Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt

Transkript

1 Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt Neubau von Fahrsiloanlagen Haus Düsse

2 Einleitung Baustoff Asphalt Inhalt Bitumen, Gesteinskörnung, Füller Walzasphalt / Gussasphalt Besondere Anforderungen an den Walzasphalt für Fahrsilos / Lagerflächen von Biogasanlagen Schichtenaufbau, Schichtdicke Verformungsbeständigkeit Säurebeständigkeit (nicht absolut) Dichtigkeit

3 Inhalt Einbau der Asphaltbefestigung Einbaugeräte (Fertiger/Walzen) Verdichtung / Schichtenverbund Fugenausbildung / Nahtausbildung Qualitätssicherung Verjährung Aufgabe der Vertragspartner Zusammenfassung / Ausblick Musterausschreibungstexte für die Asphaltschichten Preisschätzung über die verschiedenen Arbeiten

4 Einleitung 1. Flächenbefestigungen für Gärfuttersilos (Viehwirtschaft) 2. Lagerflächen für Substrate innerhalb von Biogasanlagen Zusammengefasst als: Landwirtschaftliche Fahrsiloanlagen

5 Einleitung Boom beim Bau von Biogasanlagen in Deutschland

6 Einleitung Anteil der Stromgewinnung aus Biogas: ca Anlagen ca MW Nennleistung ca. 6,4 Millionen Megawattstunden/Jahr ca. 1,3 % der gesamten Stromproduktion in Deutschland Beispiel: Strommenge reicht aus, um alle Privathaushalte in Rheinland-Pfalz mit Strom zu versorgen. Boom im Jahr 2006 mit 800, aber im Jahr 2007 nur noch 200 neue Anlagen.

7 Einleitung Verteilung der Biogasanlagen in Deutschland

8 Aktuelle Situation Einleitung Einstufung von Gärsäften in der Regel in WGK 1 (schwach wassergefährdend), länderspezifisch Einstufung von Sickersäften aus Substraten analog (bei ausschließlicher Verwendung nachwachsender Rohstoffe) Grauzone, bisher keine einheitlichen geeigneten Hinweise zu: Planung Ausschreibung Herstellung Ziel ist die Definition einheitlicher Standards für Behörden, Bauherren, Mischguthersteller und Baufirmen.

9 Bitumen Anteil am Asphalt ca M.-% Baustoffe Asphalt - wird durch die Destillation geeigneter Rohöle in Raffinerien hergestellt - Sorten für Lagerflächen: Bindemittel 70/100 oder 50/70 (30/45 oder 20/30 bei Gussasphalt) alte Bezeichnung B 80 oder B 65 - darf nicht mit Teer (Pech) verwechselt werden Teer stammt aus der Steinkohleverkokung und wird seit den 60-er Jahren nicht mehr eingesetzt. Gesundheitsschädliche Inhaltsstoffe (PAK)

10 Baustoff Asphalt Bitumen Gegen die im Gärsaft vorhandenen Inhaltsstoffe ist Bitumen weitestgehend resistent. Verhalten von Bitumen gegenüber Chemikalien Medium Konzentration % bis 30 C bis 65 C Milchsäure + + Essigsäure Jauche + Sulfate + + Chloride + + Nitrate beständig Quelle: Asphalt im Straßenbau, Jürgen Hutschenreuter / Thomas Wörner

11 Baustoff Asphalt Gesteinskörnungen / Füller Anteil am Asphalt ca M.-% Gesteinskörnung grobe Gesteinskörnung > 2 mm feine Gesteinskörnung < 2 mm Wichtige Qualitätsanforderungen an Gesteinskörnungen: Schlagzertrümmerungswert, Kornform, Frostbeständigkeit Über-, Unterkornanteil Säurebeständigkeit (kein Kalkstein) bei Silolagerflächen

12 Füller Baustoff Asphalt Füller < 0,063 mm beeinflusst wesentlich die Eigenschaften des Asphaltes Wichtige Qualitätsanforderungen an Füller: Reinheit Versteifende Eigenschaften Säurebeständigkeit (kein Kalksteinfüller) bei Silolagerflächen

13 Baustoff Asphalt Walzasphalt / Gussasphalt Zwei Arten Deckschicht: Gussasphalt (Klassische Dichtungsschicht) besteht aus Gesteinskörnung, Füller, Bitumen hat keine Hohlräume, damit flüssigkeitsdicht Bindemittelüberschuss bedarf keiner Verdichtung beim Einbau Einbau auch von Hand möglich (auch bei komplizierten Flächen) Temperatur beim Einbau bis 230 C (temperaturabgese nkt) Einbau nicht durch jede Straßenbaufirma möglich (Spezialfertiger) nicht jede Mischanlage stellt Gussasphalt her (Transportentfernung)

14 Einbaugerät: Gussasphaltfertiger

15 Gussasphalteinbau von Hand

16 Baustoff Asphalt Walzasphalt / Gussasphalt Walzasphalt besteht aus Gesteinskörnung, Füller, Bitumen hat einen gewissen Hohlraumgehalt muss beim Einbau mit Walzen verdichtet werden Einbau von Hand schwierig Temperatur beim Einbau C

17 Besondere Anforderungen... Für die Bemessung der Gesamtkonstruktion ist als Hilfe die Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaus... (RSTO) heranzuziehen. Unterteilung auf Grund der zu erwartenden Fahrzeuge und der Anzahl der Fahrten. Dimensionierung gem. Bauklasse IV und V stellt eine Mindestforderung dar. Bei schweren Spezialfahrzeugen ist dies zu überprüfen. Aus Gründen der Tragfähigkeit und der Dichtigkeit ist ein zweischichtiger Aufbau notwendig.

18 Aufbau von Fahrsiloanlagen Schichtenfolge in Anlehnung an RStO Beanspruchungsprofil Asphaltdeckschicht Asphalttragschicht ungebundene Unterlage Besondere Anforderungen Gärfuttersiloanlagen Tafel 1, Zeile 1, Bauklasse V Befahren mit Traktoren Fahrzeuge mit Stollenbereifung gelegentliche Befahrung 4 cm (Dichtschicht) 10 cm EV 2 mindestens 100 MN/m² Lagerflächen von Biogasanlagen Tafel 1, Zeile 1, Bauklasse IV Befahren mit Traktoren und schweren LKW Stollenbereifung häufige Befahrung 4 cm (Dichtschicht) 14 cm EV 2 mindestens 120 MN/m² anstehender Untergrund Zur Erzielung dieser EV 2 -Werte ist es evtl. notwenig, den oberen Bereich (15-20 cm) der Frostschutzschicht durch z. B. RC-Schotter, Frostschutzkies Schotter oder Kalkstabilisierung zu verbessern. Frostschutzschicht (nach Dicke des frostsicheren Oberbaus) gemäß TL SoB [12] EV 2 mindestens 45 MN/m² Zur Erzielung dieser EV 2 -Werte ist es evtl. notwenig, den oberen Bereich (15-20 cm) der Frostschutzschicht durch z. B. RC-Schotter, Frostschutzkies Schotter oder Kalkstabilisierung zu verbessern. Frostschutzschicht (nach Dicke des frostsicheren Oberbaus) gemäß TL SoB [12] EV 2 mindestens 45 MN/m²

19 Besondere Anforderungen... Verformungsbeständigkeit Beanspruchung durch Verkehrslast (grobstollig bereifte, schwere Ladegeräte, sowohl bei der Einlagerung als auch bei der Entnahme der Silage) Zusätzliche mechanische Beanspruchung durch das Schieben mit dem Frontlader bzw. der Radladerschaufel über den Asphalt Leichte Eindrücke bei hohen Temperaturen an der Asphaltoberfläche sind nicht auszuschließen Kein technischer Mangel, sondern nur eine optische Erscheinung, Dichtigkeit der Schicht bleibt erhalten.

20 Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

21 Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

22 Besondere Anforderungen... Säurebeständigkeit Gärsaft aus der Silage ist extrem sauer Zusammensetzung des Gärsaftes: Essigsäure [g/kg] 8,6 bis 11,1 Milchsäure [g/kg] 11,7 bis 20,0 Eiweiß [g/l] 11 bis 16 ph-wert [-] 3,8 bis 4,0 Quelle: FAT-Bericht 543 Tab. 1 auszugsweise Aufgrund des ph-wertes von ca. 4,0 dürfen nur carbonatarme Gesteinskörnungen eingesetzt werden. Es darf z. B. kein Kalkstein, kein Dolomit und kein Oolith, sowie kein Kalksteinfüller verwendet werden.

23 Dichtigkeit Besondere Anforderungen... Die eingebaute Deckschicht muss flüssigkeitsdicht sein. Bei Walzasphalt muss der Hohlraumgehalt durch die Verdichtung (Walzen) minimiert werden. Walzasphalt hat einen notwendigen Hohlraumgehalt Hohlraumgehalt < 3 Vol.-% ist absolut dicht, auch gegen hohe Wasserdrücke (z.b. Talsperren) Hohlraumgehalt < 4 Vol.-% ist praktisch dicht (gegen Wasserdrücke, die in einem Fahrsilo / Silolager auftreten können)

24 Dichtigkeit Besondere Anforderungen... Um diese Anforderung an die eingebaute Schicht sicher zu erfüllen, muss die Asphaltmischgutzusammensetzung so gewählt werden, dass der Hohlraumgehalt am Marshall-Probekörper nicht mehr als 3 Vol.-% beträgt. Anmerkung: Der Marshall-Probekörper (MPK) ist ein standardisiertes Laborverfahren zur Bestimmung der Hohlraumgehalte des Asphaltmischgutes bei einer Normverdichtung.

25 Dichtigkeit Besondere Anforderungen... Die Problemzone bei dem Einbau der Deckschicht stellt u. U. der Nahtbereich zwischen zwei Einbaubahnen dar. Um evtl. punktuell auftretende Überschreitung des Hohlraumgehaltes in der Deckschicht zu kompensieren, ist der Hohlraumgehalt in der Asphalttragschicht auf max. 4 Vol.-% am MPK zu begrenzen.

26 Einbau der Asphaltbefestigung Einbaugeräte / Verdichtung Walzasphalt wird mittels Asphaltfertiger gleichmäßig verteilt und durch die Einbaubohle vorverdichtet und ebenflächig geglättet. Die Hauptverdichtung übernehmen Walzen, die durch Vibration und ihr statisches Gewicht eine dichte Lagerung des Asphaltes erreichen. Erst durch diese dichte Lagerung wird der Hohlraumgehalt auf die notwendige Größenordnung minimiert.

27 Einbaugerät: Fertiger (Walzasphalt)

28 Einbaugerät: Walze (Walzasphalt)

29 Einbau der Asphaltbefestigung Schichtenverbund Um eine ausreichende Trag- und Standfestigkeit zu erreichen, ist es notwendig, einen guten Schichtenverbund zwischen der Asphalttragschicht und der Asphaltdecksicht herzustellen. Hierfür ist die Oberfläche der Tragschicht mit Bitumenemulsion / Haftkleber anzuspritzen. Die Vorgaben des Merkblattes für Schichtenverbund, Nähte, Anschlüsse und Randausbildung von Verkehrsflächen aus Asphalt, M SNAR sind hierbei zu beachten. Die Anspritzmenge sollte z. B. 0,3 kg/m² U 60K betragen.

30 Zu viel Bitumenemulsion

31 Zu wenig Bitumenemulsion (ungleichmäßig)

32 Optimale Bitumenemulsionsmenge

33 Einbau der Asphaltbefestigung Fugen- und Nahtausbildung Nähte in der Deckschicht Nähte entstehen beim Einbau des Asphaltes in mehreren Bahnen (Fertigerbahnen) nebeneinander. Wenn die folgende (nächste) Fertigerbahn an die kalte (< 80 C) erste Bahn angebaut wird, ist diese Naht gem. M SNAR herzustellen. Die Nähte der Deckschicht sind dabei gegenüber den Nähten der Tragschicht um 50 cm zu versetzen.

34 Optimal vorbereitete Asphaltnaht

35 Herstellen der Asphaltnaht Überlappung 2-3 cm Zurückschieben Kalte Seite Nach Einbau durch Fertiger

36 Verdichtung der Asphaltnaht Erster Arbeitsgang der Walze Kalte Seite

37 Fertige Asphaltnaht

38 Einbau der Asphaltbefestigung Anschluss an aufgehende Bauteile Bei senkrecht anschließenden Bauteilen gestaltet sich die Verdichtung im Randbereich problematisch. Daher sind folgende Ausführungen zu favorisieren: Fall 1: Schrägstehende Wände Fall 2: 90 -Winkelprofile (gegen den Bauteilfuss)

39 Einbau der Asphaltbefestigung Ausbildung von Fugen an Betonteile Schräge Stellwände (Traunsteiner Bauweise) Quelle: Alfons Greten Betonwerk, Essen/Oldenburg Verdichtung der Asphaltschicht bis an die schrägstehende Stellwand Fugenausbildung direkt vor der Betonwand

40 Einbau der Asphaltbefestigung Ausbildung von Fugen an Betonteile Winkelprofil Senkrechte Winkelstützwand q q Asphaltdeckschicht, d = 4 cm cm Asphalttragschicht, d = 10 bis 14 cm Anordnung der Fuge vor dem Fußteil der Winkelstützwand Beim Einbau bis vor das aufgehende, senkrechte Betonteil ist davor ein Gussasphaltstreifen vorzusehen. Eine Fuge ist dann zwischen Beton und Gussasphalt und zwischen Gussasphalt und Walzasphalt vorzusehen.

41 Einbau der Asphaltbefestigung Ausbildung von Fugen cm 1 Betonflanke 2 Asphaltflanke 3 Heißflüssiger Fugenverguss 4 Unterfüllstoff 5 Primer für Betonflanke 6 Primer für Asphaltflanke Fugenflanken mit Primer vorbehandeln Fugenunterfüllstoff einlegen (Dreiflankenhaftung vermeiden) Fuge heißflüssig vergießen Einbau und Verarbeitungshinweise der Hersteller beachten (Säureresistenz, Anwendungsbereich, Handhabung)

42 Qualitätssicherung Asphaltmischgut herstellen Eigenüberwachung Ermittlung - je 500 t Asphaltdeckschichtmischgut und Asphalttragschichtmischgut - mind. arbeitstäglich - je Bauvorhaben der Korngrößenverteilung des Bindemittelgehaltes der Roh- und Raumdichte des errechneten Hohlraumgehaltes am MPK

43 Qualitätssicherung Einbaufirma Eigenüberwachung Mischguttemperatur Beschaffenheit des Asphaltmischgutes Einbaudicke Ebenflächigkeit Dokumentation der Ergebnisse

44 Qualitätssicherung Einbaufirma Empfehlung Überwachung der Raumdichten nach den einzelnen Walzübergängen mit radiometrischer Sonde In besonderen Fällen Überprüfung des Hohlraumgehaltes am Bohrkern aus einem, nicht mit Biomasse beaufschlagten, Bereich. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Ergebnisse repräsentativ für die gesamte Fläche sind.

45 Verjährung und Nutzung Verjährung Gem. 12 VOB/B ist nach Fertigstellung der Leistung eine Abnahme durchzuführen. Als Verjährungsfrist für Mängelansprüche für den gebundenen Oberbau:Vorschlag 2 Jahre Nutzung Aufgaben des Betreibers im Rahmen der Nutzung: Augenscheinprüfung auf Dichtigkeit der Schichten Funktionsprüfung der Fugen Dokumentation der Ergebnisse und Einleitung von Instandsetzungs- und Erneuerungsmaßnahmen bei Auffälligkeiten

46 Aufgaben der Vertragspartner Der Bauvertrag ist auf der Grundlage der VOB abzuschließen. Die betroffenen Zusätzlichen... (ZTV Asphalt-StB, ZTV T-StB usw.) sind zu vereinbaren. Auftraggeber / Ing.-Büro -umfassende Beschreibung der vorgesehenen Leistung -Information der Vertragspartner über die Besonderheiten des Bauvorhabens im Bauvertrag -Information über die Auflagen der Genehmigungsbehörden

47 Einbaufirma Aufgaben der Vertragspartner Information des Asphaltmischgutlieferanten über die Inhalte des Bauvertrages Einbau der Asphaltbefestigung bei geeigneten Temperaturen und auf trockener Unterlage Erzielung eines Hohlraumgehaltes von 4,0 Vol.-% in der fertigen Walzasphaltdeckschicht Versetzen der Arbeitsnähte der Deck- und Tragschicht um 30 bis 50 cm Ordnungsgemäße Herstellung der Nähte und Anschlussfugen Eigenüberwachung während des Einbaus und deren Dokumentation

48 Aufgaben der Vertragspartner Asphaltmischgutlieferant Verwendung von carbonatarmen Gesteinskörnungen und Füllern Optimierung der Asphaltmischgutzusammensetzung im Hinblick auf Dichtigkeit und Einbauwilligkeit (Eignungsprüfung) Verzicht auf den Einsatz von Ausbauasphalt, sowie RC- Baustoffen Eigenüberwachung der Asphaltmischgutproduktion nach besonderen Vorgaben

49 Aufgaben der Vertragspartner Betreiber Augenscheinprüfung der Fläche auf Dichtigkeit Pflege der Anschlussfugen an den Beton Vermeidung von Beschädigungen der Deckschicht

50 Zusammenfassung / Ausblick Zusammenfassung Die in diesem Vortrag zusammengetragenen Regelungen stellen einen Mindeststandard bei der Herstellung von Fahrsiloanlagen dar. Unter Berücksichtigung der genannten Rahmenbedingungen ist eine sichere Herstellung von Fahrsiloanlagen aus Walzasphalt möglich. Grundsätzlich bedürfen diese Bauvorhaben einer besonderen Sorgfalt bei der Planung der Ausschreibung der Mischgutzusammensetzung dem Einbau des Asphaltes der Fugen- / Nahtherstellung

51 Musterausschreibungstext Bauvertrag auf Grundlage der VOB/B, Vereinbarung von ZTV T-StB, ZTV Asphalt-StB Asphalttragschicht... m² Asphalttragschicht C 0/22 herstellen Asphalttragschicht aus Asphalttragschichtmischgut C 0/22 herstellen Einbau in landwirtschaftlicher Fahrsiloanlage Einbaumenge 240 kg/m² Bindemittel 70/100 Hohlraumgehalt am MPK höchstens 4,0 Vol.-% Grobe und feine Gesteinskörnungen sowie Füller carbonatarm Asphaltmischgut ohne Verwendung von Asphaltgranulat und Recyclingbaustoffen Deckschicht Walzasphalt... m² Asphaltbeton 0/11 herstellen (alternativ Asphaltbeton 0/8) Asphaltdeckschicht aus Asphaltbetonmischgut 0/11 herstellen Einbau als Dichtungsschicht in landwirtschaftlicher Fahrsiloanlage Einbaugewicht 100 kg/m² Bindemittel 50/70 Hohlraumgehalt am MPK höchstens 3,0 Vol.-% Hohlraumgehalt fertige Schicht höchstens 4,0 Vol.-% Grobe und feine Gesteinskörnungen sowie Füller carbonatarm Asphaltmischgut ohne Verwendung von Asphaltgranulat und Recyclingbaustoffen

52 Musterausschreibungstext Schichtenverbund... m² Bitumenhaltiges Bindemittel aufsprühen Bitumenhaltiges Bindemittel auf zusammenhängende Teilflächen aufsprühen vor Einbau der Asphaltdeckschicht Unterlage vorher reinigen, Kehrgut der Verwertung nach Wahl des AN zuführen Bindemittel Bitumenemulsion U 60 K Bindemittelmenge 0,3 kg/m² Fuge in der Asphaltdeckschicht... lfd. m Anschluss als Fuge herstellen Anschluss in Asphaltdeckschicht als Fuge herstellen Umlaufende Randfuge vor Betonbauteil in der Asphaltdeckschicht ausbilden Fugenspalttiefe 4,0 cm Fugenspaltbreite 2,0 cm Fugenraum verfüllen in erster Lage mit Unterfüllstoff mit heiß verarbeitbarer und säurebeständiger Fugenmasse (z. B. BIGUMA-TL 82 oder gleichwertig) Naht in der Asphaltdeckschicht... lfd. m Naht in Asphaltdeckschicht herstellen Naht in Asphaltdeckschicht herstellen Längs- und Quernähte in Asphaltdeckschicht Herstellung der Nahtflanke durch Kantenandrückrolle Nahtflanke mit einem heiß aufzubringenden, polymermodifizierten Bitumen volldeckend auftragen oder anspritzen, Menge 200 g/m Dicke der Schicht 4,0 cm

53 Preisschätzung Preisschätzung für eine Musterfläche (Lieferung und Einbau) Größe: ca m² Entfernung zum Mischwerk: ca. 25 km Preisniveau Norddeutschland 1.Asphalttragschicht 0/22 C, carbonatarm Einbaugewicht 240 kg/m² 11,- bis 13,- /m² 2.Bit. Bindemittel aufsprühen 0,3 kg/m² U 60 K (nur bei Walzasphalt) 0,20 bis 0,30 /m² 3.Asphaltbeton 0/8 herstellen carbonatarm, dicht, 100 kg/m² 8,- bis 10,- /m²

54 Preisschätzung 4. Naht in Asphaltdeckschicht herstellen gem. M SNAR 5. Gussasphalt 0/11 herstellen säurebeständig,4 cm 4,- bis 5,- /m 13,- bis 15,- /m² 6. Fuge in Gussasphaltdeckschicht der Silolagerfläche herstellen, säurebest. 10,- bis 12,- /m 7. Fuge zwischen Asphalt und Betonteil herstellen gem. TL ZTV-Fug, säurebeständig z. B. Fugenmasse BIGUMA-TL 82 und Voranstrichmittel COLZUMIX 10,- bis 12,- /m

55 Preisschätzung Gesamtkosten Walzasphalt Fläche: 20 m x 100 m = 2000 m² (im Mittel) m² Asphalttragschicht 12,00 /m² , m² Bit. Bindemittel aufspr. 0,25 /m² 500, m² Asphaltbeton 0/8 9,00 /m² ,- 300 m Naht herstellen 4,50 /m 1.350,- 220 m Fuge Asphalt/Beton 11,00 /m 2.450, ,- zzgl. der ges. Mehrwertsteuer

56 Preisschätzung Gesamtkosten Gussasphalt Fläche: 20 m x 100 m = 2000 m² m² Asphalttragschicht 12,00 /m² , m² Gussasphalt 14,00 /m² ,- 300 m Naht im GA 11,00 /m 3.300,- 220 m Fuge GA / Beton 11,00 /m 2.450, ,- zzgl. der ges. Mehrwertsteuer

57 In der Zeitschrift asphalt Ausgabe 3/2008 ist von Thomas Behle + Holger Ohe ebenfalls ein Artikel zu diesem Thema erschienen und kann unter heruntergeladen werden.

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59 Danke für Ihre Aufmerksamkeit