Eine Bentonitmatte ist eine geosynthetische Tondichtungsbahn, abgekürzt GTD und international als geosynthetic clay liner bezeichnet. Sie besteht aus einer dünnen Schicht Natriumbentonit, die zwischen zwei Geotextilien eingeschlossen und durch Vernadelung oder Vernähung zu einem schubfesten Verbund verbunden wird. Bei Wasserkontakt quillt das Bentonit und bildet ein Gel mit einem Durchlässigkeitsbeiwert unterhalb von 5 × 10⁻¹¹ m/s. Bentonitmatten ersetzen mineralische Dichtungsschichten in Deponien, im Wasserbau und im Verkehrswegebau bei deutlich geringerer Einbaudicke.
Aufbau einer geosynthetischen Tondichtungsbahn
Der Aufbau ist dreilagig: ein Trägergeotextil, die Bentonitschicht und ein Deckgeotextil. Als Deck- und Trägerlage kommen Vliesstoffe und Gewebe zum Einsatz, je nach geforderter Scherfestigkeit und mechanischer Beanspruchung. Die Verbindung der Lagen erfolgt üblicherweise durch Vernadelung, bei der Fasern durch die Bentonitschicht gezogen werden und den inneren Schubverbund herstellen; alternativ wird vernäht oder verklebt. Der innere Scherwiderstand ist bei Böschungseinbau der maßgebende Kennwert, weil das gequollene Bentonit selbst nur geringe Scherfestigkeit besitzt.
Verwendet wird überwiegend Natriumbentonit mit hohem Montmorillonitanteil und entsprechend hoher Quellfähigkeit. Kalziumbentonit quillt deutlich schwächer; wird Natrium im Betrieb durch Kalzium aus dem Sickerwasser ersetzt, spricht man von Ionenaustausch, der die Dichtwirkung dauerhaft verringern kann. Bei Kontakt mit salz- oder kalkhaltigen Wässern ist deshalb ein modifiziertes Bentonit oder eine zusätzliche Trennlage vorzusehen. Die Eignung wird über Quellmaß, Wasseraufnahme und Durchlässigkeit mit dem tatsächlich zu erwartenden Wasser nachgewiesen, nicht allein mit destilliertem Wasser.
Dichtwirkung, Quellverhalten und Selbstheilung
Die Dichtwirkung entsteht nicht durch das trockene Pulver, sondern durch die Quellung. Das Bentonit nimmt ein Vielfaches seines Volumens an Wasser auf, füllt die Poren des eigenen Korngerüsts und bildet unter Auflast eine geschlossene Gelschicht mit sehr geringer Wasserdurchlässigkeit. Voraussetzung ist eine ausreichende Auflast, damit die Quellung gerichtet erfolgt und sich die Schicht verdichtet statt aufzuwölben. Wird eine Bentonitmatte lokal durchstoßen, quillt das Material in die Fehlstelle nach und schließt sie weitgehend wieder. Diese Selbstheilung ist ein wesentlicher Unterschied zu Dichtungsbahnen aus Kunststoff, bei denen jede Perforation eine dauerhafte Leckage bleibt.
Verlegung, Überlappung und Untergrund
Der Untergrund muss eben, tragfähig und frei von scharfkantigen Bestandteilen sein; Spurrillen und Fahrspuren sind vor dem Verlegen zu beseitigen. Die Bahnen werden überlappend verlegt und mit Bentonitpulver in der Naht gedichtet:
- Überlappung der Längs- und Querstöße von etwa 25 bis 30 cm nach Herstellerangabe
- Einstreuen von Bentonitpulver in die Überlappung als Nahtdichtung
- Verlegung entlang der Falllinie, damit Nähte nicht quer zur Sickerströmung liegen
- Abdecken der verlegten Fläche noch am selben Arbeitstag, um vorzeitige Durchfeuchtung zu vermeiden
- Einbindung an Durchdringungen und Bauteilanschlüssen mit zusätzlicher Bentonitmenge und Anpressleisten
Für Deponieabdichtungen ist der Verwendungsnachweis über die abfallrechtlichen Anforderungen zu führen; für Anwendungen im Wasserbau, in Rückhalteräumen und in Löschwasserbehältern sind Auflast, Durchwurzelungsschutz und Erosionsschutz der Abdeckung projektbezogen festzulegen.
Vergleich mit der Kunststoffdichtungsbahn
Bentonitmatte und Kunststoffdichtungsbahn dichten nach unterschiedlichen Prinzipien und werden deshalb je nach Beanspruchung einzeln oder im Kombinationsdichtungssystem eingesetzt. Die Bentonitmatte wirkt über ein quellfähiges mineralisches Material, die Kunststoffdichtungsbahn über eine geschlossene Polymermembran, deren Dichtwirkung unmittelbar von der Qualität der Schweißnähte und der Unversehrtheit der Fläche abhängt. Für die Auswahl sind Untergrund, zu erwartende Setzungen, chemische Beanspruchung durch das Sickerwasser sowie die Möglichkeiten der Qualitätssicherung auf der Baustelle maßgebend.
| Kriterium | Bentonitmatte (GTD) | Kunststoffdichtungsbahn |
|---|---|---|
| Dichtprinzip | Quellung des Bentonits zu einer Gelschicht | geschlossene Polymermembran |
| Verhalten bei Beschädigung | weitgehende Selbstheilung kleiner Fehlstellen | dauerhafte Leckage bis zur Reparatur |
| Fügetechnik | Überlappung mit Bentonitpulver, ohne Maschineneinsatz | thermisches Schweißen mit Nahtprüfung |
| Untergrundanforderung | eben und tragfähig, gewisse Toleranz gegenüber Unebenheiten | hohe Anforderungen an Ebenheit und Schutzlagen |
| Setzungsverhalten | verformungsverträglich bei gleichmäßiger Auflast | dehnfähig, aber empfindlich gegen punktuelle Zwängungen |
| Empfindlichkeit | Austrocknung und Ionenaustausch mindern die Dichtwirkung | alterungsbeständig, empfindlich gegen mechanische Verletzung |
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Das Programm für Abdichtungs- und Trennfunktionen ist in der Übersicht der geotechnischen Lösungen von ViaCon zusammengefasst. Produktdetails zu Tondichtungsbahnen finden sich unter geosynthetische Tondichtungsbahnen, Alternativen und Kombinationen aus Kunststoff unter Geomembranen und Dichtungsbahnen. Die zugehörigen Grundbegriffe erläutern die Glossareinträge zur Geomembran, zu Geokunststoffen, zum Rückhaltebecken und zum Löschwasserbehälter.
Häufige Fragen zu Bentonitmatten
Wie dicht ist eine Bentonitmatte?
Im gequollenen Zustand und unter Auflast erreichen Bentonitmatten Durchlässigkeitsbeiwerte unterhalb von 5 × 10⁻¹¹ m/s. Damit ersetzt eine wenige Zentimeter dünne Bahn eine deutlich mächtigere mineralische Dichtungsschicht. Voraussetzung ist die vollständige Quellung: Ohne ausreichende Auflast und ohne gleichmäßige Durchfeuchtung wird der rechnerische Wert im Bauwerk nicht sicher erreicht.
Wie werden die Überlappungen ausgeführt?
Die Bahnen werden mit etwa 25 bis 30 cm Überlappung nach Herstellerangabe verlegt, in die Naht wird Bentonitpulver eingestreut. Geschweißt oder verklebt wird nicht. Die Verlegerichtung folgt der Falllinie, damit Nähte nicht quer zur Sickerströmung verlaufen. An Durchdringungen und Anschlüssen wird die Bentonitmenge erhöht und die Bahn mit Anpressleisten mechanisch gesichert.
Kann eine Bentonitmatte austrocknen und ihre Wirkung verlieren?
Ja. Trocknet die gequollene Schicht aus, entstehen Schrumpfrisse, die sich erst bei erneuter Durchfeuchtung wieder schließen. Kritisch wird es zusätzlich beim Ionenaustausch, wenn Natrium durch Kalzium aus kalkhaltigen Wässern ersetzt wird und die Quellfähigkeit dauerhaft sinkt. Ausreichende Überdeckung, schneller Einbau der Abdeckung und angepasste Produktwahl begrenzen dieses Risiko.
Wo werden Bentonitmatten eingesetzt?
Typische Einsatzbereiche sind Oberflächen- und Basisabdichtungen von Deponien, Abdichtungen von Rückhaltebecken, Teichen und Kanälen, Löschwasserbehälter sowie Kapselungen belasteter Bereiche im Verkehrswegebau. In Deponieabdichtungssystemen ist der Verwendbarkeitsnachweis nach den abfallrechtlichen Anforderungen zu führen, im Wasserbau bestimmen Auflast, Erosionsschutz und Durchwurzelungsschutz die Ausführung.
