Die Zugfestigkeit bindiger Böden als Kriterium der Rissgefährdung mineralischer Oberflächenabdichtungen

Zeh, Rainer

Oberflächenabdichtungen von Deponien sind in ihrer langfristigen Funktion häufig durch eine austrocknungsbedingter Rissbildung der mineralischen Dichtungskomponente gefährdet. Als Ursachen gelten insbesondere das standortspezifische Klima mit den stark schwankenden Randbedingungen (Niederschlag, Temperatur), Pflanzen und Tiere sowie auch ein ungeeigneter Systemaufbau. Durch einen Wasserentzug treten Schrumpfungsprozesse in der mineralischen Dichtung auf welche über negative Dehnungen zu Dehnungsbrüchen und damit zu einer Rissbildung führen. Für die Beanspruchbarkeit eines Dichtungsmaterials bei Wasserentzug sind insbesondere dessen Schrumpfverhalten und dessen Zugfestigkeit von Bedeutung. Beide Eigenschaften wurden durch eigens konzipierte Laborversuche beispielhaft an zwei typischen Dichtungsböden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine große Abhängigkeit von der Wasserspannung sowie von der Bodenstruktur. Für die Zugfestigkeit und dem daraus abgeleiteten Dehnungsmodul gilt z. B. jeweils eine eindeutige Zunahme mit Zunahme der Wasserspannungen. Mit Hilfe der Ergebnisse aus den Laborversuchen sowie numerischen Berechnungen des Was-serhaushaltes und der vorherrschenden Spannungen kann eine erste Rissgefährdungsabschätzung für mineralische Dichtungen in Oberflächenabdichtungen abgeleitet und angewandt werden. Weitere Erläuterungen z. B. zu den Eigenschaften und der Teilsättigung bindiger Böden, analytische Zugfestigkeitsberechnungen oder Empfehlungen zum Entwurf und der Herstellung von Oberflächenabdichtungen ergänzen die Arbeit.

The long-term function of cover lining systems of landfills is endangered by desiccation and cracking of the compacted clay liner. The specific climate at the landfill location with its varying conditions (precipitation, temperature), plants and animals or also an inappropriate cover lining system are the causes of these phenomena. Dewatering and desiccation of compacted clay liners produce negative strains and after that strain rupture or cracking. The shrinkage behaviour and the tensile strength of a cover lining material are very important for its capacity. Both characteristics were examined by self-designed laboratory tests which were conducted on two typical cover lining materials. The results show a strong dependency on the suction and on the soil structure. The tensile strength as well as the derived E-modulus increase with increasing suction for example. A first estimation of cracking risk in compacted clay liners of cover lining systems can be derived and used by the presented laboratory test results, numeric calculations of the water balance and the predominant stresses. Further explanations as e. g. the characteristics and unsaturation of cohesive soils, analytic calculations of the tensile strength or recommendations to the design and the production of cover lining systems complete the thesis.

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Zeh, Rainer: Die Zugfestigkeit bindiger Böden als Kriterium der Rissgefährdung mineralischer Oberflächenabdichtungen. 2007.

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