DE69603757T2

DE69603757T2 - Bituminöse Dichtungsbahn für geotechnischen Gebrauch und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69603757T2
Application number: DE69603757T
Authority: DE
Inventors: Jean Carroget; Gabriela Delgado-Bertrand
Original assignee: Colas SA
Current assignee: Colas SA
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: EP0725187A1; EP0725187B1; FR2730257B1; DE69603757D1; ES2135178T3; ATE183566T1; FR2730257A1; DK0725187T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bituminöse Dichtungsbahn für geotechnischen Gebrauch, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Substanzen im allgemeinen und gegenüber Kohlenwasserstoffen im besonderen besitzt und deren mechanische Eigenschaften wenig mit der Temperatur schwanken. Sie besitzt außerdem eine ausgeprägte Fähigkeit, sich den Formveränderungen des Untergrundes anzupassen. Sie ist dazu bestimmt, im Kontakt mit dem Boden gebracht zu werden oder sie soll in den Boden eingebracht werden, um dann die Aufgabe einer dichten Absperrung zu übernehmen.
Tatsächlich stellt die bituminöse Dichtungsbahn, die im Bereich des Hoch- und Tiefbaus eingesetzt wird, ein Gefüge dar, das als dichte Absprerrung gegen sauberes oder verschmutztes Wasser eingesetzt wird.
Die häufigsten Anwendungsbereiche einer solchen Dichtungsbahn sind Trinkwasserbecken, Aufbereitungsbecken, Abdichtung von Staubecken, Abdichtung von Kanälen, Absperrung von Mülldeponien, Aufbewahrung radioaktiver Abfälle und ebenfalls dichte Absperrungen zur Vermeidung der Verschmutzung von Grundwasserhorizonten unter einer Autobahn oder Eisenbahn.
Bis zum jetzigen Zeitpunkt werden die bituminösen Dichtungsbahnen auf der Basis eines nicht gewebten, aus Polyester bestehenden, mit Bitumen imprägnierten sogenannten Geofaserstoffs hergestellt. Dieses Bitumen kann aus direkter oder oxidierter Destillation stammen, einen Mineralanteil, feinen Sand mit vorbestimmter Korngröße enthalten und mit Elastomeren versetzt sein.
Das Dokument FR-A-2 316 407 betrifft ein Herstellungsverfahren einer elastischen Dichtungsschicht mit hoher Haltbarkeit wie auch eine so erhaltene Schicht. Diese bekannte Dichtungsschicht wird beispielsweise verwendet, um Rückhaltebecken, Kunstbauten und Stauseen abzudichten. Sie wird dadurch erhalten, indem man eine Struktur aus nicht gewebten Polyesterfasern mit Bitumen einprägniert, was ihr eine gute mechanische Widerstandsfähigkeit verleiht, was jedoch nicht ausreicht, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Produkten zu verbessern.
Das Dokument DE-A-40 12 178 betrifft eine Dichtungsbahn, die dazu bestimmt ist, benutzt zu werden, um das Gebälk von Schrägdächern zu bedecken. Diese bekannte Dichtungsbahn ist wasserdicht und aus einem nicht gewebten, genadelten Faserstoff aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid oder Polyester oder noch aus einer Mischung dieser Produkte gebildet. Der Faserstoff ist mindestens auf einer Seite mit einem organischen Material bedeckt, das aus den synthetischen Harzen wie dem Polyäthylen oder dem Polyvinylchlorid oder eines Bitumen ausgewählt ist.
Das Dokument DE-A-42 11 302 betrifft ein durch Wasser aufschwellendes Produkt, auch Hydrogel genannt, d. h. ein Produkt, das unter dem Einfluß von Wasser aufschwillt. Solche Produkte sind für Anwendungen wie Dichtungsverbindungen bestimmt. Man erhält sie, indem man als Ausgangsprodukt Tone verwendet, die zu der Klasse der Montmorrillomite gehören, oder das Kohlehydratpolymer oder auch teilweise vernetzte Polymere verwendet. Diese hydrophilen aufschwellenden Produkte werden in gemahlener Form mit einem Vorpolymerisat als Bindemittel auf Isocyanatbasis und dann mit Wasser vermischt. Nach einem Herstellungsverfahren für diese aufschwellenden Produkte kann das Wasser durch wäßrige Emulsionen oder durch Lösungen oder Polymerdispensionen in Wasser versetzt werden. In diesem Sinne kann das Wasser durch eine wäßrige Bitumenemulsion ersetzt werden. Diese aufschwellenden Produkte können auch auf einer nicht gewebten Textilunterlage aufgebracht werden.
Je nach betroffenem Anwendungsbereich können die Eigenschaften des Erfindungsprodukts unterschiedlich sein, aber im allgemeinen weisen sie zwei Aspekte auf:
- Wasserundurchlässigkeit der Dichtungsbahn,
- lange Haltbarkeit unter mechanischen, chemischen, biologischen und klimatischen Beanspruchungen.
Die bekannten bituminösen Dichtungsbahnen können hingegen nicht mit den Kohlenwasserstoffen in Berührung gebracht werden, denn dann wird das Bitumen aufgelöst und die Membran verliert ihre Wasserundurchlässigkeit.
Außerdem ändern sich die mechanischen Eigenschaften der den Fachleuten bekannten bituminösen Dichtungsbahn stark mit der Temperatur.
Infolgedessen ist Ziel der Erfindung die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Produkten und besonders Kohlenwasserstoffen, die Verringerung der Temperaturempfindlichkeit der mechanischen Eigenschaften, die Erhöhung des Dehnungsvermögens der Dichtungsbahn, um sich besser den Verformungen des Untergrundes anzupassen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine bituminöse Dichtungsbahn für geotechnischen Gebrauch, die dazu bestimmt ist, eine Abdichtschicht zu bilden, die aus einem Faserstoff gebildet ist, der mit einem Bindemittel auf Bitumengrundlage imprägniert ist.
Gemäß der Erfindung ist dieser Faserstoff aus einem Gemisch aus Polyester- und Polyäthylenfasern gebildet und das Bindemittel ist ein mit einem wärmehärtbaren Harz verbundenes Bitumen.
Die Dichtungsbahn kann folgende bevorzugte Merkmale aufweisen, die isoliert oder in allen ihren technisch möglichen Kombinationen genommen werden:
- das verwendete Bitumen kann gewöhnliches Bitumen oder synthetisches Bitumen sein,
- das verwendete Bindemittel kann aus einem Gemisch von Bitumen, wie oben genannt, und aus wärmehärtbarem Harz, vorzugsweise aus der Familie der Polyurethane, gebildet sein,
- der benutzte Faserstoff ist nicht gewebt, genadelt,
- das Fasergemisch enthält 30 bis 50% Polyesterfasern und 50 bis 70% Polyäthylenfasern,
- der Faserstoff, wie zuvor genannt, kann durch ein Polyestergitter verstärkt sein,
- das Imprägniermittel für den Faserstoff ist aus 40 bis 80% Bitumen, aus 10 bis 40% Polyurethan und aus 10 bis 30% Kalkfüller zusammengesetzt.
Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren für eine bitumniöse Dichtungsbahn des vorgenannten Typs, nach dem man einen Faserstoff mit einer bituminösen Masse, die ein Dichtungsmittel bildet, imprägniert, wobei das Bindemittel durch Kneten eines alkoholischen Harzes zu 10 bis 40 Gewichtsanteilen mit Bitumen zu 40 bis 80 Gewichtsanteilen und einem Kalkfüller zu 10 bis 30 Gewichtsanteilen erhalten wird. Isocyanate im stöchiometrischen Verhältnis sind nach Mischung und Homogenisierung der vorgenannten Produkte zugesetzt, mit deren Mischung sie gerührt werden, bis sie die Reaktion des alkoholischen Harzes mit den genannten Isocyanaten gestatten, um die Polyurethane zu bilden. Der Geofaserstoff ist nicht gewebt, vorteilhaft genadelt und aus kurzen Fasern, 250 bis 350 g/m², einem Gemisch aus Polyester (30 bis 50%) und Polyäthylen (50 bis 70%) gebildet. Der nicht gewebte, vorteilhaft genadelte Faserstoff ist im übrigen durch ein Polyestergitter von 50 bis 100 g/m² verstärkt.
Zusammengefaßt kann die Dichtungsbahn also erhalten werden, indem man einen nicht gewebten Faserstoff aus Polyester und Polyäthylenfasern und ein Bindemittel auf Bitumengrundlage und wärmehärtbaren Polyurethanen benutzt.
Auf diese Weise erlaubt der nicht gewebte Faserstoff auf der Grundlage von zwei Fasertypen eine Dichtungsbahn zu erhalten, die eine bedeutende Dehnung - mehr als 90% - zuläßt.
Das Bindemittel auf der Grundlage von wärmehärtbarem Harz verbessert die Widerstandsfähigkeit des Bitumens gegenüber chemischen Produkten wie Soda, Salzsäure und Erdöl und erlaubt somit, das zweite Ziel der Erfindung zu erreichen.
Außerdem ist ein zweiter Vorteil des Gebrauchs von Polyurethanen, die thermische Anfälligkeit von Bitumen zu verbessern.
Das äußert sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit für die Tempraturwerte unter 0ºC und folglich ein geringeres Erweichen bei Hitze für Temperaturen über 50ºC.
Die Herstellung dieser Dichtungsbahn besteht darin, den nicht gewebten, durch ein Polyestergitter verstärkten Faserstoff zu imprägnieren.

BEISPIEL 1

Für die Herstellung einer Dichtungsbahn bereitet man 1000 g bituminöses Bindemittel vor. 200 g Füllstoff aus Naturkalk sind mit 174 g Harz vom Typ Polybutadin, das unter der Handelsbezeichnung POLY BD 45HT bekannt ist und von der Firma ELF-ATOCHEM (Warenzeichen) verkauft wird, gemischt.
Zu dieser Mischung fügt man 600 g Bitumen 180/220 zu und homogenisiert ungefähr 10 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen 80 und 100ºC.
Das Vernetzungsmittel, das Isocyanat, wird der bituminösen Mischung in stöchiometrischer Menge beigefügt.
Die Mischung wird dann auf den Geofaserstoff aufgebracht.
Die vollständige Vernetzung ist nach 16 Stunden bei 100ºC erreicht.

BEISPIEL 2

Indem man das Bitumen 180/200 von Beispiel 1 beispielsweise durch ein synthetisches Bindemittel, das unter der Handelsbezeichnung MEXPHALTE C 70/100 von SHELL (Warenzeichen) und einen Teil des Kalkfüllers durch ein Pigment im Verhältnis 1 zu 3% Pigment in Bezug auf die fertige Bindemittelmasse ersetzt, erhält man ein gefärbtes Bindemittel, das durch Imprägnieren des Geofaserstoffs ermöglicht, eine farbige Dichtungsbahn herzustellen.
Um die neuen, durch die vorliegende Erfindung erreichten Eigenschaften offensichtlich zu machen, sind nachfolgend Vergleichstabellen aufgestellt, in denen man die Ergebnisse der mechanischen und chemischen Merkmale der Ausgangsstoffe so wie die der Dichtungsbahn nach dem Stand der Technik und nach dem Ausführungsbeispiel der oben angegebenen Erfindung findet. Die Dichtungsbahn nach dem Stand der Technik, auf die Bezug genommen wird, wurde mit einem nicht gewebten Faserstoff aus Polyester überzogen mit einem oxidierten, mit Füller versehenen Bitumen verwirklicht. Mechanische Eigenschaften des Faserstoffs Mechanische Eigenschaften des Bindemittels Chemische Eigenschaften des Bindemittels Chemische Eigenschaften der erhaltenen Dichtungsbahnen
Die folgende Tabelle vergleicht die Eigenschaften von Faserstoffen, jeweils Polyäthylen (A), Polyester (B) und einem Gemisch aus 60% Polyäthylen, 40% reellem Polyester (C) gebildet, mit dem Durchschnitt (D) für jede dieser Eigenschaften, der durch Berechnung erhalten wird, indem man 60% des erhaltenen Wertes für das Polyäthylen (A) zu 40% des erhaltenen Wertes für Polyester (B) hinzufügt. Man stellt fest, daß die Werte (C) sehr unterschiedlich zu den voraussehbaren Werten (D) sind. Das bestätigt, daß die Eigenschaften eines Verbundmaterials, dem ein solcher Faserstoff zugesetzt ist, nicht theoretisch und systematisch bestimmt werden können.

Claims

1. Bituminöse Dichtungsbahn für geotechnischen Gebrauch, die zur Bildung einer dichten Absperrung bestimmt ist und die aus einem Faserstoff, welcher mit einem Bindemittel auf Bitumengrundlage imprägniert ist, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff aus einer Mischung von Polyester- und Polyäthylenfasern gebildet ist und daß das Bindemittel ein mit einem wärmehärtbaren Harz verbundenes Bitumen ist.

2. Dichtungsbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz ein Polyurethan ist.

3. Dichtungsbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Faserstoff nicht gewebt ist.

4. Dichtungsbahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff aus Polyesterfasern mit einem Anteil einschließlich zwischen 30 und 50% und aus Polyäthylenfasern mit einem Anteil einschließlich zwischen 50 und 70% gebildet ist.

5. Dichtungsbahn nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht gewebte Faserstoff mit einem Polyestergitter verstärkt ist.

6. Dichtungsbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel einen Kalkfüller umfaßt.

7. Dichtungsbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnierbindemittel des Faserstoffs zusammengesetzt ist aus:

40-70% Bitumen

15-30% Polyurethan

15-30% Kalkfüller.

8. Herstellungsverfahren einer bituminösen Dichtungsbahn für geotechnischen Gebrauch nach Anspruch 1, die dazu bestimmt ist, eine dichte Absperrung zu bilden, wonach man den Faserstoff mit einer ein Bindemittel bildenden Bitumenmasse imprägniert, die durch Kneten folgender Bestandteile erhalten wird:

- eines alkoholischen Harzes mit einem Anteil einschließlich zwischen 10 und 40 Gewichts%

- eines Bitumens mit einem Anteil einschließlich zwischen 40 und 80 Gewichts%

- eines Kalkfüllers mit einem Anteil einschließlich zwischen 10 und 30 Gewichts% und

- Isocyanaten in stöchimetrischem Verhältnis, die nach Mischung und Homogenisierung der vorgenannten Produkte zugesetzt werden, mit deren Mischung sie gerührt werden, bis sie die Reaktion des alkoholischen Harzes mit den Isocyanaten gestatten, um ein Polyurethan zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff ein nicht gewebter Faserstoff ist, der durch Nähen kurzer Fasern erhalten wird, die aus Polyester in einem Verhältnis einschließlich zwischen 30 und 50% sowie aus Polyäthylen in einem Verhältnis einschließlich zwischen 50 und 70% hergestellt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in den nicht gewebten Faserstoff ein Verstärkungsgitter aus Polyester einbringt.