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Vergleich der mineralischen Deponieabdichtung mit alternativen Abdichtungssystemen

Vergleich der mineralischen Deponieabdichtung mit alternativen Abdichtungssystemen
Über dieses Buch

Studienarbeit von Andrea Könecke-Dege

Einleitung:

Die abfallwirtschaftlichen Aktivitäten lassen sich auf zwei grundsätzliche Ziele zurückführen:

1. Die Haushalte, Städte und Gemeinden müssen regelmäßig von Abfällen entsorgt werden.

2. Die eingesammelten Abfälle müssen so beseitigt werden, daß das Wohl der Allgemeinheit nicht beeinträchtigt wird.

In den letzten Jahren hat insbesondere der zweite Punkt ein wachsendes Interesse in der Öffentlichkeit gefunden. Den Menschen ist die Endlichkeit der Ressourcen unseres Ökosystems und die zunehmende Belastung der Umwelt, die es zu schützen gilt, bewußt geworden. Somit ist für die Wahl eines Systems für die Abfallbehandlung nicht nur die Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens ausschlaggebend, sondern es müssen auch Forderungen nach der Umwelthygiene und dem Schutz der Umwelt vorrangig berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang hat auch die umweltgerechte Lagerung von Abfällen auf Deponien in der öffentlichen Diskussion ein erhebliches Maß an Bedeutung gewonnen.

Die TA - Siedlungsabfall sieht für die Oberflächenabdichtung von Deponien eine mineralisch - bindige Dichtung - meistens in Kombination mit einer HDPE - Bahn - vor. Der Wissensstand um dieses Dichtungselement und die allgemeinen Anforderungen an Dichtungssysteme haben sich in den letzten 10 Jahren deutlich verändert. Während immer mehr Bedenken hinsichtlich der Langzeitsicherheit ( Rißbildung durch Austrocknung und Wurzelwachstum ) bekannt wurden, sind die Erwartungen an Dichtungselemente immer höher geschraubt worden.

Ein weiterer Trend in der Deponietechnik sind die immer höheren Kosten für die Sicherungsmaßnahmen, während die Kassen der Betreiber ( Gebietskörperschaften ) meist leer sind und somit häufig die Bauvorhaben hinausgezögert werden. Die Unsicherheit ist groß, und vielerorts sucht man nach alternativen Lösungen.

Im Rahmen dieses Entwurfs wird die mineralische Deponieabdichtung mit alternativen Abdichtungssystemen sowohl konstruktiv als auch wirtschaftlich, so weit möglich, verglichen. Es wird aufgezeigt, inwieweit die alternativen Systeme gleichwertige oder u. U. bessere Eigenschaften zur Abdichtung von Abfalldeponien mitbringen.

Gang der Untersuchung:

Nach einleitenden allgemeinen Beschreibungen zu Deponieformen und der Erläuterung des Multibarrierenkonzeptes wird auf die Anforderungen und Randbedingungen eingegangen, die laut TA - Abfall und TA - Siedlungsabfall für Basis- und Oberflächenabdichtungen vorgeschrieben sind. Im Anschluß daran folgt beispielhaft für Deponiebasisabdichtungen eine Betrachtung der bauverfahrenstechnischen Aspekte bei deren Herstellung, die überwiegend auch auf die Ausführung von Oberflächenabdichtungen angewendet werden kann.. Nachdem die konstruktiven Merkmale der mineralischen Dichtung beschrieben und deren Eigenschaften herausgestellt wurden, erfolgt eine ausführliche Betrachtung der alternativen Abdichtungssysteme mit Kunststoffdichtungsbahn, Kapillarsperre, Asphaltbetonabdichtung und Bentonitmatten. Am Ende jedes Abschnitts werden in Datenblättern noch die wichtigsten Systemeigenschaften der jeweiligen Dichtungssysteme als Grundlage für die anschließende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zusammengestellt. Bevor für die verglichenen Abdichtungssysteme eine Nutzwertanalyse durchgeführt wird, gibt ein kurzer Methodenüberblick einen Einblick in die Möglichkeiten der Wirtschaftlichkeitsrechnungen. Das Ergebnis der Nutzwertanalyse ermöglicht einen ersten Vergleich, wenn es um die Beurteilung der Vorteilhaftigkeit bzw. der Gegenüberstellung der Systemalternativen geht. Abschließend werden einige Kostenaufstellungen, die leider aufgrund mangelnder Unterlagen nicht sehr umfassend sind, gegenübergestellt.

Inhaltsverzeichnis:

1. Abbildungsverzeichnis 5
2. Tabellenverzeichnis 7
3. Einleitung 8
4. Allgemeines zu Deponien 10
4.1 Definitionen 10
4.2 Klassifizierung von Deponien 12
4.3 Betriebsformen 13
4.4 Deponiestandorte 16
4.5 Einteilung in Deponieklassen 20
4.6 Multibarrierenkonzept 22
4.7 Emissionen 26
5. Deponieabdichtungen 27
5.1 Künstliche Dichtungen 28
5.1.1 Vorgefertigte Dichtungen 29
5.1.2 Örtlich verfestigte Dichtungen 29
5.2 Mineralische Dichtungen 29
6. Dichtungssysteme nach TA - Abfall und TA - Siedlungsabfall 32
6.1 Allgemeines 32
6.2 Deponieauflager und geologische Barriere 32
6.2.1 Aufgaben und Wirkungsweise 33
6.2.2 Qualitätsprüfungen für das Deponieauflager 33
6.3 Basisabdichtung 34
6.4 Anforderungen an das mineralische Dichtungsmaterial 35
6.5 Anforderungen an die Kunststoffdichtungsbahn 37
6.6 Oberflächenabdichtung 37
6.7 Versuchsfeld 39
6.8 Handlungsspielraum 40
7. Deponiebasisabdichtungen 41
7.1 Aspekte der Bauverfahrenstechnik bei der Herstellung von Basisabdichtungen 41
7.1.1 Anforderungen 41
7.1.2 Verfahrenstechnik 43
7.1.2.1 Aufbereitung 44
7.1.2.2 Einbau 46
7.1.2.3 Verdichtung 46
7.1.2.4 Oberflächenschluß 47
7.1.2.5 Kunststoffdichtungsbahn 49
7.1.2.6 Vlies und Filterschicht 49
7.1.2.7 Witterungseinflüsse 49
7.1.2.8 Koordination 50
8. Oberflächenabdichtungen 52
8.1 Gestaltungsprinzip 52
8.2 Anforderungen 54
9. Mineralische Abdichtungen 56
9.1 Konstruktive Merkmale 56
9.2 Beanspruchungen 56
9.3 Datenblatt zur mineralischen Oberflächenabdichtung 57
10. Alternative Abdichtungssysteme 59
10.1 Kunststoffdichtungsbahn 59
10.1.1 Konstruktive Merkmale 59
10.1.2 Beanspruchungen 60
10.1.2.1 Mechanische Beanspruchungen 60
10.1.2.2 Chemische Beanspruchungen 61
10.1.3 Datenblatt zur Oberflächenabdichtung mit Kunststoffdichtungsbahnen 63
10.2 Kombinationsabdichtung 64
10.2.1 Konstruktive Merkmale 64
10.2.2 Potentielle Gefährdungen 66
10.2.3 Datenblatt zur Kombinationsoberflächenabdichtung 66
10.3 Kapillarsperre als alternatives Abdichtungselement eines Oberflächendichtungssystems 67
10.3.1 Prinzip und Funktionsweise von Kapillarsperren 68
10.3.2 Aufbau von Kapillarsperren 70
10.3.2.1 Einfache Kapillarsperre 70
10.3.2.2 Erweiterte Kapillarsperre 72
10.3.2.3 Doppelte Kapillarsperre 73
10.3.3 Leistungsfähigkeit und Beständigkeit 74
10.3.4 Datenblatt zur Oberflächenabdichtung mit Kapillarsperre 76
10.4 Asphaltbetonabdichtung 77
10.4.1 Zusammensetzung von Asphaltbeton 77
10.4.2 Herstellbarkeit 78
10.4.3 Eigenschaften von Asphaltbeton 79
10.4.3.1 Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen 79
10.4.3.2 Verformbarkeit bituminöser Flächendichtungen 80
10.4.3.3 Widerstandsfähigkeit gegenüber biologischen Beanspruchungen 81
10.4.3.4 Widerstandsfähigkeit gegenüber chemisch - physikalischen Angriffen 81
10.4.3.5 Witterungsbeständigkeit und Alterung 83
10.4.3.6 Dichtigkeit von Asphaltdichtungen 85
10.4.4 Abdichtungssysteme aus Asphaltbeton 88
10.4.4.1 Basisabdichtungen 88
10.4.4.2 Oberflächenabdichtungen 91
10.4.5 Datenblatt zur Oberflächenabdichtung mit Asphaltbeton 92
10.5 Bentonitmatten 94
10.5.1 Allgemeines 94
10.5.2 Vernadelte geosynthetische Tondichtungsbahnen 94
10.5.3 Eigenschaften 96
10.5.3.1 Wasser- und Gasdichtigkeit 96
10.5.3.2 Verformbarkeit und Setzungsverhalten 97
10.5.3.3 Scherverhalten und langfristige Schubkraftaufnahme 97
10.5.4 Ausführungsvarianten 98
10.5.4.1 Ausführung einer Oberflächenabdichtung 98
10.5.4.2 Zwei - Phasen - Dichtungen mit GTD 100
10.5.5 Verbesserung der geologischen Barriere 102
10.5.6 Bentofix® als mineralische Komponente der Kombinationsabdichtung 103
10.5.7 Datenblatt zur Oberflächenabdichtung mit Bentonitmatten 104
11. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 107
11.1 Methodenüberblick 107
11.2 Rechtliche Grundlagen 111
11.3 Nutzen - Kosten - Methoden 113
11.3.1 Nutzwertanalyse 113
11.3.1.1 Bestimmung der Ziele 114
11.3.1.2 Ableitung der Zielkriterien 115
11.3.1.3 Vergabe von Zielgewichten 116
11.3.1.4 Bewertung der Zielerreichung 117
11.3.1.5 Teilnutzwert- und Nutzwertermittlung 120
11.3.1.6 Beurteilung des Verfahrens 121
11.3.2 Nutzen - Kosten - Analyse 122
11.3.3 Kosten - Wirksamkeits - Analyse 123
11.3.4 Kostenvergleich 123
12. Zusammenfassung 129
13. Literaturverzeichnis 130

Arbeit zitieren:
Könecke-Dege, Andrea Juli 1996: Vergleich der mineralischen Deponieabdichtung mit alternativen Abdichtungssystemen, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Asphaltbetonabdichtung, Dichtungssysteme nach TA-Abfall u. TA-Siedlungsabfall, Kombinationsabdichtung und Bentonitmatten, Mineralische Abdichtung im Vergleich mit Kapillarsperre, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

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