichen senkrecht zu dem Gewebe bzw. der durch das Gewebe beschriebenen Ebene orientiert sind und stehen beidseitig sowohl nach innen als auch nach außen über die Gewebeoberfläche über. Auf der In­ nenseite der Dichtungsmatte strecken sich die Fa­ sern krallenartig in das Dichtungsmaterial hinein. Aufgrund des hindurch entstehenden Bürsteneffektes wird zusätzlicher Halt zwischen der Schicht und dem Dichtungsmaterial geschaffen. Das Überstehen der Fasern über die Gewebeoberfläche nach außen stellt in vergleichbarer Weise einen Kontakt zu dem dort befindlichen Erdreich her, so daß auch hier Tangen­ tialbewegungen des Gewebes relativ zu der auf der äußeren Schicht befindlichen Erdreiches unterbunden werden. Dies gilt sowohl für die Grenzschicht zwi­ schen der unteren Gewebematte (= Trägerschicht) und dem darunter befindlichen Erdreich als auch zwi­ schen dem auf der oberen Gewebematte (= Deckschicht) befindlichen Erdreich und der Matte.

Als Alternative hierzu, die jedoch gleichzeitig zur vorbeschriebenen Maßnahme gleichfalls Anwendung finden kann, wird das Gewebe mit einer aus Ober- und Unterfaden gebildeten Naht versehen. Im Gegen­ satz zur bereits erwähnten nahtförmigen Verbindung beider Schichten ist klarzustellen, daß es sich hierbei um eine Naht handelt, die nur in der Ebene des Gewebes verläuft. Durch Verwendung eines Ober- und Unterfadens ist gewährleistet, daß auf beiden Oberflächen des Gewebes eine Rauhigkeit erzeugt wird, die sowohl im Hinblick auf das zwischen bei­ den Schichten befindliche Dichtungsmaterial als auch nach außen zu zum dort befindlichen Erdreich einen Eingriff erzeugt wird, der der Ausbildung von Relativ- und Tangentialbewegungen entgegenwirkt. Eine weitere Unterstützung erhält man, wenn die Naht auf dem Gewebe Zick-Zackförmig verläuft, so daß in jeder Richtung die Tangentialbewegung er­ schwert wird.

Im Ergebnis erhält man ein Aufrauhen der Oberfläche der eine Relativbewegung zwischen Erdreich und Dichtungsmatte ohne weiteres unterbindet.

Im allgemeinsten Fall wird das Gewebe aus Fäden mit kreisförmigem Querschnitt aufgebaut sein. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird jedoch ausdrücklich vorgeschlagen, daß eine oder beide Schichten, näm­ lich Deck- und/oder Trägerschicht, aus einem Bänd­ chengewebe bestehen, das definitionsgemäß aus einem Faden geringer Höhe jedoch dem gegenüber wesentli­ cher Breite (Bändchen) aufgebaut ist.

Wie bereits aus dem Stande der Technik bekannt wird die Dichtungsmatte über die beiden äußeren Schich­ ten mit dem dazwischen befindlichen Dichtungsmate­ rial miteinander verbindenden Nähten zusammengehal­ ten, die in ihrer Festigkeit so zu wählen sind, daß sie dem unter Einwirkung von Feuchtigkeit sich aus­ bildenden Quelldruck standhalten können. Der Ab­ stand benachbarter Nähte beträgt vorzugsweise 5 cm bzw. 2,5 cm bzw. 1,25 cm in Abhängigkeit der Stärke der Dichtungsmatte und dem sich aufgrund des jewei­ ligen Dichtungsmaterials ausbildenden Quelldruckes.

Eines der Hauptziele ist die Aufrauhung der Ober­ fläche der äußeren Schicht. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgeschlagen, daß die nach außen stehenden Faserbündel miteinander verschmolzen sind. Es entsteht eine noppenartige Struktur mit einer im Vergleich zu Faserbündeln erhöhten Rauhig­ keit.

Zu deren Herstellung sind mehrere Methoden denkbar. So könnten bereits verschmolzene Faserbündel an­ schließend in das Gewebe eingezogen werden. Empfoh­ len wird jedoch ein anderes Herstellungsverfahren. Hierbei werden Fasern aus Thermoplasten in das Ge­ webe in der erfindungsgemäßen Weise eingebracht, d. h. derart, daß die Fasern auf beiden Seiten der Ge­ webeoberfläche, d. h. sowohl nach innen zum Dich­ tungsmaterial als auch nach außen hin überstehen. Anschließend erfolgt auf der Außenseite eine Wär­ meapplikation auf eine solche Weise, daß die Fasern angeschmolzen werden und sich zu einer Noppe ver­ binden. Im Ergebnis erhält man eine in ihrer Anzahl den Faserbündeln entsprechende Noppenstruktur. Die Einstellung der Wärmeapplikation hat so zu erfol­ gen, daß auf der Außenseite ein Anschmelzen der Fa­ sern erfolgt, hingegen auf Seiten des Dichtungsma­ teriales die Fasern unbeeinflußt bleiben.

Als Stärke der die Bündeln bildenden Fasern werden 20 dtex als bevorzugt angesehen.

Als weitere Methode der Anrauhung der Gewebeober­ fläche wird bei mit einer Naht versehenen Gewebe vorgeschlagen, als Nahtmaterial einen Thermoplasten zu verwenden und anschließend eine Wärmeapplikation vorzunehmen. Sie ist so einzustellen, daß zumindest die auf der äußeren Oberfläche verlaufenden Stege der Naht aufgeschmolzen werden, sich zum Einstich­ punkt hin zusammenziehen und dort durch Aushärtung eine Noppe bilden. Das Material hierfür liefert der zwischen den Einstichen verlaufende Steg. Die Wär­ meeinwirkung kann auch so eingestellt werden, daß auch der auf der Innenseite der Gewebebahn verlau­ fende Stege aufgeschmolzen wird und sich in der vorbeschriebenen Weise zu einer Noppe umbildet. Das Ergebnis ist dann ähnlich dem vorstehend in Zusam­ menhang mit Faserbündeln beschriebenen Resultat.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die dem Dichtungsmaterial zugewandte Oberfläche des Gewebes mit einem Verdickungsmittel beschichtet. Im Sinne der Erfindung sind hierbei unter Verdickungs­ mittel, häufig auch als Quellmittel bezeichnet, meist organische, hochmolekulare Stoffe zu verste­ hen, die Flüssigkeiten, in der Regel Wasser, auf­ saugen, dabei aufquellen und schließlich in zäh­ flüssige echte oder kolloide Lösungen übergehen. Die Funktion des Verdickungsmittels besteht zum einen darin, daß das Dichtungsmaterial, als z. B. das Bentonit zusätzlich durch das Verdickungsmittel festgehalten und räumlich fixiert wird. Beim Auf­ tragen in feuchtem Zustand dient es auch dazu, die durch das Vernähen erzeugten Einstichlöcher wieder zu verschließen. Bei schaumförmiger Ausbildung er­ hält man bei einem geringen Gewicht eine relativ dicke Schicht, die aufgrund der Lufteinschlüsse eine hohe Aufnahmefähigkeit des Dichtungsmateriales zur Folge hat.

Als Verdickungsmittel kommen in Betracht sowohl or­ ganische Verdickungsmittel, wie Stärke, Cellulose, Alginate, Gelatine, Polyvinylalkohol aber auch an­ organische Verdickungsmittel, wie Zeolithe, Kiesel­ säure, Montmorillonit. Bestimmte anorganische Sub­ stanzen, wie Zeolithe, Kieselsäure, aber auch orga­ nische Substanzen, wie Polyvinylalkohol haben die vorteilhafte Eigenschaft schädliche Substanzen, wie Schwermetalle, Polyolefine zu binden. Hierdurch kann ein weiterer erheblicher Beitrag zur Reinhal­ tung von Erdreich und Grundwasser erzielt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Sie zeigen in schematisch gehaltener Darstellung einen Querschnitt durch eine Dichtungs­ matte.

Zwischen die äußeren Schichten bildenden Träger­ schicht (1) (unten) und die Deckschicht (2) (oben) ist das Gemisch (3) bestehend aus Dichtungsmaterial (4) und Fasern (5) eingebracht.

Die beiden äußeren Schichten (1, 2) sind über das Gemisch (3) durchgreifenden Nähten (6) verbunden, die so zu dimensionieren sind, daß sie dem unter dem Einfluß von Flüssigkeit auftretenden Quelldruck standhalten.

Ein charakteristisches Merkmal der erfindungsgemä­ ßen Lösung ist die Erzeugung einer hohen Rauhigkeit sowohl außerhalb als auch innerhalb der Träger­ schicht (1, 2). Zu diesem Zwecke werden Fasern (7) bündelartig zusammengefaßt und im wesentlichen senkrecht durch das die beiden äußeren Schichten (1, 2) bildenden Gewebe gezogen. Hierbei greifen die Fasern (7) auf der dem Gemisch zugewandten, also inneren Seite krallenartig in das Gemisch ein und erzeugen hierdurch eine zusätzliche Scherfe­ stigkeit, die eine Relativbewegung des Gemisches tangential zu äußeren Schicht (1, 2) unterbindet. An ihrem äußeren Ende sind die Fasern durch Ver­ schmelzen zu Kegeln oder Kugeln verformt und bilden in ihrer Gesamtheit eine noppenartige Struktur, die dafür Sorge trägt, daß auch auf der Oberfläche der beiden äußeren Schichten ein hohes Maß an Rauhig­ keit erzeugt wird, die eine Relativbewegung zwi­ schen Dichtungsmatte und Erdreich sowohl an der Ober- und/oder auch Unterseite mit hoher Wahr­ scheinlichkeit unterbindet.

Im Ergebnis erhält man eine Dichtungsmatte, die die Vorzüge der aus dem Stande der Technik bekannten Dichtungsmatten beinhaltet und darüber hinausgehend zusätzlich eine hohe Rauhigkeit und demzufolge eine hohe Scherfestigkeit an den beiden Oberflächen auf­ weisen kann.

Claims (10)

1. Dichtungsmatte für den Einsatz im Tiefbau zur Isolation von Erdreich gegen Flüssigkeit, insbeson­ dere Wasser, mit zwei äußeren, aus Fasermaterial bestehenden Schichten (1, 2) zwischen die ein Pul­ ver aus mineralischem Dichtungsmaterial (4), z. B. Bentonit, eingebracht ist sowie die beiden Schich­ ten (1, 2) miteinander vernäht sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen die äußeren Schichten (1, 2) ein Ge­ misch (3) aus mineralischem Dichtungsmaterial (4) und Fasern (5) eingebracht ist, die beiden äußeren Schichten (1, 2) ein Gewebe sind und
punktförmig über das Gewebe verteilt bündelartig Fasern (7) eingezogen sind, die senkrecht zum Gewebe verlaufen und beidseitig über die Gewebeoberfläche überstehen und/oder das Gewebe mit einer aus Ober- und Unterfaden ge­ bildeten Naht versehen ist.

2. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Gewebe ein Bändchengewebe ist.

3. Matte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand benachbarter, die Schich­ ten verbindender Nähte 5 cm oder 2,5 cm oder 1,25 cm beträgt.

4. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen überstehenden Bündeln von Fasern (7) miteinander verschmolzen sind.

5. Matte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (7) aus Thermoplasten bestehen, die durch Wärmeapplikation von außen miteinander ver­ schmolzen sind.

6. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stärke der Faser (7) von 20 dtex.

7. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Gewebeebene verlaufende Naht aus thermoplastischem Material be­ steht und durch Wärmeapplikation zumindest außen verschmolzen ist.

8. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Dichtungsmate­ rial (4) zugewandte Oberfläche des Gewebes mit ei­ nem Verdickungsmittel beschichtet ist.

9. Matte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsmittel ein Schaum ist.

10. Matte nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch organische Verdickungsmittel, wie Stärke, Cellulose, Alginate, Gelatine, Polyvinylalkohol, und/oder anorganische Verdickungsmittel, wie Zeo­ lithe, Kieselsäure, Montmorillonit.