Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Factsheet Bovenafdichting met kunststoffolie

A. ALGEMENE TECHNIEKBESCHRIJVING

De hoofdfunctie van een bovenafdichting is het het beperken van de infiltratie van neerslag. Hiermee wordt bereikt dat uitloging van de verontreinigende stoffen uit de verontreinigende bodem en de verspreiding van de verontreinigende stoffen door watertransport sterk wordt verminderd. Deze functie wordt vervuld door de slechtdoorlatende laag binnen de bovenafdichtingsconstructie.

Een bovenafdichting met een kunststoffolie bestaat in het algemeen uit:

  • gebruikslaag;
  • drainagelaag;
  • slechtdoorlatende laag (folie);
  • steunlaag (eventueel)/geëgaliseerde ondergrond.

De meest toegepaste folies als slechtdoorlatende laag (c) zijn momenteel:

  • HDPE(-flex);
  • (V)LDPE/LLDPE;
  • PVC.

Een kunststoffolie wordt bij bodemsaneringsprojecten naast de vloeistofdichtheid vooral toegepast vanwege de gasdichtheid en de relatief lage kosten in vergelijking met minerale afdichtingsmaterialen. Een kunststoffolie is met name toepasbaar op locaties, waar geen gebouwen, opstallen, nutsvoorzieningen etc. aanwezig zijn. Indien deze wel aanwezig zijn is een goede kwaliteitsbewaking tijdens de aanleg noodzakelijk om een goede aansluiting op deze voorzieningen te verkrijgen. In combinatie met een minerale afdichtingslaag worden extra zekerheden verkregen ten aanzien van de waterdichtheid.

Door het aanbrengen van een gebruikslaag (a) binnen de bovenafdichtingsconstructie worden ook de directe contactrisico's met de aanwezige bodemverontreiniging opgeheven en wordt het toekomstig gebruik mogelijk gemaakt. Om infiltrerend neerslagwater door de gebruikslaag heen af te vangen wordt boven de slechtdoorlatende laag een drainagelaag aangebracht (b).

B. TOEPASSINGSGEBIED

In tabel 1 is een ruwe contour van het toepassingsgebied weergegeven gebaseerd op de technische realiseringsmogelijkheden.

Tabel 1: Ruwe contour toepassingsgebied op basis van de technische realiseringsmogelijkheden van bovenafdichting met kunststoffolie

Locatiekenmerk

Toepassingseisen

Ondergrond

- obstakels > 3 mm verwijderen en ondergrond egaliseren.

Zettingsgevoeligheid ondergrond

- de zettingsverschillen mogen de plasticiteit/treksterkte van de folie niet overschrijden.

Verontreinigingssituatie

- keuze folie afhankelijk van aanwezige verontreinigingen;
- constructie zodanig ontwerpen dat contact met verontreinigingen wordt beperkt (met name (gechloreerde) koolwaterstoffen).

Weersomstandigheden

- folie kan niet worden verlegd bij temperaturen lager dan 0 °C en windsnelheden hoger dan 6 Beaufort;
- leggen van folie bij helder en warm weer kan leiden tot trekspanningen in de folie (zie K.BRL 537/03).

Bodemgebruik

- strikte naleving van gebruiksbeperkingen, omdat kunststoffolie geen zelfherstellend vermogen heeft.

De toepasbaarheid van technieken is niet alleen afhankelijk van de prestaties van technieken (het technisch 'kunnen') maar kan worden ingeperkt door beleidsmatige en/of vergunningstechnische eisen, die door het bevoegd gezag aan de toepassing worden gesteld (beleidsmatig ‘mogen’). In de praktijk worden door het bevoegd gezag veelvuldig eisen gesteld aan de waterdoorlatendheid, levensduur, zettingen/zettingsverschillen en uitloging. Het uitvoeren van nazorg is essentieel om ook op de lange termijn te kunnen voldoen aan de gestelde toepassingsvoorwaarden.

Waterdoorlatendheid
De doorlatendheid van de folie zelf is verwaarloosbaar vergeleken met de lekkage door gaten en onvolkomenheden. Aandachtspunten zijn:

  • lasnaden;
  • beschadigingen bij aanleg;
  • beschadigingen na aanleg, als gevolg van mechanische belastingen;
  • detailconstructie-onderdelen (doorvoeringen, hoekstukprofielen) die zijn gelast met extrusielassen;
  • aansluitingen op andere materialen:
    • beton (diepwand, funderingen);
    • staal (damwand, buizen);
    • ander type folie.

In de geëvalueerde projecten is de kunststoffolie vaak toegepast in combinatie met een natuurlijke afdichtingslaag. Uit de evaluatie van deze projecten blijkt dat met een combinatiebovenafdichting een zeer lage doorlatendheid wordt bereikt.

Uit de uitgevoerde projectevaluaties blijkt dat de meest kwetsbare punten van de aangebrachte bovenafdichting met een kunststoffolie zijn:

  • de lasnaden, waarbij de weersomstandigheden een storende factor kunnen vormen;
  • de doorvoerstukken;
  • de bevestigingsstukken aan de verticale afscherming;
  • de aansluiting op de gebouwen, die door middel van schuifconstructies waren gemaakt.

In tabel 2 is het toepassingsgebied weergegeven voor een range in de praktijk door het bevoegd gezag gehanteerde voorwaarden ten aanzien van de waterdoorlatendheid.

Tabel 2: Toepassingsgebied ten aanzien van (initiële) waterdoorlatendheid (hypothese)

Type folie

Validatierange
[mm/jaar]

 

5

10

>20

HDPE/VLDPE/LLDPE/PVC

 

 

 

normale omstandigheden

 
 
 

agressieve omstandigheden

 
 
 

zettingsgevoelige ondergrond

 
 
 

Toelichting:

 

toepasbaar

 

toepassingsgebied niet onderkend/niet duidelijk

 

niet toepasbaar

Aan de toepassingsvoorwaarde van 20 mm/jaar voor de waterdoorlatendheid kan onder alle omstandigheden met alle typen folies worden voldaan. Aan de toepassingsvoorwaarden van 5 en 10 mm/jaar kan alleen worden voldaan indien de folie wordt aangebracht in weinig zettingsgevoelige en geen aggressieve omstandigheden. De hypothese van het toepassingsgebied is niet onderscheidend voor het type folie, maar wordt met name bepaald door de juiste voorzorgsmaatregelen en de omstandigheden tijdens de uitvoering. Het verloop van de waterdoorlatendheid in de tijd wordt met name bepaald door het naleven van de gebruiksbeperkingen (handhaving).

Bij de evaluatie van projecten is een aantal negatieve ervaringen geconstateerd, waaruit de volgende leerpunten kunnen worden gehaald:

  • op een locatie is gewerkt met een shovel met een braam, waardoor beschadiging van de folie is opgetreden. Derhalve dient het toe te passen materieel te worden gecontroleerd op onderdelen die mogelijk een beschadiging van de folie kunnen veroorzaken;
  • uit de praktijkervaringen is bekend dat vanuit de behoefte om punten te markeren of controles uit te voeren, beschadiging van de folie is opgetreden, bijvoorbeeld:
    • het slaan van een piketpaal om de folie op een bepaalde plek te markeren;
    • het plaatsen van peilstokken om hoogtemetingen te kunnen uitvoeren;
    • het gebruiken van prikstokken om de dikte van de bovenliggende grondlaag te meten.
    Derhalve dient bij de opzet van een meet- en controleprogramma nadrukkelijk rekening te worden gehouden met de aanwezige folie en dient de uitvoering van een meet- en controleprogramma zeer zorgvuldig te worden uitgevoerd.

Levensduur
De in de praktijk gehanteerde range van toepassingsvoorwaarden ligt tussen de 10 en 50 jaar. Een levensduur van 50 jaar is in de praktijk nog niet vastgesteld, maar wordt voor bodemsaneringslocaties haalbaar geacht, behalve voor VLDPE/LLDPE en PVC in omgeving met (gechloreerde) koolwaterstoffen en/of organische verbindingen.

De volgende factoren kunnen een negatieve invloed hebben op de levensduur van kunststoffolies:

  • gasvorming;
  • chemische aantasting door verontreinigende stoffen;
  • mechanische belasting.

Zettingen/zettingsverschillen
De range van toepassingsvoorwaarden ligt tussen 5 en 25 mm. Aangezien kunststoffolie een dun en licht materiaal is, zullen de optredende zettingen als gevolg van het aanbrengen van de bovenafdichting beperkter zijn dan bij toepassing van natuurlijke materialen of civieltechnische verhardingsmaterialen. De mate waarin een bovenafdichting met een kunststoffolie zettingen kan opnemen is afhankelijk van de bi-axiale rek van de toegepaste folie.

De mate waarin zettingen optreden is afhankelijk van de aan te brengen bovenbelasting. Deze bovenbelasting wordt bepaald door:

  • de dikte van de zandlaag onder de kunststoffolie;
  • de bovenbelasting vanuit het toekomstig gebruik van de locatie.

Ter compensatie van zettingen is de folie wel eens geplooid gelegd, tegen een betonnen wand aan. Dit is geen goede constructie, omdat de folie door het gewicht van de bovenliggende grondlagen gaat knikken en scheuren. Ook kan met een dergelijke constructie geen hoekconstructie worden gemaakt.

Uitloging
Vanuit een HDPE/LDPE-folie kunnen in een omgeving met organische oplosmiddelen UV-stabilisatoren en/of compartibilizers uitlogen. Vanuit een PVC-folie kunnen weekmakers uitlogen. Mogelijk kan hierdoor niet worden voldaan aan de gestelde eisen vanuit het bevoegd gezag.

C. AANDACHTSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

Bij het ontwerp van een bovenafdichting met een kunststoffolie dient aandacht te worden besteed aan:

  • de chemische resistentie van de folie in relatie tot de aanwezige verontreinigingen;
  • de zettingsgevoeligheid van de ondergrond;
  • aansluitingen op ander constructies (gebouwen, nutsvoorzieningen, verticale afscherming), mede in relatie tot de verwachte zettingen.

In 'Risicofactoren en effectvoorkomende maatregelen' wordt aandacht besteed aan de wijze waarop aan de toepassingsvoorwaarden kan worden voldaan. Belangrijk is om hiermee in de verschillende stappen van het proces van planvorming, uitvoering en nazorg rekening te houden.

D. KOSTEN

De kosten van een kunststoffolie bedragen € 3,50 à 5,- per m2 (prijspeil 2004), inclusief het leggen en exclusief de kosten van het aanbrengen van een gebruikslaag en drainagelaag. Deze bedragen zijn exclusief BTW, algemene kosten, winst en risico.

E. OMGEVINGSRANDVOORWAARDEN

De omgevingsfactoren, die de realiseringsmogelijkheden van een bovenafdichting met een folie kunnen beperken, zijn met name:

  • een gebrek aan ruimte aan de randen ten behoeve van de aansluiting van de bovenafdichting op het maaiveld of andere isolatiemaatregelen;
  • slechte toegankelijkheid van de locatie en gebrek aan opslagruimte voor de te verwerken grondstoffen;
  • obstakels in de ondergrond;
  • uitvoeringstechnische factoren, zoals de weersgesteldheid;
  • de steilheid van taluds (met name bij stortplaatsen);
  • de toekomstige beplanting.

F. PRESTATIEBEREIK

Op basis van het aantal voor evaluatie beschikbare projecten kan worden gesteld dat de toepassing van kunststoffolies bij bodemsaneringsprojecten beperkt is. Redenen hiervoor zijn:

  • · de onzekerheden ten aanzien van de waterdichtheid. De te bereiken waterdichtheid wordt in belangrijke mate bepaald door de kwaliteit van de lasnaden, aansluitingen en beschadigingen. Met name op locaties waar sprake is van gebouwen, nutsvoorzieningen etc. moeten veel aansluitingen worden gemaakt, waardoor de onzekerheden over de waterdichtheid toenemen (risico van afscheuren);
  • de kwetsbaarheid van de afdichtingslaag bij gebruik van de locatie. Gebruiksbeperkingen moeten stringent worden nageleefd, omdat de folie geen zelfherstellend vermogen heeft. Een bovenafdichting met een kunststoffolie vraagt derhalve meer onderhoud en nazorg;
  • de beperkingen ten aanzien van de inrichting. Het is niet mogelijk om achteraf nog funderingspalen door de kunststoffolie te heien, zonder beschadiging van de afdichtende werking. Herstel achteraf is lastig.

G. OPERATIONALITEIT, TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

Met kunststoffolies is veel ervaring opgedaan. Praktijkgegevens over het lange termijn gedrag van folies zijn echter schaars. De duurzaamheid over een periode van meer dan 25 jaar, door leveranciers gegarandeerd, kan in de praktijk niet worden geverifieerd.

Ontwikkelingen met folies zijn duidelijk aanwezig. Het onderzoek naar de toepassing van kunststoffen is gericht op diverse functies in de bovenafdichtingsconstructie:

  • als afdichtende membranen;
  • als drainerende functie;
  • als filterfunctie;
  • ter versterking van de constructie om zettingen beter kunnen volgen.

Nieuw is de toepassing van geprefabriceerde matten waarin een dunne laag bentonietklei tussen twee kunststoflagen is ingesloten. Deze bentonietmatten, die een geringe dikte en eigen gewicht hebben, zijn al een enkele maal toegepast. Met dit soort constructies worden de voordelen van kunststoffen met die van natuurlijke materialen gecombineerd. Bentonietmatten komen aan bod bij de techniek bovenafdichting met natuurlijke materialen.

Uit de uitgevoerde projectevaluaties en gehouden interviews zijn de volgende trends en ontwikkelingen herleid:

  • er bestaat een trend naar zeer elastische/flexibele folies ((V)LDPE in plaats van HDPE); het prijsverschil is beperkt;
  • de toepassing van wapening in de folie voor de stabiliteit;
  • de toepassing van een barrièrefolie. Dit is een meerlaagse folie, die een laminaat bevat (circa 0,1 mm) die ongeveer een factor 106 lagere doorlatendheid voor organische stoffen heeft dan een HDPE-folie. Technisch probleem is de lasbaarheid (inhomogeen materiaal);
  • de ontwikkeling van een folie met een zo smal mogelijke molecuulverdeling om de eigenschappen van de folie te optimaliseren. Indien het molecuulgewicht te laag is, is het materiaal te week. Bij een te hoog molecuulgewicht is het materiaal niet lasbaar. Optimaal is een zo smal mogelijke molecuulverdeling. Een nieuwe ontwikkeling in dit kader is de toevoeging van een metalloceen, dit is een katalysator die ervoor zorgt dat de molecuulverdeling optimaal is;
  • de toepassing van polypropyleenfolies (PP). De eigenschappen zijn vergelijkbaar met PE, alleen is PP resistenter tegen hogere temperaturen. Een nadeel is de hogere prijs;
  • de toepassing van ECS (Elektrische Controle Systemen) om lekkages te kunnen detecteren in de folie;
  • de toenemende ervaringen en betere kwaliteitsborging tijdens de uitvoering, met als gevolg een afnemende kans op ‘slechte’ lassen;
  • de certifcering van verleggers/aannemers, met als (mogelijk) gevolg dat minder inspecties noodzakelijk zijn.