Resistenz gegen Schadstoffe


"Frostsichere Dichtmischungen F1"

Gelegentlich wird in Ausschreibungen "Frostempfindlichkeitsklasse 1" nach ZTV E-StB für mineralische Dichtmischungen gefordert. Das ist bemerkenswert, denn als "frostsicher" bezeichnet man gemeinhin Böden, die gut wasserdurchlässig sind, weil sie entsprechend wenig Ton- und Schluffanteile aufweisen.

Sind die Böden nicht ausreichend wasserdurchlässig, kommt es zu einem Wassereinstau in der entsprechend hergestellten Schicht bzw. darüber. Der Effekt des Wasserstauens ist bei Dichtmischungen sicherlich gewünscht, lässt sich aber wohl nicht mit dem Geist der ZTV E-StB hinsichtlich der Frostsicherheitsklasse F1 in Einklang bringen. Generell ist daher die Anwendbarkeit der Frostkriteriums nach ZTV E-StB auf bentonitvergütete Sande/Kiese in Frage zu stellen.

Gefahr des Versagens

Besitzt eine Dichtmischung wenig Feinkorn, fällt durch das relativ hohe Porenvolumen die Hauptlast der Dichtungwirkung zwangsläufig dem Bentonit zu. Die Quellfähigkeit von Bentoniten kann durch das Vorhandensein von Kationen (z.B. Schwermetalle, Salze etc.) vermindert oder sogar aufgehoben werden. Insbesondere Abwässer können erhebliche Schadfrachten mit sich führen, so dass bei einer Havarie die Dichtmischung u.U. versagen kann.

Die negative Wirkung von Salzen auf die Quellfähigkeit von Bentoniten ist hinlänglich bekannt und vielfach untersucht. Der folgende Versuch zeigt sehr anschaulich die Beständigkeit von BENTOFILL 0/2 ST (linker Probekörper) gegenüber einer handelsüblichen Mischung "F1" nach Zugabe einer Salzwasserlösung (5 % NaCl). Beide Proben wurden im Bereich des optimalen Einbauwassergehaltes auf ca. 100 % Dpr verdichtet.

Versuch mit Salzlösung, Simulation Schadstoffe

Vorgang in Echtzeit


Während die Probe "Frostempfindlichkeitsklasse 1" (rechts) nach kurzer Zeit kollabiert, bleibt BENTOFILL 0/2 ST weitgehend resistent. Im Ernstfall hätte die "F1"-Mischung wohl einen erheblichen Teil Ihrer Dichtwirkung verloren.


Proben nach dem vollständigen Austrocknen


Bedingt durch hohe Feinanteile behält BENTOFILL ST selbst bei Versagen des Bentonits immer noch eine hohe Dichtwirkung. In der Praxis ist das z.B. für die Einkapselung von Abwasserrohren von großer Wichtigkeit, damit im Falle von Undichtigkeiten/Havarien (Rohrbruch etc.) die Umwelt vor Schaden bewahrt wird.

 


Versuch mit Leitungswasser


Dieser Versuch mit zeigt das Verhalten von BENTOFILL 0/2 ST (linker Probekörper) gegenüber einer handelsüblichen Mischung "F1" in Leitungswasser. Beide Proben wurden ebenfalls im Bereich des optimalen Einbauwassergehaltes auf ca. 100 % Dpr verdichtet.

Die Probekörper verhalten sich ähnlich, der Probekörper "Frostempfindlichkeitsklasse 1" (rechts) weitet sich nach einigen Minuten auf und kleinere Stücke lösen sich. Das ist der einsetzenden Quellung des Bentonits geschuldet und eine normale Reaktion. Bei BENTOFILL 0/2 ST findet dieser Vorgang langsamer statt .

In eingebautem und verdichtetem Zustand mit entsprechenden Auflasten bleiben beide Dichtungsmaterialien volumenstabil. Problematisch kann es immer dann dann werden, wenn Störstoffe über längere Zeit mit der Dichtung in Kontakt kommen. Störstoffe können z.B. sein: mit Schwermetall belastete Abwässer, Salzwasser (im Winter), nährstoffreiches Wasser (Ammoniumverbindungen/Algennährstoffe), hohe Konzentration von Calcium-Ionen im umgebenden Erdreich.

Bedingt durch eine deutlich höhere Feldkapazität trocknet BENTOFILL ST im Vergleich zu" F1"-Mischungen zudem viel langsamer aus, trotzdem bilden sich auch bei vollständiger Austrocknung keine Risse.

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Vergleich:
BENTOFILL® 0/2 und Dichtmischung "F1" in verdichtetem, getrocknetem Zustand 

 

Bildzoom

 


Auf diesem Foto sieht man zwei verdichtete, getrocknete Probekörper:

Oben:
Dichtmischung "F1", relativ große Porenräume, der Bentonit trägt die Hauptlast der Abdichtung, er muss alle offenen Poren verschliessen.

Unten:
BENTOFILL 0/2 ST, man erkennt deutlich die geringeren Porenräume, die Mischung erreicht auch ohne Quellung des Bentonits eine gute Dichtwirkung.






Eine hohe Packungsdichte ist vorteilhaft für gute Standhaftigkeit gegenüber Störstoffen, das ist besonders bei der Einkapselung von Abwasserleitungen und Schächten ein wichtiger Punkt.


Ein mögliches Problem: Umwandlung Natriumbentonit in Calciumbentonit
Untersuchungen haben ergeben, dass bereits geringe Konzentrationen vom Calcium-Ionen (Kalk) im umgebenden Erdreich einen Natriumbentonit mit der Zeit fast vollständig zu einem Calciumbentonit umwandeln können. Dadurch verliert der Bentonit erheblich an Quellfähigkeit. Bei einer Dichtmischung, die nur aus Sand und Bentonit besteht, führt das zwangsläufig zum Nachlassen der Dichtwirkung.
 
Im folgenden Beispiel sieht man rechts einen Natriumbentonit (Aktivbentonit), im Vergleich links die gleiche Menge des selben Bentonits mit Calcium-Ionen in den Zwischenschichten. Kommen jetzt noch kationische Störstoffe (Salze, Schwermetalle etc.) hinzu, so verringert sich das Quellvolumen noch weiter, bis hin zum völligen Quellverlust.

BENTOFILL ST -Dichtmischungen 0/2 und 0/16 sind so komponiert, dass auch im ungünstigsten Fall eines Totalversagens des Bentonits noch sehr gute Dichtigkeiten mit kF-Werten von 10-9 - 10-10 erreicht werden können.


"Bei dem von Ihnen hergestelltem Material BENTOFILL® (ST) handelt es sich um eine maschinell hergestellte, kornabgestufte mineralische Abdichtung, bestehend aus natürlichen Kiesen, Sanden, Füllern und Bentonit, die daher eine gute Resistenz gegen kationische Störstoffe (Schwermetalle, Salze, etc.) und eine hohe Dichtigkeit auch noch bei teilweisem oder völligem Quellverlust des Bentonits aufweist."

Roxeler Ingenieurgesellschaft, Baustoffprüfstelle




Um die unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Mischungen02/ F1 und BENTOFILL 0/2 ST noch zu verdeutlichen, wurden Probekörper der beiden Materialien mit einem Wasserstrahl aus ca. 30 cm beaufschlagt.
BENTOFILL 0/2 ST hält der Beanspruchung deutlich länger stand.

 

Standhaftigleit des Probekörpers BENTOFILL 0/2

Standhaftigleit BENTOFILL 0/2, Nahaufnahme


Nachfolgend die Dichtmischung "F1" unter dieser Beanspruchung, der Probekörper wird nach wenigen Sekunden zerstört. Im Folgenden sehen Sie dann BENTOFILL 0/2 ST und dem Produkt "F1" im direkten Vergleich.

Standhaftigkeit Dichtmischung "F1"

Dieser Probekörper bricht augenblicklich auseinander.

Standhaftigkeit im direkten Vergleich

Hier sieht man die Unterschiede im direkten Vergleich, BENTOFILL ST hält viel länger stand.



Vorteilhafte Matrix

Der BENTOFILL ST -Probekörper hält dieser Belastung noch deutlich länger stand, als die hier gezeigten Ausschnitte. Wegen der großen Packungsdichte wird nur wenig Material abgetragen, je nach Wassermenge hält der Körper diese ungewöhnliche Beanspruchung über Stunden aus.

BENTOFILL ST hat eine für Aufgaben der Abdichtung vorteilhaftere Matrix, was gleichzeitig einen besseren Schutz vor dem Einwachsen von Wurzeln bedeutet.



Rundweg



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BENTOFILL® ist eine gesetzlich geschützte Marke