FUNKTIONEN | IVGeokunststoffe, Nachhaltigkeit, Ökobilanz

Geobaustoffe–Funktionen

Funktionen von Geobaustoffen im Überblick

Geobaustoffe übernehmen im Bauwesen eine Vielzahl zentraler Funktionen, die maßgeblich zur Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit von Bauwerken beitragen. Dazu zählen unter anderem Bewehrung, Trennung, Filtration, Schutz und Entwässerung. Die folgende Übersicht erläutert diese Funktionen und zeigt ihre Bedeutung für den gezielten und effizienten Einsatz von Geobaustoffen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen.

Trennen

Trennen – Zwischen hartem Schüttmaterial und weichem Untergrund

Als Trennschicht verhindern Geotextilien die Vermischung benachbarter Bodenarten oder Füllmaterialien untereinander.

Zur Anwendung kommen Vliesstoffe, Gewebe und Verbundstoffe aus synthetischen Polymeren. Die Auswahl des geeigneten Produktes richtet sich nach den Körnungen der Tragschichtmaterialien und den zu erwartenden Belastungen durch den Baubetrieb.

Das Geotextil muss den Einbau und den späteren Baubetrieb unbeschädigt überstehen und für die Lebensdauer der Konstruktion alterungsbeständig sein. Geotextilien werden als Trennschicht im gesamten Erd- und Grundbau eingesetzt. Die wichtigsten Einsatzgebiete für Geotextilien als Trennschicht sind Straßen- und Wegbau, Verkehrsflächen, Gleisbau, Wasserbau, Deponiebau, Garten- und Landschaftsbau sowie Reit- und Sportplatzbau.

Filtern

Filtern – Flüssigkeit durchlassen, Bodenteilchen zurückhalten

Als Filter halten Geotextilien Bodenbestandteile oder andere Partikel zurück, während der Durchfluss von Flüssigkeiten senkrecht zur Filterebene ermöglicht wird.

Zu unterscheiden sind die mechanische Festigkeit (Bodenrückhaltevermögen) und die hydraulische Filterwirksamkeit mit dem Ziel einer druckverlustarmen Wasserableitung.

Die Anforderungen können auch von einem mineralischen Filter erfüllt werden. Geotextile Filterschichten haben sich jedoch als anwendungsgerechte und wirtschaftliche Alternativen durchgesetzt.

Wie bei mineralischen Filterschichten kann auch bei geotextilen Filtern die Filterweglänge (die Dicke des Geotextils) von Einfluss auf die langfristige, mechanische und hydraulische Filterwirksamkeit sein. Hauptanwendungsgebiete für Filter sind der Wasserbau und die Filterschichten von Dränsystemen.

Dränen

Dränen – Flüssigkeit ableiten

Als Filter halten Geotextilien Bodenbestandteile oder andere Partikel zurück, während der Durchfluss von Flüssigkeiten senkrecht zur Filterebene ermöglicht wird.

Zu unterscheiden sind die mechanische Festigkeit (Bodenrückhaltevermögen) und die hydraulische Filterwirksamkeit mit dem Ziel einer druckverlustarmen Wasserableitung.

Dränsysteme werden als Einzelelemente oder als Verbundelemente angeboten. Verbundelemente bestehen aus mindestens einer Filterschicht und einer Sickerschicht. Die Abflussspende wird in der Sickerschicht druckverlustarm abgeführt.

Schützen

Schützen – Empfindliche Oberflächen gegen mechanische Beanspruchung

Kunststoffdichtungsbahnen, beschichtete Bauteile, aber auch andere Bauwerksteile müssen vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden. Ohne Schutz können Beschädigungen beispielsweise durch scharfkantige Unebenheiten des Untergrundes oder durch das Verfüllmaterial der Abdeckung auftreten.

Als Schutzschicht werden Vliesstoffe und Verbundstoffe verwendet. Zu den Verbundstoffen zählen insbesondere mit Gewebe verstärkte Vliesstoffe, Doppelgewebe und Verbundvliesstoffe mit mineralischen Füllungen. Für die Schutzfunktion sind neben der Schichtdicke des Geobaustoffelementes und der Flächenmasse, die Durchschlag- und Durchdrückfestigkeit von Bedeutung.

Vliesstoffe und Verbundstoffe werden z.B. im Deponie- und Tunnelbau zum Schutz von Kunststoffdichtungsbahnen eingesetzt. Auch im Rohrleitungsbau haben sich entsprechende Schutzelemente bewährt.

Bewehren

Bewehren – Erde als Stützkonstruktion oder in der Fläche verstärken

Bewehren heißt, unter oder zwischen Bodenschichten Geobaustoffe zur Aufnahme von Zugkräften einzubauen, um die mechanischen Eigenschaften von Bodenschichten zu verbessern.

Bewehrungselemente haben sich sowohl in der Fläche zur Erhöhung der Zugfestigkeit von mineralischen Schichten als auch beim Bau von Erdwällen als Kunststoff-Bewehrte-Erdstützkonstruktion (KBE) zur Reduzierung der Verformungen bewährt.

Dichten

Dichten – Wasserundurchlässige Schicht einbauen

Die Dichtung ist von wesentlicher Bedeutung im Hinblick auf den Umwelt- und Grundwasserschutz für die Gebrauchsfähigkeit und die Lebensdauer von Bauwerken.

Als technisch dichte Barrieren gegen Flüssigkeiten und Gase haben Kunststoffdichtungsbahnen und geosynthetische Tondichtungsbahnen große Bedeutung im Bauwesen erlangt. Dies gilt insbesondere im Deponie-, Tunnel- und Wasserbau.

Zur Anwendung kommen Kunststoffdichtungsbahnen, insbesondere aus Polyethylen unterschiedlicher Dichte und Modifikation und mit Dicken von mehr als 1,0 mm. Auf der abzudichtenden Fläche werden Kunststoffdichtungsbahnen von zugelassenen Fachbetrieben lose verlegt und miteinander verschweißt.

Kunststofffolien mit 0,3 bis 1,0 mm Dicke werden verwendet, wenn geringe Beanspruchungen zu erwarten sind. Dies gilt vorwiegend für temporäre Abdeckungen und auch für Gartenteiche.

In einigen Bereichen erlangen geosynthetische Tondichtungsbahnen zunehmende Bedeutung. Hier übernimmt Bentonit die dichtende Funktion. Sie eignen sich besonders als Deck- und Trägergeotextil für steilere Böschungen, weil mit ihnen in der Regel höhere Kontaktreibungswinkel erzielt werden können als mit anderen Geotextilien.

Verpacken

Dränen – Flüssigkeit ableiten

Unter dem Begriff Verpacken in der Geotechnik und im Wasserbau werden Anwendungen von Geobaustoffen verstanden, bei denen Baustoffe – vornehmlich Erdstoffe – in Form von Schläuchen, Säcken und Containern umhüllt werden.

Neben der eigentlichen Verpackungsfunktion übernehmen die Geobaustoffe anwendungsbezogen auch Funktionen wie Schützen, Filtern, Trennen und Bewehren. Zur Anwendung kommen Vliesstoffe, Gewebe, Geogitter und Verbundstoffe.

Mit Sand oder andern Mineralstoffen gefüllte Säcke/Schläuche werden beispielsweise zur Sohlsicherung von Bauwerken im Wasserbau eingesetzt. Auch die Entwässerung von Schlämmen aus Teichen und Industrieanlagen über Schläuche in unterschiedlichen, auf die jeweilige Anwendung abgestimmten Dimensionen gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Erosionsschutz

Erosionsschutz – Bodenabtrag durch Wasser und Wind verhindern

Geobaustoffe und Verbundstoffe mit dreidimensionaler Struktur verhindern den Abtransport von Bodenteilchen durch Wasser und Wind.

Erosionsrinnen lassen sich mit Wirrgelegestrukturen besonders gut vermeiden, insbesondere während des Vegetationswuchses, weil der in die räumlich statische Anordnung des Wirrgeleges eingebrachte Boden einen sehr guten Halt hat und gegen Auswaschen weitgehend gesichert ist.

Geotextile Erosionsschutzprodukte werden überwiegend auf Böschungen eingesetzt.

Stabilisieren

Stabilisieren – Minimierung der Verformung von ungebundenen, granularen Schichten

Unter dem Begriff Stabilisieren versteht man die Verbesserung des mechanischen Verhaltens von ungebundenem, granularem Material.

Eine oder mehrere Geobaustofflagen reduzieren Verformungen durch aufgebrachte Kräfte wodurch die Bewegungen des ungebundenen Materials verringert werden.

Asphalteinlagen

Asphalteinlagen – Reflexionsrisse verzögern

Asphalteinlagen bieten sowohl bei Erhaltungsmaßnahmen als auch beim Neubau eine wirtschaftliche Lösung, um die Gebrauchstauglichkeit von Verkehrswegen in Asphaltbauweise zu erhöhen und die Nutzungsdauer zu verlängern. Als Einlage zwischen alter, gerissener Fahrbahndecke und neuer Asphaltdecke verzögern Asphalteinlagen nachweislich die Bildung von Reflexionsrissen in die neue Asphaltschicht, wodurch die Intervalle für bauliche Erhaltungsmaßnahmen deutlich verlängert werden können.

Das FGSV-Arbeitspapiers Nr. 770 „Arbeitspapier für die Verwendung von Vliesstoffen, Gittern und Verbundstoffen im Asphaltstraßenbau“ wird derzeit überarbeitet mit dem Ziel, daraus ein Merkblatt der FGSV mit höherer Verbindlichkeit zu machen. Um in der Zwischenzeit dem (potenziellen) Anwender Unterstützung beim Einsatz von Asphalteinlagen zu geben hat der IVG einen Leitfaden, eine Checkliste und Basisanforderungen zur Qualifikation von Fachverlegern veröffentlich.

Nicht zuletzt die Tatsache, dass die FGSV die ursprüngliche „ad-hoc-Gruppe Asphalteinlagen“ inzwischen zum „Arbeitskreis AK 7.3.8 Asphalteinlagen“ aufgewertet hat, spricht für die weiterhin zunehmende Bedeutung dieser Bauweise im Straßenerhaltungsmanagement.

Anwendungsbereiche und Funktionen

Verschaffen Sie sich einen Überblick über die gängigsten Funktionen von Geobaustoffen.