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Verfahren zum Einbauen einer plastischen, vorzugsweise bituminösen
Kerndichtung in Staudämme oder in den Baugrund von Wasserstaubauwerken Zum Abdichten
von Staudämmen oder des wasserdurchlässigen Baugrundes von Wasserstaubauwerken werden
in den Staudamm bzw. in den Baugrund Kerndichtungen in Gestalt von schmalen Dichtungsschürzen
eingebaut, die über den gesamten abzudichtenden Querschnitt, z. B. den Querschnitt
einer Talmulde, reichen. Die Anforderungen, die an solche Dichtungsschürzen gestellt
werden müssen, sind vielgestaltig, denn die Dichtungsschürzen müssen neben ihrer
eigentlichen Aufgabe, nämlich der Abdichtung, auch unvermeidlichen Bodenbewegungen
standhalten, ohne undicht zu werden.
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Neben den gebräuchlichen Dichtungsschürzen aus Zementbeton, die sehr
empfindlich gegen Bodenbewegungen sind und konstruktiv nicht nur als Dichtungs-,
sondern auch als Trennwand wirken, kommen Dichtungsschürzen aus plastischen Baustoffen,
insbesondere aus wasserdichtem Ton oder Lehm, zur Anwendung. Der Einbau solcher
Tonschürzen bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Die aus Ton oder Lehm hergestellten
Schürzen neigen, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, zum Ausspülen und Verschlammen.
Sie würden deshalb durch den einseitigen Druck des gestauten Wassers, durch ihr
Eigengewicht und das Gewicht der Dammschüttung in die meist groben Zwischenräume
der angrenzenden Dammschüttung gepreßt werden und dabei ihren dichtenden Zusammenhang
verlieren. Undichte Stellen würden durch das strömende Wasser ausgespült und unzulässigerweise
erweitert werden. Es ist deshalb erforderlich, zwischen die Dammschüttung und die
dichtende Schürze sogenannte Filterschichten aus feinkörnigen Mineralstoffen einzubauen,
die imstande sind, den feinkörnigen Ton in ihren Poren festzuhalten.
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Solche Filterschichten sind kostspielig und bieten zudem keine vollkommene
Gewähr für die Dichtigkeit der Tonschürze. Die feinkörnige Filterschicht bildet
nämlich eine ideale Gleitfläche, an der die Tonmasse der Schürze abwärts zu gleiten
vermag. Es besteht deshalb bei Bewegungen und Setzungen die Gefahr, daß durch teilweises
Abgleiten der Schürze horizontale Risse entstehen.
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Schließlich ist es bekannt, die wasserseitige Böschung von Staudämmen
mit einem dichten Film aus bituminösen Stoffen, z. B. Mastix oder Asphalt, zu überziehen
und diesen Film durch eine Gesteinsaufschüttung gegen mechanische Beanspruchungen
zu schützen. Der plastische Bitumenfilm verlangt jedoch ebenfalls eine feinporige
Unterlage oder Dämmschicht, um zu vermeiden, daß er durch den Wasserdruck in die
groben Zwischenräume der Dammschüttung hineingepreßt und dabei zerstört wird. Die
feinporige Unterlage begünstigt ihrerseits jedoch wieder das Abgleiten des Films
und damit das Entstehen von horizontalen Rissen.
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In der Literatur ist auch auf die Möglichkeit einer aus Alphaltbeton
bestehenden Kerndichtung als Ersatz für solche aus bindigem Boden (Ton oder Schluff)
hingewiesen worden, wobei jedoch das bisher gebräuchliche und notwendige System
der beiderseitigen Filter- und Dämmschichten beibehalten wird.
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Das plastische Verhalten einer aus Asphaltbeton bestehenden Kerndichtung
und dessen Einfluß auf die beiderseitigen Stützkörper unter dem Eigengewicht und
den statischen Drücken ist jedoch bisher weder in der Literatur erörtert noch in
der Praxis erprobt worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen zu ermitteln,
die eine plastische, vorzugsweise bituminöse Kerndichtung zu erfüllen hat, um eine
den bautechnischen Erfordernissen entsprechende und wirtschaftliche Dammkonstruktion
ohne die bisher notwendigen kostspieligen Filter-und Dämmschichten zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung wird so verfahren, daß das betonartig zusammengesetzte
bituminöse Mineralkorngemisch unmittelbar gegen die beiderseitigen Stützkörper mit
einem Anteil an Grobkorn eingebaut wird, dessen grobe Kornfraktion größer ist als
die Hohlräume der angrenzenden Dammschüttungen, wobei der Bindemittelanteil und
die Zuschläge an Feinkorn, Sand und Füllstoffen derart bemessen sind, daß die durch
Eigengewicht der plastischen Dichtungsmasse
unter Berücksichtigung
der Dammhöhe erzeugten Seitenkräfte weniger als ein Viertel der senkrechten Druckkräfte
betragen.
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Bei der nach dem neuen Verfahren hergestellten bituminösen Kerndichtung
bildet das betonartig zusammengesetzte Mineralkomgemisch im Verband mit der angrenzenden
Dammschüttung ein tragfähiges Skelett, das sämtliche im Damm auftretenden Kräfte
unmittelbar aufnimmt und überträgt. Dieses Skelett vermag sich dank der beschriebenen
Abmessungen seines tragenden Kornes nicht in die Hohlräume der Dammschüttung hineinzuschieben.
Es bildet vielmehr mit dem Korn der Dammschüttung eine innige Verzahnung, die ein
gegenseitiges Abgleiten verhindert. Innerhalb des Skeletts ist das plastische Bindemittel
von jeglichen Kräften befreit. Es hat lediglich die Aufgabe, die Hohlräume möglichst
vollkommen auszufüllen, und haftet dank seiner Klebwirkung so fest in dem Skelett,
daß es auch durch den Druck des, gestauten Wassers nicht herausgedrückt werden kann.
Das feinere Füllkorn des betonartigen Mineralkorngemisches verringert die Hohlräume
zwischen der tragenden groben Kornfraktion und damit die für die vollkommene Abdichtung
erforderliche Bindemittelmenge und beeinfiußt je nach Kornform und -oberfläche die
Stabiliät des Dichtungskörpers.
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Dank der Plastizität des Bindemittels weist die gesamte Dichtungsschürze
eine große Plastizität auf, die es ihr ermöglicht, bei Bodenbewegungen nachzugeben,
ohne dabei undicht zu werden. Infolge der Plastizität des Bindemittels verhindert
das Eigengewicht der Dichtungsschürze das Auftreten von Zugspannungen in ihrem Verband.
Das plastische Bindemittel wirkt unter dem Druck des Eigengewichtes immer selbstdichtend.
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In der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einem Staudamm dargestellt,
der die Anordnung - senkrecht oder schräg - und Struktur der Kerndichtung erkennen
läßt.
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Die Kerndichtung oder Dichtungsschürze a wird am Fuß des Dammes beginnend,
im Zuge der Dammschüttung fortschreitend auf die Böschung b der den Druck des gestauten
Wassers aufnehmenden, vorher errichteten Dammschüttung c aufgetragen bzw. herangezogen
und wasserseitig durch die schützende und stützende Aufschüttung d abgedeckt.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, besteht die Dichtungsschürze aus
einem hohlraumarmen, betonartig zusammengesetzten Gemisch aus Mineralkörnern, dessen
grobe Kornfraktion ein selbsttragendes, sich mit dem Korn der Dammschüttung verzahnendes
Skelett bildet, dessen Hohlräume von dem feineren Füllkorn und einem plastischen
Bindemittel, vorzugsweise einem bituminösen, wie z. B. Mastix, Asphalt oder reinem
Bitumen, fast vollkommen ausgefüllt sind.
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Der Einbau der Dichtungsmasse erfolgt vorzugsweise in heißem, weichplastischem
Zustand. Dadurch wird einerseits eine vollkommene Ausfüllung der Hohlräume mit dem
Bindemittel, andererseits das unmittelbare gegenseitige Anliegen der tragenden,
das Skelett bildenden Körner gewährleistet.
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Das Einstellen der Plastizität des bituminösen Mineralkorngemisches
so, daß dieses unter Belastung Seitendrücke erzeugt, die weniger als ein Viertel
der senkrechten Druckkräfte betragen, geschieht empirisch, indem Baustoffproben
verschiedener Zusammensetzung hergestellt und abgedrückt werden, wobei die dabei
auftretenden Seitendüicke gemessen werden. Der auf die Dichtungsmasse ausgeübte
Druck entspricht dem wirksamen Eigengewicht der Dichtungsmasse im Inneren des Dammes.
Dabei ist zu beachten, daß die Wahl der Mineralien selbst, deren Oberflächen, Kornform
und Aufbau den Seitendruck wesentlich beeinflussen. Der Bindemittelanteil soll dabei
so bemessen sein, daß der verbleibende Hohlraum weniger als 3 Raumprozent beträgt.