8. Fachtagung Bodenbehandlung mit Bindemittel

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1 8. Fachtagung Bodenbehandlung mit Bindemittel Nachhaltigkeit und Baustoffproduktion unter besonderem Augenmerk auf die Bodenbehandlung Magdeburg Helmut Eckhardt CEMEX WestZement GmbH

2 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 2

3 Gliederung Einleitung Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel Besonderheiten Zusammenfassung 3

4 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

5 Gliederung Einleitung Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel Besonderheiten Zusammenfassung 5

6 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. Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln unterscheiden zwischen: -Betontragschichten -HGT -Verfestigung Bodenverfestigung 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. Bindemittel nach ZTV-E werden eingesetzt im Rahmen der Bodenbehandlung, also der Bodenverfestigung und der Bodenverbesserung. Bodenverfestigung Bodenverbesserung Qualifizierte Bodenverbesserung 6 6

7 Begriffe der Bodenbehandlung Bodenverfestigung: Durch Zugabe von Bindemittel wird der Boden dauerhaft tragfähig und frostbeständig. Bodenverbesserung: Verbesserung der Einbau- und Verdichtungsfähigkeit zur Erhöhung der Tragfähigkeit und Witterungsunempfindlichkeit der Böden. Ländliche Wege, Rad- und Gehwege, Flugplätze, Container-Abstellflächen, Industrieflächen 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) 7 Boden Boden mit Fremdbestandteilen Rezyklierte Baustoffe ( ZTV E-StB 09 ) 10 Vol.-% 50 M.-% (TL BuB E-StB 09) Anteil an Fremdbestandteilen 7

8 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

9 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

10 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

11 Nachhaltige Materialverwendung im Erdbau Vortrag Dr.-Ing. Heyer Nachhaltige Materialverwendung im Erdbau Neutraubling, 26. Januar 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

12 Gliederung Einleitung Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel Besonderheiten Zusammenfassung 12

13 13 Bindemittel für Bodenverfestigungen Zement - Zement nach DIN EN 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 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

14 Bindemittel für Bodenverfestigungen Baukalk DIN EN Baukalk Teil 1: Begriffe, Anforderungen und Konformitätskriterien + ergänzende Anforderungen an die Reaktionsfähigkeit und die Korngrößenverteilung Hydraulische Boden- und Tragschichtbinder DIN 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

15 Bindemittel für Bodenverfestigungen Mischbindemittel Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln Ausgabe 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

16 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

17 Veränderungen der bodenmechanischen Kennwerte 17 Quelle: Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung v on Mischbindemitteln Ausgabe 2012

18 Einsatzbereiche der Bindemittel 18

19 Nachhaltig? 19

20 Cement Technologie Roadmap 2009 Die IEA Cement Technologie Roadmap 2009 legt die CO2 -Minderungsstrategie fest 20

21 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

22 Einsatz alternativer Brennstoffe Quelle VDZ-Tätigkeitsbericht

23 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, ,3 5 Cement Technology Roadmap 2009 und Zeitachse für Produktentwicklung und einführung (Massenprodukt). 23

24 1. Nachhaltigkeitsbericht 24

25 Gliederung Einleitung Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel Besonderheiten Zusammenfassung 25

26 Ettringit Quelle: Vortrag Prof. Witt Januar

27 Nachhaltigkeit Durch -Umfangreiche Bodenanalysen -Fachgerechte Bodenauswahl -Optimale Boden/Bindemittelkombination -Ordentliche Bauausführung -Qualifizierte Fachfirmen Sicherung einer hohen Bauwerksqualität mit hoher Dauerhaftigkeit. 27

28 Gliederung Einleitung Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel Besonderheiten Zusammenfassung 28

29 Zusammenfassung Aspekte zur Nachhaltigkeit Bodenbehandlung mit Bindemitteln Bindemittel und Entwicklungen Lassen Sie uns nicht nur neue Wege bauen, sondern auch neue Wege gehen! 29

30 Danke für Ihre Aufmerksamkeit 30