Mineralische und organische Ausgangsstoffe für Substrate im GaLaBau

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1 Vegetationstechnik / Wachstumsfaktoren Mineralische und organische Ausgangsstoffe für Substrate im GaLaBau Prof. Dr.-Ing. Stephan Roth-Kleyer Stand 10/ fundiertes, anwendungsorientiertes, aktuelles Wissen zum Download

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3 Inhalt 1 Substrate im GaLaBau und Zielsetzung der Betrachtungen Zum Begriff Substrat im GaLaBau Der Markt für Substrate im GaLaBau Ziele der Arbeit Mineralische Substratausgangsstoffe Methoden und untersuchte mineralische Substratausgangsstoffe Untersuchungsmethoden Untersuchte mineralische Substratausgangsstoffe Vorkommen und Eigenschaften mineralischer Substratausgangsstoffe Aschen, Kesselsande und Schlacken Produkte aus der Verbrennung Bims, Lava und Tuff Blähton und Blähschiefer Boden Gas- oder Porenbeton Schaumglas Tongranulate Tonschiefer, offenporige Schieferschlacke, Ölschiefer und Porlith Ziegelbruch und Ziegelsand Kennwerte mineralischer Substratausgangsstoffe Korngrößenverteilung und Rohdichte (Volumengewicht) Wasser- und Lufthaushalt ph-wert, Kalk- und Salzgehalt sowie Adsorptionskapazität Pflanzenverfügbare Nährstoffe Folgerungen für die Praxis Organische Substratausgangsstoffe Braunkohlefaserholz (Xylit) Holzfasern Kokosfasern Rindenhumus Substratkompost Weißtorf [3]

4 4 Zusammenfassung Anhänge Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Danksagung Verfasser [4]

5 1 Substrate im GaLaBau und Zielsetzung der Betrachtungen 1.1 Zum Begriff Substrat im GaLaBau Erstmalig wurde 2002 mit Veröffentlichung der DIN Vegetationstechnik im Landschaftsbau - Bodenarbeiten ( ) der Begriff Substrat im Normenwesen des Garten-, Landschafts- und Sportplatzbaus (GaLaBau) eingeführt und definiert. In Abschnitt 3.11 der DIN Vegetationstechnik im Landschaftsbau - Bodenarbeiten ( ) sind Substrate wie folgt definiert Ein Substrat ist ein im Regelfall künstlich hergestellter Bodenersatz, der zumeist aus mehreren miteinander vermischten Stoffen besteht. Wenn das Wort künstlich gegen das Wort technisch ersetzt wäre, so würde diese Definition in sich schlüssig und sachgerecht. Weiterhin formuliert DIN zum Stichwort Substrate in Abschnitt 6.7: Substrate müssen für den jeweils vorgesehenen Verwendungszweck geeignet sein. Sie dürfen keine Stoffe enthalten, die den vorgesehenen Gebrauch mindern oder die Umwelt belasten. 1.2 Der Markt für Substrate im GaLaBau Die Bedeutung von Substraten hat im GaLaBau in den letzten Jahren ständig zugenommen. Der Stand der Entwicklung wird in den verschiedenen Regelwerken des DIN und der Forschungsgesellschaft Landschaftsbau Landschaftsentwicklung e.v. (FLL), dem wichtigsten Regelwerksgeber der Grünen Branche neben dem DIN, dokumentiert. Beispielhaft sind hier DIN Teil 4: Rasenflächen (DIN 2012), die Richtlinien für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen (FLL 2008a), die Richtlinien für die Planung, Ausführung und Pflege von begrünbare Flächenbefestigungen (FLL 2008b), die Richtlinie für den Bau von Golfplätzen (FLL 2008c) oder die Empfehlungen für Baumpflanzungen Teil 2 (FLL 2010) benannt. Die Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e.v. (FBB) hat 2016 aktuell den deutschen Markt für Vegetationssubstrate für bodenferne Begrünungen (z. B. Dachbegrünungen, Begrünungen von Übertunnelungen oder Tiefgaragen) ermittelt. Die FBB geht davon aus, dass 2015 ca. 8 bis 10 Millionen Quadratmeter bodenferne Begrünungen neu angelegt wurden so viel wie noch nie zuvor (MANN 2016). Der Anteil an extensiv begrünten Dächern lag 2008 bei 89%, der Anteil an Intensivbegrünungen bei 11% betrug der Anteil an intensiv begrünten Dächern 13% (FBB 2012). Basierend auf den Angaben der FBB (2012 u. 2016) ergibt sich bei einer durchschnittlichen angenommenen Höhe der Vegetationstragschicht von im Mittel 10 cm ein Volumen von ca Kubikmetern Substrat, die alleine für die Begrünung von bodenfernen Standorten alleine in Deutschland eingesetzt werden. Insgesamt wird die Produktion in Deutschland an Vegetationssubstraten für die verschiedenen Einsatzzwecke im GaLaBau auf ca. 2 3 Millionen Kubikmeter pro Jahr geschätzt. Für den GaLaBau wird eine Vielzahl unterschiedlicher Vegetationssubstrate angeboten, die sich in ihrer Zusammensetzung wie auch in ihren Mischungskomponenten deutlich unterscheiden. Die Vegetationssubstrate unterlagen mit der Zeit aufgrund neuer wissenschaftlicher Erkennt- [5]

6 nisse unterschiedlichen Entwicklungen. So wurden vor ca Jahren bei Dachbegrünungen Kiese für die Dränschichten und verbesserte Böden als Vegetationstragschichten eingebaut. Sowohl Kiese als auch Böden weisen für Dachbegrünungen vergleichsweise hohe Lastannahmen auf. Diese hohen Lastannahmen hatten meist erhebliche zusätzliche statische Maßnahmen an den zu begrünenden Bauwerken zur Folge. Heute können die Auflasten der Funktionsschichten und damit die notwendigen Lastannahmen der Gebäudedecken durch Wahl geeigneter Substratausgangsstoffe erheblich gesenkt werden. Die Anforderungen, Kennzeichen und Eigenschaften von Vegetationssubstraten in ihren unterschiedlichen Ausprägungen für den GaLaBau sind in den einschlägigen Regelwerken der FLL sowie in den Normen des DIN angegeben. Oben stehend wurden bereits einige Regelwerke beispielhaft benannt. Kriterien für den erfolgreichen Einsatz der mineralischen Substratausgangskomponenten sind neben ökonomischen Aspekten insbesondere die vegetationstechnisch relevanten Kennwerte wie Korngrößenverteilung, Volumengewicht, Wasser- und Lufthaushalt, organische Substanz, ph-wert und Salzgehalt sowie die Nährstoffversorgung und ggf. die Nährstoffbindung. Maßgeblich für die bau- und vegetationstechnischen Eigenschaften ist neben der Mischtechnik die Wahl der mineralischen und organischen Substratausgangsstoffe. 1.3 Ziele der Arbeit Ziel der vorliegenden Veröffentlichung ist es zunächst, die für die Praxis relevanten vegetationstechnischen Kennwerte unterschiedlicher mineralischer Schüttstoffe, die als Substratausgangsstoffe zur Herstellung von Vegetationstragschichten im Außenbereich Verwendung finden, zu benennen. Bei geogenen Komponenten wird die Herkunft benannt, bei technisch hergestellten Produkten oder Recyclingprodukten die Herstellung bzw. der Herstellungsprozess. Weiterhin werden für die mineralischen Komponenten auf der Basis einschlägiger Untersuchungsmethoden (FLL 2008a), Kennwerte in tabellarischer Form zur Verfügung gestellt. Damit soll der direkte Vergleich einzelner Kennwerte marktüblicher mineralischer Substratausgangsstoffe möglich werden. Für die organischen Substratkomponenten wird hinsichtlich der Eigenschaften und Kennwerte weitgehend auf Literaturangaben zurückgegriffen. Somit ist es, um es kurz zu fassen, Ziel der Arbeit insbesondere, über die Herkunft sowie über die chemischen und physikalischen Eigenschaften von marktüblichen organischen und mineralischen Substratkomponenten für Vegetationssubstrate für den GaLaBau zu informieren. [6]

7 2 Mineralische Substratausgangsstoffe 2.1 Methoden und untersuchte mineralische Substratausgangsstoffe Untersuchungsmethoden Die Untersuchungen an den mineralischen Substratausgangsstoffen wurden nach den einschlägigen Methoden, die in den Richtlinien für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen (FLL 2008a) wiedergegeben sind, untersucht. Es wurden die in der FLL- Richtlinie (2008a) benannten und relevanten Kennwerte untersucht, zusätzlich wurden jeweils die Kennwerte Karbonatgehalt (CaCO 3 ) und Kationenaustauschkapazität (KAK ÖNORM L / Extraktion mit Bariumchlorid) in der Regel bestimmt und ebenfalls tabellarisch (vgl. Tabellen 1 5 in Kapitel 2.3) wiedergegeben. Es werden Mittelwerte von Einzelmessungen (n = 2) mitgeteilt, die aufgrund der Variabilität des Probenmaterials wie auch aufgrund analytischer Messtoleranzen nicht immer den typischen materialspezifischen Mittelwert wiedergeben können. Die Einzelwerte für einen bestimmten Kennwert eines Materials unterliegen Schwankungen, wie eigene langjährige Messreihen belegen. Dies trifft sowohl für Recyclingprodukte als auch für geogene Materialien zu. Folgende Materialien und Herkünfte konnten untersucht werden Untersuchte mineralische Substratausgangsstoffe Es werden sowohl geogene bzw. Primär- als auch Recyclingprodukte in die Betrachtungen einbezogen. Es handelt sich um marktübliche Schüttbaustoffe, die bei der Herstellung von Vegetationssubstraten Verwendung finden. Bei den mineralischen Substratausgangsstoffen konnten insgesamt zwölf Ziegelsplittherkünfte (teilweise auch Ziegelsplitte aus Bauschutt), vier Bimsund drei Lavachargen sowie vier zeolithhaltige Rhyolith-Tuffkörnungen aus der Vulkaneifel, drei Blähtone und drei Blähschiefer, zwei Schlacken, zwei Porlithe, ein Kesselsand, Schaumglas, Gasbetonbruch sowie zwei sogenannte weich gebrannte Tone (Seramis und Top-Ton) hinsichtlich ihrer in den FLL-Richtlinien (2008a) benannten vegetationstechnisch relevanten Eigenschaften untersucht werden. Der Einsatz von Ziegelsplittmaterialien aus Bauschutt ist gemäß BMELV (Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz 2012) nicht mehr zulässig (ROTH-KLEYER 2013). Der Nachweis der pflanzenverfügbaren Nährstoffe erfolgte für Stickstoff und Magnesium in CaCl 2, für Phosphor und Kalium mittels CAL-Methode. In den Tabellen 1 5 sind die Ergebnisse der Untersuchungen wiedergegeben. [7]