DE60025034T2

DE60025034T2 - Dichtungsbahn mit falznahtabdeckung aus ton

Info

Publication number: DE60025034T2
Application number: DE60025034T
Authority: DE
Inventors: C. Michael MATHIESON
Original assignee: GSE Lining Technology Inc
Current assignee: GSE Lining Technology Inc
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-10-17
Also published as: WO2001038647A1; US20010001683A1; US6197398B1; EP1234078B1; US6303204B2; DE60025034D1; PE20010923A1; ATE313667T1; AU1089501A; CA2394628C; CA2394628A1; EP1234078A1

Description

Hintergrund
Diese Erfindung betrifft allgemein Membranen oder Dichtungsbahnen, welche beispielsweise zum Abdichten von Einschlußstrukturen wie beispielsweise Mülldeponien zum Entsorgen von gefährlichem oder ungefährlichem Müll, Wasser- oder anderen Fluideinschlüssen oder zum Abdecken derartiger Einschlüsse verwendet werden kann, um die Beeinträchtigung von Regenwasser oder das Austreten von Gerüchen und Dünsten zu verhindern.
Üblicherweise bilden Erdstrukturen oder natürliche Vertiefungen das Einschlußvolumen. Im wesentlichen undurchlässige Membranbahnen werden dann verwendet, um ein Auslaufen des enthaltenen Materials zu vermindern oder zu minimieren. Diese im wesentlichen undurchlässigen Bahnen werden häufig als „Geomembranen" bezeichnet.
Die Größe und/oder Geometrie des Einschlusses kann es erforderlich machen, daß eine Mehrzahl von Membranbahnen verwendet wird, um den Gesamtbereich abzudecken, damit dieser vor Leckage geschützt ist. Daher muß eine Anzahl von Nähten zwischen Rändern von benachbarten Membranbahnen abgedichtet werden, um die gewünschte Verminderung der Leckage des Einschlusses sicherzustellen.
Die Ränder von angrenzenden Membranbahnen können mit Hitze verschmolzen werden und können dadurch abgedichtet und auf eine leckagesichere Weise miteinander verbunden werden. Wahlweise können Klebstoffe oder Chemikalien, welche angrenzende Ränder zusammen schmelzen, verwendet werden, um die Ränder von einigen Arten von Membranen zu verbinden und abzudichten.
Das Bilden von entsprechend effektiven, leckage-resistenten Einschlußmembrandichtungen ist arbeitsintensiv und erfordert hohe Geschicklichkeit, beträchtliches Training, Werkzeuge, Vorräte und Ausrüstung. Üblicherweise verwendete Abdichtungsverfahren können durch Feuchtigkeit und rauhes Wetter nachteilig beeinflußt werden.
Daher gibt es einen Bedarf nach einer effektiven, angemessen leckage-resistenten Naht, welche die Nachteile der üblichen Praktiken vermindert.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt umfaßt eine geosynthetische Dichtung eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige erste und zweite Dichtungsbahn. Es ist ein Überlappungsbereich definiert, in welchem ein Abschnitt der ersten Dichtungsbahn mit einem Abschnitt der zweiten Dichtungsbahn überlappt. Über den Überlappungsbereich ist eine Nahtabdeckung angeordnet. Die Abdeckung umfaßt eine Tonschicht und eine Geomembranschicht über der Tonschicht.
Andere Aspekte sind in der begleitenden detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht durch einen Abschnitt der in 1 gezeigten Dichtung;
3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht entsprechend 2 nach Aufbringen einer Deckschicht; und
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Eine in 1 gezeigte geosynthetische Dichtung 10 kann in einem Hohlraum 15 in der Erde 16 gebildet sein. Der Hohlraum 15 kann natürlich oder kann vom Menschen beispielsweise durch Ausheben einer Grube oder Bilden einer umschließenden Böschung gebildet werden. Bei einem anderen, in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine Dichtung 10 einen Deckel oder eine Abdeckung über einem Bereich wie beispielsweise einer Mülldeponie 34 bilden, der bzw. die sich, wie bei 32 gezeigt, aufwärts erstreckt.
Eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige Schicht 12 kann aus einem im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Material wie beispielsweise Polyethylen hoher Dichte (HDPE) gebildet sein. Eine Anzahl von Sperrschichtmaterialien aus Kunststoff sind zum Ausbilden von Dichtungen bei Erdeinschlüssen zum Reduzieren oder Beseitigen einer Leckage bekannt.
Ein (nicht gezeigtes) Material kann in dem durch die Dichtung 10 gebildeten Hohlraum 15 enthalten sein. Das Material kann Abfallmaterial sein, wie es bei Abfalleinschlußbereichen oder Mülldeponien üblich ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Dichtung 12 eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser für Speicherzwecke enthalten. Der Fachmann erkennt, daß es eine breite Vielzahl von Anwendungen für im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige geosynthetische Dichtungen gibt.
Die Dichtung 10 kann von einer Deckschicht 14 bedeckt sein. Die Deckschicht kann relativ lockerer Boden sein, welcher über der Dichtung angeordnet wurde, nachdem die Dichtung installiert worden ist. Jedoch kann auch ein anderes Material einschließlich Abfallmaterial als Abdeckung verwendet werden.
Die Dichtung 10 kann aus einer Mehrzahl länglicher Bahnen aus im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Material gebildet sein. Benachbarte Bahnen, wie beispielsweise die Bahnen 18 und 20, können zum Bilden einer überlappten Verbindung 28 übereinander verlappt sein, wie es in 2 gezeigt ist. Die Verbindung 28 umfaßt überlappende Bahnenränder 27 und 29. Üblicherweise werden überlappende Verbindungen unter Verwendung einer Schweißtechnik wie beispielsweise Keilschweißen unter Hitzeeinfluß versiegelt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird jedoch zumindest eine der Verbindungen 28 durch Überlappen einer bzw. eines länglichen geosynthetischen Tondichtungs(GCL)-Dichtung oder -Streifens 22 versiegelt. Der Streifen 22 kann eine obere, im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige Membranschicht 26 umfassen, welche beispielsweise aus Polyethylen hoher Dichte bestehen kann. An die Schicht 26 ist eine Tonschicht 24 geklebt, welche beispielsweise Natriumbentonit-Tonmaterial und einen Klebstoff umfaßt. Der Klebstoff kann die Tonschicht 24 klebend an der Schicht 26 befestigen. Wenn die Schicht 24 einer Flüssigkeit ausgesetzt ist, hydratisiert diese und bildet eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte, leckage-resistente Abdichtung gegenüber den unterliegenden Bahnen 18 und 20. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Streifen 22 eine Permeabilität von weniger als 4 × 10^–14 m/s haben.
Durch einfaches Anordnen des Streifens 22 auf der Verbindung 28 kann so eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte Abdichtung erreicht werden. Die Abdichtung wird durch die Gegenwart einer Flüssigkeit auf den Bahnen 18 und 20 vor der Anordnung des Abdichtungsstreifens 22 nicht nachteilig beeinflußt. Somit kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Nähen sogar bei leichtem Regen oder leichtem Schnee durchgeführt werden.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen. Die Deckschicht 14 kann über der Schicht 12 angeordnet werden, um den Streifen 22 in Position zu halten. Vorteilhafterweise wird die Abdeckung 14, beispielsweise loses Erdreich, vorsichtig aufgebracht, um die Position des Streifens 22 im Hinblick auf den Rest der Dichtung 10 nicht zu stören.
Vorteilhafterweise ist der Streifen 22 aus GundSeal^®-Material, verfügbar von GSE Lining Technology, Inc., Houston, Texas, gebildet. Die Herstellung des Materials ist beispielsweise in dem US-Patent 4,693,923 beschrieben. Das Material der Tonschicht 24 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nicht hydratisiertes Montmorillonit (Natriumbentonit) umfassen. Der Ton kann anfänglich aus einzelnen Tonpartikeln bestehen. Die Oberfläche der Schicht 26, welche in Kontakt steht mit der Tonschicht 24, kann aufgerauht werden, um eine Tonanhaftung oder -reibung bei einer beliebigen Schnittstelle mit anderen Materialien zu erhöhen.
Der Klebstoff, welcher die Tonschicht 24 an der Schicht 26 befestigt, kann aus einer Vielzahl von Klebstoffen gebildet sein. Geeignete Klebstoffe umfassen Asphalt mit oder ohne Füllstoffe und Elastomere, Butylen, Butylgummi, Acryl, Propen, Styren/Butadien, Nitril, Vinyl, wasserlösliches Zellulose, Sacharide, Gummis oder Proteine.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Klebstoffeststoffe in Konzentrationen von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Gew.-% vorhanden und sind mit Betonit in Verhältnisses zwischen 3 und 50 Gew.-% von Klebstoff relativ zu den Bentonitpartikeln gemischt. Pro Quadratfuß Geomembranschicht 26 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Pfund Natriumbentonit aufgebracht werden. Die Schicht 26 kann zwischen 0,3 und 2 mm dick sein. Der Montmorillonitgehalt kann zumindest 90 % betragen und der Flüssigkeitsverlust (ASTM D5891) kann geringer als 18 ml sein. Die freie Schwellung (ASTM D5890) kann mehr als 24 ml betragen.
Der Streifen 22 kann in Rollen ausgebildet sein und kann einfach über der Verbindung 28 abgerollt werden. Ein Bereich bei dem Ende einer Rolle des Streifens 22 kann mit einem Bereich bei dem Beginn der nächsten Rolle überlappen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die überlappende Verbindung 28 eine Breite von 4 bis 6 inch (1 inch = 2,54 cm) aufweisen. Der Streifen kann eine Breite in der Größenordnung von 3 bis 4 Fuß (1 Fuß = 30,48 cm) aufweisen. Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist damit die Breite des Streifens 22 mehr als 5 mal größer als die Breite der überlappenden Verbindung 28. Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Schicht 26 aus dem gleichen Material gebildet sein, welches die Bahnen bildet, die die Dichtung 10 bilden.
Mit den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine hochstabile, gegen Flüssigkeitseinwirkung resistente Naht gebildet werden, und zwar ohne die Notwendigkeit der arbeitsintensiven Anwendung einer Wärmevernähung benachbarter Bahnen. Darüber hinaus neigt die Verwendung von Ton dazu, einfacher zu sein, da Ton dazu tendiert, eine effektive Abdichtung zu bilden, sobald er auf die überlappende Verbindung 28 gepreßt ist. Dies ist zumindest zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Tonschicht 24, die in dem Streifen 22 verwendet wird, hydratisiert, wenn sie Wasser und wasserbasierenden Mischungen ausgesetzt wird. Somit kann bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine kostengünstigere Naht hergestellt werden, welche zumindest so zuverlässig ist wie bestehende Techniken.
Wo die Dichtung 12 zum Minimieren der Wärmeausbreitung eine weiße Oberfläche aufweist, kann auch die Schicht 26 eine weiße Oberfläche aufweisen. Die obere oder untere Fläche der Schicht 26 kann ferner texturiert sein.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann zahlreiche Modifikationen und Variationen davon. Die beigefügten Ansprüche sollen sämtliche derartige Modifikationen und Variationen als in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallend abdecken.

Claims

Eine geosynthetische Dichtung, aufweisend: eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige erste und zweite Dichtungsbahn (18, 20); einen Überlappungsbereich, in welchem sich ein Abschnitt (27) der ersten Dichtungsbahn mit einem Abschnitt (29) der zweiten Dichtungsbahn überlappt; und eine über dem Überlappungsbereich angeordnete Nahtabdeckung, wobei die Abdeckung eine Tonschicht (24) und eine Geomembranschicht (26) über der Tonschicht aufweist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Tonschicht aus einzelnen Tonpartikeln gebildet ist.
Die Abdichtung nach Anspruch 2, wobei die Tonschicht aus Bentonit gebildet ist.
Die Dichtung nach Anspruch 3, wobei die Tonschicht klebend an der Geomembranschicht befestigt ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung in der Form eines länglichen Streifens ausgebildet ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Geomembranschicht im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig ist.
Die Dichtung nach Anspruch 6, wobei die Breite der Abdeckung fünfmal größer als die Breite des Überlappungsbereiches ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, aufweisend eine Deckschicht, welche die Nahtabdeckung bedeckt.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht aus lockerem Boden gebildet ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung den Überlappungsbereich abdichtet und den Durchtritt von Fluiden durch den Überlappungsbereich verhindert.
Ein Verfahren zum Abdichten eines Erdbereiches, aufweisend: Abdecken des Bereiches mit zumindest zwei im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Dichtungsbahnen; Überlappen eines Randes einer der Bahnen über einem Rand der anderen Bahn zum Ausbilden eines Überlappungsbereiches; und Abdecken des Überlappungsbereiches mit einer Abdeckung, welche eine Geomembranschicht über einer Tonschicht enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 11, umfassend ein Bedecken der Abdeckung mit einer Deckschicht.
Das Verfahren nach Anspruch 11, umfassend ein klebendes Befestigen der Tonschicht an der Geomembranschicht.
Das Verfahren nach Anspruch 11, umfassend ein Zentrieren der Abdeckung auf dem Rand der obersten Dichtungsbahn.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abdecken ein Abrollen einer Rolle von Abdeckmaterial auf dem Überlappungsbereich umfaßt.
Das Verfahren nach Anspruch 11, umfassend ein Ausbilden der Abdeckung aus einer Mischung aus Tonpartikeln und Klebstoff.