DE20015255U1 - Geotextile Dichtungs- und Schutzmatte sowie hierin verwendbare Dichtungsbahn und Vliesschicht - Google Patents

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GTBS GmbH
München

Geotextile Dichtungs- und Schutzmatte sowie hierin verwendbare Dichtungsbahn und Vliesschicht

Die Neuerung bezieht sich auf eine geotextile Dichtungs- und Schutzmatte zum Einbau in Böschungen und/oder Gewässerabgrenzungen und zur Belegung mit einer Bodenandeckung; umfassend, in dieser Reihenfolge von unten nach oben, eine Schichtung aus einer wasserundurchlässigen Dichtungsbahn, einer Punkt- und Stoßbelastungen ausgleichenden Vliesschicht und einer zugfesten Gewebeschicht. Sie bezieht sich weiterhin auf eine hierzu verwendbare Dichtungsbahn und eine hierzu verwendbare Vliesschicht.

Solche Dichtungs- und Schutzmatten werden beispielsweise für Gewässerabdichtungen, aber auch zur Sicherung oder Isolierung nasser Bodenpartien in die entsprechenden Böschungen oder sonstigen Grenzflächen eingebaut.

Zur Dichtung allein sind Dichtungsbahnen bekannt, die beispielsweise dicke Folien aus Polyethylen niedriger oder hoher Dichte (HDPE oder LDPE) oder auch aus Polypropylen oder Polyolefinen sind. Es sind auch solche aus PVC bekannt, diese Dichtungsbahnen werden aber wegen der hierin benötigten Weichmacher, und somit wegen der Unbeständigkeit der Ware und wegen der Umweltbelastung nach Möglichkeit vermieden.

Wenn derartige Dichtungsbahnen eingebaut und mit einer Bodenandeckung versehen werden, ergibt sich das Problem des Abgleitens der Bodenandeckung oder das Problem, daß die Dichtungsbahn das Gewicht der Bodenandeckung zu tragen hat und hierbei eine Komponente in der Bahnlängsrichtung auftritt, die zu einer Degradierung und Rißbildung in der Dichtungsbahn führt. Letzteres gilt insbesondere, wenn in bekannter Weise die Dichtungsbahn zum besseren Halten der Bodenandeckung mit Noppen oder dergleichen versehen ist, die ein Abgleiten der Andeckung verhindern, jedoch verstärkt zur Übertragung von Zugkräften auf die Dichtungsbahn führen.

Zur Herstellung der eingangs genannten Matte ist es bekannt, auf die Dichtungsbahn zunächst eine Verbundmatte aus einer Vliesschicht und einer Gewebeschicht und dann erst auf diese die Bodenandeckung aufzulegen, wobei die Gewebeschicht die Zugkräfte in Gefällerichtung aufnimmt und die Vliesschicht der Pufferung von Stößen und Punktbelastungen dient. Hierdurch sind jedoch die beschriebenen Probleme nicht beseitigt: Auch auf der Oberseite der Gewebeschicht neigt die Bodenabdeckung zum Abgleiten, und an der Unterseite der Vliesschicht wird ein Teil der nach unten gerichteten Zugkraft auf die Dichtungsbahn übertragen. Die Probleme treten hauptsächlich bei Böschungen mit Neigungen großer 1 : 4 auf. Hier reicht der Reibungsbeiwert zwischen der Dichtungsbahn und der Vliesschicht nicht mehr aus, um ein Abgleiten der Verbundmatte mit dem darauf angedeckten Boden zu verhindern. Dieses Abgleiten wird durch das Gewebe verhindert, das am oberen Rand verankert ist und die auftretenden Zugkräfte übernimmt und damit auch eine Überdehnung und damit Ausdünnung der Vliesschicht verhindert. Nachteilig ist aber der geringe Reibungsbeiwert zwischen dem Gewebe und dem angedeckten Boden, der nur etwa 70 % des Reibungsbeiwerts der Bodenschichten untereinander beträgt.

Es ist auch bekannt, zur Aufnahme der von der Bodenandeckung ausgeübten Zugkräfte auf dem Vlies ein Geogitter anzulegen. Der anschließend aufgebrachte Boden drückt sich teilweise durch die Gitterstäbe hindurch in die Vliesschicht ein, wodurch eine gewissen Verzahnung entsteht. Diese setzt aber die Verformung eines Teils der als Schutzschicht dienenden Vliesschicht voraus, die somit dicker gestaltet werden muß. Da die Eindringtiefe der Steine der Andeckung nicht exakt vorausgesagt werden kann, besteht auch ein erhöhtes Risiko für die Abdichtung.

Bei Erosionsschutzmatten, die beispielsweise auf Böschungshänge aufgelegt werden, ist es bekannt (EP-A 0 021 532), in das Mattenmaterial ein Strangmaterial

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einzubauen, das als oberseitige Schlaufen aus der Mattenoberseite heraussteht und hierdurch aufgelegte spezielle Formsteine am Abgleiten hindert. Die Übertragung solcher Maßnahmen auf Dichtungsbahnen ist jedoch, wie erläutert wurde, wegen der Zugbelastung nachteilig.

Durch die Neuerung soll eine Dichtungs- und Schutzmatte geschaffen werden, bei der ein Abgleiten der Bodenabdeckung einerseits und eine Übertragung von Zugkräften auf die Dichtungsbahn andererseits möglichst weitgehend vermeidbar sind. Dies wird gemäß einem Aspekt der Neuerung dadurch erreicht, daß in die Gewebeschicht ein biegsames steifes Strangmaterial zusätzlich eingearbeitet ist, das auf der der Vliesschicht abgewandten Seite vorspringende Schlaufen bildet; diese sollen im wesentlichen gegeneinander keine größeren Abstände als 50 mm haben. Die an sich als "Krallmatte" bekannte Schlaufenstruktur wird also an der Gewebe- und Vliesschicht einer mehrschichtigen Dichtungs- und Schutzmatte angewandt, deren unterste Schicht die Dichtungsbahn ist. Die Vliesschicht gleitet auf der Oberfläche der Dichtungsbahn, zweckmäßigerweise gefördert durch eine reibungsarme Materialpaarung, so daß hier nur niedrige Kräfte übertragen werden können. Gemäß einem zweiten Aspekt der Neuerung wird nun durch passende chemische und/oder strukturelle Gestaltung die Reibung zwischen der Vliesschicht und der Dichtungsbahn sehr niedrig gehalten, nämlich dadurch, daß die Dichtungsbahn und/oder die Vliesschicht auf den einander zu gerichteten Seiten eine Riffelung oder Riefung aufweisen, die, wenn sie an beiden Schichten vorhanden ist, jeweils in einem vorzugsweise rechten Winkel zueinander stehen. Die Vliesschicht ist zu diesem Zweck durch eine Oberflächenverfestigung, z. B. durch ein Anschmelzen mittels Kalandrieren, präpariert worden. Beim Kalandrieren geht die Vliesschicht beispielsweise zwischen einer kalten und einer erhitzten Walze hindurch. Die Basis hierfür können sogenannte Mischvliese sein, die etwa 15 bis 25 % Fasern enthalten, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als die übrigen Fasern, also beispielsweise eine Mischung aus Polypropylen und Polyethylen. Die geheizte Walze kann dabei eine insbesondere quer zur Fertigungsrichtung verlaufende Riefenstruktur haben. Alternativ kann eine geriefte Kunststoffbahn aufkaschiert werden. Die Dichtungsbahn besteht aus einer an ihrer Oberseite entsprechend strukturierten Kunststoff-Folie. Der Schutz bezieht sich auch auf geriefte Dichtungsbahnen bzw. geriefte Vliesschichten als solche, speziell wenn diese zum Einbau in eine geotextile Dichtungsund Schutzmatte bestimmt sind.

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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt in Gefällerichtung durch eine neuerungsgemäße geotextile Dichtungs- und Schutzmatte;

Fig. 2 die Matte nach Fig. 1 in einem Vertikalschnitt quer zur Gefällerichtung;

Fig.&eegr; 3 und 4 Querschnitte durch neuerungsgemäße Vliesschichten;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer neuerungsgemäßen Dichtungsbahn.

Fig.n 1 und 2 zeigen eine auf eine Bodenunterlage 1 an einem Hang mit Gefälle aufgelegte geotextile Dichtungs- und Schutzmatte 2, auf die eine Bodenandeckung 3 aufgebracht ist. Die in den Fig.n 1 und 2 dargestellte Böschung stelle eine Teichabdichtung dar, das Wasser ist mit 4 bezeichnet. Die Matte 2 besteht aus einer auf die Bodenunterlage 1 aufgelegten Dichtungsbahn 7 und einer auf diese aufgelegten Matte 8, die ihrerseits aus einer Vliesschicht 9 und einer Gewebeschicht 10 besteht. Das Vlies ist auf das Gewebe aufgenadelt, also durch Vernadelung an ihm fixiert, so daß also Fäden aus der Vliesschicht, die durch die Vernadelung hinübergezogen worden sind, im Gewebe reibschlüssig verankert sind. Alternativ könnten die Vliesschicht und das Gewebe auch durch thermische Verbindung mit einem Schmelzkleber verbunden sein, oder durch thermische Verbindung mit Hilfe einer Heißkalandrierung, was aber nur für relativ dünne Vliesschichten geht. Die Gewebeschicht 10 dient als zugaufnehmendes Trägergewebe, für das aus Kostengründen Polypropylen als Material besonders geeignet ist, und zwar in Form von Polypropylen-Spleißgarn, der eine erhöhte Reißfestigkeit aufweist. Die Matte 2 ist in dieser Struktur insbesondere in den abfallenden Teichrändern nützlich, während am ebenen Teichboden an sich die Dichtungsbahn 7 genügt. Jedoch kann am Teichboden auch die beschriebene gesamte Struktur der Matte 2 von Nutzen sein, um - beispielsweise bei betoniertem Teichboden - Bodenstufen, Spalten oder sonstige Unebenheiten abzupuffern.

In das Gewebe eingearbeitet ist ein Strangmaterial 14, das Schlingen oder Schlaufen 15 bildet, die aus der der Vliesschicht 9 abgewandten Seite der Gewebeschicht 10 aus dieser vorstehen und dort Schlaufenreihen bilden, die beispielsweise 15 mm voneinander entfernt liegen und jeweils Schlaufen im Abstand von ebenfalls

15 mm enthalten, die ca. 5 mm über die Gewebeschicht 10 vorstehen. Beim Ausführungsbeispiel besteht das Strangmaterial aus monofilem Polyethylen und ist mit der aus der Teppichherstellung bekannten Tuftingtechnik eingebaut. Das Strangmaterial hat die Form relativ dicker Drähte, und zur Erzielung einer noch höheren Steifigkeit werden jeweils drei solcher Drähte als Bündel durchgezogen und bilden zusammen eine Schlaufe. Andere Materialien als Polyethylen sind ebenfalls möglich, jedoch zumeist aus Kostengründen weniger günstig.

In Fig. 2 ist die Bodenandeckung 3 nur in verringertem Umfang dargestellt oder angedeutet, um die Schlaufen 15 deutlicher zu zeigen.

Durch die Schlaufen 15 enthält die Oberfläche der Matte 8 einen erhöhten Reibungsbeiwert, der als Tangens des Grenzwinkels angegeben wird, bei dessen Überschreiten die Bodenandeckung 3 abzurutschen beginnt. Die Bestandteile der Bodenandeckung untereinander haben ebenfalls einen Grenzwert des Schüttwinkels, und dieser Grenzwert begrenzt jedenfalls die Steilheit der Böschung. Es wird angestrebt, daß sich durch die Schlaufen 15 der Reibungsbeiwert der Oberseite der Matte 8 möglichst nahe an diesen Boden-Grenzwert annähert, auf daß man hinsichtlich der Steilheit am wenigsten begrenzt ist.

Eine zu große der Höhe der Schlaufen verringert deren Stabilität aufgrund der dadurch entstehenden Biegsamkeit und erniedrigt somit wieder den Reibungsbeiwert gegenüber der Bodenandeckung. Die Tuftingtechnik ist aus der EP-A-O 021 532 für Bodenabdeckmatten an sich bekannt. Eine andere bekannte Art der Schlaufenherstellung (EP-A-O 045 069) verwendet quer in das Gewebe eingelegte Schlaufen, die aufgrund dieser Art des Einbaus nur eine geringere Steifigkeit aufweisen. Eine derartige Schlaufenbefestigung wird deshalb weniger bevorzugt.

Die Matte 8 ist am oberen Böschungsrand verankert, und das Gewicht der Bodenandeckung 3 wird von der Gewebeschicht 10 zur oberen Verankerung übertragen. Bei flacheren Partien erzeugt das Gewicht der Andeckung 3 auch eine gewisse Druckkraft nach unten senkrecht zur Erstreckung der Matte 2. Die durch die Schlaufen 15 ermöglichte größere Steilheit der Böschung soll sich jedoch nicht darauf auswirken, daß eine Zugkraft auf die Dichtungsbahn 7 übertragen wird. Um dies zu vermeiden, wird der Reibungsbeiwert der Vliesschicht 9 auf der Dichtungsbahn 7 möglichst verringert. Zu diesem Zweck sind beim dargestellten Beispiel sowohl die Oberseite der Dichtungsbahn 7 als auch die Unterseite der Matte 8 gerieft mit jeweiligen Steg-Riefen 18 bzw. 19. Die

Schnittebene der Fig. 1 verläuft in einem Riefental der Dichtungsbahn-Reifen 18, und die Schnittebene der Fig. 2 verläuft in einem Riefental der Vliesschicht-Riefen 19.

Hinsichtlich der Unterseite der Matte 8 ist hierfür das Riefenprofil entweder, wie in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt, durch Kalandrieren heiß in die Vliesschicht 9 gepreßt, indem die Vliesschicht 9 zwischen einer kalten und einer erhitzten, ein entsprechendes Profil aufweisenden Walze hindurchläuft und an der Unterseite angeschmolzen und dann wieder verfestigt wird. Es bildet sich am Vlies eine etwas festere Haut 20, die im vorliegenden Fall die Riefenform aufweist. Die Wirkung der Oberflächenverfestigung kann durch sogenannte Mischvliese verbessert werden, die 15 bis 25 % Fasern enthalten, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als der der übrigen Fasern. Hierbei empfiehlt sich eine Mischung aus Polypropylen und Polyethylen, deren Schmelzpunkte etwa bei 165° C bzw. 120° C liegen. Oder eine weitere Bildung der Riefen 19 an der Unterseite der Matte 8 kann mit einem aufgebrachten Gewebe aus Polyethylenmonofilen durchgeführt sein, das thermisch mit dem Vlies verbunden worden ist. Derartige Gewebe werden meist als Filtergewebe gefertigt. Durch die glatte Oberfläche von Monofilen ergibt sich ein relativ geringer Reibungsbeiwert.

Fig. 4 zeigt eine dünne, strukturierte Kunststoffolie 21, die mit dem Vlies der Vliesschicht 9 thermisch verklebt ist. Aus den Fig.&eegr; 3 und 4 ist auch eine unterschiedliche Querschnittsform der Riefen erkennbar, nämlich einerseits wellenförmig, beispielsweise sinusförmig oder in Form von Kreissegmenten, bzw. andererseits sägezahnförmig beispielsweise in Form gleichschenkliger Dreiecke.

In der Schutzmatte nach den Fig.n 1 und 2 verlaufen die Riefen 19 der Unterseite der Vliesschicht 9 quer zum Gefälle, also im wesentlichen entlang Höhenlinien, während die Dichtungsbahn 7 an ihrer Oberseite die dementsprechende Riefung in Gefällerichtung und - aus dem Gesichtspunkt der langgestreckten Bahn - in Fertigungsrichtung (vgl. Fig. 5) aufweist. Die Bahn wird zum Verbauen maßgerecht abgelängt und nach Bedarf seitlich etwas zugeschnitten. Idealerweise liegen die Riefen 19 der Matte 8 nur punktförmig auf den Riefen 18 der Dichtungsbahn 7 auf. Die wellenförmige Vliesriefung nach Fig. 3 hat hierbei den Vorteil, daß sich an den Auflagestellen die örtliche Verformung der Riefen 18 aufgrund der Krafteinwirkung etwas in ihrer Verlaufsrichtung verteilt und eventuelle Verhakungen vermieden werden.

Es ist auch möglich, nur einen der beiden Teile - Matte 8 und Dichtungsbahn 7 - mit Riefen zu versehen, die dann in Gefällerichtung verlaufen sollten. Sind beide Teile

gerieft, so steht es an sich frei zu wählen, welche der Teile in Gefällerichtung gerieft sein sollen. Die Gefällerichtung wird jedoch für die Dichtungsbahn 7 bevorzugt, da im Fall von Böschungen, die über Wasser liegen, sich sonst zwischen den Riefen 19 der Dichtungsbahn 7 Regenwasser sammelt und im weiteren Verlauf Schmutzanhäufungen zurückbleiben.

Beim Aufbringen einer körnigen Bodenandeckung 3, wie sandige Kiese, fallen Sandpartikel zwischen die Schlaufen 15 und bilden eine weitere lastverteilende Schicht. Zu erwähnen ist noch eine Weiterentwicklung in Bezug auf die Vliesschicht 9. Werden in deren Vlies Materialien eingebaut, die bei Wasserzutritt stark aufquellen, so kann die Matte 8 noch die Funktion einer zusätzlichen Abdichtung übernehmen. Solche Materialien können Acrylatpulver sein. Diese Maßnahme ergibt einen zusätzlichen Vorteil bei der Anwendung in Regenrückhaltebecken.

Die Kunststoffdichtungen sind für einen unmittelbaren Schadensfall mit Schadstoffeinschwemmung (bis etwa 3 Tage) sicher dicht. Bis zu dieser Zeit sollen gesammelte Schadstoffe beseitigt werden. Anschließend wird die Dichtungsbahn 7 freigelegt und geprüft, ob sie durch den Schadstoff angegriffen wurde oder nicht. Wurde sie angegriffen, muß sie erneuert werden. Das dauert, es kostet viel Zeit und noch mehr Geld.

Mit der zusätzlichen Abdichtung in der Vliesschicht 9 kommt aber kontaminiertes Wasser mit Schadstoffen gar nicht an die Dichtungsbahn 7 heran, oder nur in begrenzten Bereichen von Überlappungen der Schutzmatte. Dort kann man aber lokal zusätzliche Folienflicken aufschweißen. Damit verringert sich die Notwendigkeit zur vollständigen Erneuerung der Abdichtungsbahn um etwa den Faktor 5. Die Acrylatpulver sind auch in vielen Bereichen chemisch beständig. Erst wenn sie zersetzt sind, kommt der Angriff auf die Dichtungsbahn.

Claims (16)

1. Geotextile Dichtungs- und Schutzmatte (2) zum Einbau in Böschungen und/oder Gewässerabgrenzungen und zur Belegung mit einer Bodenandeckung (3); umfassend, in dieser Reihenfolge von unten nach oben, eine Schichtung aus einer wasserundurchlässigen Dichtungsbahn (7), einer Punkt- und Stoßbelastungen ausgleichenden Vliesschicht (9) und einer zugfesten Gewebeschicht (10), dadurch gekennzeichnet, daß in die Gewebeschicht (10) ein biegsames steifes Strangmaterial (14) zusätzlich eingearbeitet ist, das auf der der Vliesschicht (9) abgewandten Seite vorspringende Schlaufen (15) bildet, die im wesentlichen gegeneinander keine größeren Abstände als 50 mm haben.

2. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangmaterial (14) monofiles Polyethylen ist.

3. Matte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (15) an der Gewebeschicht (10) in Reihen vorspringen und die Abstände der Schlaufen (15) innerhalb der Reihen sowie der Reihen gegeneinander 5 bis 30 mm und vorzugsweise 12 mm betragen.

4. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (15) jeweils eine Höhe von 3 bis 10 mm, vorzugsweise 5 mm, haben.

5. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (15) jeweils aus drei Monofil-Fäden des Strangmaterials (14) bestehen.

6. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeschicht (10) und die Vliesschicht (9) durch Vernadelung miteinander verbunden sind und das Strangmaterial (14) nach der Tufting-Technik eingebracht ist.

7. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (9) an ihrer der Gewebeschicht (10) abgewandten Seite eine Außenhaut (20) aufweist.

8. Matte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (16) der Vliesschicht (9) eine Riefung (18) aufweist.

9. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbahn (7) an ihrer der Vliesschicht (9) zugewandten Seite eine Riefung (19) aufweist.

10. Matte nach dem auf Anspruch 8 rückbezogenen Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Riefung (19) der Vliesschicht (9) einerseits und die Riefung (18) der Dichtungsbahn (7) andererseits gegeneinander einen Winkel zwischen 70° und 110°, vorzugsweise von 90°, einschließen.

11. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht der Vliesschicht (9) je nach geforderter Schutzwirksamkeit zwischen 400 und 1500 g/m² beträgt.

12. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeschicht (10) aus einem Gewebe aus Polypropylenspleißgarn besteht und eine Reißfestigkeit von mindestens 40 kN/m hat.

13. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vliesschicht (9) bei Wasserzutritt stark quellende Materialien eingearbeitet sind.

14. Dichtungsbahn (7) als Komponente einer geotextilen Dichtungs- und Schutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie an der der Vliesschicht (9) zuzuwendenden Oberfläche eine riefenartige Struktur mit geradlinigen parallelen Riefen (18) hat.

15. Dichtungsbahn nach Anspruch 14 in Form einer hauptsächlich in einer Längsrichtung erstreckten Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Riefen (18) zusammenhängend in der Längsrichtung verlaufen.

16. Vliesschicht (9) als Komponente einer geotextilen Dichtungs- und Schutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrer der Dichtungsbahn (7) zuzuwendenden Oberfläche eine verfestigte Haut (20) mit einer riefenartigen Struktur (19) hat.