8. Fachtagung Bodenbehandlung mit Bindemittel

8. Fachtagung Bodenbehandlung mit
Bindemittel
Nachhaltigkeit und Baustoffproduktion unter
besonderem Augenmerk auf die
Bodenbehandlung
Magdeburg 23.01.2013
Helmut Eckhardt CEMEX WestZement GmbH
www.cemex.com
Im 18. Jahrhundert formuliert Hans Carl von Carlowitz, Oberberghauptmann am
kursächsischen Hof in Freiberg, als Erster verschiedene Grundsätze, um dauerhaft
ausreichende Holzmengen für den Bau von Silberminen zur Verfügung zu haben.
Es sollte gewährleistet werden, dass nicht mehr Bäume geschlagen würden, als auch
wieder nachwachsen können.
Aus diesem, zuerst forstwirtschaftlich geprägten Ansatz entwickelte sich der Leitgedanke
"von den Zinsen zu leben und nicht vom Kapital".
Quelle: Internet, Lexikon der Nachhaltigkeit www.nachhaltigkeit.info/
2
Gliederung
Einleitung
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel
Besonderheiten
Zusammenfassung
3
Einleitung
Nachhaltige Entwicklung
Von der Brundtland-Kommission 1987 allgemein definiert als eine
„Entwicklung, die die Lebensqualität der gegenwärtigen Generation sichert und gleichzeitig
zukünftigen Generationen die Wahlmöglichkeit zur Gestaltung ihres Lebens erhält“.
Brundtland-Kommission
Auch Weltkommission für Umwelt und Entwicklung der Vereinten Nationen. Veröffentlichte
1987 den Bericht „Unsere gemeinsame Zukunft“, in dem zum ersten Mal das Konzept einer
nachhaltigen Entwicklung dargestellt wurde.
Nachhaltigkeit Ist die Balance zwischen den sozialen, ökologischen und ökonomischen Aspekten .
Wir haben die Erde nur von unseren Kindern gepachtet.
4
Gliederung
Einleitung
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel
Besonderheiten
Zusammenfassung
5
Anwendungsbereich Bodenbehandlung
Verwendung von Bindemitteln für den Bau von Straßen und Verkehrsflächen
Oberbau (Bereich der ZTV bzw. TL Beton)
mit Betondecke, Tragschichten im Oberbau
(Tragschichen mit hydraulischen Bindemitteln)
und Frostschutzschichten.
Unterbau (Bereich der ZTV E-StB, TL BuB E-StB)
mit Untergrund (Straße im Einschnitt, Oberbau
direkt auf dem Untergrund) oder Unterbau
(Damm) und dann der Untergrund.
Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln
unterscheiden zwischen:
-Betontragschichten
-HGT
-Verfestigung
Bindemittel nach ZTV-E werden eingesetzt im
Rahmen der Bodenbehandlung, also der
Bodenverfestigung und der Bodenverbesserung.
Bodenverfestigung
Bodenverfestigung
Bodenverbesserung
Qualifizierte Bodenverbesserung
6
6
Begriffe der Bodenbehandlung
Bodenverfestigung:
Durch Zugabe von Bindemittel wird der Boden dauerhaft tragfähig und frostbeständig.
Ländliche Wege, Rad- und Gehwege,
Flugplätze, Container-Abstellflächen,
Industrieflächen
Bodenverbesserung:
Verbesserung der Einbau- und Verdichtungsfähigkeit
zur Erhöhung der Tragfähigkeit und Witterungsunempfindlichkeit der Böden.
Herstellung von Dämmen, Böschungen,
Hinterfüllungen, Verfüllungen,
Baustellentransportwege
Qualifizierte Bodenverbesserung:
Erhöhte Anforderungen an die Verbesserung der
Tragfähigkeit und Witterungsunempfindlichkeit der
Böden.
Geeignete Böden der Frostempfindlichkeitsklasse F3  F2
Böden:
Böden und Baustoffe (auch natürliche, industriell hergestellte und rezyklierte Gesteinskörnungen),
sofern eine Unterscheidung nicht erforderlich ist. Boden-Bindemittel-Gemische können daher
auch Gemische aus Baustoffen, Bindemitteln und Wasser sein. (Merkblatt Mischbindemittel)
Boden Boden mit Fremdbestandteilen Rezyklierte Baustoffe
10 Vol.-%
50 M.-%
Anteil an Fremdbestandteilen
7
( ZTV E-StB 09 )
(TL BuB E-StB 09)
7
Rechtliche Grundlage (Auszug)
Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen
Bewirtschaftung von Abfällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz - KrWG)
24.Februar 2012
Zweck des Gesetzes ist es, die Kreislaufwirtschaft zur Schonung der natürlichen Ressourcen
zu fördern und den Schutz von Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung
von Abfällen sicherzustellen.
Die Vorschriften dieses Gesetzes gelten für
1. die Vermeidung von Abfällen sowie
2. die Verwertung von Abfällen,
3. die Beseitigung von Abfällen und
4. die sonstigen Maßnahmen der Abfallbewirtschaftung.
§ 6 Abfallhierarchie
(1) Maßnahmen der Vermeidung und der Abfallbewirtschaftung stehen in folgender Rangfolge:
1. Vermeidung,
2. Vorbereitung zur Wiederverwendung,
3. Recycling,
4. sonstige Verwertung, insbesondere energetische Verwertung und Verfüllung,
5. Beseitigung.
8
Rechtliche Grundlage (Auszug)
Bundes-Bodenschutzgesetz
Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung
Wasserhaushaltsgesetz
Verordnung über Anforderungen an den Einbau von mineralischen Ersatzbaustoffen in
Technische Bauwerke (Ersatzbaustoffverordnung – ErsatzbaustoffV)
In
Verordnung zur Festlegung von Anforderungen für das Einbringen oder das Einleiten von
Stoffen in das Grundwasser, an den Einbau von Ersatzstoffen und für die Verwendung von
Boden und bodenähnlichen Material Entwurf – Stand 31.10.2012
9
Regelwerk, Vorschriften, Merkblätter (Auszug)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau,
Ausgabe 2009 (ZTV E-StB 09)
Technische Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe im Erdbau des Straßenbaus,
Ausgabe 2009 (TL BuB E-StB 09)
Merkblatt über Bauweisen für technische Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden
und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau M TS E Ausgabe 2009
Merkblatt über die Behandlung von Böden und Baustoffen mit Bindemitteln zur Reduzierung
umweltrelevanter Inhaltsstoffe Ausgabe 2009
Merkblatt über Bodenverfestigungen und Bodenverbesserungen mit Bindemitteln
Ausgabe 2004
Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln
Ausgabe 2012
10
Nachhaltige Materialverwendung im Erdbau
Vortrag Dr.-Ing. Heyer „Nachhaltige Materialverwendung im Erdbau“ Neutraubling,
26. Januar 2011
-Materialeffizienz
Natürliche Erdbaustoffe sind optimal einzusetzen.
Lokal verfügbare bzw. anstehende Baustoffe sind möglichst umfänglich zu verwenden.
Sekundärrohstoffe sind zu verwenden und gleichrangig zu natürlichen Erdbaustoffen
zu stellen.
Aushubmassen sind als Baustoff und nicht als Abfall zu behandeln.
Deponierung von Erdbaustoffen ist zu vermeiden.
Bauweisen sind zu optimieren, um möglichst viele Erdbaustoffe zu verwenden.
-Ressourcenschonung
Gewinnungsstätten natürlicher mineralischer Erdbaustoffe sind unter Beachtung des
Wasser-, Boden-, Natur- und Immissionsschutzes zu betreiben. Eine möglichst hochwertige Anwendung dieser Erdbaustoffe ist vorzusehen.
Flächenbedarf für Bautätigkeiten und Materialgewinnung ist zu minimieren.
Transportwege von Erdbaustoffen sind zu minimieren und zu optimieren.
Dauerhaftigkeit von Bauwerken ist zu optimieren.
11
Gliederung
Einleitung
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel
Besonderheiten
Zusammenfassung
12
Bindemittel für Bodenverfestigungen
Zement
- Zement nach DIN EN 197 -1 Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien
von Normalzement
- 27 Normalzemente
- 6 Festigkeitsklassen (32,5 / 42,5 / 52,5 als N oder R)
- 3 Hochofenzemente mit niedriger Anfangsfestigkeit (CEM III/A; /B, /C)
- 3 Festigkeitsklassen (32,5 L / 42,5 L / 52,5 L)
- LH-Zemente
- 7 Normalzemente mit hohem Sulfatwiderstand SR-Zemente
(CEM I SR 0/ SR 3 / SR 5 / CEM III/B-SR CEM III/C-SR, CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR)
- Zement nach DIN 1164-11 Zusammensetzung, Anforderungen und Übereinstimmungsnachweis von Normalzement mit besonderen Eigenschaften (Zement mit niedrigem
wirksamen Alkaligehalt- Entwurf)
- HS-Zement
- NA-Zement
Wasserabweisende (hydrophobierte) Zemente
- gegen Regen unempfindlicher und reagieren mit Wasser erst nach Aufschluss des Zementkorns durch die
Reibung mit den Körnungen des Bodens
- günstige Verteilung im Boden
13
Bindemittel für Bodenverfestigungen
Baukalk
DIN EN 459-1 Baukalk – Teil 1: Begriffe, Anforderungen und Konformitätskriterien
+ ergänzende Anforderungen an die Reaktionsfähigkeit und die Korngrößenverteilung
Hydraulische Boden- und Tragschichtbinder
DIN 18506 Hydraulische Boden- und Tragschichtbinder: Zusammensetzung,
Anforderungen und Konformitätskriterien
- HRB 12,5 / HRB 12,5 E / HRB 32,5 E
- Bestandteile können Zement und Baukalk sein
14
Bindemittel für Bodenverfestigungen
Mischbindemittel
Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln
Ausgabe 2012
- Kalk-Zement-Gemisch
- Gemische aus Kalk und hydraulischen Bestandteilen
- 30/70; 50/50; 70/30 Masse-%
- werksgemischt
Sonderbindemittel / Spezialbindemittel
Die Verwendung anderer Bindemittel kann, wenn ihre Eignung grundsätzlich nachgewiesen
wurde, zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer vereinbart werden.
15
Wirkungsweisen der Bindemittel
Zement - rasche Ausbildung von Hydratationsprodukten  starke Verfestigung
Kalk
- Sofortreaktion mit Reduzierung des Wassergehaltes und Krümelbildung
- Langzeitreaktion mit einer puzzolanischen Verfestigung
Mischbindemittel - benutzt von beiden Komponenten die positiven Eigenschaften
16
Veränderungen der bodenmechanischen Kennwerte
Quelle: Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung v on Mischbindemitteln Ausgabe 2012
17
Einsatzbereiche der Bindemittel
18
Nachhaltig?
19
Cement Technologie Roadmap 2009
Die IEA „Cement Technologie Roadmap 2009“
legt die CO2 -Minderungsstrategie fest
20
Handlungsoptionen
- Carbon Capture and Storage (CCS-Technologie)
- Substitution der Primärenergie - Alternative Brennstoffe mit hohem Biomasseanteil
- Reduzierung der erforderlichen Prozessenergie
- Verringerung Klinker / Zementfaktor
- Optimierung der Zementzusammensetzung
- Neue Bindemittelsysteme
21
Einsatz alternativer Brennstoffe
Quelle VDZ-Tätigkeitsbericht 2009-2012
22
Neue Bindemittel
0 ,8
0 ,7 5
0 ,7
t C O 2 / t Z e m e nt
0 ,6 5
0 ,6
0 ,5 5
Entwicklung,
0 ,5
Zulassung,
0 ,4 5
Markteinführung neuer Zemente
0 ,4
2050
2045
2040
2035
2030
2025
2020
2015
2010
0 ,3 5
„Cement Technology Roadmap 2009“ und Zeitachse
für Produktentwicklung und –einführung (Massenprodukt).
23
1. Nachhaltigkeitsbericht
24
Gliederung
Einleitung
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel
Besonderheiten
Zusammenfassung
25
Ettringit
Quelle: Vortrag Prof. Witt Januar 2010
26
Nachhaltigkeit
Durch
-Umfangreiche Bodenanalysen
-Fachgerechte Bodenauswahl
-Optimale Boden/Bindemittelkombination
-Ordentliche Bauausführung
-Qualifizierte Fachfirmen
Sicherung einer hohen Bauwerksqualität mit hoher Dauerhaftigkeit.
27
Gliederung
Einleitung
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel
Besonderheiten
Zusammenfassung
28
Zusammenfassung
Aspekte zur Nachhaltigkeit
Bodenbehandlung mit Bindemitteln
Bindemittel und Entwicklungen
Lassen Sie uns nicht nur neue Wege bauen, sondern auch neue Wege gehen!
29
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
30