Anforderungen an hydraulische Eigenschaften von Geokunststoffen auf der Basis von neuen EN-Prüfmethoden

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2008/402

Schlüsselwörter (Deutsch)

Geokunststoff, Geotextil, Geovlies, Geogewebe, Trennen, Filtern, Trennvlies, Anforderungen, Durchlässigkeit, Verstopfung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

.Nach Zusammentragen der Informationen und einer Literaturauswertung (Stand der Technik) wird ein zielgerichtetes Untersuchungsprogramm aufgestellt. Dabei sollen die marktüblichen Geotextiltypen berücksichtigt werden. Nach der Durchführung der Untersuchungen werden die Grundlagen für neue Anforderungen in der SN 670 241 bezüglich des Leistungsvermögens für die Eigenschaften "Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene ohne Auflast" erarbeitet.

Kurzbeschreibung (Englisch)

After collating the information and carrying out a literature evaluation (prior art), a goal-oriented research program will be set up with reference to commercially available types of geotextiles. On completion of this research, the foundations for new requirements in SN 670 241 regarding performance for "water permeability normal to the plane without load" will be drawn up.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Die Norm SN 670 241a beinhaltet Anforderungen an die Festigkeitseigenschaften und an hydraulische Eigenschaften von Geotextilien.

Das vorliegende Forschungsvorhaben behandelt die hydraulischen Eigenschaften. Die Abklärung der Witterungsbeständigkeit und damit einen Teil der Festigkeitseigenschaften erfolgt im Forschungsvorhaben VSS 2008/403. Die Abklärung der Schutzwirksamkeit von Geotextilien für Abdichtungen ist in einem späteren Forschungsvorhaben geplant. Es handelt sich bei den Forschungsvorhaben um komplett unterschiedliche Prüfverfahren, die thematisch und bearbeitungstechnisch miteinander wenig zu tun haben, obwohl sie in der gleichen Norm behandelt werden. Die einzelnen Forschungsvorhaben werden durch die getrennte Durchführung überschaubar und können je durch eine Forschungsstelle geleitet werden, welche im betreffenden Gebiet ihre Stärken, ihre Erfahrungen und die vorhandenen Einrichtungen voll zur Geltung bringen kann. Die Forschungsvorhaben können dadurch rascher und effizienter abgewickelt werden als in einem einzelnen grossen Projekt.

Bei gleichzeitiger Durchführen des vorliegenden Forschungsvorhabens mit dem Forschungsvorhaben VSS 2008/403 werden zusätzlich Vorteile bei der Materialbeschaffung erreicht.

Ein Synthesebericht der Forschungsvorhaben bringt keinen zusätzlichen Nutzen, in separaten Berichten findet sich der Leser leichter zurecht.

Die Abklärungen zu den Anforderungen an die Schutzwirksamkeit (Schutz von Abdichtungen) von Geokunststoffen auf der Basis von neuen EN-Prüfmethoden sind ebenfalls ein komplett abgetrenntes Thema, welche sinnvollerweise in einem separaten Forschungsvorhaben erfolgen.

Eigenschaft "Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene"

Die Eigenschaft "Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene" von Geotextilien wird im Vergleich mit der gültigen Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene-Prüfung nach EN ISO 11058 und nach der ungültigen SN 670 240 durchgeführt. Diese zwei Prüfungen unterscheiden sich durch die Auflast. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden die verschiedenen Prüfverfahren verglichen und die Erkenntnisse als Grundlage für die Überarbeitung der SN 670 241 verwendet. Mit den gleichzeitig durchgeführten Wasserdurchlässigkeitsprüfungen im System mit Bodenmaterial wird die Sicherheit der Erkenntnisse vertieft.

Durch das gleichzeitige Durchführen des Forschungsvorhabens mit dem Forschungsvorhaben VSS 2008/403 werden bei Planung, Materialbeschaffung, Durchführung und Auswertung Synergieeffekte geschaffen und genutzt.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

• Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen zu ersetzendem SN- und gültigem EN ISO-Prüfverfahren betreffend Eigenschaft Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene.
• Beseitigung bestehender Handelshemmnisse.
• Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene am Produkt alleine und im System mit Bodenmaterial.
• Aussagen zur Sicherheit und langfristigen Eignung von Geotextilien beim Einsatz mit der Funktion Trennen und Filtern betreffend Eigenschaft Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene.
• Grundlagen für die Festlegung von Anforderungen an die Eigenschaft Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene bei der Überarbeitung der SN 670 241. Mit richtigen Anforderungen wird die Nachhaltigkeit der Ausführung langfristig gewährleistet.
• Die Nutzniesser sind die Bauherrschaften und damit die Allgemeinheit.

Methoden (Deutsch)

- Start-up Sitzung, Auswertung der ergänzenden Literaturrecherche,
Planung und Organisation des Programms für Prüfungen im Labor

- Beschaffung Geotextilien (Prüfmuster)

- Durchführen des Prüfprogramms

- Auswerten der Prüfungen im Labor

- Berichterstellung, Anforderungsvorschläge

- Publikation und Projektabschluss, Teilentwurf Anforderungen

Zur Erreichung der Projektziele werden folgende Parameter und Prüfungen vorgeschlagen:

Geotextilien

Im Rahmen der Forschungsarbeit werden 9 Produkte einbezogen.
Es sind die folgenden Geotextilien:
- 4 Trennvliese (Geotextilien in Form von Geovliesstoff),
- 1 Bändchengewebe (Geotextilien in Form von Geogewebe)
- 4 Filtergewebe (Geotextilien in Form von Geogewebe)

Prüfverfahren

Die Geotextilien werden wie folgt getestet:

· Laborversuch, Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene, mit Auflast nach SN 670 240:
Unter Einhaltung eines konstanten hydraulischen Gradienten wird der Wasserdurchfluss normal zur Ebene unter einer Normalspannung von 20 und 200 kN/m^-2 bestimmt^.

· Laborversuch, Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene, ohne Auflast nach EN ISO 11058:
Für die Bestimmung des Wasserdurchfluss normal zur Ebene ohne Auflast wird das Verfahren mit konstanter Druckhöhe angewendet.

· Laborversuch, Durchlässigkeitsbeiwert normal zur Ebene in Kombination mit Bodenmaterial nach
CEN ISO/TS 17892-11:
Die Proben werden zusammen mit durchlässigem Bodenmaterial auf die Durchlässigkeit normal zur Ebene geprüft.

Anzahl Varianten für die Wasserdurchlässigkeitsbestimmung:
Ausgehend von 9 Produkten und jeweils 5 Parallelversuchen pro Produkt resultieren pro Prüfverfahren 45 Prüfungen. Der Zeitbedarf für alle Laborversuche beträgt gute 6 Monate.

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

Keine.

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

Forschungsresultate, die den direkten Vergleich des in der Schweiz bisher angewandten Prüfverfahrens nach SN 670 240:1996 mit dem Prüfverfahren nach SN EN 11058:1999 aufzeigen, liegen nicht vor.
Die Literatur enthält Forschungsresultate zum Wasserdurchlässigkeitsverhalten von Geotextilien normal zur Ebene vor allem hinsichtlich des Langzeitverhaltens der hydraulischen Eigenschaften [5], [6], [7], [8], [9].

Projektziele (Deutsch)

Die im Jahre 1997 eingeführte Norm SN 670 241 "Geotextilien; Anforderungen an die Funktionen Trennen, Filtern und Drainieren" wurde im Jahre 2007 redaktionell teilüberarbeitet (SN 670 241a). Der fachliche Inhalt wurde dabei nicht überarbeitet. Aufgrund der neuen Prüfverfahren der Europäischen Normen muss in den nächsten Jahren die SN 670 241 zusätzlich fachlich revidiert werden. Mit der fachlichen Revision der SN 670 241 werden die derzeit bestehenden technischen Handelshemmnisse zum EWR beseitigt.

Die Forschungsarbeit liefert die notwendigen Erkenntnisse, die notwendigen Grundlagen sowie einen Teilentwurf für die Festlegung von Anforderungen an die hydraulische Eigenschaft "Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene" gemäss der EN ISO 11058 von Geokunststoffen bei der Überarbeitung der Norm SN 670 241. Die Erkenntnisse werden zusätzlich ebenfalls bei kommenden Überarbeitungen der Schweizer Norm SIA 272 (Abdichtungen und Entwässerungen von Bauten unter Terrain und im Untertagbau) sowie der einschlägigen Normpositionskataloge benötigt.

Durch gleichzeitige zusätzliche Prüfungen nach der CEN ISO/TS 17892-17 Durchlässigkeitsbeiwert normal zur Ebene in Kombination mit Bodenmaterial wird die Beurteilungstiefe der Ergebnisse nach der EN ISO 11058 vertieft.

Projektziele (Englisch)

Swiss standard SN 670 241 "Geotextiles; requirements for separation, filtration and drainage functions" introduced in 1997 was partially revised in 2007 (SN 670 241a). No changes were made to the technical content. Additional technical changes to SN 670 241a are now required in order to bring it into line with European standards.

"Water permeability normal to the plane"

The standard includes requirements for permeability normal to the plane under load. The test method is described in SN 670 241a. At an EN and ISO level, however, in EN ISO 11058 permeability is determined without load. No research has been carried out into this property in Switzerland. A correlation needs to be established between the two different hydraulic test methods (permeability normal to the plane under load as defined in SN 670 241a and permeability without load as defined in EN ISO 11058). On the basis of this correlation, requirements for the hydraulic property of permeability normal to the plane without load will be able to be specified for the separation and filtration functions when SN 670 241a is revised.

Forschungsplan (Deutsch)

Die Dauer des Forschungsprojektes beträgt 2 Jahre

· Jahr 1 (2010):

- Start-up Sitzung

- Auswertung der ergänzenden Literaturrecherche, Stand der Technik

- Planung und Organisation der Laboruntersuchungen

- Beschaffung der Geotextilien (Prüfmuster)

- Durchführen der Untersuchungen im Labor

· Jahr 2 (2011):

- Auswerten der Untersuchungen im Labor

- Berichterstattung, Anforderungsvorschläge

- Projektabschluss mit Berichtveröffentlichung, Teilentwurf Anforderungen

Der Ablauf mit den Meilensteinen der entsprechenden Phasen ist in der folgenden Tabelle ersichtlich.

			Zeitbereich
Pos	Arbeit/Arbeitsphase	Jahr 1					Jahr 2
1	Start-up Sitzung, Auswertung der ergänzenden Literaturrecherche, Planung und Organisation der Untersuchungen im Labor
2	Beschaffung Geotextilien (Prüfmuster)
3	Durchführen der Untersuchungen im Labor
4	Auswerten der Untersuchungen im Labor
5	Berichterstattung, Anforderungsvorschläge
6	Projektabschluss, Teilentwurf Anforderungen
	Meilensteine	1			2			3

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben und der Teilentwurf der Anforderungen dienen bei der Überarbeitung der Norm SN 670 241 als Grundlage für die Festlegung von Anforderungen an Geotextilien, geotextilverwandte Geotextilien sowie Geoverbundstoffe bezüglich "Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene".
[1]	SN 670 090 (2009), Geokunststoffe, Grundnorm
[2]	SN 670 240 (1996): Geotextilien und geotextilverwandte Produkte - Begriffe und Produktebeschreibung
[3]	SN 670 241a (2007): Geokunststoffe - Anforderungen für die Funktionen Trennen, Filtern, Drainieren
[4]	SN EN ISO 11058 (1999): Geotextilien und geotextilverwandte Produkte – Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene, ohne Auflast
[5]	F. Bucher, Th. Egli, I. Sterba (1992): Hydraulisches Langzeitverhalten von Geotextilien in Entwässerungen. VSS 253, Forschungsauftrag Nr. 21/86 und 24/92
[6]	W. Dierickx, L. van der Sluys (1990) Research into the functional hydraulic properties of geotextiles. Elsevier Science B.V.
[7]	M.W.Bo, J.Chu, B.K.Low, V.Choa (2002): Soil improvement – Prefabricated Vertical Drain Techniques
[8]	Sang-Kyu Kim (1998): Ground improvement Using Prefabricated Vertical Drains
[9]	J. Kuwano & J. Koseki (2008) Geosynthetics (8ICG), [Volume 1-4]
[10]	Prof. Müller Rochholz (2007): Geokunststoffe im Erd- und Verkehrswegebau, 2. Auflage vom Kap. 5.3, 5.4 und 8.5
[11]	Bauen mit Geokunststoffen (Geotextilhandbuch der Schweiz) (2005)
[12]	EBGEO Kap. 5.2.3.9
[13]	Technische Lieferbedingungen für Geokunststoffe im Erdbau des Straßenbaues 2005 (TL GeoK E-StB 05) Kap. 4

Berichtsnummer (Deutsch)

1418