Es wurden verschiedene Einflüsse auf ein elektrochemisches System bestehend aus Elektrodenmaterial und Tonmineralien, mittels Impedanzmessung untersucht und der Feuchtgehalt von Tonmineralien unterschiedlicher Herkunft charakterisiert. Es zeigte sich, dass die Tone aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung und Morphologie ein deutlich verschiedenes Auslaugverhalten im Kontakt mit Wasser aufweisen.
Durch Impedanzmessungen mit Referenzelektrode (3-Elektroden-Messungen) kann ein im Ton enthaltenes Redoxsystem aufgrund seiner Potentiallage eindeutig indentifiziert werden.
Mittels kinetischer Untersuchungen wurden Transportvorgänge von Wasser sowie anorganischen (NaCl) und organischen (Propylenglycol) Kontaminationen in einer Tonmatrix charakterisiert. Der experimentell gefundene Weg-Zeit-Verlauf kann mit einem t0,5-Gesetz beschrieben werden. Bedingt durch die sehr langsamen Transportvorgänge in einer durchfeuchteten Tonmatrix, wurden Alternativen in verschiedenen zeitlich gerafften Versuchsdurchführungen gefunden.
Durch gezielte Injektion von Kontaminationen in die Tonmatrix zwischen den Elektroden wurden Impedanzmessungen an bereits geschädigten Abdichtungen simuliert. Die Modellversuche zum Monitoring der Ausbreitung von Durchfeuchtungen und Kontaminationen in trockener Tonmatrix führten innerhalb von praktikablen Messzeiten zu Aussagen über die Kinetik der Transportvorgänge und deren Nachweis mittels Impedanzmessungen.
Im Rahmen des Projektes wurde gezeigt, dass es mit Hilfe der Impedanzspektroskopie mögich ist, eine im Ton enthaltene Redoxkomponente zu detektieren. Mit geeignet angeordneten Elektrodenarrays ist weiter möglich, eine den Ton durchströmende Komponente orts- und zeitaufgelöst zu erfassen. Damit konnte die Funktionalität eines Impedanzmesssystems zur Erkennung einer Redoxkomponente mit der Erfassung kinetischer Ausbreitungsvorgänge in einer Tonmatrix kombiniert werden.
Die Untersuchungen bilden die Grundlage für den Einsatz von Impedanzmessungen zur Überwachung von Tonabdichtungen in Deponien und Dämmen.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 07/2002 bis 11/2004 am Kurt-Schwabe-Institut für Meß- und Sensortechnik e.V. Meinsberg (Fabrikstraße 69, 04720 Ziegra-Konebelsdorf, Tel. (03 43 27) 608-0) unter der Leitung von Prof. Dr. U. Guth (Leiter der Forschungsstelle Prof. U. Guth) und am Karl-Winnacker-Institut der DECHEMA e.V (Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main, Tel. (0 69) 75 64-0) unter Leitung von Prof. Dr. K. Jüttner (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. G. Kreysa, Prof. Dr. K. Jüttner).