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Title:
BASE SEAL FOR A STOCKPILE, IN PARTICULAR A RESIDUAL SALT STOCKPILE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/006981
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a base seal for a stockpile, in particular for a residual salt stockpile, said seal comprising two layers laid on top of one another. The upper layer has a mixture of gravel, sand and bentonite or powdered clay with a permeability coefficient of k ≤ 10-9 m/s and the lower layer has a mixture of sand and bentonite or powdered clay with a permeability coefficient of k ≤ 5*10-10 m/s.

Inventors:
FELDBERG INES (DE)
KIND HANS-JOACHIM (DE)
KOCKX MATTHIAS (DE)
LESCH MICHAEL (DE)
PALM ALBRECHT (DE)
WESTPHAL MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/DE2011/001077
Publication Date:
January 19, 2012
Filing Date:
May 17, 2011
Export Citation:
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Assignee:
K & S AG (DE)
FELDBERG INES (DE)
KIND HANS-JOACHIM (DE)
KOCKX MATTHIAS (DE)
LESCH MICHAEL (DE)
PALM ALBRECHT (DE)
WESTPHAL MARTIN (DE)
International Classes:
B09B1/00; E02D31/00
Domestic Patent References:
WO1995033894A11995-12-14
Foreign References:
DE19540387A11996-05-23
EP0443567A11991-08-28
DE4117270A11992-12-03
EP0456035A21991-11-13
EP0453619A11991-10-30
Attorney, Agent or Firm:
WALTHER - WALTHER & HINZ GBR (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Basisabdichtung einer Halde, insbesondere einer Rückstandssalzhalde s umfassend zwei übereinander angeordnete Schichten, wobei die obere

Schicht ein Gemisch aus Kies, Sand und Bentonit oder Tonmehl mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k < 10"9 m/s aufweist, und die untere Schicht, ein Gemisch aus Sand und Bentonit oder Tonmehl mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k < 5*10'10 m/s aufweist.

0

2. Basisabdichtung einer Halde nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Reibungswinkel der oberen Schicht φ > 35 ° beträgt. 5 3. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Reibungswinkel der unteren Schicht φ > 30 ° beträgt. 0 4. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gemisch der unteren Schicht ein Polymer zur Verbesserung der dichtenden Eigenschaften aufweist.

5

5. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sand einen Körnungsbereich von 0-2 mm aufweist.

0

6. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass der Kies einen Körnungsbereich von 8-16 mm aufweist.

7. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass der Anteil an Bentonit oder Tonmehl in dem Gemisch für die obere Schicht ca.2-10 Gew. %, vorzugsweise 3-5 Gew. % beträgt.

8. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass der Anteil an Bentonit oder Tonmehl in dem Gemisch für die untere Schicht > 11 Gew. % beträgt.

9. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass die obere Schicht eine Mächtigkeit von > 0,2 m aufweist.

10. Basisabdichtung einer Halde nach einem der voranstehenden

Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

dass die untere Schicht eine Mächtigkeit von > 0,1 m aufweist.

Description:
BASISABDICHTUNG EINER HALDE, INSBESONDERE EINER RÜCKSTANDSSALZHALDE

Halden und obertägige Ablagerungen der unterschiedlichsten Art sind bekannt, so zum Beispiel auch Rückstandssalzhalden. Solche

Rückstandssalzhalden haben häufig eine Höhe von über 120 m und erzeugen entsprechende Flächenlasten und Schubspannungen. Das heißt, durch das große Gewicht werden hohe Normal- und Tangentialkräfte auf den Untergrund der Aufstandsfläche ausgeübt. Die Folge hiervon ist eine Verformung an der Basis der Halde, das heißt, es treten Setzungen und vertikale Verschiebungen auf. Im Bereich der Verformung kann es zu Streckungen und Stauchungen des Dichtungssystems kommen. Im

Zentrum der Halde sind diese Verformungen, hier die Setzungen, auflastbedingt höher als in den Randbereichen. In den Randbereichen treten neben den Setzungen auch vertikale Verschiebungen auf.

Diese Verformungen muss das Basisabdichtungssystem unter den jeweiligen haldentypischen Standortbedingungen aufnehmen.

Stand der Technik zur Abdichtung der Haldenbasis sind Tonabdichtungen, die auch für Rückstandssalzhalden zum Einsatz kommen. Hierbei wird auf dem Unterboden, auf dem die Halde aufgeschüttet wird, eine Tonschicht mit einer Mächtigkeit von ungefähr 0,3 m aufgebracht. Der

Durchlässigkeitsbeiwert einer solchen Tonschicht liegt bei k < 10 "9 m/s. Eine andere Variante besteht in einer sogenannten Vergütung des

Oberbodens. Unter einem vergüteten Oberboden wird ein Boden verstanden, in den Tonmehl oder Bentonit mit einem entsprechenden Gewichtsanteil eingearbeitet wird. Der Anteil des Tonmehls beträgt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Bodens zwischen 3 und 10 Masseprozent. Aus der EP 0 456035 A2 ist in diesem Zusammenhang bekannt, bei einer Fahrbahndecke für befahrbare Verkehrsflächen, vornehmlich im Bereich von Tankstellen unterhalb des Fahrbahnbelages eine Dichtungsschicht aus einer Mischung aus Tonmineralien z. B. Montmorillonit und anderen Mineralstoffen vorzusehen. Die Mischung ist aus Fraktionen

unterschiedlicher Körnung so zusammengesetzt, dass das Volumen der jeweils feineren Körnung größer als das Porenvolumen der jeweils größeren Körnung und das Größtkorn der feineren Körnung gleich oder kleiner als etwa 1/10 des Kleinstkorns der größeren Körnung sind. Des Weiteren ist aus der EP 0 453 619 A1 ein mehrschichtiger

Bodenaufbau für Plätze zum Ab- und Umfüllen von wassergefährdenden Stoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen bekannt, der eine Bentonit enthaltende Sperrschicht aufweist. Aufgrund der haldenspezifischen Gegebenheiten (hohe Auflast, Anfall von versalzenem Haldenwasser, Löslichkeit und viskoplastisches

Materialverhalten des Haldenmaterials) muss die Basisabdichtung über eine entsprechende Festigkeit verfügen, die den mechanischen

Beanspruchungen widersteht und die die Standsicherheit des

Haldenkörpers nicht negativ beeinflusst. Andererseits muss sie

ausreichend verformbar sein, um die auflastbedingten Verformungen des Untergrundes und der Basisabdichtung aufzunehmen, ohne dabei ihre Wirksamkeit zu verlieren. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, eine alternative Basisabdichtung für eine Halde insbesondere eine Rückstandssalzhalde bereitzustellen, die unter standorttypischen

Gegebenheiten den Verformungen widerstehen kann, ohne dass es zu einer wesentlichen Verschlechterung des Durchlässigkeitsbeiwerts kommt.

5 Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Basisabdichtung einer Halde, insbesondere einer Rückstandssalzhalde, vorgeschlagen, dass die Basisabdichtung zwei übereinander angeordnete Schichten umfasst, wobei die obere Schicht ein Gemisch aus Kies, Sand und Bentonit oder Tonmehl mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k < 10 "9 m/s aufweist, i o und die untere Schicht ein Gemisch aus Sand und Bentonit oder Tonmehl mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k < 5 * 10 "10 m/s aufweist. Die Wahl zwischen Bentonit oder Tonmehl als Teil des Gemisches zur Bildung der Schicht der Basisabdichtung hängt davon ab, welches Material tatsächlich in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Bei dem Einsatz von Bentonit

15 beträgt der Smektitanteil mehr als 50 %, das Tonmehl enthält lllit und

Smektit in unterschiedlichen Mengenanteilen. Eine Basisabdichtung, die in dieser Weise ausgebildet ist, wirkt unter Beanspruchung der Halde in folgender weise: Die obere Schicht der Basisabdeckung mit einem

Gemisch aus Kies, Sand und Bentonit oder Tonmehl stellt eine sogenannte

20 kornabgestufte, mineralische Dichtung dar, wobei der Körnungsbereich des Sandes zwischen 0 und 2 mm und der des Kieses zwischen 8 und 16 mm beträgt. Die untere Schicht, die aus Sand und Bentonit oder Tonmehl hergestellt ist, ist von der Konsistenz her duktiler als die obere Schicht. Aufgrund des Gewichts der Halde treten Beanspruchungen an der Basis

25 auf, was zu Streckungen und Stauchungen führen kann. Kommt es zu einer solchen Verformung, dann hat sich herausgestellt, dass bei einer Streckung der Basisabdichtung die untere Schicht in die obere Schicht eindringt, und dort wiederum dafür sorgt, dass die Basisabdichtung weiterhin ihre

Funktion erfüllt. Das heißt, die Basisabdichtung regeneriert sich im Zuge

30 der Verformung selbst. Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist insbesondere vorgesehen, dass der Reibungswinkel der oberen Schicht φ > 35 ° und der der unteren Schicht φ > 30° beträgt. Bei

auflastbedingter Verformung der Basisabdichtung, die sowohl vertikal als auch horizontal erfolgen kann, kann das Material des Gemisches der unteren Schicht in die Unterseite der oberen Schicht eindringen und sorgt auf diese Weise für einen im Wesentlichen gleichbleibenden

Durchlässigkeitsbeiwert. Zur Verminderung des Durchlässigkeitsbeiwertes kann in das Gemisch der unteren Schicht ein Polymer (z. B. eine lange Kohlenstoffkette mit hoher Molmasse und entsprechend aktiven

Seitengruppen) enthalten, was auch die Salzresistenz noch verbessert. Ferner hat sich herausgestellt, dass der Anteil an Bentonit oder Tonmehl in dem Gemisch für die obere Schicht ca. 2 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 5 Gewichtsprozent an dem Gesamtgemisch beträgt. Der Anteil an Bentonit oder Tonmehl in dem Gemisch für die untere Schicht liegt bei > 1 1 Gewichtsprozent in Bezug auf das Gesamtgemisch. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die obere Schicht eine Mächtigkeit von > 0,2 m, hingegen die untere Schicht eine Mächtigkeit von > 0,1 m aufweist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Menge an Tonmehl oder Bentonit in dem Gemisch der oberen Schicht im Wesentlichen von der Komverteilung des Kiesanteiles abhängig ist. Das heißt, in Abhängigkeit von der Korn Verteilung erfolgt die Zugabe von

Tonmehl oder Bentonit. Es ist Stand der Technik, dass in Laborversuchen die Kornverteilung ermittelt und der Bentonit oder Tonmehlanteil darauf abgestimmt wird. Festzuhalten ist somit, dass aufgrund der

Beanspruchungen die einzelnen Schichten sich aufgrund des

Pressverbundes gegeneinander abdichten. Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert und eingereicht.

Figur 1 zeigt im Schnitt schematisch eine Rückstandssalzhalde; Figur 2 zeigt schematisch eine zweischichtige ausgebildete

Basisabdichtung im Ausgangszustand;

Figur 3 zeigt eine Basisabdichtung gemäß Figur 2 nach einer

Verformung.

Die mit 1 bezeichnete Rückstandssalzhalde steht auf dem Unterboden 2 auf, wobei sich zwischen der Rückstandssalzhalde 1 und dem Unterboden 2 die mit 10 bezeichnete Basisabdichtung befindet. Die mit 10 bezeichnete Basisabdichtung umfasst die obere Schicht 1 1 , und die untere Schicht 15. Die obere Schicht 1 1 weist ein Gemisch aus Kies, Sand und Bentonit oder Tonmehl auf, wohingegen die untere Schicht feiner ausgebildet ist, und Sand und Bentonit oder Tonmehl aufweist. Bei der Darstellung gemäß Figur 2 ist der Ausgangszustand der Basisabdichtung dargestellt.

Es ist bekannt, dass sich unter der Einwirkung der Beanspruchungen die Basisabdichtung verformen kann. Die Wirksamkeit der Basisabdichtung wird in den verformten Bereichen, die gestaucht und verdichtet werden nicht beeinflusst. In den Bereichen, die gestreckt und verdichtet werden, kann die Wirksamkeit zunehmen, das heißt, der Durchlässigkeitsbeiwert bleibt gleich oder wird geringer. Das Prinzip der erfindungsgemäßen Basisabdichtung besteht nunmehr darin, dass die untere Schicht 15, die feiner und duktiler ausgebildet ist als die obere Schicht 16, sich in den unteren Teil der oberen Schicht einpresst, und so die gesamte

Basisabdichtung wirksam bleibt bzw. die Wirksamkeit sich verbessert.