DE10352434B4 - Anordnung zur Oberflächenabdeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen - Google Patents

Abstract

Anordnung zur Oberflächenabdeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen, wie Schlammteiche, industrielle Absetzanlagen, Teerteiche oder dergleichen, umfassend ein mattenartiges Sperrschicht-Flächengebilde, bestehend aus einer oder mehreren Vlies- oder Gewebeschichten und einem feinstkörnigen Gemisch aus quellfähigen Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindenden Substanzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
– das Flächengebilde in die Vlies- oder Gewebeschichten eingebettet das feinstkörnige Gemisch aus quellfähigen Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindenden Substanzen aufweist,
– mit einem in der Abdeckungsebene Zugkräfte aufnehmenden Gitterelement punktuell oder in vorgegebenen Flächenabschnitten in Verbindung steht,
– wobei das Gitterelement oberhalb und/oder unterhalb des Flächengebildes vorgesehen ist
– und das bevorzugt ausrollbare Flächengebilde mit Gitterelement bahnförmig vorkonfektioniert und so flüssigkeitsdurchlässig ist, dass bei Auflast auf der Abdeckung feste Anteile des Ablagerungssubstrats im Sperrschicht-Flächengebilde zurückgehalten werden sowie Flüssigkeit langsam hindurchtritt und eine Konsolidierung des Ablagerungssubstrats stattfindet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Oberflächendeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen, wie Schlammteiche, industrielle Absetzanlagen, Teerteiche oder dergleichen, umfassend ein mattenartiges Sperrschicht-Flächengebilde, bestehend aus Vlies- oder Gewebeschichten und einem feinstkörnigen Gemisch aus quellfähigen Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindenden Substanzen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Bezüglich des gattungsbildenden Standes der Technik sei auf die DE 197 33 740 C2 verwiesen, die eine Wasserdurchtritts-reduzierende Oberflächenabdeckung von Ablagerungen offenbart.
• Abdeckungen auf Ablagerungen, welche aus weichem, d.h. nicht tragfähigem Material oder Substrat bestehen, und bei denen die Notwendigkeit gegeben ist, aus umwelt- und ordnungsrechtlichen Gründen eine Oberflächenabdeckung aufzubringen, können nach dem Stand der Technik in unterschiedlicher Weise realisiert werden.
• Zum einen besteht die Möglichkeit des Aufbringens einer sogenannten Polsterschüttung.
• Hier werden Schüttungen aus körnigen und saugfähigen, d.h. die Flüssigkeit des Materials oder Substrats aufnehmenden und/oder durchleitenden Eigenschaften besitzenden Stoffen so lange aufgebracht, bis sich eine tragfähige Fläche ausgebildet hat. Der Nachteil ist hier, dass sehr große Schüttungsmengen notwendig sind und damit ein hoher, unerwünschter Volumenzu wachs bezüglich der Ablagerung entsteht. Weiterhin ist das Ausführungsrisiko sehr hoch, da die Qualität der Schüttung, insbesondere des in die Ablagerung hineingedrückten Schüttungsanteils nicht ausreichend kontrollierbar ist. Hier besteht konkret die Gefahr, dass die Schüttung durchsackt, d.h. praktisch in die Ablagerung hineinsinkt und sich dadurch keine insgesamt tragfähige Oberfläche ausbildet.
• Die WO 03/106166 A1 betrifft eine wasserdichte Abdeckung, z.B. für Deponien, wobei die dortige Abdeckung mehrere Schichten umfasst. Konkret ist eine untere Schicht durchlässig oder halbdurchlässig ausgebildet. Oberhalb dieser unteren Schicht befindet sich eine Bentonitmasse. Diese Bentonitmasse wird mit einem nichtdurchlässigen Material, z.B. aus Kunststoff überdeckt. Diese Kunststoff-Überdeckungsschicht wiederum besitzt Verstärkungselemente in Form gitterförmiger Abschnitte. Wird das Gebilde gemäß vorstehend beschriebener Ausgestaltung als Deponieabdeckung mit der undurchlässigen Schicht oben ausgelegt, besteht die Gefahr, dass das Bentonitmaterial austrocknet und dann nicht mehr unter der angestrebten Dichtwirkung zur Verfügung steht.
• Eine weitere Möglichkeit der Abdeckung besteht darin, dass dem Ablagerungsmaterial zugemischt oder auf dieses aufgebracht Konditionierungsmittel wie Kalk, Zement oder Ähnliches zum Einsatz kommt, welches die oberflächige Feuchtigkeit bindet.
• Allerdings werden bei einer solchen Verfahrensweise im Regelfall keine ausreichenden Festigkeiten erreicht, es sei denn, die eingemischte Substratmenge mit Konditionierungsmittel ist bezogen auf die Deponatmenge erheblich, was jedoch unerwünschte Kostensteigerungen nach sich zieht. Weiterhin treten bei derartigen Abdeckungen exotherme Reaktionen und starke Emissionen auf, welche zu nachteiligen Umweltbelastungen führen können. Ebenso erhöht sich hier die Ablagerungsmenge bedingt durch die notwendige Zumischung.
• Auch besteht bei der letztgenannten Ausführungsform der Stabilisierung der Oberfläche die Gefahr des Einsinkens der gemischten Substrate in die Ablagerung, und zwar bevor sich eine geschlossene Decke ausgebildet hat bzw. bevor die Abbindereaktionen abgeschlossen sind, d.h. das Kondi tionierungsziel erreicht wurde. Grundsätzlich ist die entstehende Oberfläche allein noch nicht in einer solchen Weise tragfähig, dass das notwendige technische Gerät, welches das Konditionierungsmittel einmischt, auf die gemischte Oberfläche fahren kann, um auch weiter innerhalb der Fläche befindliche Bereiche entsprechend behandeln zu können.
• Letztendlich sind Abdeckungen auf einem nicht tragfähigen Deponat bekannt, die aus einer sogenannten Geogitter-Konstruktion bestehen. Dieses Geogitter kann zusätzlich eine Gewebeschicht besitzen, wobei das Gewebe dazu dient, feste Partikel der Ablagerung zurückzuhalten, und das Gitter die Aufgabe erfüllt, für eine gewisse Steifigkeit des Gewebes Sorge zu tragen. Allerdings tritt bei einer derartigen Anwendung eine in bestimmten Fällen unerwünschte Drainagewirkung auf, d.h. aus der Ablagerung können infolge der Auflast ausgepresste Flüssigkeiten ungehindert durch die Abdeckung hindurchtreten, was es aber in solchen Fällen gerade und insbesondere unter Umweltaspekten zu verhindern gilt.
• Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung zur Oberflächenabdeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen, wie z.B. Schlammteiche, industrielle Absetzanlagen, Teerteiche oder dergleichen anzugeben, wobei die Abdeckung selbst bereits unmittelbar nach dem Aufbringen belastbar sein soll und ein unerwünschtes Einsinken wirksam verhinderbar ist.
• Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Anordnung zur Oberflächenabdeckung unter Rückgriff auf ein mattenartiges Flächengebilde gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
• Die Abdeckung besteht aus einem mattenartigen flächigen Gebilde, welches Vlies- oder Gewebetragschichten mit eingebetteten feinstkörnigen Gemischen, diese wiederum quellfähige Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindende Substanzen aufweisend, enthält. Oberhalb und/oder unterhalb ist ein gitterartiges flächiges Mattenelement angeordnet, wobei jenes in der Fläche auftretende Zugkräfte aufnehmen kann, ohne dass eine Zerstörung eintritt. Zum Zweck der verbesserten Sofortsteifigkeit sind vorzugsweise die Gitterknoten verwindungssteif ausgebildet. Des weiteren können die Gitterstäbe des gitterartigen Elements eine gegebene Biegesteifigkeit aufweisen.
• Das mattenartige Sperrschicht-Flächengebilde steht punktuell oder in vorgegebenen Flächenabschnitten mit dem oberhalb und/oder unterhalb vorgesehenen Gitterelement in Verbindung, wobei das so entstandene Kombinationselement vorgefertigt und vorkonfektioniert ausgeliefert und bevorzugt durch Ausrollen bahnförmig verlegbar ist.
• Das derart aufgebrachte Kombinationselement kann sofort leichte, punktförmige Lasten, z.B. beim Betreten durch Personen aufnehmen und sinkt nicht ein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das aufgebrachte Kombinationselement sofort mit einer flächenhaft aufzutragenden Überschüttung bedeckbar ist.
• Durch die Kombination aus Sperrschicht-Flächengebilde und Gitterelement gemäß der vorstehend beschriebenen Lösung wird infolge der Oberflächenbelastung austretende Flüssigkeit, bei Schlamm z.B. Wasser oder bei Teer entsprechende flüssige Bestandteile, die auch kontaminiert sein können, unter der Abdeckung zurückgehalten. Durch die Ausführung des Sperrschicht-Flächengebildes und der dort vorgesehenen quellfähigen Tonmineralien besteht die Möglichkeit, die oben erwünschte Eigenschaft sicherzustellen oder, wenn dies gewünscht ist, eine geringe Menge Flüssigkeit gezielt zur Oberfläche gelangen zu lassen.
• Die durch die Belastung aus der Abdeckung initiierte Konsolidierung der Ablagerung wegen der ansonsten nach oben entweichenden Flüssigkeit wird verhindert oder zumindest auf ein sehr geringes und kontrollierbares Maß reduziert, wodurch ein schnelles bis schlagartiges Einsinken der Abdeckung in die Ablagerung vermeidbar ist.
• Wie bereits angedeutet, können oberhalb der Abdeckung weitere Schichten bestehend aus körnigen bis grobkörnigen, vorzugsweise gebrochenen Materialien, wie z.B. Schotter, Grobschlag, Recyclaten aus Betonabbruch oder Ähnliches aufgebracht werden, wobei in die Schüttung wiederum gitterartige, flächige Mattenelemente einbringbar sind.
• Diese Überdeckung der Abdeckung erfolgt mit dem Ziel, die endgültige Steifigkeit des Abdeckungssystems weiter zu erhöhen, damit sukzessiv weiteres und auch schweres Baugerät zur Fertigstellung der Abdeckung eingesetzt werden kann. Beim Aufbringen einer Schüttung aus grobkörnigem Material erfolgt zum Schutz des Kombinationselements, insbesondere des Sperrschicht-Flächengebildes, das Aufbringen einer Zwischenschicht, z.B. in Form feinkörniger Sand-Schüttlagen. Ebenso besteht die Möglichkeit, ein Schutzvlies oder Schutzgewebe auszulegen.
• Dadurch, dass das erfindungsgemäße Kombinationselement eine Feuchte-Sperrschicht aufweist, ist sichergestellt, dass eine klare Trennung von in oberhalb befindlichen Wasserlamellen zurückgehaltenem Niederschlagswasser oder sonstigem nicht kontaminierten Wasser von der unterliegenden, kontaminierten Flüssigkeit, die in der Ablagerung enthalten ist, dauerhaft erfolgt. Damit besteht nunmehr nicht mehr die Notwendigkeit, eine sonst üblicherweise erforderliche seitlich nach außerhalb der Fläche geneigte Oberfläche durch aufwändigen Massenauftrag herstellen zu müssen, um nämlich das oberhalb durch Niederschlag anfallende, nicht kontaminierte Wasser sicher ableiten zu können womit gleichzeitig ein erheblicher Kosteneinspareffekt entsteht. Weiterhin führt ein solcher Massenauftrag zu erheblichen zusätzlichen Auflasten auf die Ablagerung, was zu einer unerwünscht schnellen Konsolidierug des Deponats, verbunden mit einem schnellen Auspressen kontaminierten Wassers aus dem Deponat in den Untergrund und, falls vorhanden, in das Grundwasser erfolgt, was schließlich zu einer ökologisch bedenklichen zusätzlichen schlagartigen Befrachtung des unterliegenden Bodens und des Grundwassers führen würde.
• Ein weiterer Vorteil bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Kombinationselements besteht darin, dass infolge der Auflast der Abdeckung eine langsame Konsolidierung des Substrats der Ablagerung unter der Abdeckung stattfindet. Flüssigkeit tritt bei dieser Konsolidierung langsam durch die Abdeckung und es werden feste Anteile des Ablagerungssubstrats zurückgehalten mit der Folge, dass eine Verbesserung der Dichtigkeit des Systems langfristig gegeben ist. Es kann hier im übertragenen Sinne von einem quasi Zustopfen des Kombinationselements gesprochen werden.
• Aufgrund der kombinierten Elemente bleibt die gewünschte Stabilität und Festigkeit auch nach mechanischer Dehnungsbeanspruchung in der Mattenebene beibehalten, was ebenso für die notwendige Dichtigkeit gilt.
• Bei bekannten Sperrschicht-Flächengebilden, welche quellfähige Tonmineralien enthalten, besteht die Gefahr, dass diese bei fehlender Feuchte austrocknen und damit zumindest für die Zeit des trockenen Zustands und darüber hinaus zu Beginn erneuter Feuchtigkeitszufuhr eine unerwünschte Undichtigkeit gegeben ist. Aufgrund der unmittelbaren Auflagerung des Kombinationselements, enthaltend das vorerwähnte Sperrschicht-Flächengebilde mit quellfähigen Tonmineralien und der zugelassenen Feuchtigkeitszufuhr von oben aus durchsickerndem Niederschlagswasser, unterliegt die hier beschriebene Anordnung nicht dieser nachteiligen Problematik. Mit anderen Worten bleiben die gewünschten Wirkungen bezüglich der Abdichtung erhalten.
• In einer Ausführungsform der Erfindung kann die in der Ablagerung vorhandene Feuchte oder Flüssigkeit vor dem Aufbringen des Kombinationselements mindestens oberflächig gebunden werden. Hierfür besteht die Möglichkeit des Beimischens oder der Aufgabe von Konditionierungsmitteln, wie Asche, Kalk, Zement, Ton, Bentonit oder dergleichen. Eine solche Konditionierungsmittelmenge kann auch auf die Unterseite des Kombinationselements als Beschichtung aufgebracht sein.
• Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
• Die Figur zeigt hierbei eine Prinzipdarstellung einer Abdeckung im Schnitt.
• Gemäß der Figur wird auf einem nicht tragfähigen, Feuchte bzw. Flüssigkeiten enthaltenden Deponat 1 ein erfindungsgemäßes Kombinationselement 2 aufgebracht, welches aus einem mattenartigen Sperrschicht-Flächengebilde besteht, das vorkonfektioniert mit einem Gitterelement verbunden ist.
• Das Kombinationselement 2, auf die Ablagerung bzw. das Deponat 1 aufgebracht, bildet eine Trenn- und Stabilisierungsschicht.
• Unmittelbar nach dem Aufbringen des Kombinationselements 2 kann eine Schutzschicht 3 gemäß Anspruch 8 oder 9 und darauf eine Schüttung, z.B. Schotter 4, aufgetragen werden, welche wiederum optional mit einem an sich bekannten Geogitter 5 stabilisiert wird. Auf dieses Geogitter 5 wird dann ein weiterer Aufbau im Sinne einer Schüttung, z.B. in Form eines Rekultivierungsbodens 6 aufgebracht.
• Das Kombinationselement 2 verhindert, dass Feuchte z.B. in Form von Niederschlagswasser in das Deponat 1 eindringt. Ebenso wird verhindert, dass im Deponat 1 vorhandene kontaminierte Flüssigkeit austritt.
• Eine Anwendung, respektive ein Einsatz des Kombinationselements zur Ausbildung einer Anordnung zur Oberflächenabdeckung kann bei industriellen Absetzanlagen für Flüssigklärschlamm, auch vermischt mit Spülasche als umwallte Spülteichanlage, vielfach an Chemiestandorten anzutreffen oder aber auch der Nahrungsmittelindustrie, erfolgen. Das Deponat bzw. Substrat besitzt dort bodenähnliche Eigenschaften im Sinne mobilisierbarer undrainierter und unkonsolidierter Scherfestigkeiten.
• Eine Applikation ist aber auch bei Ablagerungen der carbochemischen Industrie als sogenannte Teerteiche möglich. Das Ablagerungssubstrat besteht auch dort aus nicht betretbaren Gemischen aus Teer, Bitumen, Parafin, Bleicherden und Wasser in unterschiedlichen Gewichtsanteilen. Die Eigenschaften des Substrats sind viskos im Sinne einer Flüssigkeit, d.h. es liegt keine mobilisierbare Scherfestigkeit vor.
• Letztendlich ist eine Applikation und Ausführung der erfindungsgemäßen Oberflächenabdeckung bei gelartigen Ablagerungen, wie Fette und Bleicherden, möglich, wobei sogenannte thixotrope Eigenschaften vorherrschen, d.h. das Substrat verliert seine Scherfestigkeit bei dynamsicher Beanspruchung, z.B. bei Erschütterung. Als Beispiele seien hier Absatzteiche der Nahrungsmittelindustrie genannt.

1

nicht tragfähiges Deponat bzw. Substrat

2

Kombinationselement

3

Schutzschicht

4

Schotterschüttung

5

Geogitter

6

Rekultivierungsboden oder weitere aufgebrachte Oberflächenschüttung

Claims (12)

1. Anordnung zur Oberflächenabdeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen, wie Schlammteiche, industrielle Absetzanlagen, Teerteiche oder dergleichen, umfassend ein mattenartiges Sperrschicht-Flächengebilde, bestehend aus einer oder mehreren Vlies- oder Gewebeschichten und einem feinstkörnigen Gemisch aus quellfähigen Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindenden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass – das Flächengebilde in die Vlies- oder Gewebeschichten eingebettet das feinstkörnige Gemisch aus quellfähigen Tonmineralien und/oder hydraulisch abbindenden Substanzen aufweist, – mit einem in der Abdeckungsebene Zugkräfte aufnehmenden Gitterelement punktuell oder in vorgegebenen Flächenabschnitten in Verbindung steht, – wobei das Gitterelement oberhalb und/oder unterhalb des Flächengebildes vorgesehen ist – und das bevorzugt ausrollbare Flächengebilde mit Gitterelement bahnförmig vorkonfektioniert und so flüssigkeitsdurchlässig ist, dass bei Auflast auf der Abdeckung feste Anteile des Ablagerungssubstrats im Sperrschicht-Flächengebilde zurückgehalten werden sowie Flüssigkeit langsam hindurchtritt und eine Konsolidierung des Ablagerungssubstrats stattfindet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Knoten des Gitterelements verwindungssteif ausgebildet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche zwischen den Knoten des Gitterelements biegesteif ausgebildet sind.
4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterelement punktuell oder in vorgegebenen Flächenabschnitten mit dem Flächengebilde verbunden ist.
5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Konditionierungselements aus Flächengebilde und Gitterelement eine Schüttung aus körnigen bis grobkörnigen Materialien aufgebracht wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schüttung flächige Gitterelemente eingebracht oder dort verlegt sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Konfektionierungselement und der Schüttung eine Schutzzwischenlage befindlich ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzwischenlage eine Vlies- oder Gewebeschicht umfasst.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzwischenlage durch eine Feinkornschicht gebildet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Ablagerung vorhandene Feuchte oder Flüssigkeiten vor dem Aufbringen des Kombinationselements mindestens oberflächig gebunden wird.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtebindung durch Aufgabe oder Beimischung von Konditionierungsmitteln, wie Asche, Kalk, Zement, Ton oder Bentonit erfolgt.
12. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Kombinationselements eine Beschichtung mit einem Flüssigkeits- oder Feuchtebinde- oder -konditionierungsmittel aufweist.