DE4122992A1 - Verbesserter verbund im ueberlappungsbereich von vernadelten bentonit-dichtungsmatten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Faser­ verbund im Überlappungsbereich von vernadelten Bentonit- Dichtungsmatten.

Derartige, aus der eigenen DE-OS 37 04 503 bekannte wasser- und/oder ölundurchlässige Dichtungsmatten bestehen im wesent­ lichen aus einer Trägerschicht, einer Zwischenschicht aus quellfähigem Bentonit und einer Deckschicht. Im vorliegenden Fall bestehen sowohl die Trägerschicht als auch die Deckschicht aus einem Vliesstoff.

Die verwendeten Vliesstoffe bestehen vorzugsweise aus Quali­ täts-Kunststoff-Fasern, insbesondere aus Polyethylen-, Poly­ propylen-, Polyester-, Polyacryl- und/oder Polyamidfasern. Besonders bevorzugt im Einsatzgebiet der Deponietechnik sind Vliesstoffe aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder Poly­ propylen, die verrottungsfest (resistent) gegen alle im Ge­ wässer und im Boden vorkommenden Substanzen sind und somit nachweislich eine extrem hohe Lebensdauer gewährleisten. Ihre überaus hohe Reißfestigkeit bewirkt eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen.

Im Aufbau handelt es sich bei den eingesetzten Vliesstoffen vorzugsweise um durch Vernadelung mechanisch verfestigte Spinnfaservliese. Sie sind so aufgebaut, daß die gekräuselt zusammengefügten Fasern ein Flächengebilde mit unzähligen labyrinthartigen Gängen bilden. Hierbei wird die Bodenstruktur ideal nachgebildet. Das Gefüge der Vliesstoffe läßt sich je nach der Bodenbeschaffenheit gröber oder feiner einstellen, so daß eine optimale Anpassung an die anstehende Bodenart ge­ währleistet ist. Die mechanische Verfestigung garantiert einen hohen Reibungswert zwischen dem anstehenden Boden und dem Vlies­ stoff sowie die Abdeckung. Anstelle der durch Vernadelung me­ chanisch verfestigten Vliesstoffe kann man auch solche Vlies­ stoffe einsetzen, die mittels der Nähwirktechnik oder durch Verwirbelung mechanisch verfestigt wurden, oder solche Vlies­ stoffe, die chemisch verfestigt wurden.

Die als Zwischenschicht verwendeten quellfähigen Bentonite sind Tone mit merklichem bis hohem Gehalt an Smectit (Montmorillonit), der die Eigenschaften (hohe Quellbarkeit, gutes Wasserbindevermögen, hohe Plastizität) maßgebend be­ stimmt. Um aus einem in Wasser wenig quellfähigen Erdalkali- Bentonit einen hochquellfähigen Aktivbentonit zu erhalten, werden die Erdalkaliionen der Bentonite durch Alkaliionen, vorzugsweise Natriumionen, ersetzt. Als "hochquellfähiger" Aktivbentonit wird daher Natrium-Bentonit mit seiner stark erhöhten Plastizität, Viskosität, Thixotropie und Wasserauf­ nahme bevorzugt. Besonders bevorzugt sind die natürlich vorkommenden Natrium-Bentonite, insbesondere solche, die aus dem Abbaugebiet in Wyoming, USA, kommen.

Bei der Herstellung dieser bekannten Dichtungsmatten geht man so vor, daß man auf die Trägerschicht zunächst die Schicht aus trockenem, quellfähigem Bentonit und dann darauf die Deck­ schicht aufbringt und anschließend alle drei Schichten in einem Nadelstuhl vernadelt.

Die auf diese Weise erhaltenen Dichtungsmatten sind übli­ cherweise 4,5 Meter breit und 30 Meter lang und werden auf Rolle zur Baustelle geliefert.

Bei der Verlegung dieser Dichtungsmatten ist so vorzugehen, daß man eine Randüberlappung von 30 bis 50 cm erhält. Dabei ist es bekannt, den Überlappungsbereich sorgfältig mit Bento­ nitpulver und/oder Bentonitpaste abzudichten. Zu diesem Zweck wird auf die faltenfrei ausgerollte Bahn in ca. 30 cm Abstand zur Kante ein 10 cm breiter und ca. 1 cm dicker Streifen Ben­ tonitpulver oder Bentonitpaste aufgebracht. Das Bentonitpulver kann zum Beispiel mit einem Streuwagen aufgebracht werden. Die Paste kann man mit Hand aufspachteln oder per Pumpe aus einem entsprechend geformten Mundstück aufpressen. Darauf wird dann überlappend die nächste Bahn verlegt.

Das aufgestreute Bentonitpulver bzw. die aufgebrachte Bentonit­ paste dient nicht nur dazu, den Zwischenraum zwischen den sich überlappenden Bereichen abzudichten, sondern ein Teil des Pulvers bzw. der Paste dringt auch in die sich gegenüberliegenden Vliesstoffe ein. Nach Untersuchungen im Feld und im Labor kann mit dieser Fügetechnik im Überlappungsbereich ein Wasserdurch­ lässigkeitsbeiwert von k = ca. 5×10^-9m/s erreicht werden. Da die Dichtungsmatte selbst Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte von kleiner als 10^-10m/s besitzt, ist es eine Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung eine Fügetechnik zu entwickeln, die im Überlappungsbereich Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte in der Größenordnung der Dichtigkeit der Matte selbst erwarten läßt.

Als Nachteil bei der bisherigen Fügetechnik hat sich ferner herausgestellt, daß an Böschungen oder auch beim Aufbringen der zur Belastung der Matte notwendigen Erdschichten auf horizontalen Flächen eine gegenseitige Mattenverschiebung mit Faltenbildung im Überlappungsbereich eintreten kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bisher angewandte Fügetechnik im Überlappungsbereich von Bentonit­ matten der vorstehend beschriebenen Art so zu verbessern, daß der Überlappungsbereich eine kraftschlüssige Einheit bildet, so daß keine Verschiebung der Vliesstoffschichten im Überlappungs­ bereich mehr möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung auf drei verschiedenen Wegen und zwar entweder

• a) dadurch, daß man den mit Bentonitpulver bzw. Bentonit­ paste versehenen Überlappungsbereich in situ mit einer mobilen Vernadelungsvorrichtung auf der Baustelle ver­ nadelt, wobei einerseits ein kraftschlüssiger Verbund der im Überlappungsbereich gegenüberliegender Vliesstoff­ schichten erreicht wird und andererseits so viel Bentonit in die Porenräume der sich gegenüberliegenden Vliesstoff­ schichten eingenadelt wird, daß diese Vliesstoffbereiche eine zufriedenstellende, in der Größenordnung der Wasser­ dichtigkeit der Dichtungsmatte selbst liegende Wasserdich­ tigkeit zeigen, oder
• b) dadurch, daß man in den sich überlappenden Vliesstoff­ schichten alle Porenräume mit Bitumen oder einem allwettertauglichen, witterungsbeständigen und gegen Bodenbakterien widerstandsfähigen Kunststoff wobei Bitumen oder Kunststoff im Gemisch mit Bentonit vorliegen können, ausfüllt, was entweder in situ auf der Baustelle oder aber fabrikmäßig erfolgen kann, und dann die derart vollständig aufgefüllten, sich überlappenden Vliesstoffbereiche mit allwettertauglichen, witterungsbe­ ständigen und gegen Bodenbakterien widerstandsfähigen Klebstoffen kraftschlüssig verklebt oder aber kraft­ schlüssig verschweißt, wobei bei der in situ erfolgenden Tränkung der Randbereiche die eingesetzten Bitumen- oder Kunststoffsysteme, gegebenenfalls im Gemisch mit Bentonit, gleichzeitig die überlappenden Vliesstoffbereiche ver­ kleben, oder
• c) dadurch, daß man entweder fabrikmäßig die Vliesstoffbe­ reiche der Dichtungsmatte, die später den Überlappungsbe­ reich bilden, auf einer oder beiden Seiten zu "Folien" zusammenschmilzt und dann auf der Baustelle nach der Ver­ legung verklebt oder verschweißt, daß man in einem Arbeits­ gang die sich im Überlappungsbereich gegenüberliegenden Vliesstoffschichten zu "Folien" zusammenschmilzt und sofort durch sich daran anschließendes Zusammenpressen kraftschlüssig miteinander verschweißt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt den Überlappungsbereich von 2 Bentonitmatten.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt die linke und rechte Seite einer erfindungsgemäß behandelten Bentonit-Dichtungsmatte.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt in schematischer Darstellung den Überlappungsbereich von 2 erfindungsgemäß behan­ delten Bentonit-Dichtungsmatten.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung im Querschnitt die im späteren Überlappungsbereich bildende Kante einer Dichtungsmatte, die beidseitig einschließlich der Endkante mit Kunststoff bzw. Kunststoff-Bentonit-Ge­ misch versiegelt ist.

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung im Querschnitt den späteren Überlappungsbereich, bei dem die beiden Vliesstoffschichten zu einer Folie zusammengeschmolzen sind.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Dichtungsmatten be­ stehen aus der Deckschicht 1, 1′, der Trägerschicht 2, 2′ und der zwischen Träger und Deckschicht befindlichen Bentonit­ schicht 3, 3′. Im Überlappungsbereich liegen die Vliesstoff­ schichten 2, 1, 2′ und 1′ übereinander. Wie man an dieser Darstellung erkennt, ist es möglich, daß ohne Behandlung durch die überlappenden Bereiche der Vliesstoffschichten 1 und 2′ Wasser in den Untergrund eindringen kann. Um dies zu verhin­ dern, bringt man im Überlappungsbereich zwischen den Vlies­ stoffschichten 1 und 2′ Bentonitpulver bzw. Bentonitpaste (in der Fig. 1 nicht dargestellt) ein und vernadelt dann auf der Baustelle in situ den Überlappungsbereich mit einer mobi­ len Vernadelungsvorrichtung. Diese mobile Vernadelungsvorrich­ tung besteht im wesentlichen aus einer mit Schieber- bzw. Zug­ stange versehene, gleichzeitig als Lochplatte (Abstreiferplatte) fungierende Schiebeplatte, auf der eine Halterungs- und Füh­ rungseinrichtung für das nach oben und unten bewegliche Nadel­ brett montiert ist, das durch eine ebenfalls auf der Schiebe­ platte montierte Antriebsvorrichtung über eine entsprechende Exzenterwelle senkrecht nach oben und unten bewegt werden kann, wobei, wie die üblicherweise bei stationär arbeitenden Nadelstühlen, vorhandene untere Lochplatte (Stichplatte) in Wegfall gekommen ist. Das Nadelbrett dieser mobilen Vernadelungsvorrichtung ist gleichzeitig mit zwei verschiedenen Nadelsorten bestückt, wobei die eine Nadelsorte nach unten gerichtete Widerhaken und die andere Nadelsorte nach oben gerichtete Widerhaken aufweist. Anstelle dieser beiden verschiedenen Nadelsorten oder aber auch zusätzlich, kann man das Nadelbrett mit Spezialnadeln, sogenannten Doppelfunktionsnadeln, bestücken, die Widerhaken aufweisen, von denen ein Teil nach unten und ein Teil nach oben gerichtet ist, wobei möglichst viele Wider­ haken in Nadelspitzennähe angeordnet sind.

Durch diese Vernadelung mit der mobilen Vernadelungsvorrich­ tung wird sowohl ein kraftschlüssiger Verbund der Vliesstoff­ schichten 1 und 2′ als auch eine Abdichtung dieser Vliesstoff­ bereiche 1 und 2′ durch in die Porenräume dieser Vliesstoffbe­ reiche eingedrungenen Bentonitteilchen erreicht.

Eine andere Möglichkeit in diesem Überlappungsbereich eine kraft­ schlüssige und wasserdichte Verbindung herzustellen, besteht darin, daß man die in dem Vliesstoffbereichen 1 und 2′ befind­ lichen Porenräume mit einem verrottungsbeständigen und in weiten Temperaturbereichen temperaturunabhängigen Kunststoff bzw. Kunststoff-Bentonit-Gemisch ausfüllt. Man kann dabei so vorgehen, daß man beispielsweise eine Dichtungsmatte an der linken Längskante in der unteren Vliesstoffschicht 2 und an der rechten Längskante die obere Deckschicht 1 versiegelt, so daß man die versiegelten Bereiche 4 bzw. 5, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, erhält.

Bei der Verlegung bildet dann 4 den Teil der Dichtungsmatte über den die Kante 5 einer zweiten Dichtungsbahn überlappt. Zur zusätzlichen Abdichtung kann man dann noch an der End­ kante der oben überlappenden Vliesstoffbahn den in Fig. 3 mit 6 gekennzeichneten Bereich mit einem Silikon und/oder anderem klebefähigem Kunststoff ausfüllen, wobei diese Versiegelung auch so gestaltet werden kann, daß diese Ver­ siegelungsmasse gleichzeitig zusätzlich die untere Vlies­ stoffschicht 1 bis zur Bentonitschicht 3 durchdringt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn man eine zusätzliche Sicherheit hinsichtlich der Wasserundurchlässigkeit des Überlappungsbereiches haben möchte, der durch Vernadelung und Einbringung einer Zwischenschicht von Bentonitpulver oder Bentonitpaste in den Zwischenraum zwischen den sich überlappenden Vliesstoffbereichen 1 und 2′ verbunden wurde.

Bei der Verlegung der in Fig. 2 dargestellten fabrik­ mäßig in den Randbereichen 4 und 5 versiegelten Dichtungs­ matten muß natürlich sorgfältig darauf geachtet werden, daß die Bereiche 5 und 4 tatsächlich übereinander zu liegen kommen. Um Fehler in dieser Richtung auszuschließen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den gesamten Randbereich, wie in Fig. 4 dargestellt, mit Kunststoff zu versiegeln, so daß man eine Durchdringung der Vliesstoffbereiche 7 und 7′ einschließlich einer Versiegelung der Stirnkante 7′′ erreicht. Bei dieser "Verkappung" der Ränder ist es nicht notwendig, daß der gesamte Vliesstoffbereich bis zur Bentonitschicht hin mit Kunststoff ausgefüllt ist, da nach der Verklebung ent­ sprechend gegenüberliegender Randbereiche im Überlappungs­ bereich kein Wasser mehr durch den Überlappungsbereich hin­ durchtreten kann. Diese "Verkappung" kann man auch dadurch er­ reichen, daß man einen Folienstreifen oben und unten im Be­ reich 7, 7′ anschweißt, wobei gleichzeitig die Stirnseite 7′′ mit verschlossen wird.

Eine weitere Möglichkeit, eine Randzone bei den Dichtungs­ matten zu schaffen, die eine spätere Wasserdichte und kraft­ schlüssige Verbindung im Überlappungsbereich ergeben kann, ist in Fig. 5 dargestellt, bei der die die Ränder bildenden Vliesstoffbereiche zu einer wasserundurchlässigen Folie zusammengeschmolzen wurden. Diese Folienbereiche können dann mit einer anderen Dichtungsmatte gleicher Art überlappend verklebt oder verschweißt werden.

Zu Kunststoffsystemen, die sich zur Auffüllung des Poren­ raumes der sich überlappenden Vliesstoffbereiche eignen, gehören vorzugsweise Reaktionsharzsysteme, insbesondere Polyurethan- und Epoxidharzsysteme, Quellschweißpasten, zum Beispiel auf Polybutadien-Basis, wäßrige Kunstharzdisper­ sionen, zum Beispiel auf Acrylat-Basis (Acronal-Produkte der Firma BASF) sowie Heißsiegel- und Schmelzkleber. In ähnli­ cher Weise können auch spezielle Bitumensorten eingesetzt werden. Sowohl die vorstehend genannten Kunststoffsysteme, ein­ schließlich der Kleber, als auch die verschiedenen Bitumensorten werden vorzugsweise mit Bentonit abgemischt, was insbesondere für die Polyurethansysteme gilt, die mit Bentonit vorzugsweise im Gewichtsverhältnis Polyurethansystem zu Bentonit von 1 : 1 bis 5 : 1 gemischt werden.

Je nach Viskositätsgrad der eingesetzten gegebenenfalls mit Bentonit gefüllten Kunststoff- oder Bitumensysteme dringen diese entweder von alleine in die Porenräume ein oder sie werden durch entprechende Anpreßwalzen oder andere Einrich­ tungen eingepreßt, wobei gleichzeitig eine Verdichtung des Vliesstoffvolumens in den sich überlappenden Bereichen herbeigeführt werden kann.

In ähnlicher Weise kann eine Verdichtung der Vliesstoff­ schichten auch dadurch erreicht werden, daß man die sich überlappenden Vliesstoffbereiche mittels Heizwalzen oder anderen Einrichtungen zu wasserundurchlässsigen folienähn­ lichen Flächengebilden zusammenpreßt.

Claims (10)

1. Wasser- und/oder ölundurchlässige Dichtungsmatte mit verbessertem Verbund im Überlappungsbereich, die im wesentlichen aus zwei Vliesstoffschichten als Deck- und Trägerschicht und einer dazwischen eingenadel­ ten Bentonitschicht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenräume zwischen den Fasern in den Vlies­ stoffbereichen, die nach der Verlegung den Überlappungs­ bereich bilden, mit Bitumen oder einem allwettertauglichen, witterungsbeständigen und gegen Bodenbakterien wider­ standsfähigen Kunststoff oder einem solchen mit Bentonit gefüllten Kunststoff oder Bitumen ausgefüllt sind, wobei dies entweder nur für die im Überlappungsbereich direkt aufeinander zu liegen kommenden Vliesstoffbereiche, d. h. der Deckschicht der unten liegenden Dichtungbahn und der Trägerschicht der darauf liegenden Vliesstoffbahn gilt, oder aber daß die Porenräume aller Vliesstoffbereiche, die im Überlappungsbereich übereinander zu liegen kommen, mit dem Kunststoff oder Bitumen oder deren Gemisch mit Bentonit ausgefüllt sind.

2. Dichtungsmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenräume aller Vliesstoffbereiche, die später im Überlappungsbereich übereinander liegen mit Kunststoff ausgefüllt sind und gleichzeitig die Stirn- Kanten der Dichtungsmatten mit dem Kunststoff versiegelt sind, so daß aus den Stirnkanten das Bentonitpulver nicht mehr austreten kann.

3. Verfahren zur Herstellung eines wasserdichten und kraft­ schlüssigen Verbundes im Überlappungsbereich von Dich­ tungsmatten gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorliegende Erfindung auf drei verschiedenen Wegen gelöst werden kann und zwar entweder

• a) dadurch, daß man den mit Bentonitpulver bzw. Bentonit­ paste versehenen Überlappungsbereich in situ mit einer mobilen Vernadelungsvorrichtung auf der Baustelle ver­ nadelt, wobei einerseits ein kraftschlüssiger Verbund, der im Überlappungsbereich gegenüberliegender Vliesstoff­ schichten erreicht wird und andererseits so viel Bentonit in die Porenräume der sich gegenüberliegenden Vliesstoff­ schichten eingenadelt wird, daß diese Vliesstoffbereiche eine zufriedenstellende, in der Größenordnung der Wasser­ dichtigkeit der Dichtungsmatten selbst liegende Wasser­ dichtigkeit zeigen, oder
• b) dadurch, daß man in den sich überlappenden Vliesstoff­ schichten alle Porenräume mit Bitumen oder einem allwetter­ tauglichen, witterungsbeständigen und gegen Bodenbakterien wiederstandsfähigen Kunststoff oder einem solchen mit Bentonit gefüllten Kunststoff oder Bitumen ausfüllt, was entweder in situ auf der Baustelle oder aber fabrikmäßig erfolgen kann, und dann die derart vollständig aufgefüllten, sich überlappenden Vliesstoffbereiche mit allwettertauglichen, witterungsbeständigen und gegen Bodenbakterien widerstands­ fähigen Klebstoffen kraftschlüssig verklebt oder aber kraft­ schlüssig verschweißt, wobei bei der in situ erfolgenden Tränkung der Randbereiche die eingesetzten Bitumen- oder Kunststoffsysteme, gegebenenfalls im Gemisch mit Bentonit, gleichzeitig die überlappenden Vliesstoffbereiche verkleben, oder
• c) dadurch, daß man entweder fabrikmäßig die Vliesstoffbe­ reiche der Dichtungsmatte, die später den Überlappungsbe­ reich bilden, auf einer oder beiden Seiten zu "Folien" zusammenschmilzt und dann auf der Baustelle nach der Ver­ legung verklebt oder verschweißt, oder daß man in einem Arbeitsgang die sich im Überlappungsbereich gegenüber liegenden Vliesstoffschichten zu "Folien" zusammenschmilzt und sofort durch sich daran anschließendes Zusammenpressen kraftschlüssig miteinander verschweißt.

4. Verfahren nach Anspruch 3(a), dadurch gekennzeichnet, daß man die In-situ-Vernadelung auf der Baustelle mit einer mobilen Vernadelungsvorrichtung durchführt, die gekennzeich­ net ist durch eine mit Schiebe- bzw. Zugstange versehene, gleichzeitig als Lochplatte (Abstreiferplatte) fungierende Schiebeplatte, auf der eine Halterungs- und Führungsein­ richtung für das nach oben und unten bewegliche Nadelbrett montiert ist, das durch eine ebenfalls auf der Schiebe­ platte montierte Antriebsvorrichtung über eine entsprechen­ de Exzenterwelle senkrecht nach oben und unten bewegt wer­ den kann, wobei die üblicherweise bei stationär arbeiten­ den Nadelstühlen vorhandene untere Lochplatte (Stichplatte) in Wegfall gekommen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3(a) und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Verna­ delungsvorrichtung ein Nadelbrett aufweist, daß gleichzeitig mit zwei verschiedenen Nadelsorten bestückt ist, wobei die eine Nadelsorte nach unten gerichtete Widerhaken und die an­ dere Nadelsorte nach oben gerichtete Widerhaken aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 3(a), 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Vernadelungsvorrichtung ein Nadelbrett aufweist, das zu­ sätzlich zu den beiden verschiedenen Nadelsorten gemäß Anspruch 5 oder anstelle derselben Spezialnadeln, soge­ nannte Doppelfunktionsnadeln aufweist, die Widerhaken ha­ ben, von denen ein Teil nach unten und ein Teil nach oben gerichtet ist, wobei möglichst viele Widerhaken in Nadel­ spitzennähe angeordnet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 3(b), dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoffsystem ein Polyurethan- oder Epoxidharz­ system oder diese im Gemisch mit Bentonit einsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 3(b), dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoffsystem eine Quellschweißpaste zur gleich­ zeitigen Durchdrängung und Verklebung der sich überlappen­ den Bereiche einsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 3(b), dadurch gekennzeichnet, daß man in situ eine wäßrige Kunstharzdispersion zur gleich­ zeitigen Durchtränkung und Verklebung der sich überlappen­ den Vliesstoffbereiche einsetzt.

10. Verfahren nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Verklebung, Verschweißung oder Vernadelung des Überlappungsbereiches die obere Kante der überlappenden Dichtungsmatte mit Kunststoff, vorzugsweise mit Silikon, versiegelt.