Geokunststoffe sind der Oberbegriff für flächige oder gitterförmige Produkte aus Polymeren, die im Erd-, Grund-, Verkehrs- und Wasserbau in Kontakt mit Boden, Gestein oder Wasser eingebaut werden. Sie übernehmen dabei die Funktionen Trennen, Filtern, Dränen, Bewehren, Schützen und Abdichten, häufig mehrere gleichzeitig. Den europäischen Rahmen bilden die anwendungsbezogenen Normen DIN EN 13249 bis DIN EN 13257, für die Bemessung bewehrter Erdkörper gelten die EBGEO und für den Erdbau des Straßenbaus das Merkblatt M Geok E. Der Begriff umfasst Geotextilien, Geogitter, Geomembranen, Geozellen, Geokomposite, geosynthetische Tondichtungsbahnen und Erosionsschutzmatten.
Produktfamilien und Hauptfunktionen
Die Systematik der Geokunststoffe folgt der Herstellungsart und der daraus abgeleiteten Hauptfunktion. Durchlässige Produkte trennen, filtern und dränen, zugfeste Produkte bewehren, und dichtende Produkte begrenzen den Wasser- oder Stofftransport. Für die Auswahl ist entscheidend, welche Funktion tragend im Sinne der Bemessung ist: Ein Vliesstoff, der lediglich trennt, wird nach anderen Kennwerten ausgewählt als ein Geogitter, dessen Zugfestigkeit in die Standsicherheit einer Wand eingeht.
| Produktfamilie | Hauptfunktion | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Geotextilien als Vliesstoff oder Gewebe | Trennen, Filtern, Schützen | Trennlagen im Oberbau, Filterlagen an Dränungen und Uferschutz |
| Geogitter | Bewehren | bewehrte Erdkörper, Stützkonstruktionen, bewehrte Tragschichten |
| Geomembranen | Abdichten | Becken, Speicher, Deponien, Behälterauskleidung |
| Geosynthetische Tondichtungsbahnen | Abdichten mit Selbstheilungseffekt | Beckensohlen, Deichdichtungen, Dichtungen unter Aufbauten |
| Geokomposite und Geoverbundstoffe | Funktionskombination, unter anderem Dränen und Filtern | Dränmatten hinter Wänden, Kapillarsperren, Bewehrungsverbunde |
| Geozellen und Erosionsschutzmatten | Lastverteilung und Erosionsschutz | Böschungssicherung, Substratstabilisierung, Baustraßen |
Normenrahmen, Kennwerte und Konformität
Die anwendungsbezogenen Normen der Reihe DIN EN 13249 bis DIN EN 13257 regeln, welche Eigenschaften für den jeweiligen Einsatzbereich anzugeben sind, vom Straßenbau über Eisenbahnbau, Erdbau, Gründungen und Stützkonstruktionen, Dränsysteme, Erosionsschutz, Stauanlagen und Kanäle bis zu Deponiebauwerken. Sie sind die Grundlage der CE-Kennzeichnung und damit der Konformitätserklärung des Herstellers. Die zugehörigen Prüfverfahren sind gesondert genormt, unter anderem der Zugversuch am breiten Streifen, die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit senkrecht zur Ebene, der Stempeldurchdrückversuch und die Ermittlung der charakteristischen Öffnungsweite.
Für den deutschen Straßenbau konkretisiert das Merkblatt M Geok E die Anforderungen und ordnet Produkte den Geotextilrobustheitsklassen GRK 1 bis GRK 5 zu, die den Einbaubeanspruchungen entsprechen müssen. Bei Bauwerken mit statisch angesetzter Bewehrung tritt die EBGEO hinzu, die Bemessungsverfahren für bewehrte Erdkörper, Stützkonstruktionen, bewehrte Tragschichten und Gründungspolster bereitstellt. Für Anwendungen im Wasserbau und im Deponiebau gelten zusätzlich die jeweiligen fachtechnischen Regelwerke und Eignungsnachweise.
Bemessung, Reduktionsfaktoren und Nutzungsdauer
Die Kurzzeitzugfestigkeit aus dem Zugversuch ist kein Bemessungswert. Nach EBGEO wird die charakteristische Kurzzeitfestigkeit über Reduktionsfaktoren auf den Bemessungswert der Zugfestigkeit für die geplante Nutzungsdauer abgemindert. Berücksichtigt werden dabei:
- Kriechen unter dauernder Zugbeanspruchung
- Beschädigung bei Transport, Verlegung und Einbau
- Fügungen, Nähte und Anschlüsse
- Umwelteinflüsse, also chemische, mikrobiologische und witterungsbedingte Einwirkungen
- dynamische Einwirkungen aus Verkehr oder Betrieb
Die Größe der Faktoren ist produkt- und anwendungsabhängig und aus prüfbaren Herstellerangaben abzuleiten, nicht pauschal zu schätzen. Maßgeblich für die Beurteilung der Dauerhaftigkeit sind Polymerart, Stabilisierung und die Randbedingungen im Einbauzustand, insbesondere pH-Wert und Temperatur. Für Bauwerke mit langer Nutzungsdauer werden entsprechende Nachweise der Langzeitbeständigkeit gefordert; unabhängige Prüfzeugnisse und Zertifikate sind hierfür der Regelweg. Die Angabe einer Nutzungsdauer ohne zugehörige Randbedingungen ist ohne Aussagekraft.
Einbau, Qualitätssicherung und Baustellenpraxis
Die Leistungsfähigkeit eines Geokunststoffs entscheidet sich beim Einbau. Rollen sind bis zum Verlegen vor Sonneneinstrahlung geschützt und trocken zu lagern, da unstabilisierte Polymere unter UV-Strahlung an Festigkeit verlieren. Beim Verlegen sind die vorgegebenen Überlappungen einzuhalten oder die Bahnen zu fügen; Falten, Spannungen und Kontakt mit scharfkantigem Material sind zu vermeiden. Das erste Schüttmaterial wird vorgeschoben und nicht auf der Bahn gewendet, damit die Bewehrungsrichtung nicht verzogen und die Bahn nicht beschädigt wird. Bei Bewehrungslagen ist die Einbaurichtung ebenso zu kontrollieren wie die Lagenabstände.
Zur Qualitätssicherung gehören die Prüfung der Lieferpapiere gegen die Ausschreibung, die Kennzeichnung der Rollen, die Dokumentation der eingebauten Lagen und, bei Abdichtungen, die Prüfung der Nähte. Abweichungen zwischen ausgeschriebenem und geliefertem Produkt sind vor dem Einbau zu klären, weil ein nachträglicher Austausch praktisch ausgeschlossen ist.
Verwandte ViaCon-Lösungen
Das gesamte Geokunststoff-Portfolio ist in den GeoTechnical Solutions zusammengefasst; für bewehrende Anwendungen stehen die Geogitter von ViaCon und für dichtende Aufgaben die Geomembranen zur Verfügung. Kennwerte und Einbauregeln der durchlässigen Produkte erläutert der Beitrag zum Geotextil, die Bemessung der zugfesten Lagen der Eintrag zum Geogitter. Für Abdichtungsaufgaben sind die Beiträge zur Geomembran und zur Bentonitmatte maßgeblich, und für die Sicherung von Böschungen und Substratschichten der Eintrag zum Erosionsschutz.
Häufige Fragen zu Geokunststoffen
Worin unterscheiden sich Geotextil und Geogitter?
Das Geotextil ist ein flächiges, wasserdurchlässiges Produkt, das vor allem trennt, filtert und schützt; maßgebende Kennwerte sind Öffnungsweite, Wasserdurchlässigkeit und Durchdrückwiderstand. Das Geogitter ist eine offene Struktur mit definierter Zugfestigkeit in Bewehrungsrichtung, die Zugkräfte im Boden aufnimmt. Es wird nach EBGEO bemessen und ersetzt kein Trennvlies, weil es Feinkorn nicht zurückhält.
Welche Norm gilt für Geokunststoffe im Straßenbau?
Für Anwendungen im Straßenbau ist DIN EN 13249 die einschlägige Anwendungsnorm und Grundlage der CE-Kennzeichnung. Ergänzend konkretisiert das Merkblatt M Geok E die Anforderungen für den deutschen Erdbau und ordnet die Produkte den Geotextilrobustheitsklassen zu. Gehen Bewehrungswirkungen in die Standsicherheit ein, sind zusätzlich die Bemessungsregeln der EBGEO anzuwenden.
Wie wird die Nutzungsdauer von Geokunststoffen nachgewiesen?
Über Nachweise zur Langzeitbeständigkeit des jeweiligen Produkts unter definierten Randbedingungen, insbesondere pH-Wert, Temperatur und Beanspruchungsniveau. In der Bemessung wird die Kurzzeitfestigkeit über Reduktionsfaktoren für Kriechen, Einbaubeschädigung, Fügungen, Umwelteinflüsse und dynamische Einwirkungen abgemindert. Angaben zur Nutzungsdauer sind nur zusammen mit diesen Randbedingungen und den zugehörigen Prüfzeugnissen belastbar.
Worauf ist bei Lagerung und Einbau zu achten?
Rollen sind trocken, sauber und vor Sonneneinstrahlung geschützt zu lagern, weil UV-Strahlung die Festigkeit unstabilisierter Polymere mindert. Beim Einbau sind Überlappung oder Fügung, Einbaurichtung, Lagenabstände und der Schutz vor scharfkantigem Material einzuhalten. Schüttmaterial wird vorgeschoben statt auf der Bahn gewendet, und die eingebauten Lagen sind für die Abnahme zu dokumentieren.
