Wie man die Qualität von HDPE-Geomembranen prüft: Eine Checkliste für Käufer hinsichtlich Haltbarkeit und Wasserdichtheit

HDPE-Geomembranen sind ein unverzichtbares Material im Tiefbau, Umweltschutz und in der Landwirtschaft. Sie dienen als zentrale Barriere gegen Sickerwasser und zur Verstärkung. Ihre Haltbarkeit und Dichtheit entscheiden unmittelbar über die Projektsicherheit und die Lebensdauer. Für Käufer ist es daher unerlässlich, wissenschaftliche Qualitätsprüfungsmethoden zu kennen, um die Auswahl minderwertiger Produkte und damit verbundene Projektrisiken zu vermeiden. Dieser Artikel bietet Ihnen praktische Richtlinien für die Qualitätsprüfung und behandelt vier Schlüsselkriterien, die Ihnen helfen, die beste HDPE-Geomembran auszuwählen.

1. Rohmaterialzusammensetzungsprüfung: Die Grundlage für die Qualität von HDPE-Geomembranen

Die Qualität erstklassiger HDPE-Geomembranen beginnt bei den verwendeten Rohstoffen. Hochwertige HDPE-Geomembranen bestehen aus reinem Polyethylen hoher Dichte (HDPE), während minderwertige Produkte häufig Recyclingmaterialien, Füllstoffe (wie Calciumcarbonat) oder andere minderwertige Polymere enthalten, um die Kosten zu senken. Diese Verunreinigungen beeinträchtigen die Haltbarkeit und Wasserdichtigkeit der Geomembran erheblich.

1.1 Wichtigste Prüfmethoden für Rohstoffe

Zunächst ist eine Sicht- und Tastprüfung empfehlenswert. Hochwertige HDPE-Geomembranen weisen eine gleichmäßige Farbe auf, üblicherweise milchig-weiß oder schwarz (mit Ruß als UV-Schutz), ohne sichtbare Flecken, Blasen oder Unebenheiten. Sie fühlen sich sauber und robust an, ohne jedoch eine zähe oder spröde Textur zu haben. Minderwertige Produkte können zudem eine matte Farbe, eine unebene Oberfläche oder ein pudriges Gefühl aufgrund übermäßiger Füllstoffe aufweisen.

Zweitens sollte die Dichtemessung angewendet werden. Die durchschnittliche Dichte von reinem HDPE-Harz liegt zwischen 0,941 und 0,965 g/cm³. Käufer können ein kleines Stück der Geokunststoffdichtungsbahn zuschneiden, dessen Ausdehnung und Masse mithilfe der Drainagemethode messen und daraus die Dichte berechnen. Ist die Dichte deutlich niedriger oder höher als der übliche Bereich, deutet dies darauf hin, dass das Rohmaterial möglicherweise mit anderen Komponenten vermischt ist. Beispielsweise verringert die Beimischung von Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) die Dichte, während die Zugabe von Calciumcarbonat sie erhöht.

Drittens sollten Sie vom Lieferanten ein Prüfprotokoll für das Rohgewebe anfordern. Seriöse Hersteller stellen ein Prüfprotokoll eines unabhängigen Dritten zur Verfügung, das die Zusammensetzung des Rohgewebes, einschließlich des HDPE-Harzgehalts, der Art der Additive (wie Antioxidationsmittel und UV-Schutzmittel) und des Gehalts an Verunreinigungen, auflistet. Käufer müssen sorgfältig prüfen, ob das Protokoll echt ist und ob die Warnhinweise den nationalen oder branchenspezifischen Anforderungen entsprechen (z. B. GB/T 17643-2011 in China oder ASTM D751 in den USA).

2. Dickengleichmäßigkeitstest: Sorgen Sie für stabile Undurchlässigkeit und Haltbarkeit

Die Dicke ist ein entscheidender Faktor für die Wasserdichtigkeit und Tragfähigkeit von HDPE-Geomembranen. Zu dünne Bereiche neigen unter äußerem Druck zu Rissen, während eine ungleichmäßige Dicke zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung führt und die typische Lebensdauer der Geomembran verringert. Daher ist die Prüfung der Dickengleichmäßigkeit ein unerlässliches Kriterium für Käufer.

2.1 Schritte zur wissenschaftlichen Dickenerkennung

Zunächst sollten die Probenahmepunkte sinnvoll festgelegt werden. Verwenden Sie dazu anhand der Abmessungen der HDPE-Geomembranrolle die Rasterprobenahmemethode: Teilen Sie die Geomembranrolle in ein 5×5-Raster ein und entnehmen Sie mindestens 10 Probenahmepunkte an den Schnittpunkten des Rasters und den Rändern. Berücksichtigen Sie dabei die Bereiche innerhalb von 10 cm der Rollenoberfläche (die Dicke kann verarbeitungsbedingt variieren). Markieren Sie jeden Probenahmepunkt deutlich auf der Rolle, um eine erneute Prüfung zu erleichtern.

Zweitens verwenden Sie für die Prüfung ein professionelles Dickenmessgerät. Wählen Sie ein Dickenmessgerät mit einem Messbereich von 0–10 mm und einer Genauigkeit von 0,01 mm. Platzieren Sie die Probe auf einer ebenen und festen Oberfläche, drücken Sie die Messspitze des Dickenmessgeräts senkrecht auf den Messpunkt, halten Sie die Spannung gleichmäßig (üblicherweise 0,05–0,1 MPa) und lesen Sie die Messung ab, sobald der Zeiger stabil ist. Jeder Messpunkt muss dreimal geprüft werden, und der Mittelwert ist als endgültige Dicke des Messpunkts zu verwenden.

Drittens ist die Gleichmäßigkeit zu beachten. Gemäß den aktuellen Anforderungen sollte die Dickenabweichung von HDPE-Geomembranen ±5 % der Nenndicke nicht überschreiten. Beträgt die Nenndicke beispielsweise 1,0 mm, darf die maximale Dicke 1,05 mm nicht überschreiten und die minimale Dicke nicht unter 0,95 mm liegen. Überschreitet die Dicke einzelner Kennwerte den zulässigen Abweichungsbereich oder beträgt die Differenz zwischen maximaler und minimaler Dicke mehr als 10 % der Nenndicke, so ist die Dickengleichmäßigkeit der Geomembran unzureichend.

3. Dichtheitsprüfung: Überprüfung der Kernfunktion von Geokunststoffen

Die Wasserdichtheit ist die wichtigste Eigenschaft von HDPE-Geomembranen, insbesondere bei Anwendungen wie der Behandlung von Deponiesickerwasser, der Versickerungskontrolle von Stauseen und der Lagerung von Chemikalien. Eine unzureichende Wasserdichtheit führt zu Umweltverschmutzung, Wasserverlusten oder Chemikalienleckagen. Daher ist die Prüfung der Wasserdichtheit ein unerlässlicher Schritt bei der Endkontrolle.

3.1 Drei gängige Methoden zur Prüfung der Wasserundurchlässigkeit

Die am häufigsten angewandte Methode für Kunden ist der „Wasserdrucktest“ (auch hydrostatischer Test genannt). Die genauen Schritte sind wie folgt: Zuerst wird ein rundes Muster mit einem Durchmesser von 15 cm aus der HDPE-Geomembran ausgestanzt. Das Muster muss frei von Defekten wie Löchern oder Rissen sein. Anschließend wird das Muster auf das Dichtheitsprüfgerät gelegt und ein definierter Wasserdruck auf eine Seite des Musters ausgeübt (die Druckrate richtet sich nach den Projektanforderungen, üblicherweise 0,3–0,5 MPa für Standardprojekte). Der Druck wird 30–60 Minuten lang konstant gehalten. Anschließend wird geprüft, ob Wasser austritt, tropft oder die andere Seite des Musters benetzt wird.

Bei Projekten mit besonders hohen Anforderungen an die Dichtheit (z. B. Chemieanlagen) kann der Gasdurchlässigkeitstest als zusätzliche Prüfmethode eingesetzt werden. Das Verfahren ist vergleichbar mit dem Wasserdrucktest, jedoch wird anstelle von Wasser ein inertes Gas (z. B. Stickstoff) verwendet. Durch die Messung der Gasleckrate lässt sich die Dichtheit der Geokunststoffdichtungsbahn genauer beurteilen. Zusätzlich können Kunden den Durchbruchdruck im Prüfbericht des Lieferanten überprüfen. Der Durchbruchdruck bezeichnet den minimalen Druck, bei dem Wasser durch die Geokunststoffdichtungsbahn sickert. Je höher der Wert, desto höher die Dichtheit.

Es ist zu beachten, dass die Dichtheitsprüfung unter Einhaltung bekannter Umgebungsbedingungen (Temperatur 23 ± 2 °C, relative Luftfeuchtigkeit 50 ± 5 %) durchgeführt werden muss. Änderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Prüfergebnisse. Beispielsweise führt eine niedrige Temperatur zu einer Versprödung der Geokunststoffdichtungsbahn und verringert den Vorschubdruck, während eine zu hohe Luftfeuchtigkeit durch Kondensation am Boden zu einer scheinbaren Sickerwasserbildung führen kann.

4. Zugfestigkeits- und Bruchdehnungsprüfung: Bewertung der Beständigkeit gegenüber äußeren Kräften

Beim Verlegen und Betreiben von HDPE-Geomembranen wirkt auf die Membran äußere Kräfte wie Zug, Druck und Setzung ein. Zugfestigkeit und Bruchdehnung sind wichtige Indikatoren für die Widerstandsfähigkeit der Geomembran gegenüber diesen Kräften. Eine hohe Zugfestigkeit und maximale Bruchdehnung gewährleisten, dass die Geomembran unter Einwirkung äußerer Kräfte nicht reißt oder beschädigt wird und somit ihre Integrität erhalten bleibt.

Stellen Sie zunächst die Testbeispiele zusammen. Schneiden Sie die HDPE-Geomembran gemäß der Mode (GB/T 1040.3-2006 oder ASTM D638) in hantelförmige Proben mit einer Gesamtgröße von 150 mm, einer Stärke von 50 mm und einer Breite von 10 mm. Bereiten Sie jeweils fünf Proben in Längs- und Querrichtung vor (der Längsweg ist der Rollweg der Geomembran und der Querweg ist der vertikale Verlauf der Rollrichtung).

Zweitens verwenden Sie für die Prüfung ein handelsübliches Prüfgerät. Stellen Sie den Klemmabstand des Prüfgeräts auf 50 mm ein, klemmen Sie das Prüfmuster zwischen die obere und untere Klemme und achten Sie darauf, dass es gerade ist und sich nicht verdreht. Stellen Sie die Belastungsgeschwindigkeit auf 50 mm/min ein, starten Sie das Prüfgerät und notieren Sie die maximale Belastung, bei der das Prüfmuster bricht, sowie die Bruchdehnung des Prüfkörpers.

Drittens sind die Kennwerte zu berechnen und festzulegen. Zugfestigkeit = maximale Belastung / Querschnittsfläche der Probe (Querschnittsfläche = Dicke × Breite der Probe); Bruchdehnung = (Bruchdehnung - individuelle Messlänge) / individuelle Messgröße × 100 %. Gemäß der Norm darf die Zugfestigkeit von HDPE-Geomembranen nicht unter 18 MPa und die Bruchdehnung nicht unter 700 % liegen. Liegen die Kennwerte der Probe unter den Normwerten, ist die Festigkeit der Geomembran unzureichend und sie kann beim Verlegen oder im Gebrauch leicht brechen.

Fazit: Umfassende Prüfungen gewährleisten die Qualität der HDPE-Geomembran.

Für Käufer ist die Annehmlichkeit einer HDPE-Geomembran mit dem Erfolg oder Misserfolg des Projekts verbunden. Durch die Durchführung vollständiger Kontrollen der Rohgewebezusammensetzung, der Gleichmäßigkeit der Dicke, der Undurchlässigkeit und der Zugfestigkeit kann die Qualität der Geomembran präzise beurteilt werden. Gleichzeitig ist es auch wichtig, bekannte Hersteller auszuwählen, sich die Produktqualifikationszertifikate und Prüfberichte Dritter anzusehen und zu vermeiden, minderwertige Produkte zu niedrigen Preisen zu kaufen. Nur durch eine strikte Kontrolle der Qualität der HDPE-Geomembran kann das Unternehmen die erwarteten Versickerungs- und Verstärkungsergebnisse erzielen und einen langfristig stabilen Betrieb gewährleisten.

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