Projekt 06205/01

Durchführung von begleitenden Untersuchungen beim Anlegen von Versuchsfeldern zur Untersuchung alternativer Deponieoberflächenabdichtung

Projektdurchführung

Geraer Stadtwirtschaft GmbH
Str. der DSF 35
07548 Gera

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Untersuchung von Mischungen aus Ton mit industriellen Reststoffen auf Eignung als Alternativmaterial zur Mineralischen Dichtung für eine Oberflächenabdichtung nach TA Siedlungsabfall. Festgestellt werden sollen die geeignetsten industriellen Reststoffe, deren Einbauparameter sowie die Wirkungsweise der daraus hergestellten Oberflächenabdichtung. Ziel des Vorhabens ist die Findung genehmigungsfähiger Materialkombinationen zur Nutzung als alternatives Dichtmaterial, die damit verbundene Reduzierung von Abfällen zur Beseitigung (nach Kreislaufwirtschaftsgesetz) und die Einsparung an Deponieraum sowie die Schonung natürlicher Tonressourcen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen der Umgestaltung der Hausmülldeponie Untitz (Gera) wurden im Bereich der Peripherie je fünf Versuchs- und Prüffelder mit einer Gesamtfläche von ca. 14.000m² zur Untersuchung von zur TASI alternativen Deponieoberflächenabdichtungssytemen angelegt. Die dabei eingesetzten Mischungen aus Ton und industriellen Reststoffen wurden im Institut für Bau- und Grobkeramik Weimar GmbH auf die in der TASI festgelegten labortechnischen Einbauparameter untersucht und aufgrund der erzielten Ergebnisse zum Einbau freigegeben. Die baulichen Maßnahmen wurden im Mai 1996 abgeschlossen. Die dabei ermittelten technischen Parameter zum Einbau der Materialien wurden in einer Dokumentation für eine spätere Nutzung festgehalten.
Zur Realisierung der Überwachung der Probefelder wurde ein Untersuchungsprogramm erarbeitet, welches die regelmäßige Erfassung der Niederschlags- und Sickerwassermengen, die Durchführung von Nivellements zur Setzungskontrolle sowie das Anlagen von Schürfen zur Überprüfung des Langzeit-verhaltens der Abdichtungsmaterialien vorsieht.
Bei Vorliegen ausreichender Messreihen (bezogen auf gleiche Zeitverläufe) werden die Ergebnisse auf Plausibilität und auf die Umsetzbarkeit in die großtechnische Praxis überprüft und sowohl für den Antragsteller als zukünftigen Nutzer der Ergebnisse als auch für weitere potentielle Nutzer dokumentiert.


Ergebnisse und Diskussion

Zur Messung des Wasserabflusses unterhalb der mineralischen Dichtschicht wurden Lysimeterfelder der Größe 10x10m beim Aufbau der Probefelder eingebaut. Es erfolgte eine ständige Messung der Niederschlagsmengen, der Verdunstung und der von den verschieden belegten Feldern gemessene Sickerwasserabfluss. Aus allen Kurven kann ein jahreszeitlicher Gang abgelesen werden. Der Sickerwasserabfluss in den unterschiedlich belegten und verdichteten Probefeldern ist jedoch differenziert zu betrachten. Weiterhin ist zu beobachten, dass nach intensiven Niederschlägen ein Anstieg der Sickerwassermenge mit einer Verzögerung von 2 Monaten auftritt. Diese Beobachtung gilt für alle Felder. Jedoch ist die gemessene Sickerwassermenge der einzelnen Felder sehr unterschiedlich.
Zur Untersuchung des Schichtgefüges auf Durchwurzelung und Risse, sowie zur Ermittlung von bodenphysikalischen Parametern wie der Dichte, Wassergehalt, Trockendichte, Verdichtungsgrad, Wasserdurchlässigkeit, Feinstkornanteil, Fließgrenze, Ausrollgrenze, Plastizitäts- und Konsistenzzahl wurden Schürfe angelegt.
Die Rekultivierungsschicht auf den einzelnen Feldern weist eine krümlige und homogene Struktur auf. Das Gras durchwurzelte die Rekultivierungsschichten nicht. Die Drainmatten ließen weder Falten noch Risse erkennen. Am Wirrgelege waren keine Deformationen und Durchnässungen festzustellen.
Bei einem Schurf erfolgte eine Aufgrabung bis zur KDB im Lysimeterfeld. Die visuelle Begutachtung der unter der mineralischen Dichtung auf der KDB verlegten 2. Drainmatte war wesentlicher Bestandteil der Untersuchungen. Die Drainmatte zeigte unter der Auflast von 1,65m Erdreich mit 0,7m Caaschwitzer Ton deutliche Verformungserscheinungen. Das Wirrgelege ist von einer ursprünglichen Dicke von 10mm auf weniger als die Hälfte (3 bis 4mm) zusammengedrückt worden. Dieser Wert entspricht in etwa der Materialstärke des gelegten Drahtgeflechtes. Zur Untersuchung des sicheren Wasserabflusses werden beim Anlegen der Schürfe im Jahre 1999 entsprechende Versuche durchgeführt.
Zusammenfassend kann auch hier festgestellt werden, dass das Aufbringen einer mineralischen Dichtung vor Beendigung der Setzungen nicht empfehlenswert ist. Die mineralische Dichtung ist ausschließlich zur Endabdeckung geeignet.
Ein Vergleich der Sickerwasserkurven mit der Niederschlagskurve (Summe aller in einem Monat gefallenen Niederschläge) zeigt eine Verzögerung des Wasserabflusses um etwa 8 Wochen. Diese Verzögerung ist mit kf-Werten zwischen 1 x 10-10 bis 5 x 10 -12 erklärbar. Es ist jedoch nur dann ein verstärkter Sickerwasserabfluss zu messen, wenn die Verdunstungsrate geringer als die gefallene Niederschlagsmenge im Beobachtungszeitraum ist. Das erklärt, warum in den Monaten 06/97 bis 11/97 kein Sickerwasserabfluss messbar war. Die gemessenen Verdunstungen waren teilweise erheblich größer als die Niederschlagsmenge. In der Oberbodenschicht wurde nur bis zu einer Tiefe von etwa 10 cm Kompost eingemischt. Eine Erhöhung dieser Schicht auf 30 cm wird als günstig angesehen. Ein höher organischer Anteil im Boden verhindert die Verdunstung und verringert die Versickerung bzw. verzögert die Wasserabgabe.
Unter den zahlreichen Faktoren, die die Feldkapazität eines Bodens beeinflussen, nimmt die organische Masse eine Schlüsselstellung ein, d.h. das Wasserspeichervermögen steigt mit der Zunahme an organischer Masse, d.h. anfallende Wassermengen werden länger und in größerer Menge festgehalten. Weiterhin verringern sich die Sickerwassermengen im Vergleich zu Naturböden. Durch den Aufbau mit Flachwurzlern könnte dieser Trend noch verstärkt werden.
Im Rahmen der weiterführenden Untersuchungen werden in unterschiedlichen Tiefen Bodenproben zur Bestimmung des Glühverlustes entnommen. Damit kann eine Bestimmung und nachfolgend die Optimierung des organischen Anteils im Boden vorgenommen werden.


Fazit

Auf Basis der ermittelten bodenmechanischen Kennwerte in den Beprobungspunkten der Felder A bis E ist einzuschätzen, dass die aufgebauten Dichtschichten der Probefelder den Anforderungen als Oberflächenabdichtung gemäß der TA-Siedlungsabfall und dem Thüringer Deponiemerkblatt entsprechen.
Ein durch Kompost oder eventuell durch Klärschlamm modifizierter Naturboden und eine andere Vegetation mit größerer Verdunstungsrate stellen eine mögliche Lösung für die Zukunft dar, die ohne TA-Siedlungsabfall-Konformität, die Funktionsfähigkeit einer Oberflächenabdichtung mittels mineralischer Dichtung zu gewährleisten.