DE4332311A1

DE4332311A1 - Sealing system for landfill sites and method of producing the same

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Publication number: DE4332311A1
Application number: DE19934332311
Authority: DE
Original assignee: STRABAG STRASEN und TIEFBAU AG
Current assignee: STRABAG STRASEN und TIEFBAU AG
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1995-03-30

Abstract

The sealing system for landfill sites, in particular for landfill site class II, consists of several layers, the system consisting of at least the following three layers: a) a first sealing layer applied to the landfill subgrade and consisting of at least 15 cm of clay or at least 4 cm of asphalt, b) an intermediate layer consisting of a stone framework and a filler swelling with water and absorbing metal ions, and c) a second sealing layer consisting of at least 4 cm of asphalt.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Abdichtungs system für Deponien, insbesondere für Deponieklasse II (TA Siedlungsabfall) bestehend aus mehreren Schichten sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.The present invention relates to a seal system for landfills, especially for landfill class II (TA municipal waste) consisting of several layers as well a method of making the same.

In der im Juni 1993 erschienenen Dritten Allgemeinen Ver waltungsvorschrift zum Abfallgesetz (TA Siedlungsabfall) ist auf den Seiten 42 bis 44 beschrieben, wie Deponiebasis abdichtungssysteme der Deponieklasse I und II zu gestalten sind, wobei auch gleichwertige Dichtungssysteme zulässig sind. Für Deponieklasse II sind mehrere Schichten vorge schrieben, die sich in ihren Eigenschaften und Funktionen unterscheiden, wodurch das sogenannte Multibarrieren konzept erfüllt wird.In the Third General Ver administrative regulation on the waste law (TA municipal waste) is described on pages 42 to 44 as landfill base design sealing systems for landfill classes I and II equivalent sealing systems are also permissible are. There are several layers for landfill class II wrote that differ in their properties and functions distinguish what the so-called multi-barrier concept is fulfilled.

Ein Nachteil der Abdichtungssysteme gemäß TA Siedlungs abfall besteht darin, daß eine mehrlagige mineralische Dichtungsschicht vorgeschrieben ist, welche entweder aus Ton oder aus Ton im Gemisch mit Sand und/oder Kies hergestellt sein muß. Hierbei geht man von der Annahme aus, daß Ton drei wichtige Funktionen übernimmt: Er ist mineralische Abdichtung. Durch Aufnahme von Wasser quillt Ton, so daß beim Eindringen von Wasser in etwaige Risse und Spalten ein Selbstheilungsprozeß eintritt. Weiterhin besitzen die meisten Tone die Eigenschaft, auch schwache Ionenaustauscher zu sein, so daß sie mit dem eindringenden Wasser mitgeführte Schwermetallionen absorbieren können.A disadvantage of the sealing systems according to TA Siedlungs waste consists of a multi-layer mineral Gasket layer is prescribed, which is made up of either Clay or clay mixed with sand and / or gravel must be made. This is based on the assumption that sound has three important functions: it is mineral waterproofing. Swells by absorbing water Clay so that when water penetrates into any cracks and Splitting a self-healing process occurs. Farther most clays have the property, even weak ones To be ion exchangers so that they can penetrate with the Heavy metal ions can absorb water.

Weiterhin wird für die Deponieklasse II eine mindestens 2,5 mm starke Kunststoffdichtungsbahn vorge- schrieben, welche gegen mechanische Beschädigungen durch die zusätzliche Schutzschicht zu schützen ist. Diese Kunststoffdichtungs bahnen sind relativ kostspielig, müssen sehr sorgfältig verlegt werden und können dennoch unter ungünstigen Bedingungen durch die Schutzschicht hindurch beschädigt werden. Durch die Kunststoffdichtungsbahnen können Schadstoffe permeieren. Um bei der Permeation ein Konzentrationsgefälle zu verhindern, ist ein Preßverbund zwischen Kunststoffdichtungsbahn und mineralischer Dichtung erforderlich. Dieser Preßverbund läßt sich bautechnisch nicht sicherstellen und wird zusätzlich behindert durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Dichtungsmaterialien.Furthermore, for landfill class II there is a minimum of 2.5 mm strong plastic sealing membrane prescribed which against mechanical damage caused by the additional Protective layer is to be protected. This plastic gasket Trains are relatively expensive and must be handled very carefully be relocated and can still be under unfavorable Conditions damaged through the protective layer become. Through the plastic geomembranes Permeants permeate. To at permeation Preventing a gradient in concentration is a press fit between plastic sealing membrane and mineral seal required. This press assembly can be structurally not ensure and is additionally hampered by the different thermal expansion of the sealing materials.

Vom Straßen- und Wasserbau her ist bekannt, daß Asphalt durchaus geeignet ist abzudichten. Es sind auch schon in früheren Jahren vor Inkrafttreten der verschärften Vorschriften für den Deponiebau Asphaltschichten zur Abdichtung von Deponien eingebaut worden. Asphalt schichten sind aber im Gegensatz zu Tonschichten nicht in der Lage, selbstheilend zu quellen. Sie sind weiterhin nicht geeignet, Metallionen zu absorbieren, so daß bei einer etwaigen Rißbildung mit Metallionen verunreinigtes Wasser hindurchtreten würde. Asphalt ist somit zunächst nicht in der Lage, Ionen auszutauschen und sich selbst zu heilen.From road and hydraulic engineering it is known that asphalt sealing is quite suitable. It's already in previous years before the entry into force of the tightened Regulations for landfill construction asphalt layers for Sealing of landfills has been installed. Asphalt In contrast to clay layers, layers are not in able to swell self-healing. You are still not suitable to absorb metal ions, so that at possible crack formation contaminated with metal ions Water would pass through. Asphalt is therefore first unable to exchange ions and self heal.

Die Erfindung hat sich dennoch die Aufgabe gestellt, Asphalt für Abdichtungssysteme für Deponien einzusetzen, wobei das Abdichtungssystem insgesamt mindestens gleich wertig sein soll mit den Abdichtungssystemen für die Deponieklasse II gemäß TA Siedlungsabfall. Dabei sollte der Einsatz von Ton vermieden oder zumindest stark reduziert werden, da Ton in vielen Gegenden gar nicht zu finden ist und daher nur unter erheblichem Aufwand für die Gewinnung und/oder den Transport zur Verfügung gestellt werden kann. Selbst wenn Ton in erheblichem Umfang mit Sand und/oder Kies verschnitten werden kann, ist es notwendig, den Ton zu schnetzeln, einzusumpfen und zu vermischen. Dies muß sorgfältig und zuverlässig geschehen, da anderenfalls die mineralische Dichtungsschicht unzureichende Eigenschaften aufweist. Tongruben und die Tongewinnung sind ein Eingriff in die Natur, der nur dann erfolgen sollte, wenn es unvermeidbar ist.The invention has nevertheless set itself the task To use asphalt for sealing systems for landfills, the sealing system overall being at least the same should be valuable with the sealing systems for the Landfill class II according to TA municipal waste. The Use of clay avoided or at least greatly reduced because there is no sound in many areas and therefore only with considerable effort for the extraction and / or the transport can be provided. Even if clay with sand and / or to a significant extent Gravel can be cut, it is necessary to set the clay chop, soak and mix. This must done carefully and reliably, otherwise the mineral sealing layer insufficient properties having. Clay pits and the extraction of clay are an intervention into nature, which should only be done when it is is inevitable.

Es wurde jetzt gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß das Abdichtungssystem aus mehreren Schichten, mindestens aus folgenden drei Schichten besteht:It has now been found that this task is accomplished can be that the sealing system from several Layers, consisting of at least the following three layers:

a) one of the first you placed on the landfill level layer of at least 15 cm clay or min at least 4 cm asphalt,
b) an intermediate layer of a stone skeleton and a with water swelling and metal ion absorbing Filler and
c) a second sealing layer of at least 4 cm Asphalt.

Vorzugsweise besteht die Zwischenschicht aus Schotter/Splitt und in den Hohlräumen des Schotters/Splitts ein gelagertem Bentonit. Der Schotter/Splitt bildet das Steinskelett, und der Bentonit ist in der Lage, bei Zutritt von Wasser stark zu quellen, so daß er selbstheilend wirkt. Weiterhin ist Bentonit in der Lage, als Ionenaustauscher in erheblichem Umfang Metallionen zu absorbieren, so daß er gleichzeitig auch diese Funktion erfüllt. Um die Menge an Bentonit zu reduzieren, ist es weiterhin möglich, den Bentonit mit Tonmehl zu verschneiden oder die Zwischen schicht aus zwei Schichten aufzubauen, nämlich einer ersten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Tonmehl und einer zweiten Schotter/Splitt-Schicht mit eingelagertem Bentonit. Schließlich ist es möglich, der Zwischenschicht noch Aktivkohle zuzumischen, die hervorragend geeignet ist, auch nichtionische Giftstoffe zu absorbieren, nämlich halogen haltige Flüssigkeiten und Pflanzenschutzmittel. The intermediate layer preferably consists of crushed stone / grit and in the cavities of the ballast / grit stored bentonite. The gravel / grit forms that Stone skeleton, and the bentonite is able to access to swell strongly from water so that it has a self-healing effect. Bentonite is also able to act as an ion exchanger in absorb significant amounts of metal ions so that he fulfills this function at the same time. To the amount of It is still possible to reduce bentonite Blend bentonite with clay flour or the intermediate build up layer from two layers, namely a first Gravel / grit layer with embedded clay flour and one second gravel / grit layer with embedded bentonite. Finally, it is still possible to add the intermediate layer Mix in activated carbon, which is excellent, too absorb non-ionic toxins, namely halogen liquids and pesticides.

Um ein vorzeitiges Quellen des Bentonits - beispielsweise durch Regen beim Einbau der Zwischenschicht - zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß möglich, das vorgefertigte Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Tonmehl und/oder Aktivkohle mit geringen Mengen einer Bitumen emulsion oberflächlich zu besprühen und dadurch zu hydrophobieren.To premature swelling of the bentonite - for example due to rain when installing the intermediate layer - to be avoided it is possible according to the invention, the prefabricated mixture from crushed stone / grit, bentonite and, if necessary, clay flour and / or activated carbon with small amounts of bitumen Spray the emulsion superficially and thereby hydrophobize.

Das Steinskelett in der Zwischenschicht erfüllt mehrere Funktionen: Es sorgt für eine mechanische Stabilität, so daß die Schicht nach dem Einbau verfestigt und wieder befahren werden kann, um die zweite Dichtungsschicht aufzutragen. Durch die Verwendung von Schotter/Splitt wird die Menge an Bentonit deutlich reduziert und dennoch eine ausreichende Dicke der Zwischenschicht gewährleistet. Vorzugsweise sollte daher die Zwischenschicht mindestens 10 cm dick sein und das größte Schotter/Splitt-Korn maximal ¼ der Schichtdicke betragen.The stone skeleton in the intermediate layer fulfills several Functions: It ensures mechanical stability, so that the layer solidified after installation and again can be driven over to the second sealing layer to apply. By using gravel / grit the amount of bentonite significantly reduced and still one ensures sufficient thickness of the intermediate layer. The intermediate layer should therefore preferably at least 10 cm thick and the largest crushed stone / grit maximum ¼ of the layer thickness.

Während die erste Dichtungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus mindestens 4 cm Asphalt bestehen kann, muß die zweite Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt beste hen. Diese zweite Dichtungsschicht kann als gleichwertig angesprochen werden zur Kunststoffdichtungsbahn und Schutz schicht gemäß TA Siedlungsabfall.During the first sealing layer of at least 15 cm of clay or can consist of at least 4 cm of asphalt, the second sealing layer made of at least 4 cm of asphalt hen. This second sealing layer can be considered equivalent are addressed about the plastic geomembrane and protection layer according to TA municipal waste.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Abdichtungssystems für Deponien ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf dem Untergrund (Deponieplanum) eine erste Dichtungsschicht aus mindestens 15 cm Ton oder aus min destens 4 cm Asphalt aufgebracht wird, dann eine Zwischen schicht aus einem Gemisch aus Schotter/Splitt und einem mit Wasser quellenden und Metallionen absorbierenden Füllstoff aufgebracht wird und danach eine zweite Dichtungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt aufgebracht wird. Die Mindestdicke der Asphaltschicht von 4 cm ergibt sich daraus, daß dünnere Asphaltschichten technisch nur schwer aufbringbar sind. Üblicherweise werden als Dichtung Asphalt schichten in einer Dicke von 6 bis 10 cm aufge bracht. Dickere Asphaltschichten sind nicht erforderlich und würden daher auch nur die Kosten des Abdichtungssystems unnötig erhöhen. Die erste Abdichtungsschicht kann auch aus mindestens 15 cm Ton bestehen. Geringere Schichtdicken sind bei Ton kaum zuverlässig auftragbar. Dickere Tonschichten sind zwar möglich, aber nicht nötig. Dickere Schichten als 30 cm sind sicherlich nicht nötig und führen nur zu einer unnötigen Erhöhung der Fertigungskosten.The inventive method for producing a Landfill sealing system is characterized by that first on the underground (landfill planum) Sealing layer made of at least 15 cm clay or min at least 4 cm of asphalt is applied, then an intermediate layer of a mixture of crushed stone / grit and one with Water swelling and metal ion absorbing filler is applied and then a second sealing layer is applied from at least 4 cm of asphalt. The The minimum thickness of the asphalt layer is 4 cm from the fact that thinner asphalt layers are technically difficult are applicable. Usually used as a seal Asphalt layers with a thickness of 6 to 10 cm brings. Thicker layers of asphalt are not required and would therefore only cover the cost of the sealing system increase unnecessarily. The first sealing layer can also be made of consist of at least 15 cm clay. Thinner layers are barely applicable with sound. Thicker layers of clay are possible, but not necessary. Thicker layers than 30 cm are certainly not necessary and only lead to one unnecessary increase in manufacturing costs.

Die Zwischenschicht wird am einfachsten hergestellt, indem ein Gemisch aus Schotter/Splitt und Bentonit hergestellt und aufgebracht wird. Nach dem Einbau kann diese Schicht ohne weiteres befahren werden, so daß die zweite Dich tungsschicht aus mindestens 4 cm Asphalt aufgetragen werden kann. Die Zwischenschicht sollte mindestens 10 cm dick sein. Im allgemeinen werden Zwischenschichten von ca. 20 cm Dicke allen Anforderungen gerecht. Wesentlich größere Dicken sind wiederum aus Kostengründen zu vermeiden.The easiest way to make the intermediate layer is by a mixture of crushed stone / grit and bentonite and is applied. After installation, this layer can be easily driven on, so that the second you layer of at least 4 cm of asphalt must be applied can. The intermediate layer should be at least 10 cm thick his. Generally, intermediate layers of about 20 cm Thickness meets all requirements. Much larger Again, thicknesses should be avoided for cost reasons.

Um das trockene Bentonitpulver in der Zwischenschicht vor Witterungseinflüssen und damit einem vorzeitigen Aufquellen zu schützen, ist es möglich, das Gemisch aus Schotter/Splitt, Bentonit und gegebenenfalls Ton und/oder Aktivkohle vor oder nach dem Auftragen mit einer Bitumenemulsion zu besprühen. Hierdurch wird diese Schicht oberflächlich hydrophobiert, was zu einer zumindest verzögerten Reaktion des Bentonits mit Wasser führt. Für den Fall, daß durch eine Beschädigung der Asphaltschicht später einmal mehr oder weniger kontaminiertes Wasser in die Zwischenschicht eindringen sollte, ist diese durch den Quelleffekt in der Lage, eine Selbstheilung herbeizuführen und eingedrungene Metallionen zu absorbieren. To pre-dry the bentonite powder in the intermediate layer Weather influences and thus premature swelling to protect, it is possible to mix the gravel / grit, Bentonite and optionally clay and / or activated carbon before or after application with a bitumen emulsion spray. This makes this layer superficial hydrophobized, leading to an at least delayed reaction of the bentonite with water. In the event that damage to the asphalt layer again later or less contaminated water in the intermediate layer should penetrate, this is due to the source effect in the Able to bring about self-healing and penetrated To absorb metal ions.

Das erfindungsgemäße Abdichtungssystem ist somit leicht und zuverlässig einbaubar und bezüglich aller geforderten Ei genschaften gleichwertig. Da eine Asphaltschicht von mindestens 4 cm Dicke mechanisch stabiler ist als eine 2,5 mm dicke Kunststoffdichtungsbahn, ist das erfindungs gemäße Abdichtungssystem auch dann noch sicher, wenn eine punktuelle Verletzung durch spitze oder scharfe Gegenstände die Dichtung gefährdet. Da die erfindungsgemäß verwendete Zwischenschicht beim Eindringen von Wasser quillt und selbstheilend ist, wirkt sie wie eine zusätzliche Dich tungsschicht, so daß das erfindungsgemäße Abdichtungs system mindestens drei dichtende Schichten aufweist. Da Ton gegenüber halogenierten Kohlenwasserstoffen und Pflanzen schutzmitteln nur eine sehr geringe Absorptionsfähigkeit besitzt, bietet das erfindungsgemäße System mit den zwei Asphaltbarrieren eine höhere Sicherheit gegen Beschädi gungen als das von der TA Siedlungsabfall geforderte Abdichtungssystem.The sealing system according to the invention is thus light and reliably installable and with regard to all required egg properties equivalent. Because an asphalt layer of at least 4 cm thick is mechanically more stable than one 2.5 mm thick plastic waterproofing membrane, that's the fiction appropriate sealing system even if a punctual injury from pointed or sharp objects the seal endangered. Since the used according to the invention Intermediate layer swells when water penetrates and is self-healing, it acts as an additional you tion layer, so that the sealing of the invention System has at least three sealing layers. Because sound against halogenated hydrocarbons and plants protective agents only have a very low absorption capacity possesses, the system according to the invention offers with the two Asphalt barriers provide greater security against damage than that required by the TA municipal waste Sealing system.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Abdichtungs systems besteht darin, daß die Schichten miteinander mechanisch verzahnt sind, da sowohl die Zwischenschicht mit ihrem Steinskelett als auch die beiden Asphaltschichten mit ihren Füllstoffen bei der Verfestigung oberflächlich in einanderdringen, so daß keine Schmier- oder Gleitschichten entstehen, die den Verbund und damit die Kraftübertragung des gesamten Systems stark reduzieren würden. Diese Verzahnung tritt selbst dann ein, wenn das Gemisch aus Schotter/Splitt und Bentonit/Tonmehl zunächst noch Hohlräume aufweist. Gewünschtenfalls kann dieser Verzah nungseffekt noch zusätzlich unterstützt werden durch Aufbringen spezieller Haftemulsionen. Diese Haftemulsion kann gleichzeitig zur Hydrophobierung zumindest der Oberfläche der Zwischenschicht dienen und dadurch ein vorzeitiges Aufquellen durch Witterungseinflüsse unter binden. Der Wassergehalt der Bitumenemulsion ist so gering, daß er nur ein geringfügiges Quellen des Bentonits bewirkt. Außerdem wird der überwiegende Teil des Wassers sich zur Oberfläche hin bewegen und dort verdunsten.Another advantage of the seal according to the invention systems is that the layers are together are mechanically interlocked, since both the intermediate layer with her stone skeleton as well as the two layers of asphalt their fillers superficially during solidification penetrate each other, so that no lubricating or sliding layers arise that the composite and thus the power transmission of the entire system would greatly reduce. These Interlocking occurs even when the mixture is out Gravel / grit and bentonite / clay flour initially Has cavities. If required, this can be done effect are additionally supported by Applying special adhesive emulsions. This adhesive emulsion can at the same time for hydrophobing at least the Serve surface of the intermediate layer and thereby a premature swelling due to weather influences under tie. The water content of the bitumen emulsion is so low that it causes only a slight swelling of the bentonite. In addition, most of the water turns into Move the surface and evaporate there.

Claims

1. Sealing system for landfills, in particular for landfill class II consisting of several layers, characterized in that the system consists of at least the following three layers:

a) a first sealing layer of at least 15 cm clay or at least 4 cm asphalt applied to the landfill planum,
b) an intermediate layer of a stone skeleton and a filler which swells with water and absorbs metal ions, and
c) a second sealing layer of at least 4 cm asphalt.

2. Sealing system according to claim 1, characterized in that that the intermediate layer of gravel / grit and in the Cavities of the ballast / grit embedded bentonite consists.

3. Sealing system according to claim 1 or 2, characterized records that the intermediate layer be made of two layers stands, namely with a first gravel / grit layer stored clay flour and a second gravel / grit layer with embedded bentonite.

4. Sealing system according to one of claims 1 to 3, there characterized in that the intermediate layer additionally Contains activated carbon.

5. Sealing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the intermediate layer consists of a prefabricated mixture of crushed stone / grit, bentonite and optionally, powdered clay and / or activated carbon, which superficially by spraying with a bitumen emulsion has been made hydrophobic.

6. Sealing system according to one of claims 1 to 5, there characterized in that the intermediate layer at least Is 10 cm thick and the largest gravel / grit maximum ¼ of the layer thickness.

7. Method of making a sealing system for Landfills, especially for landfill class II consisting of several layers, characterized in that initially a first sealing layer on the landfill planum at least 15 cm clay or from at least 4 cm asphalt is applied, then an intermediate layer of a Mixture of crushed stone / grit and a water quel lumbar and metal ion absorbing filler applied and then a second sealing layer of at least 4 cm of asphalt is applied.

8. The method according to claim 7, characterized in that the Bentonite filler is added to the activated carbon, if necessary is mixed.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that another intermediate layer made of a mixture Gravel / grit and clay flour is applied.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized characterized in that the mixture of crushed stone / grit, Bentonite and optionally clay and / or activated carbon or hydrophobic after application with a binder becomes.