flächenabdichtung mit bentonit in wenigen lagerstätten wie z. b. in wyoming, usa, zur verfü-gung....

Info

Flächenabdichtung mit Bentonit

DUALSEAL* ist eine Kombination von zwei höchst wirksamen Abdich-tungsmaterialien gegen drü cken des Wasser: Bentonit auf einer Polyethy-len-Folie (HDPE-Folie).Ben tonit mit seiner hervorragenden Schwell- und Dichtungsfähigkeit wird von einer strapazierfesten Folie gegen aussen geschützt und sorgt so für absolute Sicherheit.

AnwendungsbereicheMit DUALSEAL lassen sich Bau-werke dauerhaft gegen drückendes Wasser schützen. Die An wendung ist besonders im Grund wasser-bereich nützlich. Die Ver legung kann gleich gut auf horizontalen wie auf vertikalen Flä chen erfolgen. Meist sind es Betonbauwerke, die mit DUALSEAL geschützt werden, es lassen sich aber auch Mauerwerke oder verputzte Wände erfolgreich abdichten.Auch Abdichtungsmassnahmen im Bereich von Spund-, Schlitz- oder Stützmauern lassen sich wirtschaft-lich und sicher ausführen.

AnwendungsvorteileDUALSEAL-Folien sind un giftig und unschädlich, damit trinkwasser-tauglich. Sie sind chemisch resis-tent, hervorragend in der Riss über-brückung, wurzelfest und selbsthei-lend.Dank der Eigenschaften von Bento-

nit werden kleine, nachträgliche Beschädi gungen «automatisch» wieder abgedichtet.Die Abdichtung mit DUALSEAL- Folien hat aber für die Baustellen-Praxis noch weitere Vorteile: Das Verlegen ist einfach und weit gehend wetterungebunden. Damit behindert die Abdichtung den Baufortschritt auch bei schlechter Witterung nicht.

Dammstrasse 26440 Brunnen

In der Regel sind kaum Vorarbeiten nötig. Voran striche und spezielle Ausgleichsschichten entfallen.

Tonazzi AGBauabdichtungen

Telefon 041 819 80 90www.tonazzi-ag.ch

hervorragende Rissüberbrückung

ungiftig und unschädlich

trinkwassertauglich

wurzelfest

unbeschränkte Lebensdauer

leicht kontrollierbar

Verlegen auch bei schlechter Witterung möglich

Bentonit ist ein Naturprodukt

HDPE-Folie

ModifizierterNatrium-Bentonit

* Bis Ende 1998 lautete die Produktebezeichnung «PARA-SEAL». Diese wurde für das gleiche Produkt in Europa geän-dert in «DUAL SEAL». Hersteller: Paramount Technical Pro-ducts Inc. Spearfish, S. Dakota, USA.

DUALSEAL – Flächenabdichtung mit BentonitGrundinformationen – Seite 2 / März 2011

Wirkungsweise bei mechanischer Beschädigung

Schadstelle in der Folie: Wasserdringt bis zum Beton durch.

Der zwischen Folie und Mauerwerk befindliche Bentonit kommt mit Wasser in Berührung und quillt auf.

Die schadhafte Stelle ist zuge-quollen.

Folie

Quellverhalten von Bentonit im Laborversuch

Wasser

Bentonit

Beton

Trockener Zustand Zustand nach 1 Stunde Zustand nach 1 Tag

Zustand nach 3 Tagen Zustand nach 10 Tagen

Tonazzi AG | BauabdichtungenDammstrasse 2, 6440 BrunnenTelefon 041 819 80 90, www.tonazzi-ag.ch

Weshalb sich Bauherren für DUALSEAL®*-Bentonit- Abdichtungen entscheiden:

Durch das aktive Quellverhalten des Bentonits ist die Funktions- tüchtigkeit auch bei ungünstigen Randbedingungen gewährleistet

keine Unterläufigkeit im gesamten Querschnitt

einfache Ausführung, somit kleines Risiko auf Ausführungsmängel

einfache, funktionstüchtige Anschlussdetails

geringe Anforderungen an Einbaubedingungen (Untergrund, klimatische Bedingungen)

kleines Terminrisiko

geringere Baukosten

* Schlussfolgerungen aus «Untersuchung der Machbarkeit der Abdichtung mit PARASEAL (Bentonit)» z.Hd. Verkehrs- und Tiefbauamt Kt. Luzern. Verfasser Dr. M. Gysel, GYSEL & PREISIG, Baden, 22. Mai 1998.

BentonitBentonit als natürliches Produkt (Ton mit Quelleigenschaften) ist im Tunnelbau und bei anderen bau-technischen Anwendungen schon lange bekannt (Schlitzwandtechnik, Hydroschildtechnik, Abdichtungen). Bentonit-Abdichtungen gibt es be-reits seit Jahrzehnten.

Bentonit wurde jahrelang an der ETH auf Quellverhalten, Stabilität usw. untersucht. Aufgrund der posi-tiven Ergebnisse steht Bentonit nach wie vor zur Diskussion, um bei der Endlagerung Verfüllungen von Hohl-räumen, zwischen Abfall-Blöcken vorzunehmen und um dank dem Quellverhalten eine selbsttätige Ab-dichtungswirkung zu erzielen. Die Internationale Gesellschaft für Felsmechanik (ISRM) erforscht seit 1979 die Mechanismen des Ton-quellens intensiv. Heute sind der Quellmechanismus und die Quellge-setze der entsprechenden Tone inkl. Bentonit quantitativ gut bekannt.

Wirkungsweise der Abdichungmittels BentonitDie Abdichtungswirkung kommt be-kanntlich dadurch zustande, dass die schichtförmig aufgebauten Tone des Bentonits durch physikalischen Einbau von Wasser zwischen den Kristallgitter-Ebenen aufquellen. Da-zu müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: Es muss Wasser zufliessen. Quelldruck und Quelldeformation werden durch das sog. Quellgesetz gesteuert. Der hydrosta tische Druck

auf die Bentonitmasse darf einen bestimmten Grenzwert nicht über-steigen; anson s ten wird die Quelldeforma tion verhindert. Bei ei-ner Abnahme des hydrostatischen Drucks bilden sich Quelldeformatio-nen aus. Bei grosser Zunahme des Drucks kann die Quelldeforma tion wieder rückgängig gemacht wer-den. Der Quell-«Schrumpf»-Vorgang ist bei Tonmineralen reversibel; er kann je nach Druck änderung auch mehrfach ablaufen. Durchlässigkeit, Plastizität und auch Scherfestigkeit werden vom Bentonit-Wassersystem und den darin gelösten Ionen (Elektrolytsys-tem) bestimmt. Eine Veränderung der Porenwasserchemie kann des-halb einen Einfluss auf das geotech-nische Verhalten haben. Das Elek-trolytsystem beeinflusst dabei die elektrische Doppelschicht der Ton-minerale sowie ihre Anordnung zuei-nander (Gefüge) und dadurch die geotechnischen Eigenschaften, wie z. B. die Durchlässigkeit von Bento-nit. Bentonite sind natürlich vorkom-mende Gesteine oder Böden mit ei-

nem hohen Gehalt am Tonmineral Montmorillonit. Als sehr gute Quali-tät gelten Bentonite mit einem Mont-morillonitgehalt von >75%. Der Bentonit von Paraseal* und Para-granulat weist einen Montmorillonit-gehalt von >90% auf. Montmorillo-nit ist ein Schichtsilikat und weist sich aus durch eine grosse spezifi-sche Oberfläche (bis 800 m2/g), hohe Kationenaustauschkapazität (Paraseal* hat ca. 100 mmol+/ 100g), ausgezeichnete Plastizität, höchste Wasserabsorbtion und Quellfähig-keit, sowie geringe hydraulische Durchlässigkeit, Diffusion und Scherfestigkeit. Aufgrund dieser einmaligen Ei-genschaften von Montmorillonit wird Bentonit weltweit in verschie-densten Bereichen eingesetzt: u. a. in der Bau- und Bohrindustrie, in der Giesserei industrie, Papierindustrie, Mineralölindustrie, als Katzenstreu und letztlich auch als aktives Barrierenmaterial. Natürliche Na-Bentonite stehen

* Paraseal = DUALSEAL

Auszug aus: Dr. Rolf Nüesch, Institut für Po-

lymere, ETHZ: «Grundlagen zum Abdich-

tungssystem Paraseal», Zürich 17.10.1998.



nur in wenigen Lagerstätten wie z. B. in Wyoming, USA, zur Verfü-gung. Der Bentonit von Para seal* aus Colony, Wyoming, USA, gehört zu den qualitativ Besten. Natürliche Na-Bentonite sind aufgrund ihrer grösseren Quellfähigkeit für viele Anwendungen besser geeignet als Ca- und sodaaktivierte Na-Bentoni-te. Sodaaktivierte Na-Bentonite werden aufgrund der grossen Nach-frage aus Ca-Bentonite durch Zu-satz von Soda hergestellt. Der wesentliche Unterschied zwischen Ca- und Na-Bentonit ist die limitierte Wasseraufnahme von Ca-Bentonit und dadurch geringere Quellfähigkeit (ca. 1/4 von Na-Ben-tonit). Die entscheidende nutzbare Materialeigenschaft von Na-Bento-nit hinsichtlich aktivem Barrierenma-terial ist die grosse Quellfähigkeit durch Wasseraufnahme (bis zum 6-fachen des Ausgangsvolumens), die geringe Wasserwegsamkeit, die Sorptionsfähigkeit und dadurch er-höhte Migrationsbarriere für diffun-dierende wässrige Lösungen. Der Na-Bentonit in der Paraseal-Folie* ist eine aktive Barriere, welche im Falle des Versagens der eigentlichen Dichtung (HDPE-Folie) durch Quel-lung das eindringende Wasser zu-rückhält.

Versuche mitParaseal/DUALSEALDie Durchlässigkeit von Paraseal* wurde zwischen 1986 und 1995 im Auftrag von Paramount Technical Products Inc. in verschiedenen La-bors der USA getestet. Im Laborato-ry of Applied Clay Technology, Hojun Kogyo Co Ltd., Japan, wurden Durchlässigkeit und Quellverhalten untersucht. Vom Tunnelprojekt Oe-resund, Dänemark, stammen weite-

re Untersuchungsresultate, insbe-sonders das Ergebnis der Auswir-kungen von künstlichen Beschädi-gungen. Beim Oeresundprojekt wurden bis jetzt 200 000 m2 Parase-al als Abdichtung gegen salzhaltiges Grund wasser verlegt und der däni-sche Staat übernahm für 100 Jahre die Garantie für die Wasserabdich-tung dieses Tunnels.

Hinweise aus der Literatur Durchlässigkeitstests des Para-seal-Bentonites* unter verschiede-nen Bedingungen und durch ver-schiedene Labors in den USA 1986 ergaben konstante Werte von durch-schnittlich 10-8 bis 10-11 cm/s, auch bei Überlappungen. Die Durchläs-sigkeit von Para seal* wurde mit zwei Konkurrenzprodukten (Bentonit auf Karton und Matten) getestet. Dabei bestand Paraseal* den Test erfolg-reich mit einer Überlast von 11 lbs/ft2 und wurde 1986 in den USA als bestes Produkt beurteilt (Hentz, 1986). Im Magazin «Construction Practices and Technology» erhält Paraseal* 1986 die höchste Punkt-

zahl und ist Bitumenabdichtungen deutlich überlegen (Anderson, 1986). In der Produktebeschreibung vom 11/92 wird die Wasserdurch-lässigkeit durch die HDPE-Mem-bran mit 2.7x10-13 cm/sec und durch den Saum mit 4.6x10-10 cm/s ange-geben. Die guten Durchlässigkeits-werte von Parasealbentonit* werden auf die grössere Dichte des Bento-nits und auf den Haftkleber zurück- geführt (Kondo, 1994). Aus den Untersuchungen für den Oeresund-Tunnel stammen die fol-genden Ergebnisse: Auswirkungen von künstlichen Beschädigungen des Paraseal (Wegan, 1994): 10 cm lange Spalten in Paraseal in einer mit Wasser und Kies gefüllten Test-box von 1.5 m x 1 m x 1.5 m brauch-ten 7 Minuten zum Zuquellen, 3 cm grosse Löcher 5 Minuten. Bei der Befestigungsschiene waren die Ver-hältnisse nach einer Stunde stabil.

Verletzung und Durchstossung

Ausgewählte technische Eigenschaften der Membrane

Bentonit ca. 3 mm stark

Quellvermögen des Bentonits auf der Folie ca. 6fach

Resistenz gegen Mikroarganismen ( Bakterien, Pilz, Schimmel, Hefe) kein Angriff

Widerstand gegen Wasserdruck und Wasser- ca. 45 m Wassersäule Migration der Membrane keine Leckage

Wasserdurchfluss bei der Überlappung, schnelle Abdichtung selbstheilend

HDPE-Folie (Trägerschicht, Schutz und Umhüllung der Bentonitschicht)

Reissfestigkeit HDPE-Folie 700%

Durchstechfestigkeit HDPE-Folie 43 kg

* Paraseal = DUALSEAL



Dammstrasse 26440 Brunnen

Tonazzi AGBauabdichtungen

Telefon 041 819 80 90www.tonazzi-ag.ch

von Paraseal (Wegan, 1994): Im Ver-gleich zu Bitumenabdichtungen hat Paraseal einen geringeren Wider-stand gegen fallende Stemmeisen. Der Durchstossungswert hingegen ist analog zu Bitumenabdichtungen. Die Zugfestigkeit von Paraseal* ent-spricht der Hälfte von Bitumen, hin-gegen ist die Streckung bis zum Bruch bei Paraseal* viel grösser als bei Bitumen (Wegan, 1994). Die Zugfestigkeit von Paraseal* wird als gut beurteilt. Gebrauchsdauer von HDPE nach Christensen, 1995: Die Untersuchung der Gebrauchsdauer von HDPE ergab mindestens 25 Jahre in 65 °C Wasser, was 100 Jah-re bei 10 °C entspricht. HDPE ist re-sistent gegen Salzwasser, HDPE hat eine bessere Alterungsresistenz als Bitumen.

ProduktebeschreibungParaseal/DUALSEALParaseal/DUALSEAL ist eine Sys-temabdichtung, bestehend aus einer HDPE-Folie einerseits und einer Natrium-Bentonitschicht an-dererseits. Bentonit besitzt die Fä-higkeit, auf der HDPE-Folie bis zum Sechsfachen seiner ursprünglichen Schichtdicke zu quellen. Pro m2 sind 4,9 kg Bentonit auf die HDPE-Folie aufgetragen. Damit eine Dichtigkeit erzielt wird, muss das System im Sandwich verlegt sein. Es wird eine minimale Auflast von ca. 175 kg/m2 benötigt, welche z. B. einer Schütt-höhe von 10 cm Sand entspricht, damit das System später funktio-niert. Bei einer grösseren Auflast wird die Quellung und damit die Selbstheilung erhöht.

UntergrundvorbereitungAls Abdichtungsträger ist ein abtalo-schierter Beton ausreichend. Die

Betonkanten sollen mit einem Fu-genhobel ausgerundet werden. Pa-raseal* kann auf feuchtem Boden verlegt werden. Die Verlegetempe-ratur kann von – 30 °C bis + 54 °C variieren. Bei starkem Regen muss Bentonit sofort mit Beton abgedeckt werden, sofern dieser nach oben liegt, wie beispielsweise unter der Bodenplatte.

ZusammenfassungBei Tests in den USA und Japan zeigte sich, dass Paraseal* betref-fend Durchlässigkeit dem Bitumen deutlich überlegen ist: Während ein Loch z. B. in Bitumen ein Loch bleibt, schliesst sich beim Abdich-tungssystem Paraseal* das Loch ohne aufwendige Sanierungsmass-nahmen selbst. Die beginnende hy-draulische Durchströmung wird da-mit unterbrochen. Dieser Befund wird durch eigene und Fremdversu-che bestätigt. Bis zu 2,7 cm grosse Löcher in Paraseal* quellen innert Stunden zu. Zugequollene Löcher zeigen keine Einbusse der hydrauli-schen Durchlässigkeit, welche ver-nachlässigt werden kann.Die Zugfestigkeit von Paraseal* ent-spricht der Hälfte von Bitumen, hin-gegen ist die Streckung bis zum Bruch bei Paraseal* viel grösser als bei Bitumen. Paraseal* ist zudem ein flexibles Abdichtungssystem, d. h. ein Bruch oder ein Abplatzen im Be-ton betrifft die Bentonitmatte viel weniger als eine Bitumenabdich-tung.HDPE zeigt zudem eine bessere Alterungsresistenz als Bitumen und eine Gebrauchsdauer von mindes-tens 100 Jahren. Die HDPE-Folie und der Bentonit sind im Gegensatz zu Bitumen lebensmitteltauglich. HDPE ist resistent gegenüber Salz-

wasser und zeigt in unserem Klima-bereich keinen nachteiligen Einfluss von strengstem Frost. Auf das Selbstheilungspotential von Na-Bentonit haben weder Frost-/Tau-zyklen noch Zementwasser einen nachteiligen Einfluss.Aktive Abdichtungssysteme vom Typ Paraseal* sind Bitumenabdich-tungen überlegen, weil sie in vielen Anforderungen ähnlich sind, aber durch ihre Flexibilität Vorteile brin-gen, das Grundwasser weniger be-lasten und dazu noch ein Selbsthei-lungspotential aufweisen.

* Bis Ende 1998 lautete die Produktebezeichnung «PARA-SEAL». Diese wurde für das gleiche Produkt in Europa geän-dert in «DUAL SEAL». Hersteller: Paramount Technical Pro-ducts Inc. Spearfish, S. Dakota, USA.



flächenabdichtung mit bentonit in wenigen lagerstätten wie z. b. in wyoming, usa, zur verfü-gung....

Documents