DE19638733C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Kunststoffabdichtungen auf Beschädigung während des Überbauens oder Überschüttens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Kunststoffabdichtungen auf Beschädigung während des Überbauens oder Überschüttens

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Description

Kunststoff-Dichtungsbahnen ermöglichen die Herstellung hochwertiger Abdichtungssysteme, die bei bestimmungsgemäßer Verlegung eine dauerhafte und absolute Dichtigkeit gegen ein weites Spektrum von Flüssigkeiten und Gase bieten. Aufgrund dieser positiven Eigenschaften werden Kunststoff- Dichtungsbahnen in fast allen Bereich des Hochbaus und des Erd-, Tief- und Wasserbaus sowie im Umweltschutz eingesetzt, um Bauwerke gegen den Zutritt von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit zu schützen oder um einen unkontrollierten Austritt von Flüssigkeiten oder Schadgasen in die Umwelt zu verhindern.
Wesentliche Voraussetzung für die Wirksamkeit der Dichtigkeit der Kunststoff-Dichtungsbahnen ist, daß die Kunststoff- Dichtungsbahnen beim Einbau und bei der weiteren Herstellung des abzudichtenden Bauwerks nicht beschädigt werden. Die Herstellung der Bahnen und deren Verlegung erfolgt deshalb insbesondere bei den umweltrelevanten Anwendungen innerhalb eines Qualitätssicherungssystems aus Eigen- und Fremdüber­ wachungsmaßnahmen, durch das eine hohe Qualität der Abdichtung sichergestellt wird. Diese Maßnahmen sind nach bisherigem Stand der Technik jedoch in der Regel auf die Bauphasen bis zur Fertigstellung der Kunststoffabdichtung begrenzt.
Beanspruchungen der Abdichtung, die aus der weiteren Errichtung des Bauwerks herrühren, werden durch die Prüfungen des Qualitätssicherungssystems ebensowenig erfaßt wie hieraus resultierende Schäden. Dies hat zur Folge, daß ein an sich sehr wirksames Dichtungssystem bereits bei der Fertigstellung des Bauwerks Schäden aufweisen kann, welche die Funktion der Abdichtung erheblich einschränken oder sogar ganz in Frage stellen.
Art, Umfang und Ort derartiger Schäden sind meist erst mit erheblicher Verzögerung, gegebenenfalls sogar erst nach Ablauf der Gewährleistungsfrist erkennbar, wenn am Bauwerk oder an der Umwelt bereits erhebliche Folgeschäden entstanden sind.
Aus der DE 42 39 495 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Aufdeckung von Schäden an flächenhaften Abdichtungen wie auf Brücken, Wannen, Deponiesohlen und Flachdächern bekannt. Das bekannte Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß ein Leiterbandpaar aus Kupferstreifen auf die zu kontrollierende Fläche aufgeklebt und dieser Streifen mit einem leitfähigen Flüssigkunststoff in mehrfacher Breite des Kupferleitbandes abgedeckt wird, wobei die beiden Leiterpaare bei der Aufdeckung eines Abdichtungsschadens zusammenwirken. Die Kupferleitbänder sind dabei durch den Flüssigkunststoff vor chemischer Zerstörung geschützt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, mit dem bzw. der eine Kunststoffabdichtung ab dem Zeitpunkt ihrer Verlegung insbesondere während der kritischen Bauphasen, in denen die Abdichtung durch nachfolgende Bauteile oder Baumaschinen beschädigt werden kann, vollflächig überwacht werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:
  • a) Installieren einer Kompensationselektrode auf einem äußeren, ringartigen Randstreifen der betreffenden Kunststoffabdichtung;
  • b) Freihalten des Randstreifens von Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial, so daß der Randstreifen eine Isolierung bildet;
  • c) Erden einer Kathode;
  • d) Plazieren einer Gegenelektrode in dem auf der Kunststoffabdichtung aufgebrachten Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial, wobei die Gegenelektrode der mit dem Erdpotential verbundenen Kathode zugeordnet ist;
  • e) Messen des elektrischen Widerstandes der Kunststoff­ abdichtung sowie des Kompensationswiderstandes; und
  • f) Bewerten der zeitlichen Veränderung des elektrischen Widerstandes der Kunststoffabdichtung sowie des Kompensationswiderstandes.
Die Kompensationselektrode dient dabei dazu, den Einfluß der durch Kondenswasser, feuchte Schmutzablagerungen und dergleichen bedingten Schwankungen des elektrischen Widerstandes der Kunststoffabdichtung auf die Meßergebnisse zu eliminieren. Für den Isolationswiderstand RIS der intakten Kunststoffabdichtung gilt:
RIS Rges - RK,
wobei
Rges = der meßbare Gesamtwiderstand zwischen Gegenelektrode und Kathode bzw. Erdpotential und RK = der Kompensationswiderstand ist.
Die Erfindung basiert auf einem physikalisch eindeutigen elektro-resistiven Meßprinzip. Sie ermöglicht eine sofortige Detektion einer Beschädigung der betreffenden Abdichtung infolge der Bautätigkeit, so daß ein Schaden noch mit vergleichsweise geringen Kosten behoben werden kann, bevor teure Folgeschäden eingetreten sind.
Vorrichtungstechnisch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Kompensationselektrode zur Installation auf einem von Überbauungs- bzw. Überschüttungs­ material freizuhaltenden ringartigen Randstreifen einer Kunststoffabdichtung, eine Erdungselektrode (Kathode), eine Gegenelektrode, die der Kathode zugeordnet und in dem auf der Kunststoffabdichtung aufgebrachten Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial plazierbar ist- und eine Meß- und Auswerteeinrichtung kombiniert werden, wobei die Meß- und Auswerteeinrichtung den elektrischen Widerstand der Kunststoffabdichtung sowie den Kompensationswiderstand mißt. Anhand des gemessenen Widerstandes der Kunststoffabdichtung kann eine eventuelle Beschädigung der Kunststoffabdichtung sofort erkannt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Meß- und Auswerteeinrichtung imstande, einen Soll-Wert für den elektrischen Widerstand der Kunststoffabdichtung berechnet, den gemessenen Widerstand der Kunststoffabdichtung als Ist-Wert mit dem berechneten Soll-Wert vergleicht und bei Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert um einen vorgegebenen Betrag einen Alarm auslöst.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationselektrode aus zwei im wesentlichen konzentrisch angeordneten Ringelektroden besteht.
Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bzw. zur Verhinderung von Meßfehlern kann die Meß- und Auswerteeinrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mit Mitteln zur Meßstrom- und Fehlerstromüberwachung und -begrenzung versehen sein.
Zur Dokumentation der erfaßten Meßdaten kann die Meß- und Auswerteeinrichtung mit einem Speicher ausgerüstet sein, in welchem jeweils der berechnete Soll-Wert, der gemessene Ist- Wert, der Kompensationswiderstand, die Luftfeuchte und die Umgebungstemperatur mit Datum und Uhrzeit der Messung aufgezeichnet bzw. protokolliert werden. Mittels einer geeigneten Auswertungssoftware können die ermittelten Meßergebnisse aufbereitet und auf einem Drucker und/oder einem Bildschirm insbesondere in graphischer Darstellung ausgegeben werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf eine ein Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Draufsicht eine schematisch dargestellte Deponie-Abdichtung 1, die aus mehreren miteinander verschweißten Kunststoff-Dichtungsbahnen zusammengesetzt ist und das Eindringen von Schadstoffen in das Grundwasser verhindern soll. Oberhalb der Abdichtung 1 ist als erste Schicht eine Dränschicht (nicht gezeigt) angeordnet, auf die eine Schutzschicht 2, zum Beispiel aus Feinmüll, aufgeschüttet ist.
Um die erfindungsgemäßen Kontrollmessungen einwandfrei durchführen zu können, sind die Dränschicht und Schutzschicht 2 so auf der Kunststoffabdichtung 1 aufgebracht, daß allseitig ein freier Randstreifen 3 verbleibt. Der nicht abgedeckte Randstreifen 3 sollte eine Breite von mindestens 0,1 m aufweisen, so daß er das aufgebrachte Überschüttungsmaterial 2 von dem umgebenden Erdreich elektrisch isoliert. Ebenso kann die Abdichtung 1 auch durch eine Aufkantung in entsprechender Höhe über die aufgebrachten Schichten herausgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Einbaukontrolle erfolgt, sobald das Überschütten der Kunststoffabdichtung 1 im Zuge der Herstellung weiterer Schichten des Deponie-Dichtungssystems beginnt. Vor Beginn der Kontrollmessungen wird zuerst im Bereich des späteren Randstreifens 3 eine Kompensationselektrode 4 installiert und eine Kathode 5 mit dem Erdpotential verbunden. Wie bereits erwähnt, dient die Kompensationselektrode dazu, den Einfluß von durch Witterungseinflüsse, beispielsweise in Form von Kondenswasser und dergleichen hervorgerufenen Schwankungen des Gesamtwiderstandes Rges der Kunststoffabdichtung auf die Meßergebnisse zu eliminieren. Wie in der Zeichnung zu erkennen, kann die Kompensationselektrode 4 beispielsweise aus zwei im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordneten Ringelektroden 41 und 42 bestehen.
Sobald das Aufbringen der abdeckenden Schichten 2 auf der Kunststoffabdichtung 1 beginnt, wird als dritte Elektrode eine Gegenelektrode 6 im Abdeckmaterial 2 plaziert. Alle Elektroden 4, 5 und 6 werden an einer mikroprozessor-gesteuerten Meß- und Auswerteeinrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen.
Anschließend wird die Messung gestartet, wobei der Widerstand der Abdichtung Rges sowie der Kompensationswiderstand RK permanent gemessen werden. Über den spezifischen elektrischen Widerstand der Kunststoff-Abdichtung in Verbindung mit deren geometrischen Daten sowie in Verbindung mit dem gemessenen Kompensationswiderstand berechnet die Meß- und Auswerte­ einrichtung den Soll-Wert des Abdichtungswiderstands. Der gemessene Abdichtungswiderstand wird mit dem Soll-Wert fortlaufend verglichen.
Unterschreitet der Ist-Wert den Soll-Wert aufgrund eines Schadens in der Abdichtung (z. B. einer Bruchstelle) um einen bestimmten Betrag, so löst die Meß- und Auswerteeinrichtung unmittelbar einen akustischen und/oder optischen Alarm aus.
Aufgrund der unmittelbaren Auswertung der Meßergebnisse kann dabei meist eine grobe räumliche Eingrenzung des Schadensortes anhand der Bautätigkeit direkt erfolgen. Die weitere Eingrenzung kann bei Bedarf mittels eines handgeführten Meßdipols (nicht gezeigt) durchgeführt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Überwachung von Kunststoffabdichtungen auf Beschädigung während des Überbauens oder Überschüttens, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Installieren einer Kompensationselektrode (4; 41, 42) auf einem äußeren, ringartigen Randstreifen der betreffenden Kunststoffabdichtung (1);
  • - Freihalten des Randstreifens (3) von Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial (2), so daß der Randstreifen (3) eine Isolierung bildet;
  • - Erden einer Kathode (5);
  • - Plazieren einer Gegenelektrode (6) in dem auf der Kunststoffabdichtung (1) aufgebrachten Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial (2), wobei die Gegenelektrode (6) der mit dem Erdpotential verbundenen Kathode (5) zugeordnet ist;
  • - Messen des elektrischen Widerstandes (Rges) der Kunst­ stoffabdichtung (1) sowie- des Kompensationswiderstandes (RK); und
  • - Bewerten der zeitlichen Veränderung des elektrischen Widerstandes (Rges) der Kunststoffabdichtung sowie des Kompensationswiderstandes (RK)
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die Schritte:
  • - Berechnen eines Soll-Wertes für den elektrischen Widerstand (Rges) der Kunststoffabdichtung;
  • - Vergleichen des gemessenen Abdichtungswiderstandes als Ist-Wert mit dem Soll-Wert; und
  • - Auslösen eines Alarms, bei Abweichen des Ist-Wertes vom Soll-Wert um einen vorgegebenen Betrag.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationselektrode (4) eine aus zwei im wesentlichen konzentrisch angeordneten Ringelektroden (41, 42) bestehende Elektrode auf einem äußeren, ringartigen Randstreifen der betreffenden Kunststoffabdichtung (1) installiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert des Abdichtungswiderstandes anhand des spezifischen elektrischen Widerstandes der Kunststoffabdichtung (1) in Verbindung mit den geometrischen Daten der Kunststoffabdichtung (1) sowie in Verbindung mit dem gemessenen Kompensationswiderstand (RK) berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert und/oder beim Auftreten eines Systemfehlers ein akustisches und/oder optisches Alarmsignal ausgelöst wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Soll-Wert, der gemessene Ist-Wert, der Kompensationswiderstand (RK), die Luft feuchte und die Umgebungstemperatur mit Datum und Uhrzeit der Messung gespeichert und/oder protokolliert werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung, die Berechnung und der Vergleich mittels einer mikroprozessor­ gesteuerten Meß- und Auswerteeinrichtung erfolgen.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine nähere örtliche Schadenseingrenzung mittels eines zusätzlichen, handgeführten Meßdipols durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen zur Meßstrom- und Fehlerstromüberwachung und/oder -begrenzung vorgesehen werden.
10. Vorrichtung zur Überwachung von Kunststoffabdichtungen auf Beschädigung während des Überbauens und Überschüttens, gekennzeichnet durch,
eine Kompensationselektrode (4; 41, 42) zur Installation auf einem von Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial (2) freizuhaltenden ringartigen Randstreifen (3) der betreffenden Kunststoffabdichtung (1),
eine Erdungselektrode (5),
eine Gegenelektrode (6), die der Erdungselektrode (5) zugeordnet und in dem auf der Kunststoffabdichtung (1) aufgebrachten Überbauungs- bzw. Überschüttungsmaterial (2) plazierbar ist, und
eine Meß- und Auswerteeinrichtung, an der die Elektroden (4, 5, 6) anschließbar sind, wobei die Meß- und Auswerte­ einrichtung den elektrischen Widerstand der Kunststoff­ abdichtung (1) sowie den Kompensationswiderstand (RK) mißt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerteeinrichtung einen Soll-Wert für den elektrischen Widerstand der Kunststoffabdichtung (1) berechnet, den gemessenen Widerstand der Kunststoffabdichtung (1) als Ist-Wert mit dem berechneten Soll-Wert vergleicht und bei Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert um einen vorgegebenen Betrag einen Alarm auslöst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationselektrode (4) aus zwei im wesentlichen konzentrisch angeordneten Ringelektroden (41, 42) besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerteeinrichtung den Soll-Wert des Abdichtungswiderstandes anhand des spezifischen elektrischen Widerstandes der Kunststoffabdichtung (1) in Verbindung mit den geometrischen Daten der Abdichtung (1) sowie in Verbindung mit dem gemessenen Kompensations­ widerstand (RK) berechnet.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerteeinrichtung bei Abweichung des Ist-Wertes vom Soll- Wert und/oder beim Auftreten eines Systemfehlers ein akustisches und/oder optisches Alarmsignal auslöst.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerteeinrichtung mit Mitteln zur Meßstrom- und Fehlerstromüberwachung und -begrenzung versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher, handgeführter Meßdipol vorgesehen ist, der einer näheren örtlichen Schadenseingrenzung dient.
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