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Chemische Veränderungen von Geotextilien unter Bodenkontakt
BASt-Bericht S 41
H. F. Schröder, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
45 Seiten
Erscheinungsjahr: 2005
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Im Rahmen des Vorhabens wurden zwei Geotextilien nach 14 beziehungsweise 21 Jahren Exposition in zwei Bauwerken auf ihren Erhaltungszustand untersucht. Die Untersuchungen wurden dadurch erschwert, dass keine gesicherten Referenzmaterialien zur Verfügung standen.
Es handelte sich einerseits um einen Versuchsdamm, der im sogenannten Überschüttverfahren direkt auf Torfboden errichtet worden war. Das Armierungsgewebe in der Dammsohle war 14 Jahre dem Grundwasser ausgesetzt. Es zeigte sich, dass die Torfumgebung, die niedrigen Bodentemperaturen und die hohen Dauerspannungen bei dem Gewebe keine signifikant nachweisbaren Veränderungen der CEG- und DEG-Gehalte, der mittleren Molmassen und der Faseroberflächen (REM) verursachten. Es ist wahrscheinlich, dass die schon aus Modellversuchen bei erhöhten Temperaturen gemachten Lebensdauervorhersagen gelten. Danach wären für eine Minderung der Festigkeit der PET-Garne um 10 % bei den Bodentemperaturen von etwa 10 °C mehrere Jahrhunderte Exposition erforderlich.
Bei dem anderen Material handelte es sich um einen thermisch verfestigten Vliesstoff, im wesentlichen aus PP. Dieser wurde als Unterlage für einen Straßendamm über Torfboden verwendet. Auch dieser Vliesstoff wurde nach 21 Jahren Exposition in einem hervorragenden Zustand exhumiert. Der Zustand ist durch das weitgehend erhaltene Stabilisatorsystem begründet. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer Kombination eines wie sterisch gehinderte Phenole wirkenden Stabilisators (SHPh) und eines wie ein HAS wirkenden Stabilisators. Während bei dem SHPh, beim Vergleich mit einem vermuteten Referenzmaterial etwa 20 % der Menge verloren ging, sind bei dem HAS keine signifikanten Verluste nachweisbar. Allein aus der Einschätzung der Aktivität des verbliebenen SHPh wäre unter gleichen Umgebungsbedingungen eine weitere Lebensdauer des Materials von mindestens etwa 6 Jahrzehnten zu erwarten.
Es wäre zu wünschen, dass derartige Untersuchungen an geeigneten Beispielen fortgeführt werden, damit die Sicherheit beim Langzeit-Einsatz von Geokunststoffen untermauert wird. Dies würde den Einsatz der mit Geokunststoffen möglichen innovativen und umweltfreundlichen Bauverfahren sehr fördern.
Der Originalbericht enthält als Anlagen eine Fotodokumentation zum Ausbau des Armierungsgewebes aus einem Abschnitt des Versuchsdammes bei Rübke sowie rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des Armierungsgewebes und des Vliesstoffes aus dem Straßenunterbau bei Zengermoos (ANL. REM). Auf die Wiedergabe dieser Anlagen wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anlagen im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.
Chemical changes in geo-textiles making contact with soil
This program was used to investigate the condition of two geo-textiles after 14 and 21 years respectively of exposure in two installations. The investigations were made difficult by an unavailability of verified reference material.
The first installation consisted of an experimental embankment built directly on a peat floor using the heaping technique. The reinforcement fabric at the base of the embankment had been exposed to ground water for 14 years. Evidently, the peat environment, low ground temperatures and high continuous strains did not cause any significant, verifiable changes in the fabric's CEG / DEG content, average molar mass or fibre surface (REM). The life cycles forecast on the basis of previous model tests conducted at higher temperatures probably hold true here as well. According to these forecasts, several hundred years of exposure would be required to lower the strength of the PET yarns by 10 % at a soil temperature of roughly 10°C.
The other installation contained thermally solidified, non-woven fabric essentially comprising PP. This material was used as a base for a road embankment on a peat floor. It, too, was in an excellent condition on removal after 21 years of exposure. This is explained by the largely unspoilt stabilizer system, essentially comprising a combination of a stabilizer similar in action to sterically hindered phenols (SHPh) and a stabilizer similar to HAS. Whereas roughly 20% of the SHPh was lost compared with an assumed reference material, the HAS did not exhibit any significant losses. Given constant ambient conditions, the estimated activity of the remaining SHPh alone would indicate a remaining material life cycle of at least decades.
It would be desirable to continue such investigations on suitable examples to substantiate the long-term operational reliability of geo-textiles. This would greatly encourage their use in innovative, environmentally friendly construction techniques.
Appendices to the original report include photographs documenting removal of the reinforcement fabric from a section of the experimental embankment near Rübke, as well as electron microscope scans of the reinforcement fabric and non-woven fabric forming part of the road substructure near Zengermoos (REM). The appendices do not accompany this publication. They are available for viewing at the Federal Highway Research Institute. References to the appendices have been retained in the report for the reader's information.