1. Grundlagen der Anwendung und Bemessung, Produkte, Regelwerke und Empfehlungen

Question 1

Anwendungsbereiche von Geokunststoffen

Answer 1

• Straßen- und Tiefbau
• Deponiebau
• Wasserbau
• Tunnelbau
• Grundwasserschutz

Question 2

Kunststoffabfälle und Verwertung in Deutschland

Answer 2

5,45 mio. to Kunststoffabfälle in Deutschland 2011
→ 42% werkstoffliche Verwertung
→ 56% energetische Verwertung
→ 1% rohstoffliche Verwertung

Question 3

Definition Geokunststoffe

Answer 3

Oberbegriff, der ein Produkt beschreibt, bei dem mindestens ein Bestandteil aus synthetischem oder natürlichem Polymerwerkstoff hergestellt wird, in Form einer Bahn, eines Streifens oder einer dreidimensionalen Struktur, das bei geotechnischen und anderen Anwendungen im Bauwesen im Kontakt mit Boden und/oder anderen Materialien verwendet wird.

Question 4

Geokunststoffe Unterteilung

Answer 4

Wasserdurchlässig
- Geotextilien (Gewebe, Vliesstoffe, Verbundstoffe)
- Geotextilverwandte Produkte (Geogitter)
Wasserundurchlässig
- Dichtungsbahnen (KDB)
- Dichtungsbahnverwandte Produkte (Geosynthetische Tondichtungsbahnen, Bentonitmatten)

Question 5

Funktionen nach DIN EN ISO 10318-1
(9 Stück)

Answer 5

• Trennen
• Filtern
• Dränen
• Dichten
• Schützen
• Bewehren
• Stabilisieren
• Spannungsabbau (als Asphalteinlage)
• Schützen gegen Oberflächenerosion
  _Verpacken (alt, nicht in der DIN enthalten)

Question 6

Trennen Anforderung

Answer 6

Vermeiden des Vermischens verschiedener, aneinandergrenzender Böden / Füllstoffe durch die Verwendung eines Geokunststoffes.
- Schutz gegen Feinkorn-Kontamination

Question 7

Filtern Anforderung

Answer 7

Verhindern des unkontrollierten Durchgangs von Boden oder anderen Teilchen, die hydrodynamischen Kräften ausgesetzt sind.

Question 8

Dränen Anforderung

Answer 8

Sammeln und Ableiten von Niederschlägen, Grundwasser und anderen Fluiden in der Ebene eines Materials aus Geokunststoff.

Question 9

Dichten Anforderung

Answer 9

Verwendung eines Geokunststoffes, um die Migration von Fluiden zu verhindern oder zu begrenzen.

Question 10

Schützen Anforderung

Answer 10

Vermeiden oder Begrenzen lokaler Schäden eines bestimmten Bauteils oder -materials durch die Verwendung eines Geokunststoffes.

Question 11

Bewehren Anforderung

Answer 11

Nutzung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens eines Materials aus Geokunststoff zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Bodens oder anderer Baustoffe.

Question 12

Stabilisieren Anforderung

Answer 12

Verbesserung des mechanischen Verhaltens von ungebundenem Material durch geosynthetische Schichten, so dass Verformungen minimiert werden.

Question 13

Spannungsabbau (als Asphalteinlage) Anforderung

Answer 13

Verwendung eines Geokunststoffes, um Risse von Spannungen aus beschädigten Asphalttragschichten zu minimieren.

Question 14

Schützen gegen Oberflächenerosion Anforderung

Answer 14

Verwendung eines Geokunststoffes, um Bewegung von Boden auf der Oberfläche zu verhindern/ begrenzen.

Question 15

Geotextilien:
Vliesstoff

Answer 15

• Textiles Flächengebilde aus gerichteten oder ungerichteten Filamenten oder Fasern, die mechanisch, thermisch oder chemisch gebunden sind.
• Dehnung ~60%
• Einsatz: Trennen, Filtern, Dränen, Schützen
• Stempeldurchdrückversuch

Question 16

Geotextilien:
Gewebe

Answer 16

• Textiles Flächengebilde aus sich rechtwinklig kreuzendem Fadensystem.
• Dehnung ~12%
• Einsatz: Wasserbau, aber überwiegend Bewehren
• Streifenzugversuch

Question 17

Textile Elemente

Answer 17

• Multifilamentgarne
• Monofilamentgarne
• Folienbändchen / Gewebe

Question 18

Textile Elemente:
Multifilamentgarne

Answer 18

• bestehen aus einer Anzahl miteinander gedrehter oder ungedrehter Filamente
• größtenteils hochzugfest
• Bspw.: Polyester, Polyamid, Polypropylen

Question 19

Textile Elemente:
Monofilamentgarne

Answer 19

• Sind Drähte aus Kunststoff
• ⌀ > 0,1 mm (bzw. 100 μ)
• Bspw.: Polyethylen=PE (,Polyester=PES, Polyamid)

Question 20

Textile Elemente:
Folienbändchen

Answer 20

• Werden durch Schneiden von Folien in schmale Streifen hergestellt
• Bspw.: Polyethylen=PE, Polypropylen=PP

Question 21

Nutzungsdauer

Answer 21

• bezieht sich auf die Dauer, währrend der der Geokunststoff die geforderten Eigenschaften gemäß der Anwendungsnormen aufweist
• ordnungsmäßer Einbau, Anwendung und Wartung werden angenommen (tatsächliche Nutzungsdauer kann viel höher liegen)
• Nutzungsdauer bis zu 5 Jahren bei Anwendung ohne Bewehrungsfunktion in natürlichen Böden mit 4<pH<9, Bodentemperatur<25°C
• Nutzungsdauer von 25, 50, 100 Jahren bestehend aus fabrikneuen Polymeren, in natürlichen Böden mit 4<pH<9, Bodentemperatur <25°C

Question 22

Trennen - Klassifizierung

Answer 22

• Durch Indexwerte: Folienbändchen, Spießgarnen (Polypropylen/Polyethylen) oder Multifilamentgarnen (Polyester)
• Durch Baustellenversuche

Question 23

Trennen - Beanspruchungsfälle

Answer 23

• AB1: Einbau und Überschütten von Hand, keine Verdichtung
• AB2: Maschineller Einbau und Verdichtung, keine Walkbeanspruchung
• AB3: Maschineller Einbau und Verdichtung, Walkbeanspruchung (5-15cm Spurrinnentiefen)
• AB4: Maschineller Einbau und Verdichtung, Walkbeanspruchung (über 15cm Spurrinnentiefen)

Question 24

Filtern - Anströmfilter

Answer 24

• Typischer Konstruktionsfehler:
  Durch mangelnde Filterstabilität der Böden und fehlenden Filter an der Grenzschicht (A) wird zunächst nicht verhindert, dass das Feinkorn mobilisiert wird; Feinkorn wird sich bewegen und vom Wasser mitgeschleppt. Das Zweiphasengemisch (Wasser und Feststoff) trifft auf den geotextilen Filter, der Feststoff wird plötzlich gebremst und kann keine Tiefenfiltration ausbilden. Im ungünstigsten Fall bildet sich ein Filterkuchen, der die Durchlässigkeit des geotextilen Filters um den Faktor > 100 abmindert.
• Merke:
  Eine fehlende Filterebene kann nicht „geheilt“ werden.

Probleme:
- Erosion: an der Grenzfläche zweier nicht filterstabiler Böden
- Suffosion: Verlagerung des Korngerüstes zweier nicht filterstabiler Böden, innere Suffosion ist durch Filter nicht zu verhindern
→ Ziel: Die Bewegung des Feinkorns muss an der Grenzfläche behindert werden

Question 25

Filtern - Grundanforderungen

Answer 25

• Bodenpartikel müssen ausreichend zurückgehalten werden (die Poren des Geotextils müssen kleiner als die Korngrößen sein)
• Durchlässigkeit des Systems muss erhalten bleiben (Durchfluss gewährleisten!)
• Kolmationssicherheit (Zusetzen des Geotextils durch Feinkorn muss verhindert werden) sorgt dafür, dass im allgemeinen ausreichend viele dreidimensionale Fließwege durch das bodenbesetzte Geotextil ermöglicht werden
• Ausreichende Robustheit (Einbaubeanspruchung)

Question 26

Filtern - Grundlagen

Answer 26

• Materialtransport verhindern, Wasserdurchtritt nicht behindern
• Tiefenfiltration:
  > Bodenpartikel lagern sich in der Gesamtstruktur des Filters ein
  > Nach Filtereinlaufzeit entsteht stabiles Filtergerüst mit ausreichender Wasserdurchlässigkeit
  > Gesamtdicke des Filters ist wirksam!

Question 27

Dichten - Polyethylen hoher Dichte: PEHD

Answer 27

• Thermoplastische homogene Dichtungsbahn aus einem Rohstoff
• Deponiebau: 2,5mm
• Tief-/ Straßenbau: 2mm
• Wasserbau: 2mm
• Oberflächen: glatt, strukturiert mit Prägung oder Noppen für eine richtungsunabhängige Scherkraftübertragung
• Vollflächige Abdichtung durch Verschweißen der Bahnen

Question 28

Dichten - Nähte (geprüft werden Dichtigkeit & Festigkeit der Nähte)

Answer 28

Doppelnaht: (Heizkeilschweißen)
- protokolliert, automatisch gesteuert
- Mit Prüfkanal für zerstörungsfreie Baustellenprüfung mit Druckluft (durchgehend)
Auftragnaht: (Warmgasextrusionsschweißen)
- Einfachnaht ohne Prüfkanal

Question 29

Vorteile von Abdichtungen mit KDB

Answer 29

• Effektive langfristige Dichtwirksamkeit
• Geringe Aufbauhöhe = geringe Konstruktionshöhe = geringe Querschnittseinengung
• Langfristig zulässige Dehnungen: 6%
• Kurze und planbare Bauzeiten durch hohe Verlegeleistung
• Ausführung des Gewerkes KDB-Abdichtung durch Fachverlegebetrieb
• Lückenlose Dokumentation vom Rohstoff bis zum Endprodukt auf der Baustelle (jeder gelieferten Rolle sind alle Produktions- und QS-Ergebnisse zuweisbar)
• Kostenvorteile

Question 30

Dichten - Vorteile von Abdichtungen mit KDB aus PEHD

Answer 30

• Beständig gegen chemische/ mikrobiologische Angriffe, Nagetiere, Trocken-/ Nasszyklen
• Effektive langfristige Dichtwirksamkeit
• Kurze und planbare Bauzeiten durch hohe Verlegeleistung
• Kostenvorteile

Question 31

Dichten - Bentonitmatte

Answer 31

• Deck- und Trägertextil sowie der Verbund der Materialien beeinflussen die mechanischen Eigenschaften
• Bentoniteinlage bestimmt die Dichtungseigenschaften und die Dichtwirkung entsteht unter Wasseraufnahme und ausreichender Auflast

Question 32

Dichten - Bentonit

Answer 32

Bentonit ist ein Tonmineral mit Quell- und Absorbtionseigenschaften sowie geringer Durchlässigkeit. Durch binden der Moleküle wird die elektrostatische Verbindung der Kristalle geschwächt, dadurch kann Wasser eindringen. Im Bereich der GTD wird zwischen Calcium-, Natrium- und aktiviertem Natriumbentonit unterschieden. Natriumbentonit kann ohne Auflast bis 800-1200% quellen nach 48 Std.

Question 33

Dichten - KDBverwandte Produkte:
Mineralische Dichtung (Geosyn. Tondichtungsbahn)
Aufbau

Answer 33

Deckgeotextil (Vliesstoff)→ Bentonit→ Trägergeotextil (Vliesstoff, Gewebe, Kombi)

Question 34

Dichten - KDBverwandte Produkte: Mineralische Dichtung
Marktformen Bentonitmatten

Answer 34

• Vernadelt:
  > alle 3 Komponenten werden schubkraftübertragend durch Vernadelung verbunden
  > Innere Reibungswinkel des Bentonits wird überwunden
• Vernäht:
  > Komponenten werden durch Vernähen in regelmäßigen Abständen miteinander verbunden
  > Schubkräfte werden konzentriert in Deck-/ Trägergeotextilien eingeleitet

Question 35

Dichten - KDBverwandte Produkte: Mineralische Dichtung
Vorteile

Answer 35

• hohe Beständigkeit
• dehnfähig
• gut geeignet bei Setzungen
• gute Anbindung an Bauwerke

Question 36

DIN-Normen (CE-Kennzeichnung auf Basis europäisch harmonisierter Anwendungsnormen)

Answer 36

DIN EN 13249 - Bau von Straßen
DIN EN 13250 - Eisenbahnbau
DIN EN 13251 - Erd- und Grundbau sowie bei Stützbauwerken
…

Question 37

Freiwillige Fremdüberwachung nach IVG (Industrieverband Geokunststoffe e.V.)

Answer 37

Der IVG hat ein Verfahren festgelegt, nach welchem für bestimmte Eigenschaften eine regelmäßige Probenahme durch die zugelassenen Überwachungsstellen erfolgt. Die Materialprüfung dieser Proben muss in dafür akkreditierten Prüflaboren erfolgen.

Question 38

Verfestigungsarten von Vliesstoffen

Answer 38

• thermisch verfestigt
• mechanisch verfestigt
• adhäsiv verfestigt

Question 39

Rohstoffe PE, PP, PES/PET, PVA und A

Answer 39

PE = Polyethylen
- häufig eingesetzt in Kunststoffdichtungsbahnen
- hohe Dehnungen und hohe Chemikalienbeständigkeit
PP = Polypropylen
- preiswerter Massenkunststoff
- gute Beständigkeit und gute mechanische Eigenschaften
- häufigst angewandte Kunststoff in der Geotextilerzeugung
PES/PET = Polyester/ Polyethylenglykolterephthalat
- in Geokunststofffasern und –stäben
- hohe spezifische Festigkeit und sehr geringes Kriechen
- bei Geokunststoffen für Bewehrungen der häufigste Werkstoff
PVA und A = Polyvinylalkohol und Aramid
- bisher selten eingesetzt
- zeigt aber hohe Festigkeit bei kleinen Verformungen (Höchstdehnung von Produkten auf Markt ca. 5%)

Question 40

Geotextilrobustheitsklassen (GRK)

Answer 40

Die Robustheit gegenüber der mechanischen Beanspruchung durch Schüttmaterial und Baubetrieb wird bei Trennschichten, Filter- und Schutzlagen durch die Geotextilrobustheitsklasse (GRK) charakterisiert; sie ist gleichzeitig ein Hinweis auf die Festigkeit.
Die maßgebende mechanische Beanspruchung, nämlich die Schädigung durch Einzelkörner bzw. Steine und durch die Walkarbeit unter einer Schüttung auf weichem Untergrund, entzieht sich der Bemessung. Anmerkung: gilt nicht für Bewehrungen
=> Klassifizierung durch Indexwerte oder Baustellenversuche

Question 41

Abdichtungssysteme nach RiStWag

Answer 41

• erdbautechnische Abdichtung (mineralisch)
• Kunststoffdichtungsbahn (KDB) mit geotextilen oder mineralischen Schutzlagen
• Bentonitmatte (GTD, mineralisch)