Worin besteht der Unterschied zwischen Vlies-Geotextilien und gewebten Geotextilien hinsichtlich Filtration und Drainage?

Es ist bekannt, dass im Bereich der Geokunststoffe nahezu alle Bauprojekte auf Geotextilien angewiesen sind. Als geosynthetisches Material erfüllen Geotextilien vielfältige Funktionen wie Filtration, Drainage und Schutz. Filtration und Drainage sind dabei von entscheidender Bedeutung, da sie die Langzeitstabilität von wasserundurchlässigen Entwässerungsprojekten gewährleisten. Dieser Artikel befasst sich daher hauptsächlich mit den Unterschieden zwischen Geotextilien hinsichtlich Struktur und Anwendung.

Erstens unterscheiden sie sich in ihren Prozessen:

Vlies-Geotextil:

Die Herstellung erfolgt nicht durch traditionelle Spinn- und Webverfahren. Filament- oder Stapelfaser-Geotextilien werden hergestellt, indem Fasern maschinell zu einem lockeren Vlies ausgelegt werden. Dieses wird anschließend durch Vernadelung, Heißverklebung oder chemische Bindung verfestigt, wodurch die Fasern verfilzt und miteinander verbunden werden. Das Endprodukt ist eine dreidimensionale, isotrope, verfilzte Faserstruktur (ähnlich wie Filz) mit einer zufälligen Porengrößenverteilung.

Gewebtes Geotextil:

Polypropylen- oder Polyesterbänder werden typischerweise als Kett- und Schussfäden verwendet. Diese werden in einem regelmäßigen Muster auf einem Webstuhl in Leinwand- oder Köperbindung verwebt. Das Endprodukt ist eine zweidimensionale, regelmäßige und ebene Maschenstruktur. Form und Größe der Poren hängen vom Abstand und der Dicke der Fäden ab.

Darüber hinaus führen die unterschiedlichen Herstellungsverfahren zu Unterschieden in der Filtrations- und Drainageleistung:

Vliesgeotextilien bieten im Allgemeinen eine bessere Drainage und Filtration als gewebte Geotextilien. Die Gründe dafür sind folgende:

1. Vlies-Geotextilien bieten bessere Wasserabflusswege: Wenn Flüssigkeit durch ein Vliesgewebe fließt, entstehen durch die zufällige Faserstruktur dreidimensionale, gewundene Kanäle, die das Durchdringen des Wassers erleichtern. Das Webverfahren führt naturgemäß zu weniger Zwischenräumen zwischen den Lagen, wodurch das Gewebe stärker auf Poren senkrecht zur Ebene für die Drainage angewiesen ist. Strukturell bedeutet dies, dass die Wasserdurchlässigkeit (oder hydraulische Leitfähigkeit) von Vlies-Geotextilien in der Ebene typischerweise höher ist als die von gewebten.
2. Vlies-Geotextilien bieten eine bessere Filtrationsbarriere: Die innere Struktur von Geotextilien aus Vliesstoffen besteht aus zufällig ausgerichteten Fasern. Diese bilden Poren unterschiedlicher Größe und können so Partikel verschiedener Dimensionen zurückhalten. Beim Kontakt mit Boden werden zudem feinste Partikel vom Wasserstrom mitgerissen und im oder auf dem Gewebe zurückgehalten. Dieser als „Brückeneffekt“ bekannte Vorgang kann eine dichtere Filterschicht aus Bodenpartikeln bilden und dadurch die Filtrationsleistung verbessern. Im Gegensatz dazu hängt die Filtrationseffizienz von gewebten Geotextilien von der Gleichmäßigkeit der Porenöffnungen ab. Unter dynamischer Belastung oder hohen hydraulischen Gradienten ist die Rückhaltewirkung regelmäßiger Poren schwächer als die Verflechtungsstruktur. Darüber hinaus passt sich die relativ starre Gewebeoberfläche dem Boden weniger gut an und kann daher Setzungen und Verformungen nur schwer ausgleichen.

Auf Grundlage des Vorstehenden können wir verschiedene Anwendungsszenarien für die beiden Geotextiltypen definieren:

Vlies-Geotextilien für:

• Drainagefolie und Filtration: Umwickeln von französischen Drainagen, Drainagerohren oder Sanddrainagen.
• Geokunststoff-Schutzschicht (z. B. HDPE): Sie werden ober- und unterhalb von Geokunststoffdichtungsbahnen angebracht, um diese vor scharfen Gegenständen zu schützen und gleichzeitig eine Drainageschnittstelle zu schaffen.
• Erosionsschutz und Filtration an Hängen, Flussufern und Küstenlinien: Wird zwischen Erde und Steinschüttung (oder Betonblöcken) platziert, um Bodenverluste zu verhindern.
• In Kombination mit vertikalen Abflüssen: Wird häufig zusammen mit vorgefertigten vertikalen Dränagen (PVDs) als Filterschicht verwendet.

Gewebtes Geotextil für:

• Bewehrte Erdbauwerke: Wird verwendet in bewehrten Stützmauern, steilen Hängen und zur Untergrundverstärkung, wo hohe Zugfestigkeit und geringe Dehnung von entscheidender Bedeutung sind.
• Hohe Steifigkeit und klare Trennung: Wird zwischen weichen Untergründen und Füllmaterial platziert, um verschiedene Bodenschichten zu trennen, eine Vermischung zu verhindern und zur Lastverteilung beizutragen, wobei seine hohe Festigkeit und geringe Dehnbarkeit genutzt werden.
• Präzise Filtration: Wenn der Durchtritt bestimmter Partikelgrößen streng kontrolliert werden muss, sorgen die regelmäßigen Porenöffnungen für eine besser vorhersagbare Leistung.

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