Erweiterte Untersuchungen zum Nachweis der Schutzwirksamkeit von Schutzschichten für Kunststoffdichtungen im Tunnelbau

Tunnel, die in Spritzbetonweise hergestellt werden, können zum Beispiel von Kunststoffdichtungsbahnen gegen eindringendes Wasser abgedichtet werden. Die Kunststoffdichtungsbahn und deren geotextile Schutzschicht werden während der Tunnelbauphase und der Betriebsphase durch Einzellasten und Flächendruck beansprucht. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden solche Beanspruchungen in verschiedenen Versuchsreihen simuliert. Dazu wurden am Institut für Baustoffkunde der Universität Hannover Indexversuche mit Einzellasten (Durchdrück- und Zeitstandversuche) und bei der STUVA, Köln anwendungstechnische Versuche mit Flächendruckbeanspruchung sowie Berstdruckversuche durchgeführt. Die wichtigsten Versuchsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Auf eine geotextile Schutzschicht darf keinesfalls verzichtet werden, da sonst die Kunststoffdichtungsbahn zu starke Eindrückungen erhält oder sogar perforiert wird; - Der Feuchtigkeitsgehalt einer geotextilen Schutzschicht aus Endlosfaservliesstoff hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Tiefe der Eindrückungen in die Kunststoffdichtungsbahn; - Für die geotextile Schutzschicht sollte eine Mindestgeotextilmasse mit einem Mittelwert minus Standardabweichungen von 900 und größer als 1.200 g/m2 gewählt werden; - Dränmatten bieten einen gewissen Schutz, sollten jedoch mit einem luftseitigen Schutzvlies (Robustheitsgrad 4) versehen werden; - Beschädigungen der Kunststoffdichtungsbahn durch Vorbelastungen im Flächendruckversuch haben im Kurzzeit-Berstdruckversuch nur einen geringen Einfluss auf das mehrachsige Dehnungsverhalten. Die neuen Forschungsergebnisse sollten bei der Neufassung der ZTV-ING Berücksichtigung finden. Es wird empfohlen, Zeitstanddruckversuche als "Indextests" und Flächendruckversuche im Brunnentopf als "Anwendungstechnische Versuche" in die Regelwerke aufzunehmen

Icelandic analogs to Martian flood lavas

We report on new field observations from Icelandic lava flows that have the same surface morphology as many Martian flood lava flows. The Martian flood lavas are characterized by a platy-ridged surface morphology whose formation is not well understood. The examples on Mars include some of the most pristine lava on the planet and flows >1500 km long. The surfaces of the flows are characterized by (1) ridges tens of meters tall and wide and hundreds of meters long, (2) plates hundreds of meters to kilometers across that are bounded by ridges, (3) smooth surfaces broken into polygons several meters across and bowed up slightly in the center, (4) parallel grooves 1–10 km long cut into the flow surface by flow past obstacles, and (5) inflated pahoehoe margins. The Icelandic examples we examined (the 1783–1784 Laki Flow Field, the Búrfells Lava Flow Field by Lake Myvatn, and a lava flow from Krafla Volcano) have all these surface characteristics. When examined in detail, we find that the surfaces of the Icelandic examples are composed primarily of disrupted pahoehoe. In some cases the breccia consists of simple slabs of pahoehoe lava; in other cases it is a thick layer dominated by contorted fragments of pahoehoe lobes. Our field observations lead us to conclude that these breccias are formed by the disruption of an initial pahoehoe surface by a large flux of liquid lava within the flow. In the case of Laki, the lava flux was provided by surges in the erupted effusion rate. At Búrfells it appears that the rapid flow came from the sudden breaching of the margins of a large ponded lava flow. Using the observations from Iceland, we have improved our earlier thermal modeling of the Martian flood lavas. We now conclude that these platy-ridged lava flows may have been quite thermally efficient, allowing the flow to extend for >100 km under a disrupted crust that was carried on top of the flow

Untersuchung der Schutzwirksamkeit von Geotextilien bei Tunnelabdichtungen aus Kunststoffdichtungsbahnen

Kunststoffdichtungsbahnen sind empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Zum Schutz vor Beschädigungen wird zwischen der Spritzbetonschale und Dichtungsbahn ein Geotextil eingebaut. Die derzeit gültigen Regelwerke enthalten keine Vorgaben zur Prüfung der Wirksamkeit von Schutzschichten. Daher wurden Versuchsserien durchgeführt, in denen Dichtungsbahnen und Geotextilien zur Simulation der Wirkungen von hervorstehenden Körnern im Spritzbeton mit einem pyramidenförmigen Stempel lokal auf Druck und in einem Teil der Versuche zusätzlich auf Zug beansprucht wurden. Zudem wurden Flächendruckversuche in einem Brunnentopf mit einer mit Zuschlagkörnern beklebten Abdichtungsrücklage ausgeführt. Die Untersuchungen ergaben: a) Bei allen gewählten Versuchsvarianten und Randbedingungen nahm die Schutzwirksamkeit mit zunehmender Geotextilmasse signifikant zu. Ungeschützte Kunststoffdichtungsbahnen wurden im Vergleich dazu unzulässig deformiert. b) Die Eigenschaften und die Dicken der Dichtungsbahnen erwiesen sich ebenfalls als wesentlich. So waren bei Druckversuchen mit gleicher Druckbelastung und Schutzschicht die Einkerbungen in die PVC-Bahn tiefer als die in die PE-Bahnen. c) Bei allen untersuchten Materialkombinationen blieben die Dichtungsbahnen trotz der extremen Last- und Verformungsbeanspruchungen dicht, wiesen aber zum Teil erhebliche punktuelle Einkerbungen durch Zuschlagkörner auf. d) Mit zunehmender Geotextilmasse wurden erwartungsgemäß geringere Einkerbungen in die Kunststoffdichtungsbahn gemessen. e) Die Einkerbungen in die Kunststoffdichtungsbahn waren bei einem Endlosfaservliesstoff geringer als bei einem Stapelfaservliesstoff. - Die Versuchsergebnisse zeigen, dass eine geeignete Schutzschicht zwingend notwendig ist, um unzulässige Beschädigungen der Kunststoffdichtungsbahnen zu vermeiden