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Möglichkeiten der Abschätzung der Langzeitbeständigkeit von Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) auf Polyolefinbasis für den Tunnelbau

Alternative test method for assessment of long-term durability of geosynthetic barriers (GBR-P) for road tunnels

  • Im Rahmen eines von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) initiierten Forschungsvorhabens (15.449/2007/ERB: "Prüfverfahren zur Beurteilung der Lebensdauer von Kunststoffdichtungsbahnen für Straßentunnel") wurden anhand von Untersuchungen an Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) auf Basis von Polyolefinwerkstoffen die Möglichkeiten der Beurteilung der oxidativen Langzeitbeständigkeit sondiert. Im Mittelpunkt stand die Erprobung des Autoklaventests in Anlehnung an DIN EN ISO 13438 (Methode C1/C2) an ausgewählten, für den Tunnelbau repräsentativen marktüblichen KDB-Produkten. Die Untersuchungen im Autoklaven bei erhöhten Temperaturen (60 -°C, 70 -°C und 80 -°C) und Sauerstoffdrücken (11, 21 und 51 bar) wurden durch vergleichende Versuche im Wärmeschrank (Ofen) bei erhöhter Temperatur (85 -°C) in Anlehnung an DIN EN 14575 ergänzt. Die KDB-Produkte wurden außerdem einer eingehenden Materialcharakterisierung (Zugprüfung, OMA, DSC) unterzogen. Weiterhin wurden Bauwerksdaten recherchiert und auf ihre Nutzbarkeit zur Bewertung und Prüfbarkeit der Langzeitbeständigkeit von KDB in Tunneln betrachtet. Ziel war auch, die Anwendbarkeit des bisher vorgeschlagenen Extrapolationsmodells zur Auswertung der Ergebnisse von Autoklaventests an im Tunnelbau marktüblichen Produkten für Nutzungsdauern über 25 Jahre zu überprüfen und zur Entwicklung eines geeigneten Prüfverfahrens beizutragen. Der Beitrag geht auf Ergebnisse des Vorhabens ein und zeigt erste Schlussfolgerungen und weiteren Untersuchungsbedarf auf. Die Ergebnisse werden in den "Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAG-EDT" des Arbeitskreises 5.1 "Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau" berücksichtigt, deren 2. Auflage in Vorbereitung ist. Aspekte des thermischen Verhaltens der eingesetzten Werkstoffe sowie mögliche Anpassungen der Prüfrandbedingungen für die Autoklaventests werden ergänzt und Hinweise zur Interpretation von Prüfergebnissen gegeben. Außerdem wurden inzwischen ausgehend von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens erste Autoklaven-Ringversuche in drei Prüfinstitutionen initiiert.
  • Within the framework of the research project (15.449/2007/ERB), initiated by the German Federal Highway Research Institute (BASt), the applicability of autoclave tests for the assessment of the long-term durability of polyolefin-based tunnel liners (GBR-P) applied in road tunnels was investigated. The research project was focussed on the autoclave test following the methodology according to DIN EN ISO 13438, method C1 and C2, which was applied in extended form to representative, commercially available tunnel liner products. The autoclave test combines exposures at elevated temperatures (60-°C, 70-°C and 80-°C} with higher oxygen pressures (11, 21 and 51 bar) with materials samples immersed in a well defined aqueous medium representing a critical environment in geosynthetics applications and including extraction of additives. Tests were combined with comparative oven tests according to DIN EN 14575 at 85-°C. Furthermore a complementary analysis (tensile test, DSC, OMA) of the products after autoclave exposure was performed. The systematic investigation was aiming at an assessment of exposure conditions and criteria for a practical testing procedure based on this efficient methodology for the assessment of the oxidative durability with regard to service lifetimes longer than 25 years. Also the applicability of the extrapolation model to results obtained from exposures at different temperatures (60-°C, 70-°C and 80-°C} and oxygen pressures (11, 21 and 51bar) is discussed in order to promote the establishing of suitable assessment procedures for practical tunnel liner materials. Also data of real tunnel constructions were collected and analysed with respect to their potential use for optimisation of durability assessments, especially concerning real environmental stress conditions of tunnel liners. The contribution presents some of the results obtained in the framework of the research project and gives indications for first conclusions as well as the need for further research. The results also had impact on the EAG-EDT of DGGT working group 5.1, of which the second edition is in preparation. Aspects of the thermal behaviour of the materials used here as well as possible adjustments of the testing conditions are referred to and some hints for interpretations are given. Furthermore, based on the experiences from the project a set of first round-robin tests was initiated for autoclave tests among the three institutions offering such tests.

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Metadaten
Author:Daniela Robertson, Martin Böhning, Hartmut F. Schröder, Katrin Brummermann, Ingo Kaundinya, Fokke Saathoff
Document Type:Conference Proceeding
Language:German
Date of Publication (online):2018/02/13
Contributing corporation:Bundesanstalt für Materialforschung und "prüfung
Release Date:2018/02/13
Tag:Abdichtung; Bewertung; Festigkeit; Langfristig; Lebensdauer; Oxidation; Polyolefin; Prüfverfahren; Tunnel
Evaluation (assessment); Life cycle; Long term; Oxidation; Polyvinylhydrocarbon; Strength (mater); Test method; Tunnel; Waterproofing
Comment:
Außerdem beteiligt: BKB, Hannover; Universität Rostock
Source:12. Informations- und Vortragstagung über "Kunststoffe in der Geotechnik", S. 35-42
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau / Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Sonstige / Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
collections:BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 35 Verschiedene Baustoffe
BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 54 Tunnelbau

$Rev: 13581 $