Kapillarschutzschichten für mineralische Dichtungskomponenten in Oberflächenabdichtungen

Klimatische Einwirkungen erzeugen in den mineralischen Komponenten von Oberflächenabdichtungen periodische Wassergehaltsschwankungen, die naturgemäß Quell- oder Schrumpfeffekte der Böden zur Folge haben. In mineralischen Dichtungskomponenten, wie sie in einer Regeldichtung der DK 1 und in alternativen Aufbauten bei höherklassigen Deponien verwendet werden, aber auch in mineralischen Dichtungen von Deichen und Rückhaltebecken, kommt es bei einem unverträglichen Wasserentzug zu Trockenrissen. Die Dichtwirkung geht meist irreversibel verloren. Dieser Austrocknungsgefahr kann bei der Planung solcher Dichtungen mit zwei unterschiedlichen Strategien begegnet werden. Zum einen können für die mineralische Dichtung Böden mit einer möglichst geringen Schrumpfempfindlichkeit gewählt und diese so eingebaut werden, dass die Dichtung bei den zu erwartenden Einwirkungen aus Trockenstress nur verträglich schrumpft. Diese Strategie zielt auf Dichtungsmaterialien, die bei Wasserentzug eine hohe Dehnsteifigkeit aufweisen. Die andere Strategie zielt auf die Verringerung der klimatischen Einwirkungen auf die mineralische Dichtung, i. e. auf die Vermeidung eines schädlichen Wasserentzugs.

Der Beitrag behandelt die Wirkungsweise und die Effekte einer mineralischen Schicht, mit der im Sinne der zweiten Strategie schädliche Wasserspannungen von der Dichtung ferngehalten werden. Solch eine dünne Kapillarschutzschicht (KSS) aus einem Fein- oder Mittelsand, unmittelbar auf der mineralischen Dichtung in einer Stärke von 10 bis 15 cm aufliegend, dient ergänzend zur Rekultivierungsschicht als saisonaler Wasserspeicher, der in Trockenphasen Wasser an die mineralische Dichtung abgibt. Der wesentliche Effekt liegt aber nicht in dieser begrenzten Speicherfunktion, sondern darin, dass die während der Trockenphasen in der Dränschicht und der Rekultivierungsschicht wirkenden extrem hohen Wassersaugspannungen nicht auf die mineralische Dichtung aufgeprägt werden. Eine Kapillarschutzschicht entkoppelt die mineralische Dichtung von diesen schädlichen Einwirkungen. Die schützenden Effekte einer KSS werden in diesem Beitrag durch Ergebnisse einfacher Laborversuche qualitativ veranschaulicht. Eine KSS kann aber mehr als nur eine konstruktive Maßnahme gegen eine Austrocknungsgefährdung sein. Mit den verfügbaren numerischen Modellen zur Simulation des Wasserhaushaltes in Oberflächenabdichtungen ist eine quantitative Analyse bis hin zu einer standortspezifischen wirtschaftlichen Optimierung der Materialien und Schichtdicken eines Aufbaus möglich.

Seiten 540 - 546