Temperaturabhaengiger Wassertransport in Deponieoberflaechenabdichtungen. Feldversuche in bindigen mineralischen Dichtungen unter Kunststoffdichtungsbahn

Hamburg

1995

200 S.

zahlr. Lit. Ang.

Bandaufführung

62118

Zur Oberflaechenabdichtung von Altlasten und hoeher belasteten Deponien fordern die technischen Regelwerke den Einsatz von Kombinationsdichtungen. Eine Kombinationsdichtung besteht aus einer Kunststoffdichtungsbahn aus PEHD auf einer bindigen mineralischen Dichtung. Bindige mineralische Dichtungen sind durch Austrocknung und Schrumpfung gefaehrdet. In Kombinationsdichtungen schuetzt die Kunststoffdichtungsbahn die bindige mineralische Dichtung zuverlaessig vor einer Austrocknung von oben. Es tritt jedoch eine temperaturabhaengige Wasserbewegung auf, die im Sommer abwaerts und im Winter aufwaerts gerichtet ist. Unklar war bisher, ob die sommerliche Wasserabgabe ueberwiegt und allmaehlich zu einer Austrocknung der mineralischen Dichtung fuehrt oder ob sie im Winter vollstaendig kompensiert wird. Zudem wurde befuerchtet, dass die temperaturinduzierte Austrocknung verstaerkt wird, sobald sich ein waermeproduzierender Deponiekoerper abkuehlt und die Dauer der Phase mit abwaerts gerichtetem Wasseraustrag zunimmt. Ziel der Arbeit ist es daher, das Langzeitverhalten einer bindigen mineralischen Dichtung mit bedeckender Kunststoffdichtungsbahn unter kontrollierten Temperaturverhaeltnissen und die in einer Kombinationsdichtung eines Deponieabdecksystems ablaufenden temperaturabhaengigen Prozesse zu untersuchen. In einem theoretischen Teil der Arbeit werden zunaechst die wichtigsten Transportmechanismen der isothermen und anisothermen Wasserbewegung behandelt sowie die Bedeutung der Dampfphase im Boden und die Funktionsweise des gekoppelten Transports in der dampffoermigen und fluessigen Phase in Abhaengigkeit von der Temperatur herausgestellt. Das Untersuchungskonzept und der Versuchsaufbau werden vorgestellt: Um den Einfluss der Temperatur auf den Wasserhaushalt der Kombinationsdichtung zu erfassen, wurden in der Oberflaechenabdichtung der Altdeponie Hamburg-Georgswerder im Herbst 1992 drei Messfelder eingerichtet und die auf der Deponie im Dichtsystem herrschenden Temperaturverhaeltnisse in situ modifiziert. Im anisothermen Messfeld wurde mit einem dauerhaft positiven Temperaturgradienten in der Dichtung von +4 K/m eine Austrocknung der mineralischen Dichtung forciert. Ein weiteres Messfeld wurde als quasi- isotherme Variante unter Ausschaltung des Temperaturgradienten betrieben. In beiden Faellen wurde die winterliche Wiederbefeuchtung unterbunden. Das dritte Messfeld diente als unbeeinflusstes Kontrollfeld. Jedes Messfeld repraesentierte einen ungestoerten Ausschnitt der Kombinationsdichtung (1m x 1m Flaeche, 0,75m Maechtigkeit, 1,40m unter der Gelaendeoberkante). Oberhalb und unterhalb der Kombinationsdichtung waren ohne Stoerung der Dichtung Rohrwaermetauscher zur Einstellung der gewuenschten Temperaturverhaeltnisse installiert worden. Der Messbetrieb begann im Fruehjahr 1993. Die in den Feldversuchen eingesetzten Messtechniken zur Bestimmung der bodenhydrologischen Parameter (Wasserspannung, Bodenluftdruck, Bodenwassergehalt) werden unter besonderer Beruecksichtigung des Temperatureinflusses auf den Messwert erlaeutert. Vor allem die Methodik zur Bestimmung des Bodenwassergehaltes, Time Domain Reflectometry (TDR), wird ausfuehrlich behandelt. Es zeigte sich, dass die mit der TDR-Technik in der Geschiebemergeldichtung bestimmten Wassergehalte keine Schluesse auf Wassergehaltsveraenderungen zulassen, da die Unterschiede zwischen den Messterminen im Bereich der Messgenauigkeit der TDR liegen. Darueber hinaus ueberlagerte eine Temperaturabhaengigkeit des Messignals eventuell eintretende Wassergehaltsveraenderungen in erheblichem Masse. Als potentielle Ursachen werden die Temperaturabhaengigkeit des Verhaltens von Adsorptionswasser, der Relaxation von Wasser und der spezifischen Leitfaehigkeit der Bodenloesung diskutiert. Anhand von Literaturangaben wird ein kurzer Ueberblick gegeben, welche Temperaturen im Inneren von exothermen Deponien zu erwarten sind. Generell wird der Temperaturhaushalt eines Deponieabdecksystems im ...