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1 Bauhaus-Universität Weimar FORTBILDUNG Sommersemester 2003 Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt Abfallwirtschaft Unterrichtsmaterialien Semesterbetreuer: Herr Prof. Dr.-Ing. habil. W. Bidlingmaier Weimar

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3 BAUHAUS-UNIVERSITÄT WEIMAR WEITERBILDENDES STUDIUM BAUINGENIEURWESEN WASSER UND UMWELT WW 64 Sommersemester Auflage Kapitel 2 Deponie Teil 1 Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen; Geotechnik; Qualitätssicherung Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft, Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt

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5 Autorengemeinschaft: Deponie Kapitel 2 - Inhaltsverzeichnis 2.1 Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Einleitung Deponiearten Deponieklassen I und II Geotechnik Problemstellung Bodenmechanische Grundlagen Erscheinungsformen und Klassifikation von Boden und Fels Bodenmechanische Eigenschaften Anforderungen an den Untergrund Basisdichtung Oberflächenabdichtung Geotechnische Nachweise Baugrund Abfallkörper Bauwerke im Abfallkörper Gleitsicherheit von Dichtungen Qualitätssicherung Prüfungen vor der Herstellung eines Deponieabdichtungssystemes Prüfungen während der Herstellung eines Abdichtungssystems Zusätzliche Versuche Probefeld Literaturverzeichnis Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-i

6 Autorengemeinschaft: Deponie 2-ii Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

7 Autorengemeinschaft: Deponie Kapitel 2 - Abbildungsverzeichnis Abb. 2.1: Deponie Phnom Penh Abb. 2.2: Deponie Phitsanulok Abb. 2.3: Abnahme der Sauerstoffanteile im Deponiegas in Abhängigkeit von der Tiefe [45].. 4 Abb. 2.4: Schematische Deponiegasentwicklung und zusammensetzung [45] Abb. 2.5: Baubetrieb einer Deponiebasisabdichtung (Asphaltbauweise) Abb. 2.6: Überblick zu den Elementen des Multibarrierenkonzeptes Abb. 2.7: Boden und Fels als System der Komponenten Feststoff-Wasser-Luft, Abb. 2.8: Körnungslinien und Beispiele für Bodenbezeichnungen Abb. 2.9: Erscheinungsformen des Wassers im Boden Abb. 2.10: Prinzipskizze zur Wirkungsweise des Erddrucks Abb. 2.11: Proctorkurve mit einfacher Proctorenergie DIN 18127, Sättigungslinie und Grenzkurve mit einem Luftporengehalt von n a = 12 % Abb. 2.12: Bezeichnungen bei der Durchströmung eines Bodens Abb. 2.13: Beispiel einer Druck-Setzungslinie (Erstbelastung) Abb. 2.14: Prinzipskizze zur Schadstoffausbreitung in der ungesättigten Bodenzone Abb. 2.15: Anforderung an den Deponieuntergrund Abb. 2.16: Schematische Darstellung der Barrieren Abb. 2.17: Profilierung der Basisdichtung Abb. 2.18: Sickerwasserfassung nach DIN [14] Abb. 2.19: Regelaufbau einer kombinierten Basisdichtung DK II, nach TASi [48] Abb. 2.20: Nahtverbindungen für KDB Abb. 2.21: Aufbau einer Asphalt-Basisdichtung nach GDA E Abb. 2.22: Systemskizze zum Wasserhaushalt Abb. 2.23: Regelaufbau einer Oberflächendichtung DK II (DepV) [7] Abb. 2.24: Oberflächenabdichtungen im Vergleich Abb. 2.25: Standsicherheits- und Verformungsrisiken bei Deponien Abb. 2.26: Standsicherheitsdiagramm nach TAYLOR Abb. 2.27: Gleitsicherheit in böschungsparallelen Schichtgrenzen Abb. 2.28: Schnitt durch Drucktopf zur Durchführung von Flexibilitätsuntersuchungen Abb. 2.29: Drucktopf zur Durchführung von Flexibilitätsuntersuchungen (Durchmesser 1 m) Abb. 2.30: Aufgesetzter Probekörper im Drucktopf Abb. 2.31: Blick auf den Versuchsaufbau; Stich und eingefärbte Prüfflüssigkeit an der Oberseite 68 Abb. 2.32: Verformter Asphaltbetonkörper mit Rissbildung nach dem Versagen Abb. 2.33: Versuchsfeld [48] Abb. 2.34: Bau eines Probefeldes für ein Deponiebasisabdichtungssystem in Asphaltbauweise.. 71 Abb. 2.35: Erstellung eines Probefeldes Abb. 2.36: Unzureichend verdichtete Oberfläche einer mineralischen Dichtungsschicht Abb. 2.37: Eingehaustes Probefeld im Winterhalbjahr Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-iii

8 Autorengemeinschaft: Deponie 2-iv Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

9 Autorengemeinschaft: Deponie Kapitel 2 - Tabellenverzeichnis Tab. 2.1: Anzahl von Deponien im Altbundesgebiet Tab. 2.2: Deponierte Abfallmengen von 1975 bis 1987 [45] Tab. 2.3: Mögliche von Abfallablagerungen ausgehende Emissionen [6] Tab. 2.4: Phasen der Vergärung organischer Substanz Tab. 2.5: Zuordnungskriterien für Abfälle entsprechend der Verordnung über die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen und über biologische Abfallbehandlungsanlagen Tab. 2.6: Dichte, Wichte, Wassergehalt und Porenraum Tab. 2.7: Kenngrößen bodenmechanischer Klassifikationsversuche Tab. 2.8: Anhaltswerte für bodenmechanische Kenngrößen feinkörniger Böden Tab. 2.9: Erfahrungswerte für Wasserdurchlässigkeiten Tab. 2.10: KAK-Werte Tab. 2.11: Gegenüberstellung von Regelaufbauten für Basisdichtungen Tab. 2.12: Sickerraten bei unterschiedlichen Dichtungssystemen Tab. 2.13: Bodenmechanische Anforderungen an mineralische Dichtungsmaterialien Tab. 2.14: Regelsysteme - Oberflächenabdichtung (DepV [7], EU-Ril [29]) Tab. 2.15: Kennwerte ausgewählter Bodenarten [2] Tab. 2.16: Erfahrungswerte für bodenmechanische Kenngrößen von Siedlungsabfällen Tab. 2.17: Auswahl durchzuführender Eignungsprüfungen (EP) und Untersuchungen für das mineralische Dichtungsmaterial Tab. 2.18: Prüfungen bei Herstellung des Planums und der Tragschicht Tab. 2.19: Prüfungen bei Herstellung der mineralischen Dichtung Tab. 2.20: Prüfungen bei Herstellung der polymeren Dichtung (KDB, Geotextil) Tab. 2.21: Prüfungen bei Herstellung der Drainschicht Tab. 2.22: Prüfungen bei der Durchführung von Sanierungsarbeiten Tab. 2.23: Beispiel für ein Kurz- und Langzeitszenario zum Flexibilitätstest Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-vii

10 Autorengemeinschaft: Deponie 2-viii Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

11 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen 2 Deponie 2.1 Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Einleitung Trotz aller Maßnahmen zur Vermeidung und Verwertung von Abfällen besteht die Notwendigkeit der Ablagerung von Abfällen. Mittels Deponierung werden derzeit in Deutschland die meisten Abfälle entsorgt. Wird die Entwicklung der Abfallwirtschaft in Deutschland rückschauend betrachtet, kann festgestellt werden, dass das 1972 verabschiedete 1. Abfallgesetz des Bundes der maßgebliche Impulse verlieh. Es setzte eine Entwicklung von einer Vielzahl ungeordneter Kippen hin zu wenigen geordneten und überwachten Deponien ein. Tab. 2.1 zeigt die Anzahl von Deponien im Altbundesgebiet. Von ungeordneten zu geordneten Deponien Tab. 2.1: Jahr Anzahl von Deponien im Altbundesgebiet Deponien [Stück] Von den 1972 im Altbundesgebiet existierenden Deponien konnten nur 130 als geordnet gelten. In den neuen Bundesländern existierten 1994 ca. 280 Deponien. Die Abnahme der Deponien ist aber nicht mit einer Abnahme der abgelagerten Mengen gleich zu setzen. Tab. 2.2 zeigt die deponierten Abfallmengen von 1975 bis Tab. 2.2: Deponierte Abfallmengen von 1975 bis 1987 [45] Jahr Abgelagerte Menge [1000 Mg] Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-1

12 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Der Konzentrationsprozess von Deponien erleichtert deren geordneten Bau und Betrieb, die behördliche Überwachung und somit die Sicherung des Allgemeinwohles. Emissionen und deren Gefährdungspotential Als hauptsächliche Emissionspfade einer Deponie sind Wasser und Gas zu benennen. Tab. 2.3 gibt einen Überblick der möglichen Emissionen, deren Ursachen und die daraus resultierenden Gefährdungspotentiale. Tab. 2.3: Mögliche von Abfallablagerungen ausgehende Emissionen [6] Emission Ursache Mögliches Gefährdungspotential Sickerwasser Niederschlagswasser, Zusammensetzung Kontamination Grundwasser der Abfälle Kontamination Oberflächenwasser Abschwemmung von Abfällen Gas Geruch Niederschlagswasser, offene Ablagerung von Abfällen Biologische Umsetzung der Abfälle Biologische Umsetzung der Abfälle, offene Ablagerung von Abfällen Kontamination Oberflächenwasser Gesundheitsgefährdung Schädigung der Flora Austrag von Schadstoffen Geruchsbelästigung Explosionsgefahr, Brände Geruchsbelästigung Staub Wind, offene Ablagerung von Abfällen Staubbelästigung Austrag von Schadstoffen Lärm Deponiefahrzeuge Gesundheitsgefährdung direkter Kontakt offene Ablagerung von Abfällen Gesundheitsgefährdung Die Abb. 2.1 und Abb. 2.2 zeigen die Emissionen und damit verbunden Lebensumstände auf der Deponie der Stadt Phnom Penh in Kambodscha und der Deponie Phitsanulok in Thailand Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

13 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Abb. 2.1: Deponie Phnom Penh 2000 Abb. 2.2: Deponie Phitsanulok 2000 Die Emissionen einer Deponie entfalten sich im wesentlichen über die Pfade Wasser und Gas. Hausmülldeponien können als ungesteuerte Bioreaktoren aufgefasst werden. Die kritischen Emissionen stellen nicht, wie oft vermutet, Schwermetalle sondern Abbauprodukte organischer Substanz dar. Emissionspfade Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-3

14 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen aerober Abbau Der aerobe Abbau der organischen Substanz spielt dabei eine untergeordnete Rolle, da im verdichtet eingebauten Hausmüll der vorhandene Sauerstoff sehr schnell durch aerobe Mikroorganismen verbraucht wird und so eine sauerstofffreie, also anaerobe, Umgebung entsteht. Abb. 2.3 zeigt, die Abnahme der Sauerstoffanteile in Abhängigkeit von der Tiefe. Tiefe [cm] 120 CO 2 N O 2 80 CH [Vol. %] Abb. 2.3: Abnahme der Sauerstoffanteile im Deponiegas in Abhängigkeit von der Tiefe [45] anaerober Abbau Der anaerobe Abbau der organischen Substanz erfolgt in vier Phasen. Die entstehenden Stoffwechselend- und -zwischenprodukte belasten mit Emissionen den Gasund Wasserpfad. Tab. 2.4 zeigt die Phasen der Vergärung, deren Benennung, die jeweils maßgeblich beteiligte Bakteriengruppe und die Stoffwechselend- und -zwischenprodukte. 2-4 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

15 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Tab. 2.4: Phasen der Vergärung organischer Substanz 1. Phase 2. Phase 3. Phase 4. Phase Benennung Hydrolyse Versäuerungsphase Essigsäurephase Methanphase Ausgangsprodukt Mehrfachzucker, Proteine, Fette Einfachzucker Aminosäuren, organische Säuren Essigsäure Mikroorganismen Acidogene Acetogene Methanogene Zwischenprodukt Einfachzucker Aminosäuren, organische Säuren Essigsäure Endprodukt CO 2 CO 2, H 2 CO 2, NH 4, H 2, H 2 S CO 2, CH 4 Der Abbau organischer Substanz in Deponien wird auch häufig in vier Stufen unterteilt [45]: 1. Stufe: Oxidation 2. Stufe: Saure Gärung 3. Stufe: Instabile Methanphase 4. Stufe: Stabile Methanphase Dabei unterscheidet sich lediglich die Begrifflichkeit von Tab Auf Deponien ist der Ablauf der vier Phasen der Vergärung praktisch kaum beeinflussbar. Als stabile Methanphase wird definiert, wenn ein ausgewogenes Verhältnis von Kohlendioxid (ca. 45 Vol.-%) und Methan (ca. 55 Vol.-%) vorliegt. Praktisch können die Volumenanteile der Gase stark schwanken. Methangehalte über 70 Vol.-% sind allerdings auf Messfehler zurückzuführen. Abb. 2.4 zeigt idealisiert die Deponiegasentwicklung und zusammensetzung. stabile Methanphase Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-5

16 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Deponiegasentwicklung [Vol.%] aerob anaerob saure Gärung anaerob Methangärung instabil anaerob Methangärung stabil O 2 CO 2 N 2 CH 4 H [Zeit] Abb. 2.4: Schematische Deponiegasentwicklung und zusammensetzung [45] Deponiearten Die Einteilung der Deponien soll sich grundsätzlich nach den Gefährdungspotentialen der abzulagernden Abfälle richten. Derzeit können in der Praxis folgende Arten beschrieben werden: Erddeponien, Bauschuttdeponien, Monodeponien, Reststoffdeponien, Sonderabfalldeponien und firmeneigene Deponien. Mit Inkrafttreten der Verordnung über die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen und über biologische Abfallbehandlungsanlagen - AbfAblV am wurde die mittlerweile die Richtlinie der Europäische Kommission zur Abfalldeponierung unter Nummer 1999/31/EG, veröffentlicht am und damit in Kraft, umgesetzt. Grundsätzlich stellte dies aus Sicht der technischen Anforderungen, auf Grund des hohen Standards der TASi und der TA Abfall, kein Problem dar [4], [48]. Definition Deponie Der Begriff Deponie wurde wie folgt definiert [5]: Abfallbeseitigungsanlage für die Ablagerung von Abfällen oberhalb der Erdoberfläche (oberirdische Deponie). 2-6 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

17 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Grundsätzlich werden nun für Siedlungsabfälle nur noch die folgenden Deponiearten mit den zugehörigen Definitionen existieren. Deponieklasse I: Deponie für Abfälle, die einen sehr geringen organischen Anteil enthalten und bei denen eine sehr geringe Schadstofffreisetzung im Auslaugungsversuch stattfindet. Deponieklasse II: Deponie für Abfälle, einschließlich mechanisch-biologisch behandelter Abfälle, die einen höheren organischen Anteil enthalten als die, die auf Deponien der Klasse I abgelagert werden dürfen, und bei denen auch die Schadstofffreisetzung im Auslaugungsversuch größer ist als bei der Deponieklasse I und zum Ausgleich die Anforderungen an den Deponiestandort und die Deponieabdichtung höher sind. Altdeponie: a) In Errichtung oder in Betrieb befindliche Deponie oder in Errichtung oder Betrieb befindlicher Deponieabschnitt, deren Errichtung und Betrieb am 01. Juni 1993 zugelassen waren oder nach 35 des Kreislaufwirtschafts-und Abfallgesetzes zulässig waren und b) Deponien, zu deren Zulassung das Planfeststellungsverfahren eingeleitet und die öffentliche Bekanntmachung am 1. Juni 1993 erfolgt war. Gering belastete mineralische Abfälle dürfen auch auf Deponien und Deponieabschnitten abgelagert werden, die die Anforderungen an die Deponieklasse I unterschreiten. Somit werden Bauschutt- und Bodenaushubdeponien weiter existent sein. Bodenaushubdeponien (Erddeponien): Die Anforderungen an Erddeponien sind auf Grund ihres vergleichsweise niedrigen Gefährdungspotentiales gering. Als Mindestanforderungen stehen die Anbindung an öffentliche Verkehrswege, Umzäunung, abschließbare Tore sowie die Überwachung der Anlieferung und eingewiesenes Personal. Erddeponien dürfen nur außerhalb ausgewiesener oder geplanter Wasser- und Quellschutzgebiete und mit Abstand zur Wohnbebauung angelegt werden. Die Deponieaufstandsfläche muss sich mindestens 1 m über der höchsten Grundwasseroberfläche befinden. Der Zufluss von Oberflächenwasser aus der Umgebung muss konstruktiv ausgeschlossen werden. Es sind Standsicherheit, Rekultivierung und Kennzeichnung sicherzustellen. Bauschuttdeponien: Im Vergleich zu Erddeponien besitzen Bauschuttdeponien ein erhöhtes Gefährdungspotential. Dementsprechend gelten zusätzlich zu den Mindestanforderungen an Erddeponien weitergehende Anforderungen. Dazu gehören eine strenge Überwachung der Anlieferung, eine Waage im Eingangsbereich, das Erstellen einer Betriebsanweisung und Betriebstagebuch sowie die schadlose Beseitigung von Sickerwasser. Zur Gütebeurteilung des Grundwassers sind zwei Grundwasserpegel im Abstrom und ein Grundwasserpegel im Zustrom zu errichten. Zusätzlich werden immer öfter eine Basis- und Oberflächenabdichtung aus mineralischem Material verlangt. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-7

18 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Deponieklassen nach Deponieverordnung Im Jahr 2002 wurde die Verordnung über Deponien und Langzeitlager ( Deponieverordnung - DepV), letztmalig geändert am , in Kraft. Grundsätzlich sind Deponien nicht betroffen, deren Stilllegungsphase bereits vor dem 01. August 2002 begonnen hat oder für die vor dem genannten Datum bereits eine Planfeststellung oder eine Plangenehmigung zu geeigneten Maßnahmen für die Stilllegung vorhanden war. Von Bedeutung ist, dass die Anforderungen der Abfallablagerungsverordnung für Deponien der Klassen I und II unberührt bleiben. Der Gesetzgeber definiert nun die Deponieklassen 0 - IV. Deponie der Klasse 0 (Deponieklasse 0, DK 0): Oberirdische Deponie für Abfälle, die die Zuordnungswerte der Deponieklasse 0 nach Anhang 3 der DepV (Inertabfälle) enthalten. Deponie der Klasse I (Deponieklasse I, DK I): Oberirdische Deponie nach 2 Nr. 8 der Abfallablagerungsverordnung. Deponie der Klasse II (Deponieklasse II, DK II): Oberirdische Deponie nach 2 Nr. 9 der Abfallablagerungsverordnung. Deponie der Klasse III (Deponieklasse III, DK III): Oberirdische Deponie für Abfälle, die einen höheren Anteil an Schadstoffen enthalten als die, die auf einer Deponie der Klasse II abgelagert werden dürfen, und bei denen auch die Schadstofffreisetzung im Auslaugungsversuch größer ist als bei der Deponieklasse II und zum Ausgleich die Anforderungen an Deponieerrichtung und Deponiebetrieb höher sind. Deponie der Klasse IV (Deponieklasse IV, DK IV): Untertagedeponie, in der die Abfälle a) in einem Bergwerk mit eigenständigem Ablagerungsbereich, der getrennt von einer Mineralgewinnung angelegt oder vorgesehen ist, oder b) in einer Kaverne vollständig im Gestein eingeschlossen, abgelagert werden Deponieklassen I und II Die Zuordnung zu den Deponiearten erfolgt über die Zuordnungskriterien für Siedlungsabfälle und Abfälle, die wie Siedlungsabfälle entsorgt werden dürfen, entsprechend Anhang 1 der Abfallablagerungsverordnung für die Deponieklasse I und II. Der Anhang 2 regelt die Zuordnungskriterien für Deponien für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle. 2-8 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

19 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Wobei folgende in 2 der Verordnung über die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen und über biologische Abfallbehandlungsanlagen festgelegte Begriffsbestimmungen gelten [5]: Siedlungsabfall: Abfälle aus Haushaltungen sowie andere Abfälle, die aufgrund ihrer Beschaffenheit oder Zusammensetzung den Abfällen aus Haushaltungen ähnlich sind. Abfälle, die wie Siedlungsabfälle entsorgt werden können: Abfälle, die aufgrund ihrer Beschaffenheit und Zusammensetzung gemeinsam mit Siedlungsabfällen oder wie diese entsorgt werden können, insbesondere Klärschlämme aus Abwasserbehandlungsanlagen zur Behandlung von kommunalen Abwasser oder Abwässern mit ähnlich geringer Schadstoffbelastung, Fäkalien, Fäkalschlamm, Rückstände aus Abwasseranlagen, Wasserreinigungsschlämme, Bauabfälle und produktionsspezifische Abfälle. Hierunter fallen auch Abfälle aus der Behandlung von Siedlungsabfällen. Die Zuordnungskriterien beziehen sich auf chemische und physikalische Eigenschaften der Abfälle. Die Zuordnungskriterien der Deponieklassen I und II und für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle sind in Tab. 2.5 zusammengestellt [4], [5]. Begriffsbestimmungen Zuordnungskriterien Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-9

20 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Tab. 2.5: Zuordnungskriterien für Abfälle entsprechend der Verordnung über die umweltverträgliche Ablagerung von Siedlungsabfällen und über biologische Abfallbehandlungsanlagen Parameter Einheit Deponieklasse I Deponieklasse II Mechanisch biologisch vorbehandelte Abfälle (TA Si) (TA Si) Festigkeit Flügelscherfestigkeit [kn/m 2 ] Axiale Verformung [%] Einaxiale Druckfestigkeit [kn/m 2 ] Organischer Anteil des Trockenrückstandes der Originalsubstanz Bestimmt als Glühverlust [Masse-%] 3 5 k.a. Bestimmt als TOC [Masse -%] Extrahierbare lipophile Stoffe der Originalsubstanz [Masse -%] 0,4 0,8 0,8 Eluatkriterien ph-wert 5,5-13,0 5,5-13,0 5,5-13,0 Leitfähigkeit [ms/cm] TOC [mg /l] Phenole [mg/l] 0, Arsen [mg/l] 0,2 0,5 0,5 Blei [mg/l] 0,2 1 1 Cadmium [mg/l] 0,05 0,1 0,1 ChromVI [mg/l] 0,05 0,1 0,1 Kupfer [mg/l] Nickel [mg/l] 0,2 1 1 Quecksilber [mg/l] 0,005 0,02 0,02 Zink [mg/l] Fluorid [mg/l] Ammonium-N [mg/l] Cyanide, leicht freisetzbar [mg/l] 0,1 0,5 0,5 AOX [mg/l] 0,3 1,5 1,5 Wasserlöslicher Anteil [Gew.-%] Biologische Abbaubarkeit des Trockenrückstandes der Originalsubstanz bestimmt als Atmungsaktivität (AT 4 ) [mg/g] 0,3 1,5 5 oder bestimmt als Gasbildungsrate im Gärtest (GB 21 ) [l/kg] Oberer Heizwert (H O ) [kj/kg] Grundsätzlich muss davon ausgegangen werden, dass Siedlungsabfälle oder Abfälle, die wie Siedlungsabfälle entsorgt werden können, einer Vorbehandlung vor der Ablagerung unterzogen werden müssen, um die Zuordnungskriterien zu erfüllen. Eine Vermischung von Siedlungsabfällen zur Erreichung der Zuordnungskriterien ist nicht zulässig. Eine Ausnahme stellen die Parameter für Festigkeit dar. Bauwerk Deponie Entsprechend den aufgezeigten Gefährdungspotentialen ist das Bauwerk Deponie und dessen Betrieb so zu gestalten, dass keine unkontrollierten Emissionen entstehen. Dies erfordert einerseits die Errichtung eines hochwertigen, mit Dichtungselementen ausgestatteten Bauwerkes und andererseits die Implementierung von Anla Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

21 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen gentechnik, die den kontrollierten Umgang mit den Emissionen des Gas- und Wasserpfades eines ungesteuerten Bioreaktors in anaerober Betriebsweise gestattet. Abb. 2.5 vermittelt einen Eindruck zur Komplexität des Bauwerkes. Abb. 2.5: Baubetrieb einer Deponiebasisabdichtung (Asphaltbauweise) Prinzipiell wird der Grundsatz des Multibarrierensystemes verfolgt. Als einzelne Barrieren sollen wirken: 1. Abfallvorbehandlung 2. Geologie und Hydrologie des Standortes 3. Deponiekörper 4. Basisabdichtung 5. Oberflächenabdichtung 6. Einbautechnik 7. Aktive Gasfassung und -behandlung 8. Sickerwasserfassung und -behandlung 9. Kontrolle und Nachsorge der Deponie Multibarrierensystem Abb. 2.6 gibt einen Überblick zu den Elementen des Multibarrierenkonzeptes. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-11

22 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Anforderungsprofile, Eingangsbedingungen Einzäunung Sickerwasseraufbereitungsanlage Sickerwassersammelschacht Oberflächenwassergräben Randwall temp. Abdeckung Verdichtung und Einbau durch Erdbaugerät (Raupe, Kompaktor) Entleerung des Anlieferfahrzeugs temp. Abdeckung Rekultivierung Eingangsbereich, Abfallkontrolle, Sozialräume Gasableitschicht Gasbrunnen* Gasabsauganlage Oberflächenabdichtung Waage schichtweiser Aufbau GWSP geologische Barriere Grundwasserkontrollbrunnen Flächendränage z.b. aus Kies Dränagerohr Basisabdichtung *nur bei Hausmülldeponien Abb. 2.6: Überblick zu den Elementen des Multibarrierenkonzeptes 2-12 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

23 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik 2.2 Geotechnik Problemstellung Die Geotechnik von oberirdischen Abfalldeponien umfasst 7 zentrale Themen: Erkundung und Eignungsbeurteilung der Standortbedingungen einschließlich Baugrund und Hydrogeologie Untersuchung und Eignungsbeurteilung von mineralischen und geosynthetischen Baumaterialien Entwurf, Bemessung und Bau von Basisentwässerungssystemen einschl. Basis- und Zwischendichtungen Entwurf, Bemessung und Bau von Oberflächenabdichtungen Bauwerke in und auf Deponien einschließlich Sanierungsverfahren Mechanik des Abfallkörpers einschließlich Prognose der Verformungen und des Wasserhaushaltes Standsicherheits- und Verformungsnachweise der Bauwerke, Dichtungssysteme und des Abfallkörpers Die geotechnischen und ingenieurgeologischen Standortbedingungen werden durch die Tragfähigkeit, die Verformungseigenschaften und durch das Schadstoffrückhaltepotenzial des Untergrundes sowie durch die großräumige hydrogeologische Situation bestimmt. Die speziellen Anforderungen werden in Kap Anforderungen an den Untergrund behandelt. Zur Eignungsbeurteilung von mineralischen Dichtungsmaterialien werden die üblichen bodenmechanischen Parameter herangezogen die in Standardversuchen ermittelt werden. Im Hinblick auf die Standsicherheitsfragen sind Reibungswinkel und Kohäsion die relevanten Parameter. Verformungen des Untergrundes durch die großflächige Belastung durch den Abfallkörper hängen von der Steifigkeit (Zusammendrückbarkeit) der unterlagernden Schichten ab. Zur Eignungsbeurteilung von geosynthetischen Materialien wie Vliese, Dichtungsbahnen, Schutzlagen, Dränagekörper und Bewehrungselemente werden spezielle Kriterien der Leistungsfähigkeit, Robustheit und Wasserdurchlässigkeit herangezogen, die teilweise von der klassischen Bodenmechanik abweichen und eigens für dieses Einsatzgebiet definiert wurden. Beispiele sind Durchstanzfestigkeit, Scherwiderstände zu benachbarten Bodenschichten, Zugfestigkeit, Beständigkeit u. dgl. Die Anforderungen an Basisdichtungen sind in den Regelwerken, in Deutschland in der TASi [48] und der DepV [7] vorgeschrieben (vgl. Kap. 1 Gesetzliche Randbedingungen). Weltweit werden als Basisdichtung fast nur noch Kombinationsdichtungen aus einem mineralischen Block und einer Kunststoffdichtungsbahn zugelassen. Die Anforderungen an die Beständigkeit und die Wasserdurchlässigkeit wie auch die Mindeststärken bzw. Mächtigkeiten der einzelnen Schichten sind in den einzelnen Ländern sehr unterschiedlich. Der hier akzeptierte Stand der Technik wird in Kap Basisdichtung behandelt. Aufgaben der Geotechnik im Deponiebau geotechnische und ingenieurgeologische Standortbedingungen Eignungsbeurteilung von Dichtungsmaterialien Anforderungen an Basisdichtungen Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-13

24 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Anforderungen an Oberflächenabdichtungen Bauwerke in Deponien mechanisches Verhalten des Abfallkörpers Auch für Oberflächenabdichtungen gibt es in Deutschland behördliche Empfehlungen und gesetzliche Vorgaben. Danach soll auch die Oberfläche mit einer Kombinationsdichtung gegen einsickerndes Niederschlagswasser geschützt werden. Hier sind gesetzlich gleichwertig Alternativen zugelassen. Im Gegensatz zur Basisdichtung ist eine Oberflächenabdichtung den klimatischen Einwirkungen ausgesetzt. Ein weiterer Aspekt ist, dass der Überlagerungsboden, die sog. Rekultivierungsschicht, entscheidend den Wasserhaushalt des gesamten Aufbaus beeinflusst. Hier werden zahlreiche Sonderbauweisen und anforderungsspezifische Lösungen von Oberflächenabdichtungen in der Praxis gebaut. Die Frage nach einer dauerhaften und hinreichend dichten Oberflächenabdichtung steht in engem Zusammenhang mit Deponiestillegungen. Die bodenmechanischen und bautechnischen Aspekte werden in Kap Oberflächenabdichtung behandelt. Bauwerke in Deponien sind Schächte und Stollen für die Deponieentwässerung, Rohrleitungen und deren Durchdringungen, Stützwände, ggf. auch Baugruben. Auf Deponien können Bauwerke zur Entgasung und Gasnutzung, Leitungen oder auch Betriebsgebäude errichtet werden. Zunehmend werden Hügeldeponien als Standort für Windenergieanlagen genutzt. Die Frage der Belastung von Bauwerken wie auch die der Belastbarkeit des Abfallkörpers greifen stark in die Abfallmechanik ein. Diese Aspekte können hier nicht behandelt werden. Zum vertieften Studium wird auf [26] verwiesen. Das mechanische Verhalten des undefiniert heterogenen Gemisches Abfall ist weitgehend unbekannt. Durch Setzungsbeobachtungen lassen sich Verformungen verfolgen und durch Extrapolation prognostizieren. Zutreffende Stoffgesetzte, wie sie aus der Bodenmechanik bekannt sind, kann die Abfallmechanik derzeit nicht bieten, zumal sich die Zusammensetzung des Abfalls ständig ändert. Für Standsicherheitsbetrachtungen werden dennoch Analogien zur Bodenmechanik herangezogen. Das Scherverhalten eines Abfallkörpers wird durch einen Reibungswinkel, eine Kohäsion, die Zusammendrückbarkeit durch eine linear elastische Steifigkeit beschrieben. Hier ist noch ein hoher Forschungsbedarf, der auf eine Parameteridentifikation und die makroskopischen Effekte der biologischen Vorgänge, Abbau und Wasserhaushalt, berücksichtigen. Standsicherheit und Verformungen von Abfallkörpern und von Bauwerken werden in Kap Geotechnische Nachweise behandelt. Es sind die in der Geotechnik üblichen Nachweisverfahren, bei denen Grenzzustände betrachtet werden und entweder die Sicherheit errechnet oder Bauteilabmessungen wie z.b. eine zulässige Böschungsneigung bemessen werden Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

25 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Bodenmechanische Grundlagen Zum Verständnis der nachfolgenden Kapitel und der dort aufgeführten Nachweisverfahren ist es erforderlich, einige fundamentale Grundlagen der Bodenmechanik aufzuführen. Eine vertiefte Kenntnis der Zusammenhänge kann mithilfe der zahlreichen Lehrbücher, z. B. [32] und [41] erworben werden Erscheinungsformen und Klassifikation von Boden und Fels Als Lockergesteine werden die nicht verfestigten Gesteine zusammengefasst, die nach ihrer Entstehung in Fluss, See und Meeresablagerungen, glaziale Bildungen, äolische Sedimente und Verwitterungsbildungen untergliedert werden. Je nach Korngrößenverteilung werden diese Gesteine als Kies, Sand, Schluff und Ton bezeichnet. Die Korngröße beeinflußt die Porenstruktur und damit die Wasserdurchlässigkeit der Lockergesteine. Mit abnehmender Korngröße nehmen die spezifische und die absolute Oberfläche stark überproportional zu. Da Schadstoffe überwiegend an der Oberfläche adsobiert werden, erhöht sich auch das Rückhaltepotienzial mit zunehmendem Feinkornanteil des Bodens. Ein weiterer Einflussfaktor ist die mineralogische Zusammensetzung der Lockergesteine. Details hierzu werden in Kap Basisdichtung behandelt. Als Festgesteine werden Gesteine bezeichnet, die im verfestigten Zustand als Magmatite, Metamorphite und Sedimentgesteine vorkommen. Das Grundwasser bewegt sich im Festgesteinsuntergrund (Gebirge) vorwiegend auf Trennflächen und in Störungen. In Karst und Vulkangebieten findet die Wasserbewegung auch in großräumigen Hohlraumsystemen statt. Die hydraulische Durchlässigkeit der Festgesteine hängt von dem Trennflächengefüge ab, z. B. Klüftigkeit, Öffnungsweite, Verfüllungsgrad, Durchtrennungsgrad, Rauhigkeit der Oberfläche, hydraulische Verbindungen. Der Aufbau der Gesteine im Untergrund wird durch Prozesse während und nach deren Entstehung beeinflusst. Daher ergeben sich unterschiedliche geologische Verhältnisse mit unterschiedlich orientierten Schichtungen, Störungen und Kluftsystemen. Lockergesteine Festgesteine unterschiedliche geologische Verhältnisse Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-15

26 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Abb. 2.7: Boden und Fels als System der Komponenten Feststoff-Wasser-Luft, Benennen von Böden nach DIN 4022 Korngrößenverteilung In DIN 4022 [8] ist die Bodenansprache geregelt. Als Hauptanteile werden die Korngrößenbereiche Kies, Sand, Schluff und Ton unterschieden (Tab. 2.6, Abb. 2.8). Der Massenanteil der einzelnen Kornfraktionen wird als Summenlinie in der sog. Korngrößenverteilung dargestellt. U = d 60 /d 10 Abb. 2.8: Körnungslinien und Beispiele für Bodenbezeichnungen zusammengesetzten Bodenarten Bei zusammengesetzten Bodenarten beschreibt das Substantiv den Hauptanteil. Die Nebenanteile werden mit einem oder mit mehreren Adjektiven bezeichnet. Der Hauptanteil ist entweder der größte Massenanteil oder der die Eigenschaften des Bodens bestimmende Teil. Nebenanteile sind massenmäßig untergeordnete Anteile oder Anteile, die die Eigenschaften des Bodens mitbestimmen. Bei grob- und ge Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

27 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik mischtkörnigen Böden kann der Einfluss der Nebenanteile zusätzlich durch die Beiworte stark (>30%) oder schwach (<15%) gekennzeichnet werden. Beispiele: Mittelkies, schwach schluffig, stark sandig oder Schluff, stark feinsandig Bei feinkörnigen (bindigen) Böden wie Schluffen und Tonen wird zusätzlich die Zustandsform (Konsistenz) angesprochen. Dabei werden die Konsistenzbereiche unterschieden (siehe auch Konsistenzzahl DIN [15], [21], Tab. 2.7): breiig quillt beim Pressen durch Faust, I C < 0,5 weich lässt sich leicht kneten, 0,5 < I C <0,75 steif lässt sich schwer kneten, 0,75 < I C < 0,5 halbfest zerbröckelt und reißt beim Ausrollen 1,0 < I C < 1,25 fest lässt sich nicht mehr kneten, meist ausgetrocknet Konsistenzbereiche Den einzelnen Bodenarten sind Symbole und Farben zur Darstellung in Schichtenverzeichnissen zugeordnet. In DIN 4022 [8] sind einfache Kriterien zur Ansprache von Böden im Feld beschrieben. Das mechanische Verhalten von feinkörnigen Böden wird maßgeblich durch die Wechselwirkung der Partikel und deren Mineralogie mit dem Porenwasser bestimmt. Dem Wassergehalt und den Wassergehaltsänderungen kommt daher bei diesen Böden eine besondere Bedeutung zu. Die Erscheinungsformen von Porenwasser in Böden sind schematisch in Abb. 2.9 dargestellt. Erscheinungsformen von Porenwasser in Böden Abb. 2.9: Erscheinungsformen des Wassers im Boden Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-17

28 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Bodengruppen nach DIN Die Klassifizierung nach DIN [9] dient der Beschreibung von Böden nach bautechnischen Eigenschaften und nach der Eignung als Baustoff. Die einzelnen Bodengruppen werden nach internationaler Nomenklatur durch zwei Kennbuchstaben bezeichnet. Mit dem ersten Buchstaben wird die Hauptbodenart beschrieben (Ton, SchlUff, Sand, Kies=Gravel). Der zweite Buchstabe beschreibt die Beimengungen, die Form der Körnungslinie (bei gemischtkörnigen Böden) oder die plastischen Eigenschaften (bei feinkörnigen Böden). Kennzeichnungen für Eigenschaften sind zum Beispiel W = weitgestuft, E = enggestuft, I = intermittierend gestuft bzw. zur Beschreibung der plastischen Eigenschaften bindiger Böden L = leichtplastisch, M = mittelplastisch und A = ausgeprägt plastisch. Nach DIN werden unterschieden: grobkörnige Böden gemischtkörnige Bodenarten feinkörnige Bodenarten grobkörnige Böden GE, GW, GI, SE, SW, SI - Charakterisierend ist die Körnungslinie. Reine Bodenarten können bis 5 % Schluff und Ton enthalten. Kies, sandig, bzw. Sand, kiesig enthalten jeweils bis 40 % Kies bzw. Sandanteil. Die Grenze zwischen eng- und weitgestuft bildet der sog. Ungleichförmigkeitsgrad U=d 60 /d 10 =6 gemischtkörnige Böden GU, GU*, GT, GT*, SU, SU*, ST, ST* - Als gemischtkörnige Bodenarten werden Kiese und Sande bezeichnet, die Ton oder Schluff mit einem Massenanteil zwischen 5 % und 40 % enthalten. Beimengung 5% bis 15% = schluffig / tonig ( 2. Kennzeichnung U bzw. T) Beimengung 15% bis 40% = stark schluffig / stark tonig ( 2. Kennz. U* bzw. T*) feinkörnige Böden UL, UM, TL, TM, TA - Feinkörnig werden alle Böden bezeichnet, die einen Feinkornanteil (Massenanteil < 0,063 mm) von mehr als 40% haben. Im Gegensatz zu den Grob- und gemischtkörnigen Böden werden sie nach ihrer Plastizität bzw. nach der Lage zur sog. A-Linie im Plastizitätsdiagramm nach CASAGRANDE eingeteilt (DIN 18196). Zur Klassifikation wird ergänzend zur Körnungslinie die im Laborversuch nach DIN ermittelten Zustandsgrenzen w L und w P (Wassergehalte an der Fließ- und Ausrollgrenze) sowie die daraus abgeleitete Plastizitätszahl I P benötigt (siehe Tab.2). Schluffe haben Plastizitätszahlen I p < 4 oder liegen unterhalb der A-Linie (siehe vertiefende Literatur). Es werden leicht-, mittelplastische Schluffe unterschieden: leicht plastische Schluffe, UL w L < 35 % mittelplastische Schluffe, UM w L = 35% bis 50% Tone haben Plastizitätszahlen I p > 7 oder liegen oberhalb der A-Linie. Es werden leicht-, mittel- und ausgeprägt plastische Tone unterschieden: leicht plastische Tone, TL w L > 35 % mittelplastische Tone, TM w L = 35% bis 50% ausgeprägt plastische Tone, TA w L > 50% 2-18 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

29 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Für Dichtungsmaterialien im Deponiebau werden überwiegend mittelplastische und ausgeprägt plastische Tone, vereinzelt auch künstlich zusammengesetzte gemischtkörnige tonige Böden verwendet. Die übrigen Böden eignen sich bei guter Verdichtbarkeit zum Bau von Randwällen und für Profilierungsarbeiten. organische Böden - Organische Böden werden in brennbare oder schwelbar (HN, HZ) und in nicht brennbare oder schwelbare Böden (OH, OU, OT, OK) unterschieden. Ein weiteres Kriterium der Klassifikation sind die Anteile an Ton, Schluff sowie der Zersetzungsgrad. Als Sammelbegriff für Faulschlamm wird Mudde (F) verwendet. aufgefüllte Böden - Zu aufgefüllten Böden zählen nach DIN alle nicht natürlichen gewachsen und künstlichen Böden, auch Bauschutt, Schlacken, Industrieabfälle u. dgl. organische Böden aufgefüllte Böden Bodenmechanische Eigenschaften Bodenmechanische Laborversuche Zur Bestimmung der physikalischen Bodenkenngrößen werden bodenmechanische Versuche an gestörten und ungestörten Bodenproben durchgeführt. Die wichtigsten Kenngrößen und Versuche sind: Korngrößenverteilung Wassergehalt w [%] Zustandsgrenzen w L, w P [%] Dichte ρ, ρ d [g/cm 3 ] Proctorversuch ρ pr, w pr Kompressionsversuch E S [MN/m²] Rahmenscherversuch ϕ [ ], c [kn/m²] Durchlässigkeitsversuch k [m/s] Massenzusammensetzung einzelner Kornfraktionen, Summenkurve des Siebdurchgangs Massenanteil des Wassers Beschreibung der Plastizität bindiger Böden Dichte des feuchten u. des trockenen Bodens Verdichtungsverhalten, Bezugsgröße Verdichtungsgrad Steifigkeit, Verformbarkeit Scherparameter, Reibungswinkel, Kohäsion, Wasserdurchlässigkeitsbeiwert Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-19

30 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Tab. 2.6: Dichte, Wichte, Wassergehalt und Porenraum Zeichen Dim. Bedeutung Formel bzw. Bemerkung V cm 3 Volumen der feuchten und trockenen Meßgröße Probe V k cm 3 Volumen des Feststoffes Meßgröße V d cm 3 Volumen des trockenen Bodens Meßgröße m g Masse (des feuchten Bodens) Meßgröße m d g Masse des trockenen Bodens (getrocknet bei 105 C) Meßgröße m w g Masse des Wassers m w = m m d w 1 Wassergehalt w = m w /m d ρ g/cm 3 Dichte (des feuchten Bodens) ρ d g/cm 3 Trockendichte ρ s g/cm 3 Korndichte ρ w g/cm 3 Dichte des Wassers ρ w = 1,0 bei 4 C ρ r g/cm 3 Dichte des wassergesättigten Bodens ρ r = ρ d + ρ w n = (1 n) ρ s + n ρ w ρ g/cm 3 Dichte des Bodens unter Auftrieb ρ = ρ r ρ w = (ρ s ρ w ) (1 n) ρ ρ d ρ s m = --- = ρ V d ( 1+ w) m d ρ = = = ( 1 n) ρ V 1 + w s m d = = ( oft 2,65) V k = ( ) ρ s ρ w ρ d ρ s γ [Index] kn/m 3 Wichten Dichten 10 n 1 Porenanteil (mit den gewählten Dimensionen) ρ d n e w ρ d = = = e ρ s S r σ w n w 1 Anteil der wassergefüllten Poren n w = ρ d w ρ w n a 1 Anteil der luftgefüllten Poren n a = n n w e 1 Porenzahl e = = ρ s ρ d ρ d n n S r 1 Sättigungszahl S r n w w ρ d e n n ρ w w ρ s = = = = w e e ρ w 2-20 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

31 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Tab. 2.7: Kenngrößen bodenmechanischer Klassifikationsversuche Zeichen Dim. Bedeutung Formel bzw. Bemerkung DIN d 10, d 30, d 60 mm Korndurchmesser bei 10%, 30%, 60% Siebdurchgang in mm U 1 Ungleichförmigkeitsgrad zu entnehmen aus der Körnungslinie U = u u [13] C C 1 Krümmungszahl ( d 30 ) 2 C C = d 10 d 60 D 1 Lagerungsdichte max n n D = man n min n I D 1 Bezogene Lagerungsdichte max e e I D = man e min e ρ Pr g/cm ³ Proctordichte ermittelt im Proctorversuch [16] w Pr 1 optimaler Wassergehalt ermittelt im Proctorversuch D Pr 1 Verdichtungsgrad ρ d D Pr = [19] ρ Pr w L 1 Wassergehalt an der Fließgrenze Meßgröße bzw. durch Regression ermittelt w P 1 Wassergehalt an der Ausrollgrenze Meßgröße w s 1 Wassergehalt an der Schrumpfgrenze mit w < w s fest s 1 w = V d m d ---- ρ w ρ s [16] [15] I P 1 Plastizitätszahl I P = w l w p I C 1 Konsistenzzahl 0 I c 0,5 breiig 0,5 I c 0,75 weich w L w I C = I P 0,75 I c 1 steif; sonst mindestens halbfest Anhaltswerte für bodenmechanische Kenngrößen finden sich in DIN [24] sowie in allen geotechnischen Lehrbüchern (z.b. [32] und [41]). Da im Deponiebau für Dichtungsmaterialien nur feinkörnige Böden zum Einsatz kommen, werden hierfür Erfahrungswerte in Tab. 2.8 angegeben. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-21

32 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Tab. 2.8: Anhaltswerte für bodenmechanische Kenngrößen feinkörniger Böden Bodenart anorganische bindige Böden mit ausgeprägt plastischen Eigenschaften (w L > 50 %) anorganische bindige Böden mit mittelplastischen Eigenschaften (35 % < w L < 50 %) anorganische bindige Böden mit leicht plastischen Eigenschaften (w L < 35 %) Kurzzeichen nach DIN Konsistenz Wichte Wichte unter Auftrieb Reibungswinkel effektive Kohäsion undrainierte Scherfestigkeit Steifemodul γ γ ϕ c c u E s in kn/m 3 in Grad in kn/m 2 MN/m 2 weich TA steif , halbfest TM, UM weich steif 19,5 9, halbfest 20,5 10, TL, UL weich steif 20,5 10, halbfest Scherparameter Jeder Boden bringt einer Verformung einen Scherwiderstand entgegen. Bei einer Verschiebung der Körner wirkt Reibung. Ein trockener Haufen Sand oder Kies bildet einen Kegel mit einem Böschungswinkel, der etwa dem Reibungswinkel ϕ entspricht. Trockener nichtbindiger Boden kann daher nicht senkrecht abgegraben werden. Bei bindigen Böden haften die Körner aneinander. Der Boden klebt, er hat somit eine lastunabhängige Festigkeit. Diese Haftfestigkeit der Körner wird als Kohäsion c bezeichnet. Daher kann bindiger Boden auch begrenzt senkrecht abgegraben werden. Die Kenngrößen Reibungswinkel und Kohäsion werden im Triaxial- oder im Rahmenscherversuch ermittelt, i.a. aber nach Erfahrungswerten geschätzt (Tab. 2.8). Für Abfall werden Scherparameter analog zu Boden angegeben, obwohl das mechanische Verhalten gänzlich unterschiedlich ist. Die Kohäsion von Abfall wird mechanisch nicht durch Partikelhaftung sondern durch die Zugbewehrung von streifen- und faserförmiger Kunststoff- oder Textilteilchen bewirkt. Erddruck Senkrecht abgegrabene oder natürliche Bodenstufen haben keinen langen Bestand. Je nach Tiefe rutscht der Boden plötzlich ab und bildet eine Böschung. Eine senkrechte Ausschachtung muss folglich gestützt werden. Der horizontale oder der geneigte Druck, den der Boden auf die Stützung auswirkt, nennt man Erddruck. Die Größe der Erddruckkraft hängt von der Scherfestigkeit des Bodens, von der Höhe der Abgrabung, vom Gewicht des Bodens und außerdem von der Richtung der Verformung ab Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

33 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik In der Bodenmechanik unterscheidet man Erddruck, aktiver Erddruck e a bzw. E a Erdwiderstand, passiver Erddruck, e p bzw. E p Erdruhedruck e o bzw. E o bei einer Entlastung des Bodens, Verformungsrichtung vom Boden weg, bei einer Verschiebung zum Boden hin, Spannungszustand ohne Bodenverformung (weder Entlastung noch Belastung) Erddruckarten Die Spannungen werden mit kleinen, die daraus resultierenden Kräfte mit großen Buchstaben bezeichnet. Die Zusammenhänge sind in Abb erläutert. Abb. 2.10: Prinzipskizze zur Wirkungsweise des Erddrucks Als horizontaler oder zur Wand geneigter Spannungsanteil wird die Vertikalspannung aus Eigengewicht und Auflast jeweils mit dem sog. Erddruckbeiwert K ah, K ph bzw. K o umgelagert. Erddruckbeiwert Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-23

34 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Sonderfall Für den Sonderfall, dass die Wand senkrecht steht, α = 0, das Gelände horizontal verläuft, β = 0 zwischen Wand und Boden keine Reibung auftritt δ = 0 errechnen sich Erddruck, Erdwiderstand und Erdruhedruck e a = γ h K a E a =0,5 γ h 2 K a K a = tan 2 (45 φ/2) e p = γ h K p E p =0,5 γ h 2 K p K p = tan 2 (45 + φ/2) e 0 = γ h K 0 E 0 =0,5 γ h 2 K 0 K 0 = 1 sin φ Lagerungsdichte Der Porenanteil bzw. die Porosität von Lockergestein sind Ausdruck der Lagerungsdichte. Die Lagerungsdichte eines Bodens hat wesentlichen Einfluß auf das Setzungsverhalten. Eine lockere Schüttung läßt sich durch statische, besser durch dynamische Belastung in eine dichtere Packung überführen. Wegen der körnigen Struktur lassen sich Böden mit einer Kugelschüttung vergleichen. Bei lockerer Lagerung bilden die Körner nur ein loses Gerüst, die Porosität beträgt n 0,45. Die absolut dichteste Lagerung wird bei optimaler Kugelpackung erreicht, die Porosität liegt dann im Bereich n 0,25. Bei optimal abgestuften Böden sind auch dichtere Packungen möglich, was sich insbesondere auf das Verformungsverhalten, auf die Scherfestigkeit und auf die Wasserdurchlässigkeit günstig auswirkt. Versuchstechnisch wird die lockerste Lagerung bei nichtbindigen Böden durch trockenes Einfüllen mit einem Trichter in einen Messzylinder ermittelt (DIN 18125). Die dichteste Lagerung wird durch Einrütteln versuchstechnisch bestimmt. Als Lagerungsdichte D wird die tatsächliche Porosität oder Dichte eines Bodens in Relation zu den versuchstechnisch bestimmten Extremwerten der lockersten und dichtesten Lagerung definiert. Die Formeln sind der Tab. 2.6 zu entnehmen. Man bezeichnet die Lagerungsdichte dann als sehr lockere Lagerung D < 0,15 lockere Lagerung D = 0,15 0,30 mitteldichte Lagerung D = 0,30 0,50 dichte Lagerung D > 0,50 Proctordichte und Verdichtungsgrad Bei gemischtkörnigen und bei feinkörnigen Böden ist die Verdichtbarkeit stark vom Wassergehalt abhängig. Bei zu nassen Böden ist der Anteil inkompressibler Poren hoch, die Verdichtungsenergie bewirkt nur teilweise eine dichtere Lagerung, da 2-24 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

35 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Porenwasserüberdruck entsteht. Ist ein Boden dagegen zu trocken, verhindern die Kapillarität und die Partikelreibung eine effektive Verdichtung. Jeder Boden hat bezüglich der aufgebrachten Energie einen optimalen Wassergehalt, w Pr und eine zugehörige (Trocken-) Dichte, die sog. Proctordichte ρ Pr. Die optimalen Werte werden im Proctorversuch ermittelt. Der Boden wird hierzu im Labor mit unterschiedlichen Wassergehalten in einen Versuchszylinder eingebaut und lagenweise mit einer definierten Energie verdichtet. Als Ergebnis erhält man eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen Wassergehalt und Trockendichte angibt, die sog. Proctorkurve, aus der die Werte ermittelt werden (Abb. 2.11). Das Diagramm gibt auch die sog. Sättigungslinie an. Dichten oberhalb der Sättigungslinie sind nicht möglich. Zur Beurteilung der Verdichtung wird die auf der Baustelle erreichte Dichte mit der im Labor ermittelten optimalen Dichte verglichen. Der Verdichtungsgrad D Pr ist das Verhältnis aus erreichter zu optimaler Dichte. In der Erdbaupraxis des Deponiebaus werden Verdichtungsgrade zwischen D pr = 95% bis 103% gefordert. Proctorversuch Verdichtungsgrad Formel 2.1:Verdichtungsgrad ρ d D Pr = ρ Pr (2.1) Abb. 2.11: Proctorkurve mit einfacher Proctorenergie DIN 18127, Sättigungslinie und Grenzkurve mit einem Luftporengehalt von n a = 12 % Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-25

36 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Wasserdurchlässigkeit Die Wasserdurchlässigkeit eines Bodens hängt von der Porengröße ab, die wiederum durch die Korngröße, die Kornform und die Lagerungsdichte bestimmt werden. Der Durchlässigkeitsbeiwert ist als Verhältnis zwischen dem hydraulischen Gradienten i und der auf die durchströmte Fläche bezogene Wassergeschwindigkeit. Der Zusammenhang ist als DARCY`sches Gesetz bekannt: Formel 2.2: v = k i = k h l (2.2) Formel 2.3: Q = k i F v i Q (2.3) Filtergeschwindigkeit hydraulischer Gradient, Verhältnis aus Potentialgefälle und Strömungsweg Durchströmende Wassermenge Die Filtergeschwindigkeit ist eine auf die im Boden durchströmte Fläche bezogene Geschwindigkeit. Da nur die Porenfläche durchströmt wird, ist die wahre Geschwindigkeit des strömenden Porenwassers größer. Bei einer Versickerung von Wasser unter Eigengewicht, d. h. ohne Überstau beträgt der Gradient i = 1. Diese Bedingung ist annähernd bei der Versickerung dünner Wasserfilme auf einer mineralischen Basis- oder Oberflächendichtung gegeben. h Q Q Boden, k l Abb. 2.12: Bezeichnungen bei der Durchströmung eines Bodens Erfahrungswerte für Wasserdurchlässigkeiten Wegen der unterschiedlichen Korngröße und Lagerungsbedingungen von Böden variiert auch die Wasserdurchlässigkeit in weiten Bereichen. Erfahrungswerte sind aus Tab. 2.9 zu entnehmen. Exakter wird der Durchlässigkeitsbeiwert im Laborversuch 2-26 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

37 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik nach DIN [17] bestimmt. Die Versuche unterscheiden sich in Aufbau und Durchführung je nach Messbereich. Für mineralische Dichtungsböden werden nur sehr bindige, tonige Böden verwendet. Bei diesen Böden treten zusätzlich andere Strömungswiderstände aufgrund von Kapillarspannungen und Bindungskräften hinzu, die insbesondere bei sehr kleinen Gradienten zu einer erhöhten Sperrwirkung führen. Tab. 2.9: Erfahrungswerte für Wasserdurchlässigkeiten Bodenart Wasserdurchlässigkeit k [m/s] sandiger Kies bis Sand bis Schluff-Sand-Gemische bis Schluff bis Ton bis Zusammendrückung und Steifigkeit Ebenso wie sich Boden durch gezielte Belastung in eine günstigere Lagerung überführen läßt, verdichtet sich Boden durch aufgebrachte Bauwerks-, Verkehrslasten oder Überschüttungen. Diese Verformungen im Umfeld der Laststelle werden als Setzungen bezeichnet. Abb zeigt den Verlauf einer Druck-Setzungs-Linie. Es wird zwischen plastischen (bleibenden) und elastischen Verformungen unterschieden. Der bleibende Anteil ist Folge einer Verdichtung bzw. Kornumlagerung. Bei dem elastischen Anteil handelt es sich um eine Gestaltänderung der Kornstruktur, die sich nach der Belastung wieder zurückbildet. Bei nichtbindigen Böden tritt die Verformung direkt nach der Belastung auf. Bindige Böden verformen sich stark zeitverzögert. Bei plötzlicher Belastung ergibt sich hier zunächst ein Porenwasserüberdruck. Die Zusatzlast wird erst mit einer allmählichen Entwässerung auf das Korngerüst übertragen. Je geringer die Wasserdurchlässigkeit des Bodens und je dicker die Bodenschicht, desto langsamer laufen die Zeit-Setzungen unter gleicher Auflast ab. Man nennt diesen zeitlichen Setzungseffekt aufgrund Auspressen des Porenwassers Konsolidation. Das Last-Setzungs-Verhalten, wie auch das Zeit-Setzungs-Verhalten wird an Bodenproben im Labor (Druck-Setzungs-Versuch) oder direkt im Feld bestimmt ( Plattendruckversuch, Großbelastungsversuch). Ergebnis ist jeweils eine Last-Setzungs-Linie (Arbeitslinie σ-ε). Aus dem Last-Setzungs-Diagramm wird der spannungsabhängige Steifemodul E s als Bodenkenngröße ermittelt. Er hat eine ähnliche Bedeutung wie der Elastizitätsmodul überwiegend elastischer Baustoffe. Im Gegensatz zum Laborversuch kann sich im Feld der Boden auch seitlich unter der Belastung dehnen. Er zeigt daher ein etwas weniger steifes Verhalten. Das Druck-Setzungs-Linie Last-Setzungs-Linie (Arbeitslinie σ-ε) Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-27

38 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik im Plattendruckversuch ermittelte (lastabhängige) Verhältnis aus Spannung und Dehnung wird als Verformungsmodul E V bezeichnet. Der Steife- wie auch der Verformungsmodul werden zur Berechnung von Setzungen sowie als indirekte Größe zur Beurteilung der Verdichtung und Tragfähigkeit eines Bodens benötigt. Anhaltwerte für feinkörnige Böden sind der Tab. 2.8 zu entnehmen. Weitere Erfahrungswerte finden sich in [32] und [41] sowie in allen Lehrbüchern der Geotechnik. Für Abfall werden aufgrund von Messungen Steifigkeiten in der Größenordnung von E S = 0,2 bis 2 MPa berichtet [26]. Abb. 2.13: Beispiel einer Druck-Setzungslinie (Erstbelastung) Anforderungen an den Untergrund Deponien sind so anzulegen und zu betreiben, dass keine Stoffe in schädigendenden Mengen in die Biosphäre gelangen. Dies betrifft den oberirdischen Aufbau ebenso wie die Prozesse, die im Boden und im Grundwasser im Umfeld des Deponiebauwerkes auftreten. Die Wahl des Deponiekonzeptes, Anordnung, Gestaltung und Betrieb, hängen daher maßgeblich von den Gegebenheiten des Untergrundes ab. Dies ist zum einen die Morphologie, die Geländeform des Standortes. Zum anderen sind dies Aspekte der Bodenmechanik, der Hydrogeologie und des Rückhaltepotenzials eines Standortes. zwei grundsätzliche Anforderungen An den Untergrund von Abfalldeponien werden daher zwei grundsätzliche Anforderungen gestellt. Der Untergrund muss die Lasten des Abfallkörpers so aufnehmen, dass die Standsicherheit des Abfallkörpers sichergestellt und die Verformungen des Untergrundes für die Dichtungssysteme verträglich sind Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

39 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Die Geologie und die Hydrogeologie des Standortes muss als eine Komponente des Multibarrierenprinzips günstige Bedingungen hinsichtlich der Transmission und Rückhaltung von Schadstoffen bieten. Die mechanischen Anforderungen ergeben sich aus den Einwirkungen durch das Überlagerungsgewicht des Abfallkörpers. Wie in Kap Bodenmechanische Eigenschaften erläutert, reagiert ein Boden auf jegliche Erhöhung der Spannung mit einer Dehnung, i.e. Zusammendrückung. Maßgebender Parameter ist die Steifigkeit der einzelnen Schichten des Untergrundes. Da durch den Abfallkörper immer großflächig Lasten aufgebracht werden, wirken diese auch bis in große Tiefen und erzeugen so große Setzungsbeträge. Als Faustregel kann davon ausgegangen werden, dass die Grenztiefe für Setzungsbetrachtungen des Untergrundes mindestens der 2 ½-fachen Höhe des Abfallkörpers entspricht. Stehen im Untergrund nichtbindige Böden an, die üblicherweise auch nur geringe Steifigkeiten haben, ergeben sich durch die Zusatzlasten Setzungen, die durchaus Beträge von mehreren Dezimetern erreichen können. Für die Basisdichtung sind nicht die Absolutsetzungen des Untergrundes, sondern die Relativsetzungen und die Krümmungsradien der Setzungsmulden von Interesse. Die Verträglichkeit von Biegebeanspruchungen mineralischer Dichtungen kann mit bodenmechanischen Kriterien nur unzulänglich beurteilt werden. Generell ist daher an den Untergrund die Forderung der Homogenität der Lagerungsverhältnisse, d. h. ein gleichmäßiger und horizontgetreuer Schichtenaufbau zu fordern, der auch relativ gleichmäßige Setzungen erfährt. Die zu erwartenden Setzungen lassen sich mit herkömmlichen Methoden der Bodenmechanik prognostizieren. Großflächige Setzungsunterschiede müssen durch die Profilierung der Aufstandsfläche so kompensiert werden, dass auch langfristig ein ausreichendes Gefälle zur Entwässerung gegeben ist. mechanischen Anforderungen Bei zu geringer Tragfähigkeit des Untergrundes können sich unter der Last des Abfallkörpers Bruchzustände mit konkreten Scherfugen bilden. Diese Bruchzustände werden in der Bodenmechanik als Grundbruch oder Böschungsbruch mit tiefer Gleitfuge bezeichnet. Es handelt sich um ein Stabilitätsversagen. Relevante Bodenkenngrößen sind die Scherparameter, im wesentlichen die mobilisierbaren Reibungswinkel der Schichten des Untergrundes. Bei wassergesättigten bindigen Böden ist die undränierte Kohäsion der die Anfangsstandsicherheit bestimmende Scherparameter. Wird der Grenzzustand durch den Überlagerungsdruck erreicht, bilden sich schlagartig und ohne Vorankündigung Bruchzustände. Das typische Schadensbild stellt sich als Böschungsbruch des Abfallkörpers mit einer Aufwölbung am Böschungsfuß dar. Die Sicherheit gegen solch einen Grundbruch lässt sich in Annäherung an die Bruchzustände unter Fundamenten nach DIN 1054 [24] bzw. DIN 4017 [11]/DIN 4084 [23] berechnen. Das sog. Multibarrierenprinzip geht davon aus, dass dem Schadstoffinventar des Abfallkörpers durch die Standortwahl und die Bauweise der Deponie ein redundantes System von Barrieren entgegengebracht wird. Die einzelnen Barrieren sind topographische Gegebenheiten, stoffliche Begrenzung des Abfalls, ausreichend dimensioniertes Basis-Entwässerungssystem, kombinierte Basisabdichtung aus Multibarrierenprinzip Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-29

40 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Die Rückhaltemechanismen im Untergrund werden detailliert in Kap. 3 Altlasten behandelt. Zum Verständnis der Anforderungen an den Untergrund werden die Rückhaltefunktion des Gebirges hier nur kurz erläutert. polymerer und mineralischer Komponente, Oberflächenabdichtung im Zuge der Stillegung der Deponie und schließlich die Schadstoffrückhaltung im natürlichen oder verbesserten Untergrund (Abb. 2.16). Das aus Locker- und Festgestein bestehende Gebirge stellt dabei die geologische Barriere dar, die im Falle eines Schadens des Dichtungssystems der Deponie die Schutzfunktion für die Schutzgüter Boden und Grundwasser übernimmt. Sie umschließt sowohl das Gebirge zwischen der Basisdichtung und dem Grundwasserhorizont (ungesättigte Zone, Flurabstand) als auch den mit Grundwasser gesättigten Untergrund, in dem sich eventuell imitierte Schadstoffe mit dem fließenden Grundwasser mit abnehmender Konzentration ausbreiten. Schadstoffausbreitung bei Undichtigkeiten Bei einer Undichtigkeit der Basisdichtung, sei es durch den allmählichen Verlust der Dichtwirkung oder durch einen unerkannten Fehler bei deren Herstellung, werden mit dem Sickerwasser Schadstoffe in fester, flüssiger oder gasförmiger Form in den Untergrund eingetragen (vgl. Abb. 2.14). Abfalldeponie Basisdichtung Untergrund ungesättigt konvektiver Transport vorwiegend vertikal Emission von Schadstoffen Transmission Sorption und reaktive Prozesse Immission in das Grundwasser Untergrund wassergesättigt konvektiver Transport vorwiegend horizontal Abb. 2.14: Prinzipskizze zur Schadstoffausbreitung in der ungesättigten Bodenzone Die Schadstoffe sind dabei im Porenwasser suspendiert oder gelöst. Darüber hinaus können sich flüssige und gasförmige Schadstoffe im Untergrund in eigener Phase (pure Flüssigkeit) oder durch Diffusion (Konzentrationsgefälle) ausbreiten. Da der Untergrund zwischen der Basisdichtung und dem Grundwasserhorizont nicht wassergesättigt ist, findet ein konvektiver Transport unter dem Eigengewicht (i = 1) in überwiegend vertikaler Richtung statt. Ausgehend von der Schadstoffquelle in einer Basisdichtung sickern die Stoffe in Phase oder in Wasser gelöst vertikal bis zum Grundwasser ab. Entlang dieses Weges unterliegen die Schadstoffe neben den 2-30 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

41 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Transportmechanismen sorptiven und reaktiven Prozessen, die zu einer Festsetzung, Mobilisierung, Transformation oder zu einem Abbau/Umwandlung der Stoffe führen können. Die Transport- und Rückhaltemechanismen hängen von der Wechselwirkung der Schadstoffe mit den jeweiligen Bodens und von dem Milieu ab. Der mineralogischen Zusammensetzung und der Struktur des Untergrundes kommt somit mit Blick auf den Schutz des Grundwassers eine erhebliche Bedeutung zu. Die wesentlichen sorptiven und reaktiven Prozesse finden in der ungesättigten Bodenzone, also oberhalb des Grundwasserhorizontes statt ( ungesättigte Bodenzone). In der Tendenz kann davon ausgegangen werden, dass der Untergrund umso mehr Stoffe zurückhält, je mehr Tonfraktion er enthält und je höher seine Fähigkeit ist, aufgrund seiner Mineralogie Schadstoffe zu binden. Das Rückhaltepotential kann schadstoffspezifisch in sog. Perkolationsversuchen im Labor getestet werden. In der Praxis werden als indirekter Beurteilungskriterien die Wasserdurchlässigkeit und die sog. Kationen-Austausch-Kapazität KAK herangezogen. Die Wasserdurchlässigkeit beeinflusst proportional die Aufenthaltsdauer im Boden, der KAK-Wert steht für die Fähigkeit, Schadstoffe zu adsorbieren. Auch wenn dieser Wert nur die Fähigkeit ausdrückt, Kationen einzulagern, ist er gleichzeitig ein indirektes Maß zur Beurteilung des allgemeinen Rückhaltepotenzials, da die Mineralkomponenten, die einen hohen KAK-Wert bewirken, gleichzeitig durch ihre große spezifische Oberfläche andere Prozesse der Rückhaltung begünstigen. Wasserdurchlässigkeit und KAK-Werte Tab. 2.10: KAK-Werte Boden KAK-Wert [mmol(eq)/100g Sand/Kies 5-7 Tonschiefer, verwittert 6-8 kaolinitische Tone 8-11 Rotliegendes, verwittert Löß, Lößlehm Mergel, Tonmergel montmorillonitische Tone Glimmer Als geometrisches Kriterium ist der Flurabstand anzusehen, also der Weg zwischen der Basisdichtung und dem Grundwasserhorizont. Je größer diese Entfernung, desto mehr Rückhaltekapazität und Reaktionszeit stehen zur Verfügung. Aufgrund dieser Überlegung werden heute üblicherweise die in Abb dargestellten Qualitäten einer geologischen Barriere an den Untergrund gestellt. geometrisches Kriterium - Flurabstand Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-31

42 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Forderung der EU Die EU-Richtlinie [29] fordert ebenfalls ein ausreichendes Rückhaltevermögen des geologischen Untergrundes in Abhängigkeit des Abfalls: Deponie für gefährliche Abfälle (DK III) d 5m, k 10-9 m/s Deponie für nichtgefährliche Abfälle (DK II) d 1m, k 10-9 m/s Deponie für gefährliche Abfälle (DK I) d 1m, k 10-7 m/s Planum, 1 : n 1 : 100 E V2 45 MN/m² 3 m Dränage Basisdichtung Geologische Barriere, Anforderung: k 10-9 m/s (DepV), d 1 m k 10-7 m/s (TASI, TAA) > 15 % Schluff, > 10 % Ton KAK > 10 mmol(eq)100g Flurabstand 1,5 m GW natürlicher Untergrund Abb. 2.15: Anforderung an den Deponieuntergrund Werden diese Mindestanforderungen durch eine Erkundung nicht nachgewiesen, sind technische Maßnahmen zu fordern, mit denen die Defizite des natürlichen Untergrundes kompensiert werden. Dies sind i. A. Verstärkungen der Basisdichtung oder speziell einzubauende technische Barrieren, deren Mindeststärke 0,5 m beträgt. ingenieurgeologische Erkundung durch Aufschlüsse Die ingenieurgeologische Erkundung des Untergrundes dient der Datenbeschaffung zur Aufstellung des geologischen Modells. Sie umfasst direkte und indirekte, punktuelle und flächenhafte Aufschlussverfahren einschließlich Fernerkundung. Ziel der Aufschlüsse ist die Erkundung des Aufbaus des Untergrundes, die Gewinnung von Proben aus Boden, Wasser, Bodenluft bzw. -gas, Grund- und Sickerwasser und die Ermittlung von Kenngrößen durch Feld- und Laborversuche bzw. sonstige Messungen. Die Erkundung muss die eindeutige Beschreibung der anstehenden Gesteinsarten mit Mineralbestand, Verwitterungszustand, Verwitterungsbeständigkeit, Wasserlöslichkeit und Empfindlichkeit gegenüber Wasser und kontaminiertem Sickerwasser ermöglichen. Ebenso werden damit die Festgesteinsverhältnisse (felsmechanische Beschreibung) wie Trennflächengefüge, Anisotropien und Inhomogenitäten im Gebirge, Beurteilung der künstlichen Auflockerung und Entlastung des Untergrunds durch Baumaßnahmen, Gebirgsdurchlässigkeit für Wasser und Bodengas erfasst. Im Lockergestein zielt die Erkundung auf die geologische und mechanische Beschreibung (bodenmechanische Beschreibung) wie Art, Mächtigkeit, 2-32 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

43 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Verbreitung und Bestimmung von Bodenart, Korngrößenverteilung, Wassergehalt, Zustandsgrenzen, Lagerungsdichte, Porenraum, Wasserdurchlässigkeit. Zur Beurteilung von Tragfähigkeits und Verformungsverhalten werden die Scherparameter und die Parameter der Festigkeit benötigt. Als wichtigste direkte Aufschlussverfahren sind Schürfe, Kleinbohrungen, (Sondierbohrungen) und maschinelle Erkundungsbohrungen anzusehen. Die Erkundungsbohrungen können je nach Situation und Aufgabenstellung als (Dauer)messstelle ausgebaut werden, um an ihnen weitere Proben aus Bodenluft bzw. -gas, Grund oder Sickerwasser entnehmen oder weitere In-situ-Messungen durchzuführen. Zur Ergänzung können als indirekte Aufschlüsse Ramm- und Drucksondierungen sowie geophysikalische Methoden wie z. B. Geoelektrik, Seismik, Georadar, in Einzelfällen auch Geomagnetik erfolgreich angewendet werden. Vorlaufend zur ingenieurgeologischen Erkundung wird die örtliche Situation mit der geologischen Kartierung erfasst. Während bei der Erkundung konkrete Aufschlüsse des Untergrundes durchgeführt und interpretiert werden, zielt die Kartierung auf allgemeine Angaben zum geologischen Alter, zur Formationszugehörigkeit der Gesteine sowie zu Gesteinsarten, Mächtigkeiten, Lagerungsverhältnissen und tektonischen Strukturen. Bekannte und morphologisch erkennbare Störungs und Zerrüttungszonen werden dabei anhand verfügbarer Daten abgeleitet. Mit den bei der Erkundung und Kartierung gewonnenen Daten und Erkenntnissen wird das geologische Modell des Standortes in Form von repräsentativen Schnitten und Blockbildern entwickelt. Ein geologisches Modell beschreibt gleichzeitig die hydrogeologische Situation. Je nach Bearbeitungsstufe können aus dem Modell die Art, die örtliche Lage und das Ausbreitungsverhalten von Schadstoffen, ihr Gefahrenpotential für schützenswerte Güter, die Schädlichkeit von Bodenveränderungen sowie Fragen zur Standsicherheit und Verformung abgeleitet werden. Aufschlussverfahren geologische Kartierung Erstellung des geologischen Modells Basisdichtung Die einzelnen Barrieren eines Deponiebauwerks, schematisch in Abb dargestellt, sollen eine schädliche Ausbreitung von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen aus dem Abfallkörper in die Biosphäre verhindern. Barrieren eines Deponiebauwerks Dem Basis-Entwässerungssystem, das aus einer Basisdichtung und aus einer Entwässerungsschicht besteht, werden dabei zwei Aufgaben zugeordnet: Die Basisdichtung, auf der Sohle und auf den abfallüberlagerten angrenzenden Böschungen angeordnet, muss den Austritt von Sickerwasser in den Untergrund verhindern. Die Entwässerungsschicht und ein Fassungssystem müssen dauerhaft das anfallende Sickerwasser fassen und ableiten. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-33

44 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Entgasung Oberflächenabdichtung GW-Monitoring Abfall Zuordnungswerte DK I bis DK III Sickerwasserfassung Basisdichtung Tragschicht / Auflager Geologische Barriere Grundwasserhorizont Abb. 2.16: Schematische Darstellung der Barrieren Deponiesickerwasserentstehung Profilierung der Basisdichtung Deponiesickerwasser entsteht unvermeidbar in der Betriebsphase durch infiltrierendes Niederschlagswasser während der nassen und kalten Jahreszeiten. Auch nach Stilllegung der Deponie und nach einer Abdichtung der Oberfläche sind Infiltrationsraten in der Größenordnung von 50 bis 150 mm/jahr bei den vorherrschenden klimatischen Verhältnissen zu erwarten. Einzelheiten zum Wasserhaushalt des Abfallkörpers und zur Schadstoffbelastung von Sickerwasser werden in den Kap Basisdichtung und Kap. 2.5 Sickerwasserfassung und Reinigung behandelt. Zur besseren Entwässerung wird die Deponiebasis als Dachprofil mit einem Längsgefälle 1% und mit einem Quergefälle 3 % geformt (Abb. 2.17) Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

45 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Abb. 2.17: Profilierung der Basisdichtung In den Tälern des Profils verlaufen Dränagerohre, die das Sickerwasser in freiem Gefälle zu Schächten außerhalb des Deponiebereiches oder in spezielle Entwässerungsstollen ableiten (DIN [14], vgl. Abb. 2.18). Sickerwasserfassung Abb. 2.18: Sickerwasserfassung nach DIN [14] Für den Aufbau von Basisdichtungen haben sich international Standards durchgesetzt. Der für Deutschland maßgebende Regelaufbau ist in Kap der TASi für die Deponieklassen I bis III vorgegeben [48]. Abb zeigt diesen Regelaufbau einer Kombinationsdichtung aus einer mineralischen Komponente und einer Kunststoffdichtungsbahn ( KDB) für Deponieklasse II. Regelaufbau einer kombinierten Basisdichtung Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-35

46 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik 0,3 m 0,15 m 0,75 m Abfall, Feinmüll Entwässerungsschicht, Kies 16/32 k m/s Schutzschicht, Sand Kunststoffdichtungsbahn, HDPE, 2,5 mm 3 Lagen Mineralische Dichtungsschicht k m/s Planum, Auflager Abb. 2.19: Regelaufbau einer kombinierten Basisdichtung DK II, nach TASi [48] Für weniger gefährliche und inerte Abfälle (DK 0 u. I) ist eine rein mineralische Basisdichtung geringerer Stärke zulässig ( DepV [7], Anhang 1). Alternativen sind zugelassen, wenn die Gleichwertigkeit nachgewiesen wird. In anderen Ländern unterscheidet sich der Aufbau für Siedlungsabfalldeponien in der Stärke und in der Höchstdurchlässigkeit der mineralischen Komponente. Tab gibt eine Gegenüberstellung derzeit geläufiger Aufbauten. Die meisten europäischen Länder orientieren sich an den Mindestvorgaben der EU-Richtlinie [29]. Tab. 2.11: Gegenüberstellung von Regelaufbauten für Basisdichtungen Komponente TASi [48], DK II DepV [7] EU-Richtl. 1999/31/EG [29] Österr. DepV US-EPA Entwässerungsschicht 30 cm 50 cm 45 cm Schutzlage erforderl. erforderl. erforderl. Kunststoff-Dichtungsbahn HDPE nicht erforderl. HDPE HDPE 2,5 mm 2,5 mm 1mm Mineralische Dichtung 75 cm 100 cm 75 cm 60 cm 3-lagig 3-lagig 3-lagig k m/s k m/s k m/s k m/s Durchlässigkeiten Da immer eine großflächige Benetzung der Deponiebasis mit Sickerwasser vorhanden ist, ist die Durchsickerung einer rein mineralischen Dichtung etwa proportional zu deren Wasserdurchlässigkeit, die bei einem Gradienten von i = 30 im Laborversuch nach DIN bestimmt wird. Die Stärke der Dichtung ist für theoretische Betrachtungen nicht von Bedeutung, da der Gradient immer i 1 beträgt (ein Einstau sollte vermieden werden). Zur Kompensation von Herstellungsfehlern und Schäden in der Herstellungsphase (i.w. Einbaufehler und Austrocknung) haben sich mehrlagig eingebaute mineraische Schichten durchgesetzt. Die Wahrscheinlichkeit 2-36 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

47 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik einer durchgehenden Schwachstelle wird dadurch deutlich reduziert. Darüber hinaus sprechen die Aufenthaltsdauer von infiltriertem Wasser wie auch überlegungen zum Verformungs- und Austrocknungsverhalten für eine möglichst dicke mineralische Komponente. Auch bei einer Kunststoffdichtungsbahn sind Restdurchlässigkeiten infolge Undichtigkeiten der Schweißnähte nicht auszuschließen. Tab zeigt Erfahrungswerte für Sickerraten verschiedener Aufbauten. Die besten Ergebnisse werden durch eine Kombination einer mehrlagigen mineralischen Dichtung mit k < 10-9 m/s mit einer Kunststoffdichtungsbahn erreicht. Die Dichtungsbahn, auch polymere Komponente genannt, unterbindet jeglichen kovektiven Transport von Sickerwasser. Durch Diffussion (Konzentrationsgefälle) können dennoch geringe Mengen bestimmter Schadstoffe durch die Dichtungsbahn migrieren. Die mineralische Komponente hat zum einen die Aufgabe, diese diffundierten Stoffe zu adsorbieren. Zum anderen kann sie im Falle einer Beschädigung oder Alterung der Dichtungsbahn die volle Dichtungsfunktion mit den durchlässigkeitsabhängigen Restsickerraten übernehmen. Tab. 2.12: Sickerraten bei unterschiedlichen Dichtungssystemen Dichtungsart Sickerrate [ Liter / Hektar /Tag ] Mineralische Dichtung l k = 10-7 m/s l k = 10-8 m/s l k = 10-9 m/s Kunststoffdichtungsbahn 100 l mit typischer Fehlerquote (Nähte) hergestellt. Kombidichtung 10 l mineralische Komponente k = 10-8 bis 10-9 m/s einlagig min. 1 l mineralische Komponente k = 10-9 bis m/s Kombidichtung 0 l mineralische Komponente k = 10-9 bis m/s mehrlagig min. Mineralische Dichtung Das Dichtungsmaterial besteht in der Regel aus fein- oder gemischtkörnigen Böden. Bodenmechanisch soll es sich entweder um mittel- oder ausgeprägt plastische Tone und Schluffe oder um stark tonige, schluffige Sande handeln. Dichtungsböden sollen mindestens 20 Gew.-%, Feinstkornanteil (d < 2 µm) haben, wobei ein Anteil von mind. 10 Gew.-% an aktiven Tonmineralen einzuhalten ist (Angaben nach TA Abfall [44]). Weitere Anforderungen sind in Tab angegeben. Das Material muss homogen sein und soll einen gleichmäßigen Wassergehalt innerhalb der Verarbeitungsgrenze der Proctorkurve haben. Zudem muss die Erosionsstabilität gegenüber angrenzenden Elementen gewährleistet sein. Neben natürlichen Böden kommen auch kornabgestufte aufbereitete Mineralstoffe als Dichtungsmaterial zum Einsatz, in die Tonmehle, Bentonit oder andere porenfüllende Materialien eingemischt werden (Designböden). Zur Verbesserung des Rückhaltevermögens werden sog. Multimineralischen Basisdichtungen gebaut. Der mineralische Block besteht dabei aus Dichtungsmaterial Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-37

48 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik einer illitischen und einer montmorillonitischen Komponente. Die obenliegende illitische Schicht hat den Vorteil, dass sie ein geringes Quell- und Schrumpfpotenzial hat und damit unempfindlich gegen Wassergehaltsschwankungen und thermische Einwirkungen ist. Die montmorillonitischen Tone haben durch den besonders hohen KAK-Wert (vgl. Tab. 2.10) ein sehr gutes Rückhaltevermögen, so dass eventuell infiltrierte Stoffe adsorbiert werden. bodenmechanische Anforderungen Für alle mineralischen Materialien sind zuvor Eignungsnachweise durch bodenmechanische Versuche durchzuführen, in denen neben der Einhaltung der Qualitätsvorgaben nach Tab auch die baupraktische Verarbeitbarkeit und die Verdichtbarkeit beurteilt werden. Einzelheiten hierzu sind in [26] E 3-1 beschrieben. Tab. 2.13: Bodenmechanische Anforderungen an mineralische Dichtungsmaterialien Dichtungsmaterialien feinkörnige oder abgestufte gemischtkörnige Böden Korngrößenverteilung > 20% Ton (< mm) möglichst 10 % aktive Tonmimarale, alternativ multimineralisch Wasserdurchlässigkeit DIN [17], i = 30 Basisdichtung DK II, III k m/s, DK I k m/s, Oberflächendichtung DK II k m/s, Aggregatsgröße < 32 mm Plastizitätszahl, gut verarbeitbar I p > 15% (üblich) Organische Substanz C org < 5% Karbonatgehalt C CaCo3 < 15 % Wassergehalt möglichst unteroptimal innerhalb der zulässigen Streubreite Verdichtung nach Homogenisierung, Lagen d < 30 cm D Pr 97 % Einbau Zum Einbau muss das mineralische Dichtungsmaterial kleinstückig sein, die zulässige Aggregatsgröße wird üblicherweise auf 32 mm begrenzt. Bei natürlichen Böden erfordert dies oft eine Aufbreitung durch Fräsen. Das so konditionierte Material wird flächig in Lagenstärken d < 35 cm ausgebreitet, profiliert und mit einer Stampffußwalze verdichtet. Der geforderte Verdichtungsgrad von D Pr 97 % wird nach 4 bis 6 Überfahrten erreicht. Die einzelnen Lagen werden möglichst frisch in frisch eingebaut, damit ein guter Verbund möglich ist und die Schichtränder nicht antrocknen. Die oberste Lage wird etwas überhöht eingebaut, mit der Raupe abgezogen und mit einer Glattmantelwalze geglättet. Der Einbauwassergehalt und die Verdichtung bestimmen maßgeblich die innere Struktur der mineralischen Dichtung und damit deren Dichtwirkung. Ein Einbau auf der nassen Seite der Proctorkurve (vgl. Kap Bodenmechanische Grundlagen) ergibt die geringste Wasserdurchlässigkeit. Ein Einbau trocken vom Optimum erschwert die Verarbeitung, führt auch zu höheren Wasserdurchlässigkeiten, reduziert aber nennenswert das Schrumpfpotential und damit die Rissgefahr bei der Liegezeit 2-38 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

49 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik und der späteren thermischen Beanspruchung. Hier muss in Abhängigkeit des Bodens ein Kompromiss gefunden werden. Generell soll das Dichtungsmaterial so trocken wie verarbeitbar eingebaut werden, ohne dass die Anforderungen an den Verdichtungsgrad und die Wasserdurchlässigkeit verletzt werden. Austrocknungsbedingte Risse sind das größte Risiko hinsichtlich der Langzeitwirkung einer mineralischen Dichtung. Auf der Deponiebasis herrschen während der Betriebsphase relativ hohe Temperaturen. In Deponien für Siedlungsabfällen erwärmt sich die Oberseite einer mineralischen Dichtung dauerhaft auf ca. 25 bis 30 C, wobei sich ein Temperaturgradient zur Tiefe hin einstellt. Da ein Feuchtetransport durch die KDB nicht möglich ist, findet eine isotherme Wasserbewegung zur kalten Seite hin, also zum Auflager hin statt. Ist das Auflager ebenfalls geringdurchlässig, besteht keine Gefahr, dass die Dichtung im Laufe der Zeit austrocknet, es bilden sich allenfalls an der Oberseite Schrumpfrisse geringer Tiefe. Ist das Auflager dagegen ebenfalls geringdurchlässig, bleiben Schrumpfrisse und Austrocknungseffekte nicht nur auf die Oberfläche beschränkt und können kritische Tiefen erreichen. Generell reduziert sich diese Gefahr mit geringerem Schrumpfpotential des Dichtungsmaterials, mit zunehmender Stärke der mineralischen Dichtung und durch einen möglichst trockenen Einbau. austrocknungsbedingte Risse Kunststoffdichtungsbahn Kunststoffdichtungsbahnen bestehen aus Polyethylen hoher Diche (PE-HD = HDPE), das zur UV-Beständigkeit schwarz einfärbt ist. Eine unbeschädigte KDB ist bis auf einen vernachlässigbaren diffusiven Transport als technisch undurchlässig anzusehen. Die in Deutschland zugelassenen KDB bestehen aus einer bis zu 6 m breiten PE-HD Bahn mit einer mind. Dicke von 2,5 mm. Zur Sicherstellung der Gleitsicherheit zwischen KDB und deren mineralischem Auflager sind verschiedene Oberflächenstrukturen auf dem Markt. Die Stöße der Bahnen werden verschweißt und müssen prüfbar ausgelegt sein. Abb zeigt verschiedenen Schweißnähte für Dichtungsbahnen. Randbereiche, Anschlüsse an Bauwerke und Reparaturstellen werden durch eine Extrusionsnaht handgeschweißt. Als Regelnaht werden maschinell Doppelnähte mit Prüfkanal hergestellt. Dichtungsmaterial a) b) c) d) Anschmelzen Extrusionswerkstoff Auftragsnaht Überlappung mit Prüfkanal mm > 30 mm > 3x15 mm Abb. 2.20: Nahtverbindungen für KDB Als einbaubedingtes Risiko ist eine nicht plane Verlegung auf dem Auflager aufzuführen. Wellen- und Falten sind unter Belastung potentielle Bruchstellen. Daher Einbau Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-39

50 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik werden zur Verlegung und Prüfung spezielle Zulassungen vom Personal verlangt. Ebenso bestehen genaue Anforderungen an die Lufttemperatur und Feuchte beim Verlegen und Verschweißen der Bahnen. Bei Kontakt mit grobem Material besteht eine große Gefahr von Durchstanzungen aller Art. Das Auflager, die Deckschicht der mineralischen Komponente, muss daher hinreichend feinkörnig und glatt sein. Hierzu wird die Stückigkeit der Decklage der mineralischen Dichtung auf ca mm reduziert. Zur Vermeidung von Beschädigungen durch die Dränageschicht werden Sandschutzmatten, Vliese oder eine Schutzschicht aus 15 cm Sand 0-8 mm aufgebracht. Als weitere Risiken, sind die Beständigkeit der Kontakte / Verbindungen zu den angrenzenden Schichten und Bauwerken zu benennen sowie eine Rissgefahr infolge Zwangsverformungen (z. B. Setzungen oder Sackungen). Alle genannten Risiken werden mit dem QS-System abgesichert. Unter Belastung sind Dauerbeanspruchungen mit Dehnungen bis 3 % bei Temperaturen bis 40 C sind verträglich. Die heute üblichen Dichtungsbahnen haben eine gute Langzeitbeständigkeit. Experten gehen von einer Lebensdauer von 300 und mehr Jahren aus. Versuche im Vorfeld Qualitätsüberwachung Sowohl für den mineralischen, als auch für den polymeren Teil werden die Einbaubedingungen in einem Versuchsfeld zu Beginn der Baumaßnahme getestet und optimiert. Die zuvor im Labor ermittelten Bodenkenngrößen werden unter Baustellenbedingungen im Kern des Versuchsfeldes überprüft (Prüffeld), Einbaukriterien werden nach Untersuchungen am Prüffeld festgelegt. Versuchsfelder werden auf dem originalen Planum mit einer Fläche von ca. 500 m² angelegt und wieder rückgebaut, dürfen also nicht Bestandteil des Dichtung werden. Meßgrößen sind Homogenität, Dichte und Wasserdurchlässigkeit der Dichtung. Außerdem sind die Einbau- und Verdichtungsmethode zu beschreiben. An der Dichtungsbahn wird das Verlegen und das Schweißen (Fügen) getestet. Arbeitsanweisungen für den großflächigen Bau werden daraus abgeleitet. Die Qualität des großflächigen Einbaus wird durch eine unabhängige Eigen- und Fremdüberwachung überwacht und bewertet. Grundsätze dieses Qualitätsmanagementes in der Gruppe E-5 in [26] für alle Elemente des Basis-Entwässerungssystemes beschrieben. Übliche Einbauleistung sind ca. 800 m³ mineralische Dichtung und ca m² polymere je Arbeitstag (vgl. Kap. 2.3 Qualitätssicherung). Asphaltdichtungen Dichtungsmaterial In Süddeutschland und vor allem in der Schweiz kommen auch Kombinationsdichtungen zum Einsatz, bei denen ein Teil des Mineralischen Blocks und die polymere Komponente durch eine Dichtung aus Asphaltbeton ersetzt werden. Hierzu wurden spezielle Rezepturen entwickelt, die als Deponieasphalt bezeichent DAD werden. Abb zeigt einen solchen Aufbau. Einzelheiten zu den Qualitätsanforderungen sind in der Empfehlung E 8 [26] zusammengestellt. Asphaltdichtungen erfüllen die Anforderungen bezüglich der Schadstofftransporte, Retardation usw. sehr gut. Sie sind sehr temperaturstabil und schützen untenlie Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

51 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik gende Schichten gut gegen Austrocknungen. Für Basisabdichtungen besteht eine bauaufsichtliche Zulassung seitens des DIBt. Der Einbau ist relativ witterungsunabhängig (Temperatur 5 C, kein Niederschlag). Schwachstellen mit erhöhter Wasserdurchlässigkeit können besonders an Anschlüssen der Felder sowie an Anschlüssen zu Bauwerken auftreten. Zwängungen bzw. Kriechen des Asphalts können zu Rissen führen. Eine Alterung und Umwandlung des Bindermaterials ist ebenfalls nicht auszuschließen und noch nicht ausreichend erforscht. Insgesamt gibt es bisher keine eindeutigen Aussagen zur Langzeitbeständigkeit unter dem extremen Milieu der Sickerwasserbelastung. 0,3 m 2 x 0,06 m 0,08 m 2 x 0,2 m Abfall, Feinmüll Entwässerungsschicht, Kies 16/32 k m/s Deponieasphalt-Dichtungsschicht Hohlraumgehalt 3 Vol % Deponieasphalt-Tragschicht Mineralische Trag- und Dichtschicht 2 lagig, k m/s Planum, Auflager, geologische Barriere Abb. 2.21: Aufbau einer Asphalt-Basisdichtung nach GDA E8 Entwässerungsschicht Die über der Dichtung angeordnete Entwässerungsschicht soll das infiltrierte Überschusswasser sammeln und ableiten. Nach DepV (2002) [7] ist wie bisher (TASi [48]) ein mineralischer Flächenfilter der Dicke d 0,3m vorgesehen. Der Durchlässigkeitsbeiwert soll k f m/s im eingebauten Zustand betragen. Laut TA Abfall (Anhang E) [44] sind enggestufte Kiese (gedrungenes Korn) oder chemisch und mechanisch stabile industrielle Reststoffe der Korngröße 16 / 32 mm zugelassen. Hinsichtlich der Langzeitfunktion von Dränageschichten bestehen die Gefahren der Kornzertrümmerung (mechanische oder chemische Verwitterung) und der Verlegung des Porenraums durch Kolmation von Feinstoffen, Verockerung/ Versinterung oder Schleimablagerung. Das Phänomen der Verlegung des Porenraums über die Zeit ist nicht ganz auszuschließen und hängt von der Sickerwasserqualität und dem Milieu ab. Als Folge reduziert sich die Wasserdurchlässigkeit, so dass es zu Stauhorizonten und damit auch zu Standsicherheitsproblemen kommen kann. Die Dichtung wird dadurch infolge des höheren Gradienten direkt belastet. Als Sicherheitsmaßnahme werden die Dränageschichten daher um 20 cm überhöht in einer Gesamtstärke von 50 cm ausgeführt. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-41

52 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Oberflächenabdichtung Oberflächenabdichtungen sind in der Regel das Abschlussbauwerk eines Deponiekörpers, das nach Abklingen der Setzungen des Abfallkörpers hergestellt wird. Diese oberste Barriere soll den Deponiekörper vor eintretendem Sickerwasser schützen und verhindern, dass Deponiegase und weitere Emissionen die Umwelt beeinträchtigen. Zusätzlich soll die Deponie mit Hilfe der Oberflächenabdeckung (Bewuchs) im Sinne einer Rekultivierung in die Umgebung eingebettet werden. Das Kap Oberflächenabdichtung gibt einen Überblick zu den technischen Randbedingungen einer Oberflächenabdichtung. Behandelt werden die Regelaufbauten, verschiedene Gesamtsysteme und die einzelnen Komponenten. Eine ausführliche Beschreibung und Bewertung der Komponenten findet sich in [46], die gesamte Thematik des Wasserhaushaltes einschließlich der Risiken des Austrocknungsverhaltens sind in [38] beschrieben. Die Vorgänge und prinzipielle Zusammenhänge des Wassergehaltes sind in Abb schematisch dargestellt. Die Vorgänge in dem Abdichtungssystem lassen sich mit Formel 2.4 über einen längeren Zeitraum vollständig bilanzieren. Hierzu werden spezielle numerische Simulationsprogramme verwendet [46], [38], [1]. Formel N2.4: E R T R A O A B GWN S ± Z ± W B + W K + K = 0 (2.4) N A O S Z W B W K A B E R T R GWN K Niederschlag [mm] Oberflächenabfluss [mm] Speicherung im Boden [mm] Rückhalt [mm] Wasserneubildung bzw. -verbrauch durch biochemische Prozesse [mm] Wasserabgabe infolge von Konsolidierungsprozessen [mm] Sickerwasserabfluss an der Deponiebasis [mm] reale (aktuelle) Evaporation [mm] reale (aktuelle) Transpiration [mm] Grundwasserneubildung (Durchsickerung der Deponiebasis) [mm] kapillarer Aufstieg [mm] 2-42 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

53 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Evapotranspiration 300 bis 600 mm/a Abfluss Transpiration Niederschlag 500 bis 1200 mm/a Bewuchs Reku-Schicht kapillarer Aufstieg biolog. Bedarf Kosolidation Infiltration Sickerwasser abhängig von Klima Standortbedingungen Abfall Bewuchs Rekultivierungsschicht Böschungsneigung Abfall = Deponiesickerwasser 50 bis 500 mm/a Abb. 2.22: Systemskizze zum Wasserhaushalt Regelaufbauten Die TA Abfall (1991) [44], die TA Siedlungsabfall (1993) [48] und die Unterregelwerke der Länder bilden in Deutschland den abfallrechtliche Rahmen zur Planung, Erstellung und Betrieb bestehender und zukünftiger Deponien. In den Vorschriften wird der Regelaufbau von Oberflächenabdichtungen für Deponien relativ genau festgelegt (Abb. 2.23). Ausdrücklich erlaubt sind jedoch alternative Aufbauten, wenn eine Gleichwertigkeit nachgewiesen werden kann und diese durch die zuständigen Behörden zugelassen und genehmigt werden. Abb zeigt eine Gegenüberstellung häufiger Alternativen aus der der Einfluss auf die Gesamtmächtigkeit des Dichtungssystems zu erkennen ist. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-43

54 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik 1,00 m 0,30 m 0,50 m 0,50 m Bewuchs Rekultivierungsschicht mehrlagig, Anforderungen an nfk Entwässerungsschicht, k m/s oder synth. Dränelement Schutzschicht, i. A. Vlies Kunststoffdichtungsbahn, HDPE, 2,5 mm Mineralische Dichtungsschicht k m/s, 2 Lagen Ausgleichsschicht und Gasdränage Abfall Abb. 2.23: Regelaufbau einer Oberflächendichtung DK II (DepV) [7] 1,00 m Bewuchs Reku-Schicht 0,60 m Bewuchs Reku-Schicht 0,30 m 0,50 m 1,85 m Dränage KDB 2,5 mm min. Dichtung k m/s Tragschicht 0,30 m 0,30 m 1,35 m Filter/Sperre Dränage KDB 2,5 mm GTD < m/s min. Dichtung Tragschicht EU-Standard (GER) US-Standard, (EPA) Bewuchs 1,30 m Bewuchs Reku-Schicht 1,80 m Reku-Schicht 0,30 m 1,70 m Dränage KDB 2,5 mm GTD < m/s Tragschicht 0,40 m 0,30 m 2,50 m Kapillarschicht (Feinsand) Kapillarblock (Grobsand) Tragschicht KDB über GTD Kapillarsperre (immer geneigt) Abb. 2.24: Oberflächenabdichtungen im Vergleich 2-44 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

55 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Im Zuge der Umsetzung der EU-Richtlinie [29] in deutsches Recht sollten zudem neuere Empfehlungen z. B. seitens der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall Arbeitsgruppe [33] des Arbeitskreises Geotechnik der Deponien und Altlasten [26] mit eingearbeitet werden. Die zwischenzeitlich in Kraft getretene DepV [7] basiert großteils auf den bekannten Angaben der beiden oben genannten technischen Regelwerke, ohne dass neuere Erkenntnisse und Hinweise aus Forschung und Entwicklung berücksichtigt wurden. Wie bei den Basisdichtungen richten sich auch bei Oberflächendichtungen die Anforderungen an den Aufbau nach der jeweiligen Deponieklasse, die in der DepV abfallspezifisch definiert sind. Tab zeigt die Vorgabe für Oberflächenabdichtungen der DK II. Im Gegensatz zur DepV sind in der EU-Richtlinie die Anforderungen an die Komponenten der Oberflächenabdichtung vage. So soll als Dichtung eine undurchlässige mineralische Abdichtungsschicht ohne explizite Forderung einer Höchstdurchlässigkeit verwendet werden. Die verschiedenen Komponenten einer Oberflächenabdichtung werden im Folgenden näher beschrieben. Aufgezeigt werden der allgemeine Stand der Technik sowie einige Aspekte der Forschung und Entwicklung. Tab. 2.14: Regelsysteme - Oberflächenabdichtung (DepV [7], EU-Ril [29]) Dicke [m] Systemelemente DepV, DK II EU-Ril, - Oberfläche Gefälle nach Abklingen der Setzungen 5 % 1,0 Rekultivierungsschicht* Oder Überdeckung mit gleicher Schutzwirkung, Ausbildung nutzungsabhängig 0,3 Entwässerungsschicht Vollflächig, k f , Alternativen zulässig 2,5 mm Kunststoffdichtungsbahn Zulassung erforderlich, vorzugsweise Recyclingmaterial k. A. 1,0 0,5 0,5 mineralische Dichtung K m/s, D Pr > 95 % undurchlässig 0,5 Ausgleichschicht Grobkörniger Boden DIN [9] k. A. 0,3 Gasdränschicht Kalziumkarbonatanteil 10 M-% erforderlich - Bewuchs Der Bewuchs dient dem Schutz der Rekultivierungsschicht vor Erosion und der Optimierung des Wasserhaushalts der Oberflächenabdichtung [3]. Generell basiert die Auswahl des Bewuchses auf der geplanten Deponiefolgenutzung. Üblich ist ein Gras- und Strauchbewuchs, der bei den klimatischen Einflüssen hiesiger Standorte zwar nicht eine Einsickerung verhindert, aber den Oberflächenabfluss weitestgehend unterbindet. Um höhere jährliche Evapotranspirationsraten zu erzielen, müss- Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-45

56 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik ten hochgradige Vegetationsbestände (Buschbestand, Wald) aufgebaut werden. Diese allerdings erfordern eine mächtigere Rekultivierungsschicht (> 3 m) um Durchwurzelungen bis in die Dichtungsschicht zu vermeiden. Zudem kommt hier, insbesondere bei Waldbeständen, die Fragen nach der Standsicherheit (u. a. Windwurf) des Gesamtsystems Oberflächenabdichtung hinzu. Rekultivierungsschicht Die Bedeutung der Rekultivierungsschicht in OFD wurde über viele Jahre nicht gebührend erkannt und beachtet. Sie wirkt einerseits als saisonaler Wasserspeicher in einer Oberflächenabdichtung (oder Abdeckung) und andererseits als der Vegetationsboden für den Bewuchs. In trockenen meteorologischen Phasen schützt sie die unterliegenden Schichten gegen Austrocknung sowie den Bewuchs vor Wassermangel. Bei Starkregenereignissen wirkt sie als Puffer gegen zu schnell eindringendes Wasser und minimiert die Infiltration an unterliegende Schichten. Auch soll die Rekultivierungsschicht die Dichtungsschicht gegen Wurzel-, Tier- und Frosteinwirkungen schützen. Die Eignung der Böden für Rekultivierungsschichten ist bisher in den Regelwerken nicht näher definiert. Es sollen vor allem kulturfähige Böden eingebaut werden. Die DepV beschreibt in Anhang 5 die Mindestanforderungen (Mächtigkeit, Qualitätsanforderung) und gibt zulässige Feststoffgehalte und Eluatkonzentrationen für Materialien zur Herstellung von Rekultivierungsschichten an [7]. Die Mindestmächtigkeit beträgt 1,0 m, soll jedoch an die Randbedingungen angepasst werden (Sicherungsziele). Als Material kann Boden bzw. ein Gemisch aus Bodenmaterial und Abfällen verwendet werden. Hierbei müssen die Schadstoffgehalte mit berücksichtigt werden. Das Material darf die langfristige Funktion der Entwässerungsschicht nicht beeinträchtigen, soll zu dem über eine hohe nutzbare Feldkapazität und ausreichende Luftkapazität verfügen. Mindestwerte dazu werden jedoch nicht angegeben. Nachdem man in den letzten Jahren mehr die Bedeutung einer qualifizierten Rekultivierungsschicht erkannt hat wurden auch Anforderungen in Empfehlungen definiert, die bei der Genehmigungspraxis Berücksichtigung finden. Die Empfehlung der LAGA-AG [33] beschreibt detaillierter den Aufbau und die möglichen bzw. geeigneten Böden. Der Aufbau sollte danach standortspezifisch mit einer Dicke zwischen 1,5 m bis 3,0 m gewählt und zudem in Abstufungen eingebracht werden. Eine obere Teilschicht mit humosen Anteilen, eine mittlere Hauptteilschicht, die als Wasserspeicher dienen soll, und eine untere Teilschicht, die auf etwaige Wurzeln stark hemmend wirken soll. Die beiden oberen Teilschichten sollen möglichst unverdichtet eingebaut werden. Es wird eine maximale Einbaudichte von ρ = 1,45 g/cm³ genannt bei einer nutzbaren Feldkapazität (nfk) von mindestens 200 mm. Die nutzbare Feldkapazität steht für den pflanzenverfügbaren Anteil des vom Boden entgegen den Gravitationskräften gehaltenen Wassergehaltes. Für die oberen Teilschichten werden lehmige und schluffige Sande sowie sandige Schluffe und Lehme empfohlen. Die wurzelhemmende untere Teilschicht soll verdichtet eingebaut werden, allerdings muss eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit gewährleistet sein Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

57 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Als Böden werden für die untere Teilschicht stark steinige Substrate bzw. verdichtete Sandschichten genannt. Tab. 2.15: Kennwerte ausgewählter Bodenarten [2] Bezeichung Kurzzeichen DIN Kornfraktionen [Masse-%] nfk 4022 [8] Ton Schluff Sand [mm/m] reiner Sand S SE, SW mittel-lehmiger Sand S, u, t SU* schluffig-lehmiger Sand S + U, t SL, UM reiner Schluff U UL, UM sandig-toniger Lehm S, t, u ST* reiner Ton T, u, s TL, TM lehmiger Ton T, u*, s TL, TM Entwässerungsschicht Die über der Dichtung angeordnete Entwässerungsschicht soll den Hauptanteil an infiltrierendem Wasser sammeln und ableiten. Im Gegensatz zur Basisdichtung fällt hier kein kontaminiertes Sickerwasser an, sondern direkt infiltriertes Niederschlagswasser. Auch für diese Dränagen werden enggestufte Kiese oder chemisch und mechanisch stabile industrielle Reststoffe der Korngröße 16 / 32 in den Regelwerken eingesetzt. Aufgrund der Erfordernis eines höheren Reibungswinkels werden auf Böschungen auch Mineralstoffe (gs, fg und mg) größerer Ungleichförmigkeit, z. B. Kies als Brechkorn mit Körnung 8 / 32 mm, eingesetzt. Dränage Als ökonomische Alternative werden auch synthetische Dränelemente bzw. geotextile Entwässerungsschichten eingesetzt, vgl. [1], [30]. Sie ersetzen bzw. ergänzen die mineralischen Entwässerungsschichten. Vorteilhaft sind hierbei besonders die hohen Durchlässigkeitsbeiwerte bei sehr geringen Dicken (0,01 bis 0,05 m). Dichtungen Langzeitbeständige (Haupt-) Dichtungskomponente ist die mineralische Dichtung. Bei den Deponieklassen 2 und 3 wird sie mit einer oberliegenden Kunststoffdichtungsbahn (KDB) zur Kombinationsdichtung ergänzt. Hinsichtlich Materialien und Einbauten wird auf Kap Basisdichtung verwiesen. Die Geosynthetische Tondichtungsbahn (GTD) wird in alternativen Aufbauten als Teil- oder Vollersatz der mineralischen Dichtungskomponente, oft in Verbindung mit einer KDB, verwendet. Die GTD besteht aus einem Deck- und Trägergeotextil zwischen denen eine Schicht Natrium- oder Kalziumbentonit eingebracht ist. Die Gesamtstärke im trockenen Zustand liegt bei 7 bis 15 mm. Das Bentonit quillt bei Wasserzutritt auf und erreicht dann die gewünschten niedrigen Durchlässigkeits- mineralische Dichtung Geosynthetische Tondichtungsbahnen (GTD) Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-47

58 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik werte. Durch Vernadelung bzw. Vernähung ist das Deck- und Trägergeotextil miteinander verbunden, vgl. EAG-GTD, 2001 [28]. Weitere Sonderformen bis hin zur Kombination mit geosynthetischen Dränelementen sind ebenfalls auf dem Markt. Die GTD wird als Bahn auf angeliefert und mit Überlappung verlegt. Die Überlappungsstöße werden mit Bentonit gedichtet, verklebt oder vernäht. Im Vergleich zu einer mineralischen Dichtung kompensiert die GTD die geringe Schichtstärke mit geringeren Durchlässigkeitsbeiwerten (bzw. Permittivität). Diese liegen im produktfrischen Zustand im Bereich k m/s. Aufgrund des synthetischen Gewebes (PE-HD-Träger) des Deck- bzw. Trägergeotextils kann ein hoher Widerstand gegenüber Verformungen garantiert werden. Die wirtschaftlichen Vorteile gegenüber einer mineralischen Dichtungsschicht liegen in den geringeren Einheitskosten und im Volumengewinn aufgrund des dünneren Gesamtquerschnitts der Oberflächenabdichtung (vgl. Abb. 2.14). Bezüglich der dauerhaften Funktionsfähigkeit von GTD sind verschiedene Risiken bekannt. Die Gefahr der Beschädigung besteht bereits beim Einbau (Durchstanzen, Reißen, zu geringe Überlappung). Während der Betriebsphase kann die Bentonitschicht der GTD bei zu geringem Überbau (Rekultivierungsschicht) oder ungünstigen klimatischen Randbedingungen austrocknen (Rissgefährdung). Das Bentonit kann zwar nach Wiederbefeuchtung durch Selbstheilung die Dichtwirkung wieder erlangen [19], jedoch verringert sich diese Fähigkeit nach extremen Trockenzyklen. Eine weitere Gefährdung erfährt die GTD durch mögliche Durchwurzelungen. Die Langzeitbeständigkeit der verwendeten synthetischen Gewebe und Verbindungen ist nicht vollständig geklärt. Bezüglich der Dichtungswirkung können mehrfache Frost-Tau-Wechsel die Wasserdurchlässigkeit erhöhen. Durch den normalen Ionenaustausch von Na + zu Ca + steigt die Wasserdurchlässigkeit im Laufe der Zeit um den Faktor 10 an, was aber bei der geringen Ausgangsqualität von Na-Bentonitmatten unbedeutend ist. Die Scherwiderstände bei den angrenzenden Materialien stehen wegen der im allgemeinen 1 : n = 1 : 3 geneigten Oberfläche im Vordergrund. Wie den KDB ist auch bei einer GTD durch den Schichtaufbau dafür zu sorgen, dass die auf die Oberfläche aufgebrachten Schubkräfte in das Auflager übertragen werden, da die Bahn ansonsten bei Gleitvorgängen unverträglich auf Zug belastet werden würde. Trotz der Risiken ist diese Dichtungskomponente bei einem auf die Einwirkungen abgestimmten Aufbau eine sehr wirtschaftliche Variante. Kunststoffdichtungsbahn (KDB) Asphaltdichtungen Die KDB bildet als Konvektionssperre mit der darunter liegenden mineralischen Schicht die Kombinationsdichtung nach den Regelwerken für die Deponieklassen 2 und 3. Sie soll innerhalb dieses Systems die Sicker- und Austauschvorgänge vollständig unterbinden und eine Barriere gegen Wurzeln und Nagetiere darstellen. Für die Oberflächendichtung werden die gleichen Bahnen wie für die Basisdichtung verwendet. Hinsichtlich der Qualität und der Verlegung wird auf Kap Basisdichtung verwiesen. Die Asphaltdichtung soll alleine oder in Kombination mit einer dickenreduzierten (30 bis 40 cm) mineralischen Dichtung die Anforderungen als Dichtungselement nach den Regelwerken erfüllen. Auch die Asphaltdichtungen für Oberflächenab Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

59 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik dichtungen bestehen in der Regel aus zwei Komponenten, der Trag- und der Dichtungsschicht. Hier werden Mischungen mit günstigeren Verformungseigenschaften als für die Basisabdichtung eingesetzt (Oberflächendeponieasphalt-Dichtungsschicht). Als Auflager werden oft ungebundene Tragschichten, auch Recyclingmaterial, eingebaut. Die Kapillarsperre kann als eine Sonderform gleichzeitig die Funktion der Dränage und der Dichtung übernehmen. Sie wird als alleiniges Sperrelement oder in Kombination mit einer mineralischen Dichtung eingesetzt. Der Sperreffekt gegenüber Sickerwasser ergibt sich in der Grenzschicht zwischen einem feinkörnigen nichtbindigem Boden (Kapillarschicht aus fs oder ms) und einem gröberen Kapillarblock (aus fg oder mg, vgl. Abb. 2.24). In der Grenzfläche dieser Schichten bilden sich am Porenübergang von fein zu grob hohe Kapillarspannungen aus, so dass dadurch die Durchsickerung stagniert. Auf geneigter Fläche (Böschungswinkel > 8 ) fließt dann das nachsickernde Wasser über der Sperrschicht lateral ab und wird in regelmäßigen Abständen in ein Fassungssystem abgeschlagen. Auf diese Art können bei qualifiziertem Aufbau bis zu 70 m lange Böschungsabschnitte mit gutem Erfolg entwässert werden. Näheres zur Funktionsweise findet sich bin [47], Die Dicken der kapillaren Schicht und des Kapillarblocks liegen zwischen 20 cm bis 50 cm. Der Sperreffekt wie auch das Ableitvermögen werden in großmaßstäblichen Laborversuchen getestet. Kapillarsperre Auflager Die Gasdränschicht liegt unter der Dichtung und soll eine gaswegsame Verbindung zu den Gassammelsystemen bilden. Die Funktion wird meist durch die Trag- und Ausgleichsschicht übernommen. Eingesetzt werden hier steinige Bodengemische und Recyclingböden. Die Mindestluftdurchlässigkeit ist nicht festgelegt. Als Mineralstoffe kommen ebenfalls gs, fg und mg zum Einsatz. Des weiteren werden chemisch und mechanisch stabile industrielle Reststoffe unterschiedlicher Korngröße verwendet. Das Funktionsrisiko der Gasdränschicht liegt im Verlust der Gaswegsamkeit. Als Ursache hierfür kommen Zertrümmerung beim Einbau, aber auch Verschlämmung und eine Wassersättigung bzw. eine chemische Zersetzung durch belastetes Kondensat vor. Die Ausgleichsschicht soll einen kraftschlüssigen Übergang vom Abfallkörper zur eigentlichen Oberflächenabdichtung bilden und als Arbeitsplanum zum Bau der Dichtung dienen. Etwaige Unebenheiten der Abfalloberfläche werden damit ausgeglichen. In der Regel wird die Trag- und Ausgleichsschicht gleichzeitig als Gasfassungs- und Gasdränschicht benutzt und wegen der geringen Steifigkeit des Abfalls sind im allgemeinen Mindestanforderungen von 60 bis 80 cm erforderlich. Gasdränschicht Ausgleichsschicht Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-49

60 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Weitere Komponenten Geogitter, Trennvliese Weitere Geosynthetische Materialien kommen mit vielfältigen Aufgaben im Deponiebau zum Einsatz. Zum Trennen von unterschiedlichen Schichten / Komponenten (z. B. die Rekultivierungsschicht von der Entwässerung; der Kapillarblock von der Kapillarschicht, usw.) werden in der Oberflächenabdichtung Geotextilien, sog. Trennvliesen, eingebaut. Als Schutz für die Kunststoffdichtungsbahn kommen sog. Schutzvliese zum Einsatz. Zur Erhöhung der Standsicherheit werden insbesondere auf bestehenden Böschungen Geogitter bzw. Geoarmierungen eingebaut, die Zugkräfte aufnehmen können und in Verankerungen an der Böschungskrone oder in Bermen abtragen. Als Ausgangsmaterial wird vor allem PE (Poly-Ethylen) und PP (Poly-Propylen) verwendet. Aussagen zur Langzeitbeständigkeit (Alterung) werden über den Ansatz nach Arrhenius mit relativ kurzen (zeitlich) Laborversuchen geführt. Hinweise und Beispiele zur Anwendung und Bemessung finden sich in [26], Empfehlungsgruppe E Geotechnische Nachweise In Zusammenhang mit der Planung von Deponien sind Bauteile zu bemessen und nachzuweisen, dass die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Konstruktionen in allen Bau- und Betriebszuständen gegeben sind. Hierzu sind eine Reihe geotechnischer Nachweise zu führen, die sich im wesentlichen auf Standardmethoden der Geotechnik zurückführen lassen, wie sie in DIN 1054 [24] und in den nachgeordneten Fachnormen beschrieben sind. Die einzelnen Risiken sind in Abb schematischen veranschaulicht und werden im Folgenden kurz beschrieben. Das Kap Geotechnische Nachweise soll einen Überblick über die Problematik geben und einfache Methoden nachvollziehbar aufzeigen. In der Ingenieurpraxis sind diese Nachweise durch einen erfahrenen geotechnischen Sachverständigen zu führen, der auch die erforderlichen Parameter und Berechnungsannahmen ermittelt und festlegt Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

61 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik , Abb. 2.25: 1 Gleiten auf der Dichtung 2 Geländebruch (Gleitkreise) global und lokal 3 Grundbruch, Tragfähigkeit des Auflagers 4 Gleiten in bevorzugten Schichten des Abfallkörpers 5 Schubverformung des Böschungsfußes (Spreizsicherheit) 6 Böschungsbruch des Randdammes 7 Böschungsbruch an (belasteten) Bermen 8 Setzungen des Untergrundes 9 Setzungen des Abfallkörpers 10 Unverträgliche Setzungsdifferenzen 11 Schubverformungen des Abfallkörpers 12 Standsicherheit und Verformungen von Schächten 13 Tragfähigkeit der Dränagerohre 14 Lokaler Kollaps von weichen oder stark zersetzungswilligen Schichten 15 Zusatzbelastung durch Aufhöhungen und Auffüllungen Standsicherheits- und Verformungsrisiken bei Deponien Die geotechnischen Nachweise des Deponiebaus gliedern sich in drei Hauptgruppen. Tragfähigkeit und Verformungen des Baugrundes (Kap Baugrund) Stabilität und Verformungen des Abfallkörpers (Kap Abfallkörper) Standsicherheit und Bemessung von Bauteilen (Kap Bauwerke im Abfallkörper) Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-51

62 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Baugrund Der Baugrund reagiert auf die großflächige Überlagerung durch den Abfallkörper mit Setzungen, was zu Verformungen der Deponiebasis führt. Stehen nichtbindige Böden oder Fels an, werden die Setzungen rasch abklingen. Bei wassergesättigten bindigen Böden muss die zeitliche Entwicklung der Setzungen infolge Konsolidation betrachtet werden. Ist der Baugrund gleichmäßig geschichtet, können alle Setzungen der Deponiebasis mit den konventionellen Methoden nach DIN 4019 [12] berechnet werden. Bei komplexen Baugrundverhältnissen oder bei einer schwierigen räumlichen Wirkungen durch die Schüttfolge kommen auch FE-Methoden zur Anwendung. Die Grenztiefe für Setzungsbetrachtungen ergibt sich aus dem Betrag der Zusatzbelastung. Meist ist es ausreichend, die Zusammendrückung des Baugrundes bis in eine Grenztiefe zu berücksichtigen, die der doppelten Höhe des endgültigen Abfallkörpers entspricht. Der tiefere Baugrund bringt nur untergeordnete, gleichmäßige Setzungsanteile für das Deponieauflager. Wegen der großflächigen Belastung erfassen die Verformungen des Baugrundes auch Bereiche außerhalb der Ablagerungsfläche. Aus den für die einzelnen Schüttabfolgen prognostizierten Verformungen der Deponiebasis und des Randbereiches ergeben sich die Beträge für Überhöhungen zur Profilierung der Basis und Vorgaben für die Verformungen der Gründung von Bauwerken wie Schächte, Stollen, Sickerwasserleitungen. Zum Nachweis der Standsicherheit des Baugrundes ist der Grundbruch (DIN 4017 [11]) bzw. ein Böschungsbruch mit einer tief reichenden Gleitfuge zu untersuchen. In nichtbindigen Böden und Fels ist diese Versagensart aufgrund der tiefreichenden Bruchfiguren i. A. nicht kritisch. Stehen aber wassergesättigte bindige Böden im Baugrund an, ist die zeitliche Entwicklung der Porenwasserüberdrücke in Abhängigkeit der Belastungsabfolge zu beachten. Hier können sich aufgrund der erforderlichen Grundbruchsicherheit Einschränkungen bei der Schüttgeschwindigkeit des Abfallkörpers ergeben. Dieses Problem tritt insbesondere bei Deponiestandorten auf verfüllten Tagebauen und Gruben auf (vgl. [26], E1-6). Die Schütthöhe hängt dann von der mobilisierbaren undränierten Kohäsion ab, die sich mit der Verfestigung infolge Konsolidation des Baugrundes erhöht. Formel Die Grundbruchsicherheit 2.5: reduziert sich dann auf den in Formel 2.5 gezeigten Zusammenhang. η = 2 c u ( 1 + π) h γ η c u h γ (2.5) Grundbruchsicherheit mobilisierbare undränierte Kohäsion zum Betrachtungszeitpunkt zulässige Schütthöhe des Abfallkörpers zum Betrachtungszeitpunkt Raumgewicht des Abfallkörpers 2-52 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

63 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Abfallkörper Der Abfallkörper besteht aus bodenähnlichen Abfällen mit komplexem mechanischem Verhalten, das infolge Zersetzung einer zeitlichen Veränderung unterliegt. In Ermangelung einer handhabbaren physikalischen Beschreibung werden Bruchzustände und das Verformungsverhalten mit bodenmechanischen Gesetzmäßigkeiten beschrieben, die Kenngrößen werden aus Beobachtungen rückgerechnet oder aus Versuchen ermittelt. Tab gibt Anhaltswerte für die relevanten Kenngrößen. Das Raumgewicht von Abfall wird durch die Zusammensetzung, Fraktionierung und Einbautechnik bestimmt und erhöht sich deutlich mit zunehmender Zusammendrückung. Bei den Scherparametern Reibung und Kohäsion handelt es sich um Analogien zu Boden. Tatsächlich wirken physikalisch andere Mechanismen. Insbesondere die Kohäsion ist nicht wie bei Böden auf eine Partikelbindung zurückzuführen, sondern ergibt sich aus der Zugbelastung faseriger Bestandteile des Abfalls. So kann dieser Anteil des Scherwiderstandes erst bei rel. großen Verformungen mobilisiert werden. Alle Angaben in Tab sind als charakteristische Größen im Sinne DIN 1054 [24] zu betrachten. Mit dieser Vereinfachung lassen sich die Tragfähigkeit und die Verformungen durch Nachweise der Bodenmechanik berechnen. Tab. 2.16: Erfahrungswerte für bodenmechanische Kenngrößen von Siedlungsabfällen Raumgewicht Reibung Kohäsion Steifeziffer γ [kn/m³] ϕ [ ] c [kn/m²] E s [MN/m²] lose Schüttung ,7-1,5 verdichtet jung 11, zersetzt MBA mech.-biol. vorbehandelt 12, , Eigensetzung Bei der Setzungsprognose des Abfallkörpers sind Sofortsetzungen und Langzeitsetzungen zu unterscheiden. Sofortsetzungen sind Lastsetzungen infolge Überlagerungsdruck. So wird ein bestehender Abfallkörper mit jeder neuen Schüttlage zusätzlich belastet und reagiert mit einer Kompression. Vereinfacht wird diese Zusammendrückung mit der linearen Beziehung nach Formel 2.6 beschrieben, wobei aber die Steifigkeit wesentlich stärker als beim Boden vom Spannungsniveau abhängt. Messungen und Versuche haben ergeben, dass näherungsweise von einer lineare Zunahme der Eigensteifigkeit mit dem Überlagerungsdruck ausgegangen werden kann. Sofortsetzung Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-53

64 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Formel 2.6: σ W s 1 = z E S (2.6) s 1 σ W E S z Sofortsetzung infolge Zusammendrückung bei einer Überlagerung Überlagerungsdruck aus dem Gewicht der zusätzlichen Schicht = γ h effektive Steifeziffer des Abfalls, abhängig vom Überlagerungsdruck Mächtigkeit der komprimierten Schicht Langzeitsetzung Langzeitsetzungen ergeben sich aus den Abbauvorgängen des Abfalls. Ein setzungswirksamer Überlagerungsdruck (ca. 2 m Abfallüberlagerung) ist Voraussetzung, dass sich aus der Zersetzung des Abfalls auch Strukturänderungen ergeben. Die Setzungsgeschwindigkeit hängt zum einen von der Zusammensetzung des Abfalls, zum anderen von den Abbauvorgängen ab. Dieser Effekt lässt sich vereinfacht durch ein logarithmisches Kriechgesetz nach Formel 2.7 beschreiben (vgl. [26] E2-24). Formel 2.7: s k h 0 C * t = ln--- 2 t 1 s k h 0 C * t 1, t 2 (2.7) Kriechsetzungen infolge Zersetzung, Inkrement zwischen t 1 und t 2 Höhe des Abfallkörpers, Ausgangszustand Kriechkonstante, abhängig von Abbaupotenzial Betrachtungszeitpunkt, z. B. t 1 = 1 Jahr, t 2 = x Jahre Formel 2.7 kann für Setzungsprognosen herangezogen werden. Die Kriechkonstante C * wird aus kontinuierlichen Setzungsmessungen ermittelt. Für nicht vorbehandelten Siedlungsabfall werden je nach Zusammensetzung Inertanteil Werte in der Größenordnung von 0.07 bis 0,15 gemessen. Vorbehandelter Abfall zeigt deutlich gleichmäßigere Sofortsetzungen mit geringeren Absolutbeträgen und stark verzögerten Kriechanteilen.. Stabilität Bei zu steilen Böschungen des Abfallkörpers treten wie bei Böden Rutschungen und Gleitvorgänge auf. Ist der Abfallkörper einheitlich aufgebaut, stellen sich im Grenzzustand analog zu Boden kreisförmigen Bruchmechanismen ein. Enthält der Aufbau dagegen ausgeprägte Schichten, Schlammbereiche, Stauhorizonte oder sonstige Anomalien, können sich auch Bruchzustände entlang bevorzugter Gleitflächen ausbilden. Die Standsicherheit von Böschungen kann mit einer Gleitkreisberechnung 2-54 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

65 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik nach DIN 4084 [23] nachgewiesen werden. Bei einem homogenen Aufbau ohne Stauwasser und ohne böschungsparallele Sickerströmungen kann die zulässige Böschungsneigung oder die vorhandene Standsicherheit mit einem Standsicherheitsdiagramm (vgl. [32], [40]) ermittelt werden. Abb zeigt ein solches Diagramm (nach TAYLOR). Auf der Ordinate ist eine Standsicherheitszahl aufgetragen, die aus der Böschungshöhe, dem Raumgewicht des Abfalls oder Bodens und dessen Kohäsion ermittelt wird. Scharparameter ist der Reibungswinkels des Abfalls. Auf diese Weise erhält man die im Grenzzustand zulässige Böschungsneigung. Die Sicherheit kann dadurch berücksichtigt werden, dass für die Scherparameter und für das Raumgewicht Bemessungswerte im Sinne DIN 1054 [24] eingesetzt werden (erhöhtes Raumgewicht und reduzierte Widerstände). Ebenso ergibt sich die zulässige Böschungsneigung, indem der Tangens des für den Grenzzustand maßgebenden Böschungswinkels um den Sicherheitsfaktor η = 1,4 abgemindert wird. Unabhängig von diesen Stabilitätsbetrachtungen ergibt sich die zulässige Böschungsneigung für Endböschungen meist aus der härten Forderung, dass später eine Oberflächenabdichtung zu bauen ist, deren Standsicherheit ebenso sicherzustellen ist. Aufgrund dieser Überlegung können Böschungen selten steiler als 1 : n = 1 : 3 (β < 18,5 ) angelegt werden.. Standsicherheitszahl c/ /H, c, H Abb.1.20: Standsicherheitsdiagramm nach TAYLOR Reibungswinkel = 0 Böschungswinkel Abb. 2.26: Standsicherheitsdiagramm nach TAYLOR Spreizsicherheit Unter einer horizontal ebenen Auffüllung stellen sich die größte und kleinste Hauptspannung vertikal (Überlagerungsdruck) und horizontal (Erdruhedruck) ein. Unter einer geböschten Flächen dagegen, sind die Hauptspannungsrichtungen nach außen geneigt. Auf der Aufstandsfläche wirkt eine nach außen gerichtete Schubkraft, die den Böschungsfuß nach außen spreizt. Die Größe dieser Spreizspannung hängt von der Scherfestigkeit des Schüttmaterials und von der Böschungsneigung ab. Im Hin- Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-55

66 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik blick auf die Standsicherheit eines Abfallkörpers kann dies zunächst ein i. A. unbedeutendes Ausbauchen des Böschungsfußes zur Folge haben. Standsicherheitsprobleme treten dann auf, wenn die auf der Sohle nach außen wirkenden Schubspannungen nicht über die Basisdichtung in den Baugrund übertragen werden können, wenn die Gleitwiderstände in den Schichten der Dichtung, z. B. in den Kontaktflächen KDB - Schutzvlies oder KDB - mineralische Dichtung, zu gering sind. Mit dem Nachweis der Spreizsicherheit wird der erforderliche Sohlreibungswinkel ermittelt und mit den mobilisierbaren Schwerwiderständen der Schichtgrenzen in der Basisdichtung verglichen. Besonders bei geneigter Aufstandsfläche kann dies zur Forderung nach einer Mindestscherfestigkeit des mineralischen Dichtungsmaterials oder nach einer griffigen Struktur der KDB führen. Die Nachweismethode selbst ist recht kompliziert und wird hier nicht behandelt. Hierzu wird auf [26] E2-21 verwiesen Bauwerke im Abfallkörper Auf Einbauten in Abfalldeponien wirken Überlagerungsdrücke, Erd- bzw. horizontale Abfalldrücke und Zwangsverformungen infolge Bewegungen des sich zersetzenden Abfalls ein. Sickerwasserrohre werden mit den Methoden der Rohrstatik als elastisch gebetteter Stabzug oder mit FE-Methoden bemessen. Meist ist es ausreichend, die Rohre vereinfacht nach ATV-M 127 (DIN ) zu dimensionieren. Werden die in den Regelwerken empfohlenen Dränmaterialien und Geometrien verwendet, wie sie in Abb angegeben sind, kann auf Typenstatiken der Hersteller zurückgegriffen werden. Aufwendige Berechnungen sind dann nur für Abzweigungen, Durchdringungen oder Anschlüsse an starre Bauwerke erforderlich. Die Wechselwirkung zwischen Schächten und Abfall sind sehr komplex. Zum einen werden Schächte durch den horizontalen Abfalldruck belastet, der aber in Bereichen von Böschungen nicht rotationssymmetrisch wirkt, so dass es zu Exzentrizitäten kommt. Erschwerend kommen die Eigensetzungen des Abfalls hinzu, die sich durch Reibung an dem starren Schacht abstützen diesen axial belasten. Einzelheiten zu Lasten und Verformungen sind in [26] E2-25 geregelt. Wegen der unklaren Einwirkungen und der Unsicherheiten hinsichtlich der Langzeitbelastung und Langzeitfunktion (Dichtigkeit) werden Schächte im Abfallkörper möglichst vermieden. Durch die zwischenzeitlich verbesserte Spültechnik sind auch größere Haltungslängen möglich, so dass die Schächte in den Randdämmen der Deponie angeordnet werden können, wo die statischen Verhältnisse übersichtlicher sind. Alternativ können auch Sickerwasserstollen im Deponieauflager hergestellt werden Gleitsicherheit von Dichtungen Bei der Planung von Oberflächenabdichtungen, dem Abschlussbauwerk einer Abfalldeponie, ist die Standsicherheit des Aufbaus nachzuweisen. Kritischer Lastfall ist das Abgleiten böschungsparalleler Schwarten in den Schichtgrenzen des Aufbaus. Die Gleitnachweise sind für alle Abdichtungssysteme auf geneigter Unterlage 2-56 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

67 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik zu führen, so auch für die Innenböschung des Randdammes, der i.a. steil ausgelegt und vor Beginn der Abfallüberlagerung zur Flächendränage mit Dränkies überschüttet wird. Die klassischen Nachweise der Bodenmechanik werden aus dem Kräftegleichgewicht in Gleitrichtung hergeleitet, wie dies für den Fall eines mehrfach geschichteten Aufbaus in Abb angegeben ist. Die Sicherheitsdefinition nach dem globalen Sicherheitskonzept ist in Formel 2.8 und Formel 2.9 als Verhältnis der treibenden und der haltenden Kräfte angegeben gegeben. d 1 q b d 2 d i i E O Schichtgrenze i G E U u N T Abb. 2.27: Gleitsicherheit in böschungsparallelen Schichtgrenzen Formel 2.8: T η = Gsinβ (2.8) η T G β Gleitsicherheit Sohlschub Eigengewicht Böschungsneigung Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-57

68 Univ. Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt: Geotechnik Formel 2.9: c i u tanϕ i tanϕ η i = γ i d i + q tanβ sinβcosβ (2.9) η β ϕ c u q γ d Gleitsicherheit Böschungsneigung Sohlreibungswinkel Köhäsion Porenwasserdruck Auflast Raumwichte des Materials Schichtdicke Formel Kann der 2.10: Porenwasserdruck u vernachlässigt werden, vereinfacht sich der Nachweis (Formel 2.10) c i tanϕ i γ i d i + q cosβ η = tanβ (2.10) Die effektiven Scherparameter, so auch das Reibungsverhalten zwischen mineralischen und polymeren Komponenten des Aufbaus, werden in teils speziellen Rahmenscherversuchen ermittelt. Fraglich ist, ob die dabei unter höheren Lasten gemessenen Kenngrößen auch bei geringer Überlagerung wie bei einer Oberflächenabdichtung oder einer noch nicht überschütteten Kiesdränage wirken. Deshalb dürfen labortechnisch nachgewiesene Adhäsionen (bzw. Kohäsion c) in den Schichtgrenzen nur angesetzt werden, wenn sichergestellt ist, dass diese auch unter Feldbedingungen während des Lebenszyklus wirken [26] E2-7. Kritisch sind dabei alle Effekte der Vernässung und Austrocknung von mineralischen Komponenten und die Adhäsion im Kontakt unterschiedlicher polymerer Materialien anzusehen. Für Bauzustände, z. B. für temporäre Dichtungen, Zwischendichtungen oder für Innenböschungen von Randdämmen, ist eine Gleitsicherheit von η =1,35 ausreichend. Oberflächenabdichtungen im Endzustand sind mit einer Gleitsicherheit η = 1,5 nachzuweisen. Kann die Standsicherheit nicht nachgewiesen werden, sind die Materialien zu konditionieren oder Bewehrungselemente einzubauen. Die Nachweise hierfür sind ausführlich in [26] E7-1 beschrieben. Allgemeine Hinweise und Empfehlungen zur Anwendung und Bemessung von geosynthetischen Materialien finden sich in [25]. weiterführende Literatur Als weiterführende Literatur zum Thema Geotechnik werden [36], [27], [39], [42], [34], [37], [35] und [43] bzw. die nicht im Text aufgeführten Regelwerke und Normen [22], [18], [20], [10] empfohlen Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

69 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung 2.3 Qualitätssicherung Grundsätzlich wird die Sicherung der Qualität bei der Herstellung des Deponiebauwerkes durch Eigen- und Fremdprüfungen sowie behördliche Überwachung erreicht. In Ausnahmefällen kann zur Unterstützung der Behörde eine begleitende Begutachtung gefordert werden. Die Fremdprüfung hat durch einen Dritten zu erfolgen. Die zuständige Behörde hat sich davon zu überzeugen, dass die Fremdüberwachung ordnungsgemäß arbeitet. Es ist im Vorfeld der Baumaßnahme ein Qualitätssicherungsplan (QSP) nach DIN zu erstellen. Der QSP soll die Elemente der Qualitätssicherung sowie die Zuständigkeit, sachlichen Mittel und Tätigkeiten so festlegen, dass die Qualitätsmerkmale der Deponieabdichtungssysteme eingehalten werden. Der QSP muss mindestens Aussagen zu den folgenden Sachverhalten beinhalten: Verantwortlichkeit für die Aufstellung, Durchführung und Kontrolle der Qualitätssicherung, Ergebnisse der Eignungsprüfungen (EP) für die verwendeten Materialien, Maßnahmen zur Qualitätslenkung, Maßnahmen zur Qualitätsüberwachung und prüfung während und nach der Herstellung der Deponieabdichtungssysteme sowie Art der Dokumentation der Herstellung. Qualitätssicherungsplan Prüfungen vor der Herstellung eines Deponieabdichtungssystemes Die einzusetzenden Materialien sind auf ihre Eignung zu prüfen. Die als geeignet gefundenen Materialien und die zugehörenden beschreibenden Parameter sind als Ergebnisse der Eignungsprüfung als verbindlich festzuschreiben. Tab zeigt eine Auswahl durchzuführender Eignungsprüfungen (EP) und Untersuchungen für das mineralische Dichtungsmaterial. Eignungsprüfungen und Untersuchungen Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-59

70 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Tab. 2.17: Auswahl durchzuführender Eignungsprüfungen (EP) und Untersuchungen für das mineralische Dichtungsmaterial Benennung Norm Klassifizierung DIN 4022, Teil 1; DIN Korngrößenverteilung DIN Wassergehalt DIN 18121, Teil 1 Konsistenzgrenzen DIN Wasseraufnahme Normentwurf DIN (nach Enslin/Neff) Gehalt an organischen Bestandteilen DIN Kalkgehalt DIN (nach Scheibler) Geologische Beschreibung Qualitativ Proctordichte DIN Wasserdurchlässigkeit DIN Festigkeit DIN oder DIN Zusammendrückbarkeit Kompressionsversuch (Druckversuch mit behinderter Seitendehnung) Dichte DIN Verformungsmodul DIN Homogenität DIN 4094 der Fremdüberwachung vorzulegende Unterlagen und Nachweise Vor Beginn von Verlegarbeiten polymerer Dichtungsmaterialien (Kunststoffdichtungsbahn, KDB) sind der Fremdüberwachung folgende Unterlagen und Nachweise vorzulegen: KDB-Hersteller: vollständiger Zulassungsschein gemäß Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM) KDB-Verlegefirma: Verlegplan mit Angabe der Bahn- und Nahtbezeichnungen, Kennzeichnung der Nahttypen, Nahtaufbau und Prüfverfahren, Sanierungsmethoden an Fehlstellen, Umfang der Eigenüberwachung bei Verlegung und Schweißung (Ablaufschema, Prüfgrößen, Überlappungsbreiten, Umgebungstemperatur, Witterungsvoraussetzungen, Vorarbeiten im Nahtbereich, Häufigkeit, Protokollierung), Nachweis der Eignung des eingesetzten Schweißpersonals (Zeugnisse, Referenzen, etc.), Angaben zur gewährleisten Schweißnahtprüfung (Kurz- und Langzeitschweißfaktoren) und Detailzeichnung zur Einbindung bzw. Anschlüsse der KDB Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

71 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Hersteller bzw. Lieferant des Schutzvlieses: Ergebnis der Eignungsprüfung, Beschreibung der Eigenüberwachungsmaßnahmen (Ablaufschema, Prüfgrößen), Werksprüfzeugnisse für jede Liefercharge, Kopie des Fremdüberwachungsvertrages einschließlich der Kopie der Ergebnisse der zeitlich letzten Fremdüberwachung der angebotenen Materialqualität, Transport- Lagervorschriften der Schutzfliese auf der Baustelle und Nachweis der Schutzwirksamkeit. Für den Einbau der Dichtungselemente sollten detaillierte Einbauanleitungen im Qualitätssicherungsplan enthalten sein. Es empfiehlt sich, die bevorzugte Einbauvariante mit der Eigenüberwachung sowie mit der Fremdüberwachung im Vorfeld abzustimmen. Im Folgenden wird ein Überblick über den Detaillierungsgrad solcher Einbauanleitungen exemplarisch gegeben: Einbauanleitungen Einbauanleitung mineralische Dichtung: Eingesetzte Maschinen: Raupe D 5, Glattmantelwalze Bomag DW 213, Fräse Verdichtung: Glattmantelwalze Bomag DW213 oder gleichwertig Fugenverbund: Auffräsen der Oberfläche der zu überbauenden Lage Anzahl der Walzübergänge: mindestens 54 Walzenübergänge (dynamisch) Materialmischung: mindestens Dichtungsmaterial gemäß EP + 2,0 bis 2,6 kg/m² Deposil N (empfohlene Menge Deposil N 2,5 kg/m²), [Deposil N ist ein quellfähiges Tonmineral] Fräsvorgang: Unterfräsen des Wasserglaspulvers Deposil N in 1 2 Fräsgängen Anlösezeit: max. 8 Stunden Einbauwassergehalt: w = 14% - 17% Einbauanleitung Oberfläche mineralische Dichtung: Eingesetzte Maschinen: Glattmantelwalze Bomag DW 213 oder gleichwertig Anzahl der Walzenübergänge: nach Erfordernis Oberflächenbehandlung: Herstellung einer flächigen und glatten Oberkante ohne Fahrspuren und Walzkanten, Korn als Rundkorn schwimmend eingebettet. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-61

72 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Prüfungen während der Herstellung eines Abdichtungssystems Bezug nehmend auf die Forderungen der Genehmigungsbehörde sowie den Erfahrungen aus den Eignungsprüfungen und die Erstellung des Probefeldes hinsichtlich der Einbauanleitungen wird der Prüfungsumfang während der Herstellung festgelegt. Im Nachfolgenden wird exemplarisch der Prüfumfang für ein Oberflächenabdichtungssystem aufgezeigt. In den Tab bis Tab haben die Kürzel Bltg., E, F, X, AS und AW folgende Bedeutung: Bltg. Bauleitung in Vertretung für den Auftraggeber E Auftragnehmer sowie dessen Eigenüberwacher F Fremdüberwachung für die Fachbehörde X verantwortlich für die ordnungsgemäße Erstellung eines Gewerkes und dessen Prüfung AS Aufschrieb, Bltg. oder F erhalten eine schriftliche Dokumentation der geforderten Prüfungen bzw. Unterlagen AW Anwesenheit während der gesamten Prüfung bzw. Kontrollen der kompletten Fläche Tab. 2.18: Prüfungen bei Herstellung des Planums und der Tragschicht Prüfmerkmal Prüfung gem. Soll-Wert Durchführung/Raster Bltg. E F Feststellen von Auffälligkeiten visuell AW X AW beim Bodenabtrag Überprüfung Ebenheit Längs-/Quergefälle visuell gemäß Planung AW X AW Höhenanlage Planum Nivellement gemäß Planung AW/AS 400m² AS Verdichtung DIN DIN D Pr 95 97% oder m² AS E v2 45 MN/m²; E v2 / E v1 < 3 (ZTVE StB 76) 2-62 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

73 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Tab. 2.19: Prüfungen bei Herstellung der mineralischen Dichtung Prüfmerkmal Prüfung gem. Soll-Wert Durchführung/Raster Bltg. E F 2.1 Prüfung des Materials vor dem Einbau Wassergehalt DIN w opt w w m³ Körnungslinie DIN gemäß EP - Stichprobe 2.2 Anforderungen an den Einbau (4 Lagen je 25 cm) Schichtdicke Nivellement 4 x 25 cm AW/AS AS Lagendicke und Lagenverbund Messen und visuell 1 x 25 cm keine Trennfläche m² Profilierung, Ebenheit Visuell AW AW Körnungslinie DIN gemäß EP m² Wassergehalt DIN w opt w w m² Trockendichte und Verdichtungsgrad DIN D Pr 95 97% (u. gem. EP) 1.000m² Luftporengehalt n a 5% m² Durchlässigkeitsbeiwert DIN k m/s (i = 30, Laborwert) m² Organische Bestandteile DIN Gew.-% - * Kalkgehalt nach SCHEIBLER DIN Gew.-% - * Korndichte DIN * Proctorversuch DIN * 2.3 Zusätzliche Anforderungen an die Oberfläche der 4. Lage Sollhöhe vermessen ±2cm AW/AS AS Ebenheit ±2cm AW AW Flächig, glatt, ohne Fahrspuren und Rinnen messen und visuell Walzversatz 0,5 cm AW AW Korn als Rundkorn und schwimmend eingebettet visuell 1,0 cm AW AW Schutz vor Austrocknung, Wasserstau und Durchfrostung visuell AW AW Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-63

74 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Tab. 2.20: Prüfungen bei Herstellung der polymeren Dichtung (KDB, Geotextil) Prüfmerkmal Prüfung gem. Soll-Wert Durchführung/Raster Bltg. E F 3.1 Werksabnahme Werksprüfzeugnisse visuell - X AS 3.2 Materialidentifikation (KDB, Geotextil) und Überprüfung Lieferdokumente visuell jede L. jede L. jede L. Lieferzustände visuell jede L. jede L. jede L. Transport- und Lagerungsbedingungen visuell gemäß Herstellervorschrift jede L. jede L. jede L. 3.3 Verlegen der KDB Qualifikationsnachweis des Schweißpersonals - X AW Feinplanum visuell, messen AW X AW Verfahrensprüfung des Verlegens - X AW Pressverbund zwischen KDB und mineralischer Dichtung visuell - X AW Plananlage, Kantenflucht DIN , visuell - X AW Äußere Beschaffenheit visuell - X AW Sicherung d. KDB visuell - X AW 3.4 Verschweißen der KDB Verfahrensprüfung der Schweiß- und Prüfmittel - X AW Probeschweißung DVS X AW Nahtvorbereitung n. Herstellerangabe, - X AW visuell Verfahrensparameter Geräteeinstellung - zeitgleich AS Nahtprüfung (qualitativer Schältest) DIN beide - X AW Nahtteile Schweißprotokolle - zeitgleich AS Nahtprüfung, optisch visuell - X AW Dichtheitsprüfung der Schweißverbindungen mit Druckschreiber - X AS/AW Prüfprotokolle/ Prüfschriebe - zeitgleich AS Schweißzusatzwerkstoff DVS 2211 Werksbescheinigung - X AS Nahtgeometrie messen gemäß Verlegeplan - X AW einaxiale Zugfestigkeit DIN f > 0, m² m² 3.5 Verlegen der Schutzschicht (Geotextilien) Sauberkeit der KDB-Oberfläche visuell - X AW Unversehrtheit visuell - X AW Einbaumethodik visuell - X AW Flächendeckende und faltenfreie Auslegung, Einbindung visuell - X AW Überlappung, Verbindung messen 30 cm - X AW 3.6 Anbindung Durchdringung Einbau visuell verzerrungsfreier - X AW KDB-Anschluss Schweiß- und Dichtheitsprüfung Vakuum, Reißnadel, Protokolle - X AW/AS 2-64 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

75 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Tab. 2.21: Prüfungen bei Herstellung der Drainschicht Prüfmerkmal Prüfung gem. Soll-Wert Durchführung/Raster Bltg. E F Körnungslinie DIN gemäß EP < 20% m² m² Kalkgehalt DIN m² m² Durchlässigkeitsbeiwert DIN K m/s m² m² Schichtstärke Nivellement gemäß Planung AW/AS x AS Tab. 2.22: Prüfungen bei der Durchführung von Sanierungsarbeiten Prüfmerkmal Prüfung gem. Soll-Wert Durchführung/Raster Bltg. E F Sanierungsmethodik Abstimmung AW X AW Mineralische Dichtung großflächig, d 10cm - X AW Zusätzliche Versuche Der Bau von Deponieabdichtungssystemen stellt sehr hohe Anforderungen an das Gesamtsystem. So bilden Untersuchungen im Rahmen der Eignungsprüfung die Eigenschaften des losen Materials, aber auch teilweise der Packung ab. Komplexe Systemeigenschaften bleiben dabei oft unberücksichtigt. Werden neue Dichtungssysteme eingeführt, so sind begleitende Systemuntersuchungen zumeist sinnvoll. Diese müssen nach Etablierung und Gleichwertigkeitsnachweis eines Dichtungssystems nicht zwangsläufig dauerhafter Bestandteil von Eignungsprüfungen werden. Als Beispiel dafür sei die Einführung von Asphaltdichtungssystem im Deponiebau genannt. In Zweifel wurde zum damaligen Zeitpunkt die nötige Flexibilität von Asphaltdichtungen bei gleichzeitig hoher Stabilität gezogen. So dürfen auflast- oder setzungsbedingte Verformungen nicht zum Versagen des Dichtungssystems führen. Ziel von Flexibilitätsuntersuchungen war also zunächst der Nachweis, dass der Asphaltbeton in der Lage ist, flächenhafte oder lokale Setzungen im Untergrund ohne Dichtungsverlust aufzunehmen. Bekannt ist, dass die Dehnung eines Dichtungsbelages nachweislich vom Verhältnis der Setzungsmuldentiefe zum Setzungsmuldendurchmesser abhängt. Der Verhältniswert 1:10 (Muldentiefe zu Muldendurchmesser) stellt nach den EAAW einen Grenzwert dar, der auf der sicheren Seite liegt. Bei Übertragung der Forderungen der NRW Richtlinie 18 für mineralische Dichtungen auf den zu wählenden Versuchsaufbau ergibt sich ein Verhältniswert von 1:2000. Der Verhältniswert von 1:10 stellt somit den wesentlich kritischeren Fall dar. Dieser wurde für den Versuchsaufbau genutzt. Steffen und Kraft [31] strengten einen derartigen Versuchsstand zur Ermittlung der Flexibilitätstest von Asphaltdichtungen in Anlehnung an von Asbeck in einem Drucktopf an. Die Abb und Abb zeigen den Drucktopf. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-65

76 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Abb. 2.28: Schnitt durch Drucktopf zur Durchführung von Flexibilitätsuntersuchungen Abb. 2.29: Drucktopf zur Durchführung von Flexibilitätsuntersuchungen (Durchmesser 1 m) 2-66 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

77 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Zunächst ist ein Probekörper entsprechend dem später in der Baumaßnahme auszuführenden Asphaltdichtungssystem herzustellen. Selbstverständlich gelangen nur die zugehörigen eignungsgeprüften Materialien und der spätere Zusammensetzungen zum Einsatz. Von Bedeutung ist auch, dass die Anforderungen an die Packung sichergestellt werden (z.b. Hohlraumgehalt). Der vorbereitete Probekörper wird auf einem vorhervorbereiteten Sandbett in den Drucktopf eingebaut. In das Sandbett ist eine Setzungsmulde mit definierter Tiefe und einem definierten Durchmesser eingearbeitet und stellt den gewünschten Verhältniswert sicher. Auf die vorbereitete Setzungsmulde wird eine Blase gesetzt. Der Einsatz einer Wasserblase ermöglicht, im Laufe der Versuchsdurchführung die Größe der Setzungsmulde schrittweise zu variieren. Die Blase kann nach Aufsetzen des Probekörpers mit Wasser befüllt werden und nimmt vollständig den Raum der Setzungsmulde ein, während am Ende des Versuches bei leerer Wasserblase die Setzungsmulde ihre volle, vorher definierte Größe besitzt. Abb zeigt den bereits auf Setzungsmulde und Wasserblase aufgesetzten Probekörper. Abb. 2.30: Aufgesetzter Probekörper im Drucktopf Nach Einbau des Probekörpers auf das Sandbett wird die Fuge zwischen Drucktopfinnenseite und Probekörper mit Mastix vergossen, so dass eine wasserundurchlässige und druckstabile Verbindung entsteht. Im Anschluss daran wird auf den Probekörper gefärbtes Wasser gegeben, um ein Versagen der Dichtungseigenschaften schnell zu erkennen. Die Wasserblase wird hingegen mit ungefärbtem Wasser gefüllt, um bei einer Leckage eine Unterscheidung von Prüf- und Befüllflüssigkeit vornehmen zu können. In den Drucktopf wird vor Verschluss mittig auf dem Probekörper ein Stich zur Ermittlung der Setzung eingebracht. Dieser ist auch nach Verschluss einseh- und ablesbar. Abb zeigt den abschließend vorbereiteten Versuchsaufbau. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-67

78 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Abb. 2.31: Blick auf den Versuchsaufbau; Stich und eingefärbte Prüfflüssigkeit an der Oberseite Der Versuchsstand gestattet nun die Durchführung von unterschiedlichen Versuchsszenarien. Natürlich ist nach jedem Szenario ein neuer Probekörper einzubauen. Es wird eine Nullablesung vorgenommen. Nach Verschluss des Drucktopfes wird mit der Lastaufbringung mit der Hilfe von Druckluft begonnen. Die Lastaufbringung kann frei gewählt werden, sollte aber in praxisrelevanten Bereichen liegen. Nach Aufbringen der Maximallast wird diese konstant gehalten. Die Wasserblase wird langsam oder blitzartig, je nach gewünschtem Szenario der Setzung, abgelassen. Die auftretenden Verformungen werden mittels Stichablesung registriert und dokumentiert. Der Versuch gilt als beendet, wenn sich die zu erzielende Setzung eingestellt hat oder nachdem erste Wasserdurchlässigkeiten am Asphaltprobekörper auftreten. Tab zeigt vergleichend gewählte Parameter für ein Kurz- und Langzeitszenario. Zunächst erfolgt ein langsamer Druckaufbau über ca. 3 Stunden auf 1,5 bar. Anschließend wird die Last von 1,5 bar über 12 Stunden gehalten. Die abschließende Lasthöhe beträgt 50 m, was 7 bar entspricht. Tab. 2.23: Beispiel für ein Kurz- und Langzeitszenario zum Flexibilitätstest Parameter Kurzzeitszenario Langzeitszenario Versuchsdauer [d] 1 8 Laststeigerung [bar/h] 3,5 1 vollständige Setzung [h bzw. d] 5 7 Abb zeigt den Zustand des Versagens des Probekörpers und vermittelt gleichzeitig das immense Vermögen des Asphaltbetons, auf Verformungen des Untergrundes flexibel zu reagieren. Gut zu erkennen ist die Rissbildung am Probekörper Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

79 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Abb. 2.32: Verformter Asphaltbetonkörper mit Rissbildung nach dem Versagen Derartig gut flexibel reagierende Asphaltmischungen besitzen natürlich relativ geringe Stabilitäten, insbesondere im Bereich sonnenbestrahlter Böschungen. Dazu muss im Rahmen eines weiteren Komplexversuches die Stabilität des Dichtungssystemes an der geneigten Ebene gezeigt und ein Optimum zwischen Anforderungen gefunden werden Probefeld Die Herstellbarkeit einer mineralischen Dichtung ist im Rahmen eines Versuchsfeldes (Probefeld) entsprechend der Anforderungen unter Baustellenbedingungen zu zeigen. Ändern sich die Materialqualitäten, ist zum Nachweis der Eignung ein neues Versuchsfeld anzulegen. Versuchsfelder dürfen nicht Bestandteil der Dichtung werden. Abb zeigt die Mindestanforderungen bezüglich Gestaltung an ein Versuchsfeld. Anforderungen Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-69

80 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung 1:5 Rampe: 1:10 >0,9 B g B 3,5 B g 0,8B g B 0,8B P 1,5m g >0,9 B g Prüffeld 1:5 L R L A L P 7m L A L R Deponieplanum 1:10 d (0,25m) L P = Länge des Prüffeldes L R = Rampenlänge d = Dicke einer verdichteten Lage B g = Gerätebreite L A = Beschleunigungs- und Verzögerungsstrecke B P = Breite des Prüffeldes Abb. 2.33: Versuchsfeld [48] Bei der Erstellung des Versuchsfeldes ist insbesondere auf die Verdichtungsmethode, die Verdichtungsgeräte, die Anzahl der Verdichtungsübergänge, die Arbeitsgeschwindigkeit der Verdichtungsgeräte, die Dicke der unverdichteten und verdichteten Lagen und die Art der Homogenisierung des mineralischen Materials zu achten. Es ist sicherzustellen, dass die im Rahmen der Erstellung des Probefeldes genutzte Technologie auch in den späteren Bauabschnitten zum Einsatz gelangt. Gegebenenfalls sind Versuchsfelder so lange zu wiederholen, bis das Vermögen der Baufirma, ein Abdichtungssystem fachgerecht auszuführen, nachgewiesen ist. Bauausführung Abb zeigt den Bau eines Probefeldes für ein Deponiebasisabdichtungssystem in Asphaltbauweise Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

81 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Abb. 2.34: Bau eines Probefeldes für ein Deponiebasisabdichtungssystem in Asphaltbauweise Die Detailaufnahme in Abb zeigt beispielsweise den fehlerhaften Einsatz eines Gehsteigfertigers. Dies Gerät würde nicht beim großflächigen Einbau einer Asphaltdichtung zum Einsatz gelangen. Ebenso wäre die Qualität der mineralischen Dichtung in Bezug auf Festigkeit (Fahrspuren) und die mineralischen Verunreinigungen der ersten Asphaltdichtungslage zu bemängeln. Abb. 2.35: Erstellung eines Probefeldes Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-71

82 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Natürlich muss auch bei der Probefelderstellung geprüft werden, ob die durch die Eignungsprüfung getroffenen Festlegungen durch die genutzten Baustoffe eingehalten werden. Dazu sind die eingesetzten Materialien zu beproben. Beim Einsatz von Asphalt als Dichtungsmaterial wird zumeist die Asphaltmischanlage in die Qualitätssicherung integriert. Es sind insbesondere die Masseanteile der verwendeten einzelnen Kornfraktionen und des Bitumens zu prüfen. Die Vorhaltung der Kornfraktionen in den üblichen Mehrkammersilos ist zu kontrollieren. Organische Verunreinigungen oder ein Vermischen unterschiedlicher Kornfraktionen, zum Beispiel durch Überlaufen der Silokammern ist unbedingt auszuschließen bzw. zu beanstanden. Der Handeinbau von Dichtungsmaterialien während der Probefelderstellung ist grundsätzlich zu vermeiden. Vorstellbare Ausnahme bilden ausschließlich technologisch bedingte Vorgänge. Dies könnte beispielsweise die Nacharbeit von Walznähten bei Asphaltdichtungen betreffen. Die punktuelle Vergütung von Bauabschnitten mittels Handeinbau zur Sicherung der Qualität muss abgelehnt werden, da dies nicht dem Routinebetrieb der späteren Bauausführung zuzuordnen ist. Abb zeigt die Oberfläche einer mineralischen Dichtungsschicht, die als Auflager für eine Asphalttragschicht dienen soll. Die völlig unzureichende Stabilität wird auch ohne Lastplattendruckversuch, allein durch den eingesunkenen Arbeitsschuh, deutlich. Es wurde versucht, die Stabilität zu erhöhen, in dem ein ungleichförmiges Sand- und Kiesgemisch aufgebracht wurde. Auch diese Maßnahme ist abzulehnen, da weder die geplante Einbautechnologie noch das eignungsgeprüfte Material zum Einsatz gelangte. Abb. 2.36: Unzureichend verdichtete Oberfläche einer mineralischen Dichtungsschicht 2-72 Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt

83 Juniorprofessor Dr.-Ing. E. Kraft: Qualitätssicherung Als ungeeignet hat sich die Erstellung von Probefeldern im Winter erwiesen. Bedingt durch die Witterungsumstände ist zumeist eine Einhausung unumgänglich. Oft ist dann zur Sicherstellung der Frostfreiheit eine temporäre Beheizung nötig. Die räumliche Enge führt dann zu zusätzlichen Herausforderungen und Schwierigkeiten, die vermeidbar wären. Oftmals kann dann objektiv nicht die geplante Technologie zum Einsatz gelangen. Abb zeigt den eingehausten Einbau einer Asphaltbetontragschicht als Teil einer Basisabdichtung im Rahmen des Probefeldes im Winterhalbjahr. Die Beschickung des Fertigers ist hier nur mittels Teleskopbagger möglich. Dies würde in der Fläche natürlich nicht erforderlich sein. Rechts im Bild sind die Kanonenöfen für die Beheizung zu sehen. Die schnelle Abkühlung des Asphaltmischgutes kann so trotzdem nicht verhindert werden. Fast zwangsläufig führt eine solche Vorgehensweise zu Baumängeln wie wilder Rissbildung und unzureichender Verdichtungsgrade. Probefeld im Winterhalbjahr Abb. 2.37: Eingehaustes Probefeld im Winterhalbjahr Die aufgezeigten Beispiele erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern sollen vielmehr für die nötige Sensibilisierung in Bezug auf Qualitätssicherung sorgen. In der Praxis wird die konsequente Durchsetzung von sorgfältiger Bauausführung oft als übertrieben empfunden. Tatsache ist, dass fachlich begründete Forschungsergebnisse und Überzeugungen bezüglich der von Deponien ausgehenden Gefährdungspotentiale zu den heutigen Qualitätsanforderungen geführt haben. Die Dichtungselemente einer Deponie entsprechen in ihren Anforderungen an Hochwertigkeit eher denen eines Dammes, als einer Strasse. Dies bedeutet beispielsweise für eine Asphaltdichtung in Bezug auf die Hohlraumgehalte, die Grenzen des derzeit technisch Machbaren zu erreichen. Nur die strikte Erfüllung und Kontrolle der bauseitigen Anforderungen eröffnet die Möglichkeit, die vorgegebenen Qualitätsziele zu erreichen. Bauhaus-Universität Weimar - Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt 2-73