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Article, Published Version Bozdynska, L.; Winter, J.; Szymala, T. Verwendung von Bitumen und Geotexilstoffen im Wasserbau Mitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau; Schriftenreihe Binnenschiffahrt Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/105778 Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation: Bozdynska, L.; Winter, J.; Szymala, T. (1989): Verwendung von Bitumen und Geotexilstoffen im Wasserbau. In: Mitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau; Schriftenreihe Binnenschiffahrt 5. Berlin: Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau. S. 28-48. Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use: Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichenden Nutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, die Weiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung der Namensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigen Nutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte. Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license is applicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the material of the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms of the restrictive license will be binding.

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Bozdynska, L.; Winter, J.; Szymala, T.Verwendung von Bitumen und Geotexilstoffen imWasserbauMitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau; SchriftenreiheBinnenschiffahrt

Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/105778

Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Bozdynska, L.; Winter, J.; Szymala, T. (1989): Verwendung von Bitumen und Geotexilstoffenim Wasserbau. In: Mitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau;Schriftenreihe Binnenschiffahrt 5. Berlin: Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- undGrundbau. S. 28-48.

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Verwendung von Bitumen und Geotextilstoffen im Wasserbau

Dipl.-lng. L. Borzdyrlska

Dr.lng. J.Winter

Geotechnische Anstalt derTechnischen Hochschule50-370 Wroclatl, WYbrzezeWyspianskiego 27

Dipl.-lng. T.Srymala Forschungs- und Projektie-rungszentrum für Binnen-schiffahrt NAVICENTRUM

50-141 ltrlrocIaw, Nowy Targ 2B

1. Einleitung

Im l¡lasserbau können immer öfter neue Baustoffe, wie z. B-

Bitumen-Mineral-Gemiscþe, wertvolle Dienste leisten. Das zeígtauch die bisherige Praxis der umfangreichen Verwendung vonBitumen in verschiedenen l¡lasserbauwerken.Jede Verwendung von Bitumen bedingt, die örtlichen Boden- und

WasserverhäItnisse zu berücksichtigen, besonders wenn es sichum ein wasserundurchlässiges Bauwerk oder um eine Schutz-schicht handelt. Die Zusammensetzung des Bitumen*Mineral-Ge-misches für Dichtungsschichten sowie Konstruktionen, die sichständig unter Wasser beiinden, ist verhältnismäßig einfach zu

ermitteln. Wesentlich schwieriger dagegen ist die Zusammen-

setzung des Bitumen-Mineral-Gemisches für eine Schutzschicht,die sich über dem ü'lasserspiegel oder im Bereich des ständigenl¡lasserstandswechsels befindet, zu bestimnen. /tr/Irn Prinzip können für Böschungsschutzschichten folgende Bitu-menmischungen verwendet werden: Asphaltbetone, mit Asphalt-mastix vergossenes Steinpflaster, Gußasphaltmassen, Asphalt-makadam, Makro-Asphaltbeton, Sand-,Asphalt sowie Vergußmassenfür Fugen. A11e diese Schutzschichten zeichnen sich durch diehohe Plastizität der Bitumenbaustoffe aus. Eine derartige Ei-genschaft ist sehr wertvoll, da die Bauwerke oft wesentlichenEinsenkungen unterliegen.

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Außerdem sind solche Schutzschichten, wie Erfahrungen zeigten,widerstandsfähig gegen Verschleiß und mechanische Stöße.t¡Jenn eine besondere Intensi.tät der AnpralJ. e, z. B. durchl¡Je11ensch1ag und Verschleiß (Deiche und Dämme an Küsten-stränden) zu erwarten ist, können befriedigende Ergebnisse nurmit schweren und dichten Schutzschichtein erreicht werden. Insolchen FälLen verwendet man Grobsteinschüttung oder paßge-rechte Zementbeton-81öcke, die mit Asphaltmastixmasse alsFugenfü1Iung verbunden u,erden, oder aber eine mit heißemAsphalt gesättigte grobe Sandschicht, die mit hydrotechnischemAsphaltbeton bedeckt wird. Die Dicke solcher Schutzschichtenbeträgt 20 bis 60 cm. An Ftuß-, KanaI- und Meeresbuchten kannman leichtere Schutzschichten aus hydrotechnischem Bitumen-Mineral-Gemisóh einsetzen, da die l¡lellenkraft dort geringerist. In diesen Fä11en so11 die Dicke der Schutzschicht 4 bis15 cm betragen.Asphaltdecken müssen entsprechend verdichtet uierden. Das Ver-dichten durch Stampfen oder ülaLzen ist für die gewünschteDichtheit, vornehmlich dann, urenn hej-ße Bitumen--MineraI-Ge-mische eingebaut werden, wichtig. Die Dichtheit dieser Deckeni.st vom Verdichtungsgrad abhängig. Eine hochgradige Verdich-tung kann durch den Einsatz schwerer WaLzen erreicht urerden,was jedoch einen festen Unterbau zwischen dem gewachsenenBoden und der dichten 0berflächenschicht erfordert. Der Unter-bau erfü111 im Wasserbau, dort wo er notwendig ist, nur dieAufgabe éiner Bodenverstärkung für die Zeit der Verlegung derSchutzdecke-Konstruktj-on. 0ft bildet er gleichzeitig dieFilter- oder die Drainageschicht. /2/Das Verdichtungsverfahren muß entsprechend den Lasten gewähltwerden, die das verhältnismãßig schwache,Fundament aufnehmenkann.Zugleich ist die Art des Bitumen-Mineral-Gemisches der Lastder Verdichtungsgeräte anzupassen.Die aus hydrotechnischen Bitumen-Mineraf-Gemischen bestehendeundurchlässige Schicht kann trotz ihrer Elastizität geringenVerformungen durch den unter ihr entstehenden hydrostatischenDruck unterliegen. Das erfordert eine entsprechende Drainage

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überalf dort, wo eÍn Wasserdruck von der Untergrundseite hermöglich ist. FatIs der Untergrund durchlãssig ist, genügt eineReihe von Drainrohrèn am Böschungsfuß. Bei weniger durchläs-sigem Erdstoff so11 unter der Asphaltdecke eine Drainage-schicht eingebracht werden, wobei eine gute verbindung zwischendiesen, wie auch ztrischen der Dräinageschicht und dem Unter-grund sicherzustellen ist. Die Drainageschicht wird aus stein-schlag, Asphaltmakadam oder aus porösem Zementbeton (Einkorn-Beton) ausgeführt.

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2. Bitumen-Mineral-Gemischarten

Bei abdichtenden Schutzdecken wird die Hauptschicht ausschließ-lich aus dichten Mi.schungen hergestellt, zu denen fein- undmittelkörnige Asphaltbetone mit geschlossener Struktur, Guß-asphaltmassen, Sandasphalt, Makro-Asphaltbeton und Asphalt-mastix gehören. Decken, die ausschließlich afs Schutzschichtenvon Böschungen vorgesehen sind, urerden aus undichten Asphalt-mischungen - im Straßenbau unter der Beze.ichnung Makadam-Massen bekannt - gebaut. Zu ihnen zählt man grobkörnige As-phaltbetoni mit offener Struktur sowie mit Bitumen umhülltebzw. angespritzte SpIitte. Eine Klassifizierung der hydro-technischen Bitumen-MineraL-Gemischarten für Abdichtungs- oderSchutzschichten enthä1t Tabelle l.Asphaltbetone werden entsprechend der Korngrõße des Füllstoffesfür Mineralmischungen in drei Gruppen eingeteilt:fein-, mittel- und grobkörnige Asphaltbetone. Unter dem BegriffAsphaltbeton versteht'man eine Mineral- und Asphaltmischung,die aus MineraImehI, Sand Splitt und Straßenasþha1t in ent-sprechenden Mengenverhältnissen besteht. Die heiße Mischungwird gleichmäßig verteilt und mit statischen oder Vibrations-walzen verdichtet.Gußasphalte enthalten die nachfolgend genannten Hauptbestand-teile: MineralmehI, Sand, SpIi.tt und Straßenbaubitumen niedri-ger Penetration in entsprechenden Mengenproportionen.Die Einbaumasse wird mechanisch oder manuell verteilt. 5iebraucht nicht verdichtet zu werden'Zu den Asphaltbetonen gehört auch der Sandasphalt, der sehrfeinkörnig'ist, da er nur 5and, Steinmehl und Bitumen a1sBindemittel enthäIt. Die Einbaumasse wird hei-ß verteilt und

gewalzt.Besondere Beachtung kommt dem Makro-Asphaltbeton zu. Di.eseMasse dient dem Bau von inneren Dichtkernen 1n Erd- und

Schüttungsdämmen. Makro-Asphaltbeton kann zu den feinkörnigenGußasphalten mit wesentlichem Überschuß an Bindemittel gezäh1twerden. Ihm werden Zuschlagstoffe in Form von Steinschlag

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Tabelle IHydrotechnische Bitumen-Mineral-Gemische

Dichte Mischungen undichte Mischungen

Asphaltbeton, fein- undmittelkörnig mit ge-schlossener StrukturPN-70/s-96022

Gußasphalt PN-64/S-9 6032

Sandasphalt PN-65 / S-9 6027

AsphaltmastixVe rgußma sse

Makro-Asphaltbeton

pahltbeton, grobkörnig mitfener Struktu¡

Asof

Flußbettgeschiebe mit Asphaltumhüllt bzw. benetztBasalt- oder Kalksteinsplittmit Asphalt umhü111 bzw.benetzt

Natur-Steinschüttung mitAsphalt benetztNatur-Steinschijttung mitAsphaltmastix vergossen

J¿

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oder Grobkies zugesetzt und er wird mit entsprechenden Vibra-toren verdi,chtet. Die Zusammensetzung der Makro-Asphaltbeton-masse und die Dosierung der Zuschlagstoffe müssen den technol-o-gischen Bedingungen entsprechen.Asphaltmastix íst eine Komposition aus l0 bis 25 prozent Stra-ßenbaubitumen, ca. 15 bis 20 Prozent Kalksteinmehl sowie Fein-sand al"s Ergänzungsstoff bis zu 100 Prozent. Diese Masse ver-wendet man für die Abdichtung von Verkleidungen aus Stein-schüttung oder Grobschotter. 5i-e wird heiß vergossen undbraucht nicht verdichtet zu werden.

Asphalt-Vergußmasse besteht aus ca. 45 bj"s 49 Prozent Straß.en-baubitumen D 50,.Mineralmeh1 und anderen Mineral-Faserbestan.d-teiLen in Mengeneinheiten von 5 bis 15 Prozent. Diese Massemit l2 Prozent Asbestzusatz wird heiß eingebaut und dient zumAusfü11en von Dehnfugen in Schutzdecken aus Zementbeton sowiein Böschungsverkleidungen aus Pflastersteinen bzw. für dasBinden von Steinschüttungselementen oder Fertigbauteil-en.Asphaltsplitt Íst ein wasserdurchlässÍges Bitumen-Mineral-Ge-misch aus Stei.nspIitt, Kies oder Flußbettgeschiebe, umhütltmit heißen Straßenbaubitumen D 100 oder D 200 (4 bis 6 Pro-zent Antei.l) bzw. rnj.t Bitumenemulsion òder kaltverflüssigtemBitumen. Diese Mischungen weisen ein sich gegenseitig ver-keilendes Mineralgerüst auf und müssen daher verdichtet werdenfm Wasserbau werden auch Bitumenbindungen ohne Mineralfü11ungeingesetzt und zwar als:- Injektionen für die Bodenabdichtung. bei Verwendung von

Straßenbaubitumen oder Bitumenemulsion;- Dj.chtmembranen (6 bis I mm Dicke) aus heiß aufgespritzten

Straßenbaubitumen;- Oberf1ächen- oder Innenstabilisierung von Verkleidungen.bei

Einsatz von heißem Straßenbaubitumen bzw. kaltverflüssigtenBitumen oder Bitumenemufsionen.

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3. Konstruktive Lösungen

l. l Schaardeiche

Wald- und Weidefaschinen gehiiren zu den ältesten, allgemeinbei Regulierungsarbeiten verwendeten Baustoffen. Die gegen-

wärtj-g eingesetzten Baustoffe haben eine kurze Lebensdauerund bedingen einen hohen Arbeitsaufwand bei der Herstellungvon l¡lald- und Weidef aschinen.Die in /6/ geschilderten Ergebnisse von Technologie- und Feld-versuchen zeigen, daß die Lebensdauer von Faschinen durch Um-

hülIen der einzeLnen t,rleídentrlebe mit heißem Straßenbaubitu-men wesentLich verlängert werden kann. Ein entwickeltes lm-prägnierverfahren für Faschinen beruht u. a. auf dem Einsatzvon Faschinenwürsten entsprechender Abmessungen fÜr das nach-folgende Bad in heißem Bitumenbindemittel und Bestreuen mitSand. Diese einfache technologische Vorbehandlung des Faschi-nenmaterials begrenzt die' Wasseraufnahmefähigkeit der einzel-nen Weidentriebe und hemmt somit die Holzzersetzungsprozesse.Die Entwicklung von Pilzen und Mikroorganismen wird gehemmt.

Die Bitumen-Imprägnierung verbindet die ei.nzeLnen Weiden-triebe, verleiht ihnen Widerstandsfähigkeit gegen die zet-störende Wirkung schwankender Wasserstände und Eiseffekte,steigert die Eigenmasse der FaschinenwÜrste und sie verlierenihre Schwimmfähigkeit. Für die Imprägnierung von I m Faschi-nenwurst (20 cm Durchmesser) benötigt man im MitteI 2,5 kg

Stromsand als Streumittel. Über die Wirksamkeit der Impräg-nierung entscheidet vornehmlich die gegenseitige Adhäsionder genannten Stoffe. Ein optimaler Überzug mit der Bj.tumen-haut erfolgt bei kleiner Viskosität des Bindemi-ttels und

niedriger Feuchtigkeit der Faschinen.Eine Herabsetzung der Viskosität von Straßenbaubitumen er-reicht man beim Anwärmen bis zu einer Temperatur von:

4IJ K (140 'C) - Bitumen D 200;423 K (150 'C) - Bitumen D 100.

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Im Jahre 1969 wurden im Rahmen einer Regu1Íerung der 01awa,im Gebiet von Wroclaw, Schaardeiche aus mit Bj.tumen ver-festigten Faschinen ausgeführt. Das Flußufer wurde mit einemSchaardeich aus J-fachen, mit heißen Straßenbaubitumen D 50imprägnierten Faschinenwürsten (Durchmesser 20 cm) gesichertDiese Art der Befestigung zeigt Bild l.

+

Bild I Schaardeiche aus asphaltimprägnierten Faschinenwtirsten

I - Pflock durchschnittlich I bis 10 cm, in 50 cm Ab-stand; 2 - Pflock durchschnittlich I bis l0 cm, in1,0 m Abstand; 3 - Faschinenwürste. du.rchschnittlich20 cm; 4 - Weichstahldraht durchschnittlich 3 mm;

5 - Grasdeckenstücke; 6 - Geovliesstoff; 7 - Pflockdurchschnittlich 4 cm; I - Pflock durchschnittlich6 cn;9 - Flußsohle

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3.2. Nutzung von Abfallstoffen für l¡lasserbauwerke

3 .2.I. Hüttenschlacke

t¡lie Versuche /8/ zeigten, erfü11en die physikalisch-chemi-schen Eigenschaften von Schlacke nach dem Schmelzprozeß inder Kupferhütte GIogów Anforderungen an hydrotechnische Bau-

stoffe. Die Schlacke weist gute Festigkeitswerte, niedrigenVerschleiß und hervorragende Beständigkeit gegen lalitterungs-einflijsse auf. sie ist frostbestãndig und zeichnet sich durchgute HaftfähÍgkeit an Mineral- und Aphaltmassen aus'Infolge des feinkörnigen Aufbaus kann man SchIacke für stein--schüttungen verwenden. Vorher müssen jedoch die feinen Frak-tionen durch Mineral- und Asphaltmassen zu größeren BLöcken

verbunden werden. Als feinkörniger Stoff kann die Schlackeauch a1s Fijllstoff für Drahtnetzkästen, Faschinen-schlacken-senkwalzen sowie für Senkwalzen aus verbrauchten Kfz-Reifenverwendet werden.

3 .2.2. Verbrauchte Kfz-Reifen

Untersuchungen /8/ führten zu einer Varíante für die Ver-wertung verbrauchter Kfz-Reifen zur Herstellung von Fertig-bauteil-SenkwaIzen, mit denen in geeigneter [¡leise Regulie-rungsbauwerke gebaut oder auch stark beschädigte und ver-wüstete Dämme und Buhnen ausgebesser.t werden können.

Senkwalzen vom Typ SA

Die Technologie zur Herstellung einer 5A-Senkwalze beruht aufdem Übereinanderlegen mehrerer Kfz-Reifen und ihrer Verspan-nung mit Stahlklammern. Auf der Sohle wird ein Betonpfropfenverl-egt und nach dem EÍnbau einer stählernen Montageöse fürden Transport wird das Innere der Senkwalze niiu Belastungs-und Verbindungsstoff ausgefü11t (Bi1d 2).Abhängig von den örtlichen Möglichkeiten könñen als FüllstoffZementmörtel oder Betone niedriger Festigkeit, örtliche Sand-böden, unsortierter feinkö¡niger Kalkstein oder auch Kupfer-schlacke eingesetzt werden. A11e Füllstoffe sind mit heißerMineral- und Asphaltmasse zu vergießen

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Bild 2. Aufriß der 5A-Senkwalze

I - Kfz-Reifen; 2 - Zement-Magerbeton bzw. Bitumen-Mineral-Gemisch; 3 - Stahlklammei durchschnittlich10 mm zum Verspannen de¡ Reifen; 4 - Montagegriff

Senkwalzen vom Typ SZ

5Z-t¡lalzen unterscheiden sich von SA-Senkwafzen dadurch, daß indie öffnung - die nach dem übereinanderlegen mehrerer Kfz-Reifen entsteht - ein Rohr mit einem Durchmesser ei-ngeführtwird, der kleiner ist als der Innendurchrnesser der Kfz-Rei-fen. Das erlaubt, die Senkwalzen auf vertikale Pfäh1e aufzu-stecken. Die Höhe und die Masse dieser Senkwalzen müssen derTragkraft des Schwimmkranes, der zum Verlegen eingesetzt wird,angepaßt sein.

Sinkmatten

Sinkmatten aus verbrauchten Kfz-Reifen entstehen durch ihreAnordnung i.n Reihe an einer profilierten Böschung, die durchSeile oder. Klammern ve¡bunden werden. Jeder Reifen sowie dieZwischenräume zwischen ihnen werden dann mit wasserbausteinen

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ausgefüllt und mít heißer MineraL- und Asphaltmasse bzw.ZementmörteI stabilisiert (Bitd l).solche sinkmatten haben e.ine hohe Lebensdauer und Elastizitätund können für die Sicherung sowohL von Ufern wie auch von

Böschungen an Regulierungsanlagen empfohlen werden'

Bild J. Matte ?us Reifen und mit Asphaltmastix stabilisierterSteinschüttung:L - Stahlklammern; 2 - Steinschüttung aus unsortiertemBruchstein; 3 - verbrauchte Kfz-Reifen

Niedrige Stützwand

l¡lie aus /9/ hervorgeht, werden sowohl in Großbritanien wieauch in den Vereinigten Staaten von Amerika für Uferschutz-werke Abfallstoffe in Form verbrauchter Kfz-Reifen genutzt.Als Ufersicherung wurden in Großbritanien für den Aufbau einerniedrigen Stützùand mit ErfoIg Kfz-Reifen verwendet (Bi1d 4).Nachdem die Reifen auf PfähLen angeordnet waren, hat man denfnnenraum mit Kies oder.Schwemmstoff ausgefü11t.Ein anderes Beispiel des Einsatzes verbrauchter Kfz-ReifenÍst eine 5teÍlufersicherung des 0hio in den USA. Die Kfz-Reifensind dabei stufenförmig angeordnet und mit Schwemmstoff ge-fü11t.

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2

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Bild 4. Aufbau einer Stützwand aus Kfz-Reifen:I - verbrauchte Reifen; 2 - LeitpfähIe; I - Stein-sch[ittung; 4 - Geovliesstoff; 5 - Anker; 6 - Böschung

Schaardeiche aus SA-Senkwalzen

Aufgabe eines Schaardeiches ist der Uferschutz an der Rege-lungsstrecke, besonders an konkaven Krümmungen. Der Schaar-deich kann aus Fertigbauteilen (SA-Senkwalzen) in Verbindungmit örtlichem Flußsand gebaut werden (Bild 5).Die Lebensdauer dieser Bauwerke kann erhöht werden, indem man

sie gegen Suffosionsprozesse durch Geovliesstoffe schützt.

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A

-

Bild 5. Aufbau eines auf SA-Senkfaschinen gestützten Schaar-deiches:I - örtlicher Boden.; 2 - SA-Senkwalze ' I - Geovlies-stoff; 4 - Steinschüttung; 5 - Mischgras-Saat

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4. Geovliesstoffe und Anwendungsbeispiele im Wasserbau

In den l-etzten Jahren enstand ein großes Interesse an Geotex-tilien, d. h. an Textilien, die von der Industrie aus hoch-polimerisierten synthetischen Fasern hergestellt werden,Ein Beispiel von Geotextilien sind 6eovliesstoffe., die nacheinem mechanischen Verfestigungsverfahren durch Nadelung,Durchbruch, Preßschweißen usw. hergestellt werden.Geovliesstoffe sind I bis 5 mm starke Flacherzeugnisse mitspezifischer Struktur und technisch attraktiven Eigenschaften

Sie unterliegen keiner Zersetzung im Erdboden und imWassermilieu und sind beständig gegen Einwirkung vonAbwässern und biologische Korrosion. Die Lebensdauer vonVliesstoffen, je nach Kunstfaserart, ist in Tabelle 2

dargestellt /13l.Tabelle 2

Richtwerte für die Lebensdauer von Geovliesstoffen

Kunstfaser Lebensdauer in Jahren

PolyesterPo1 y ami d

Pol yä thy lenPo1 ypropyl enPolyakrylnitrilPolyvinylchlotid

PE

PA

PET

PP

PAN

PVC

4010 bis 20

80 bis I0050

50

80 bis 100

Ausgangsstoff zur Herstellung technischer Vliesstoffe fürWasserbauzwecke sind meistens Kunstfasern wie Polyamid(PA), Polyester (PE) und Polypropylen (PP).

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2. Sie weisen hohe mechanische Festigkeitswerte auf. So liegtbeispielsweise die Zugfestigkeit im Bereich von 400 bi-s

1000 N/5 cm. Ein wesentlicher Kennwert ist die mechanischeReiß- und Durchschlagfestigkeit. Geovliesstoffe sind imVerhä1tnis zu gewebten Geotextilien beständiger gegen

mechanischen Durchschlag oder ZerreißenIn Laborversuchen ist nachgewiesen, daß bei Steinschüttungschon eine I bis 10 cm dicke Sandschicht den Vliesstoffwirksam gegen Durchschlag schützt.

l. Sie transportieren Ulasser senkrecht und parallef zu ihrerUberfläche und stellen so einen ausgezeichneten Drainage-und Filterstoff dar, der wasserdurchlässig ist und festeBestandteile festhäIt. Der'Sickerbeiwert ist abhängig von

Porengröße und,-verteilung, von der Bindungstechnologie und

der Zusammensetzung der Fasern sowie von externen Bean-spruchungen und beträgt im Mittel k, r k- = 5 L0-2 "t "-1rr p

4. Sie sind leicht, elastisch' geschmeidig und Ìiegen gut am

tJntergrund an. Geovliesstoffe mit 400 bi-s 600 g/m2 F1ächen-masse erset zen 60o kg Baustoff fÜr I m2 Filterschicht aus

Mineral.Das Angebot von Geovliesstoffen in Form von RolLen ver-schiedener Breite , oft mit mehreren hundert Quadratmetern0berfläche erLeichtert wesentlich ihren Einsatz in derPraxis.

Genadelte Geovliesstoffe werden schon seit den 60er Jahren im

europäischen l¡Iasserbau allseitig verwendet. Sie werden für den

Küstenschutz, die Drainage von Erddämmen' die Konstruktion von

Regelungswerken, die Erdbodenbewehrung u. a . m. eingesetzt. Beiden genannten Einsatzvarianten erfüIlt der Geovliesstofffolgende grundsãtzliche Funktionen:

- er ersetzt eine, manchmal mehrere Gesteinsschichten einesumgekehrten Filters oder stel-lt seine Sicherung dar. Aufdiesem Baustoff kann praktisch jede Uferbefestigung ge-gründet werden (2. B. Steinschüttung, Betonplatten);

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Ilç5z.oo w.w.21972e

--

T--1s

BÍ}d 6

Bild 7. Abdeichung der 0der bei Krapkowice:1 - Steinschüttung; 2 - örtlicher Boden;spundwand; 4 - 6eovliesstoff Ïerratex; 5

Sa at

Sicherung der 0derböschung an der Staustufe inKrapkowice:1 - Geovliesstoff Terratex-400; 2 - Schutzschicht ausKiessand, 0,1 m SchÍchtdicke; 3 - Steinschüttung, 0,1bis 0,4 m Schichtdicke; 4 - Mischgras-Saat; 5 - Fa-schinenwippe, Durchmesser l5 cm

J - Larssen-- Mischgras-

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- er schützt die Böschung vor Erosion, konsolidiert und ver-stärkt die 0berfläche von Böschungen.€ine oft genutzte BefestÍgungsweise von Böschungen oberhalbdes hlasserspiegels ist die Aussaat von Mischgras auf Humusund Vliesstoff;

- er trennt mechanisch Erdbodenschichten und verhj.ndert, daßsie sich vermischen und gegenseitig durchdringen. Vlies-stoff wird auch bei der Gründung von Dämmen auf schu,achenund wassergesättigten Bodenarten eingesetzt und kann beimBau von Buhnen genutzt werden;

- er dient als Bodenbewehrung in Form von horizontalen Ein-1agen. Damit verbessern sich die mechanischen Eigenschaftd-werte schwacher Bodenarten wesentlich (u. a. steigt derj-nnere Reibungswinkel). Diese Eigenschaft t.rird für die Aus-besserung von Böschungsabbrüchen genutzt. Diese Bewehrungkann auch bei Instandsetzungen und dem Bau von Regelungs-werken eingesetzt werden.

4.1. Geovliesstoffe in 0der-Böschungssicherungen

Am neu errj.chteten Sektorwehr in Krapkowice wurde dieBöschungsverkleidung des verlegten 0derbettes aus Kalkstein-schüttungen auf Nadelvlies Te¡ratex-400 hergestellt.Konst¡uktionsdetails der Befestigung..sind aus Bild 6 ersicht-lich. Die obere und die untere lllehrhaltung wurden vollständigdurch Fangdämme in geschützten Baugruben ausgef,ührt. DerKanal-Untergrtlnd wurde als ausgesprochen s.uffosiv mit Grund-wasseranströmung beurteilt. Der Einsatz von VLiesstoff aufden Böschungen der profilierten Baugruben erleichterte wesent-lich die Realisierung der Arbeiten. Die Böschungen waren da-durch vor Witterungseinflüssen und Niederschlägen geschützt;der Vliesstoff führte das anströmende Grundwasser ab, kon-solidierte und verfestigte somit den Untergrund. Am gleichen0bjekt wurde bei der Verwendung von GeovLiesstoff ein Seiten-damm aufgeschüttet, der das verlagerte 0derbett vom ursprüng-lichen F1ußbett trennt-

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Die Reihenfolge der Arbeiten bei der Abdeichung und der Kon-struktionsdetails zeigt BiId 7.

4.2. Geovliesstoffe im Beckenkai des 0derhafens Kollel¡lährend des 1982 erfolgten Wiederaufbaus der Kaianlagen desHafenbeckens II und III in KoZl-e wurde die Larssenspundwanddurch einzelne im Abstand von 2,0 m eingerammte BohIen undeine Längswalze aus Terratex-400 ersetzt, die mi.t örtlichemErdboden gefü11t war. Die ausgebesserte K.aianlage ist ca.790 m 1ang. Konstrúktionsdedailt sÍnd in Bild I dargestellt

I1164_95

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Jsrrå

Bild 8. Beckenkaianlagen des 0derhafens Ko2Ie:I - Betonwürfel; 2 - Sandbett, 12 cn dick, 3 - ört-licher Boden; 4 - Beton-Bordstein; 5 - GeovlÍesstoffTerratex-400; 6 - Stahlspundbohlen im Abstand von 2,0Meler;7 - horizontaleStahlplanke; I - Steinschüttung

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5. Zusammenfassung

Für viele t,rlasserbauwerke, besonders für Staudämme und Binnen-wasserstraßen besteht die Notwendigkeit einer möglichstsch.nellen Überholung. Teilweise beschädigte bzw. zerstörtel¡lasserbauwerke müssen neu aufgebaùt werden.

Im vorliegenden Beitrag v'rurden vornehmlich erprobte und

mechanisierte Ausführungsverfahren für Bauwerke mit Bitumen-Mineral-Gemischen sowie Geovliesstoffen und örtlichen sowieAbf allstof f en dargestìlIt .

Die vorgeschlagenen Technologien in die Praxis einzuführen,sichert kurze Bauzeiten und hat auch wesentlichen Einfluß aufdie Senkung der Baukosten.

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/ 4/ .SZLrNG , Z. ,

STYPULKOtllSKI; B

/3/ ASBECK, W. F.:

/5/ R0SE, D.:

Literatur

/I/ ASBECK, W, F

/2/ DANIELECKl, l¡J

MATZYNSKI , M.

/ 6/

/1 / SZLTNG, Z

Le bitume dans 1es travaux hydrau-liques, Dunad, Paris, 1962.

Feuchtigkeitsschutz,. VerIag Arkady,t¡larszawa , 1965.

Bitumen in hydraulir engineering,Elsevier Publishing Company,Amsterdam - London - New York , 1964.

Powloka z asfaltu J"anego jakoubezpieczenie skarpy, Gosp. l¡lodnenr. 6/1964.

Bitumen in hlasserbau, SüddeutscherVerlag GmbH., München, 1964.

Badania wplywu zafiieczyszczeñ wodyw Kanale Gliwickim na wlasno6cifÌ-zykomechaniózne wlokniny, RaportInst. Geotechniki PolitechnikiWroclawskiej, hlroclaw , 1983

Badania technologiczne i poligo-nowe faszyny impregnou,anej lepis-zczani asfaltowymi.Raport Inst. Geotechniki, TakladBudownictwa ltlodnego PolitechnikiWrocl"awskj-ej, Wroclaw 1972.

t+'7

Page 22: Bozdynska, L.; Winter, J.; Szymala, T. Verwendung von ...

/8/ SZLING, Z. ,

B0RZDYÑsKA, L

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SZLING, Z. :

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/LL/ SZLING, Z.:

/t2/ B0RZDYÑSKA, 1.,SZYMALA, T. ,

lrlINTER, J.:

Badania nad mozlivroscia wykorzy-stania zuzla pomiedziowego w

budowlach regulacyjnych rzeki 0dry,Raport Inst. Geotechniki Politech-niki l,{roclawskiej, l,Íroclaw 1977.

Mozliwo5ci lrykorzystania materia-1ow miejscowych i odpadowych dorobót regulacyjnych na drogachwodnych, Prace naukowe Inst. Geo-techniki Politechniki lllroclawskiejNr. 47, Seria Studia i materialyNr. 11, Wroçlaw i985.

Wspolczesne metody uszczelnienobiektow hydrotechnicznych przyuzyciu mas asfaltowych,l{roclaw 1978.

Materialoznawstwo hydrotechnicznecz. L. Hydrotechniczne masyasfaltowe, llroclaw 1976.

Zastosowanie material"ow bitumicz-nych i geotekstylnych w budownict-wie wodnym. Centrum Badawczo Pro-jektowe Zeglugi SródladowejNAVICENTRUM, Ilroclaw 1987.

Drenaz i umocnienie skarp z zasto-sowaniem wloknin. C0BR BH,hlarszawa 1982.

/13/

48