Qualität und Verarbeitung

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1 Hinterfüllmörtel für Erdwärmesonden Qualität und Verarbeitung Vortrag zum 15. Vilser Baustofftag am 23. März 2011 in Reutte / Tirol ESIOMConsulting - Alfred Weinmann Dipl.-Bauingenieur (FH) / Dipl.-Wirtschaftsingenieur (FH) 23. März Vilser Baustofftage 1

2 Themen & Gliederung Übersicht und Prognose Erdwärmenutzung Typische Kennwerte Hinterfüllmörtel (HFM) Wer fragt nach welchen Kennwerten? Behörden und Genehmigungsstellen Planer und Ingenieurbüros Bohrfirmen und Verwender der HFM Verarbeitung, Qualitätssicherung Mischtechnik, Vergleichstests Einzelfragen zum Einbau 23. März Vilser Baustofftage 2

3 Das Bild kann nicht angezeigt werden. Dieser Computer verfügt möglicherweise über zu wenig Arbeitsspeicher, um das Bild zu öffnen, oder das Bild ist beschädigt. Starten Sie den Computer neu, und öffnen Sie dann erneut die Datei. Wenn weiterhin das rote x angezeigt wird, müssen Sie das Bild möglicherweise löschen und dann erneut einfügen. Hier: oberflächennahe geschlossene vertikale Erdwärmesonden d (EWS) bis 400 m 23. März Vilser Baustofftage 3

4 Übersicht zu Erdwärme (Quelle: BEE, Berlin) 23. März Vilser Baustofftage 4

5 Ziele in Österreich bis März Vilser Baustofftage 5

6 Prognose Wärme für Privathaushalte (aus: Studie Renews Spezial Ausgabe 47, AfEE e.v., Berlin, Januar 2011) 23. März Vilser Baustofftage 6

7 Verkauf Wärmepumpen p (Quelle: EHPA.org, Brüssel 2009) 23. März Vilser Baustofftage 7

8 23. März Vilser Baustofftage 8

9 Einf. Rückrechnung für Österreich Einbau von ~ 5300 Stück Sole/Wasser WP in 12 Monaten: AT = 8,4 Mio. Einwohner Ergibt eine WP je ~ 1580 Einwohner/Jahr Laut Statistik 3,5 Mio. Haushalte Ca. ein WP pro 660 Haushalte/Jahr Es gibt ca. 1,6 Mio. Gebäude für Wohnzwecke Installation ti einer WP in jedes 300. Gebäude/Jahr (Quelle: Statistik.at) 23. März Vilser Baustofftage 9

10 Realität versus Prognosen (DE) 23. März Vilser Baustofftage 10

11 Technische Richtlinien AT, CH & DE Österreich: Neu seit Ende 2009: ÖWAV Regelblatt Vorher: Vorschlag im Bericht OÖ/ARC von VDI 4640 Teil 2 (September 2001) Die Überarbeitung der VDI 4640 ist geplant Ländervorschriften BW, BY, RLP, Sachsen usw. Jeweils in der aktuellen Fassungen Schweiz: bisher BAFU 2009 Regelwerk Neu seit : SIA-Norm 384/6 Teils: Techn. Merkblätter von Städten, Landkreisen etc. 23. März Vilser Baustofftage 11

12 Schutz des Grundwassers 23. März Vilser Baustofftage 12

13 Abdichtung im GW & Luftseite (Forderungen: k(f)-wert, frostbeständig, keine hydraulischen Kurzschlüsse, grundwasserverträglich) 23. März Vilser Baustofftage 13

14 Hydraulische Kurzschlüsse (nach Prof. G. Wolff, Stuttgart) 23. März Vilser Baustofftage 14

15 23. März Vilser Baustofftage 15

16 Allgemeine Anforderungen HFM Abdichtung zur Oberfläche (Isolation, Havarie) Sperrwirkung zwischen den Grundwasserstockwerken, für eine Trennung der Grundwasserleiter untereinander, sofern es mehrere davon gibt Schutz gegen Leckage von Wärmeträgermedium Thermische Ankopplung der Sonde an das umgebende Lockergestein / Gebirge 23. März Vilser Baustofftage 16

17 Eignungsnachweise Verfüllmassen Nachweis zur Wärmeleitfähigkeit Gutachten zur Umweltverträglichkeit, zugelassen zur Verwendung im Grundwasser nach DIBt-Richtlinie i oder anderen nationalen oder internationalen Vorschriften Prüfbericht zur Durchlässigkeit = k(f) k(f-)-wert Angaben zur Druckfestigkeit Prüfbericht Frostsicherheit bis 6 C (SF 1,5 ~ -10 C) 23. März Vilser Baustofftage 17

18 Wer fragt nach welchen Kennwerten? Vor allem den Planer / die Behörde / (ggf. Bauherr) interessiert: Wärmeleitfähigkeit Umweltunbedenklichkeit / physiologisches Verhalten Durchlässigkeit it / k-(f)-wert / Permeabilität Frost-Tau-Beständigkeit (realistisch bis ~ -6 C) Sulfatbeständigkeit/chemische Widerstandsfähigkeit Das Bohrunternehmen will eher Kenntnis über: Ergiebigkeit g / Dichte / Dosierung in kg FS pro m³ Mischverhalten / Pumpbarkeit / Marshviskosität Verarbeitungsdauer und Absetzverhalten Plastisches Verhalten und Druckfestigkeit Abspitzen / Rückbau 23. März Vilser Baustofftage 18

19 Beispiel: Prüfergebnisse einer HFM Prüfbericht der Universität Karlsruhe vom : Die gemessene Wärmeleitfähigkeit mit 2,3 bis 2,4 W/mK ist typisch für die die thermisch verbesserten Fertigmischungen. Prüfbericht der Universität Karlsruhe vom : Der k(f)-wert (Wasserdurchlässigkeit) gemessen mit < 1,3 x 10E(-10) m/s wird nach DIN als sehr schwach durchlässig eingestuft und das Material fällt damit in die Kategorie der Dichtungsbaustoffe/Bodenmaterialien mit der höchsten Sperr- und Abdichtungswirkung, d. h. der geringsten Durchlässigkeit. Prüfbericht der Baustoffprüfstelle Wismar GmbH vom : Die Frost-Tau-Wechselbeständigkeit ist nach gängiger Bewertung gegeben. Untersuchungsbericht ht der Fa. HDG Umwelttechnik GmbH vom : Die Frost-Tau-Wechselbeständigkeit ist hier mit einem modifizierten Verfahren geprüft worden. Die Prüfanordnung ist ausgelegt um die Einbaubedingungen der Verfüllmasse im Bohrloch möglichst realitätsnah abzubilden bild und die Querdehnungsbehinderung hi d zu simulieren. Die Masse war nach Abschluss der Zyklen mit Frostexposition intakt, integer und hatte sehr guten Verbund mit den PE-Rohren. Prüfbericht Wessling Laboratorien GmbH vom : Die Prüfung im Trogelutionsverfahren bestätigt die Unbedenklichkeit des Produkts für die Umwelt. Alle Messwerte liegen unter den im DIBt-Merkblatt Tabelle D.1 genannten Geringfügigkeitsschwellen. 23. März Vilser Baustofftage 19

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21 Probenahme Verfüllmörtel 23. März Vilser Baustofftage 21

22 Mischer / Geräte auf der Baustelle Hopper/Injektor in kurzer Zeit große Mengen Rührwerke - große Bottiche mit langsam laufendem Rührwerkzeug Mischpumpen - kaum Dispergierung, meist nur ein paar Sekunden Verweilzeit im Mischer Durchlaufmischer für Suspensionen mit nachgeschalteter Mischung/Umwälzung, Quellzeit!!! Kolloidmischer - erzeugt hohe Scherkraft, gut für bentonithaltige Stoffe, Suspension geht aus Mischer in Nachbehälter Ultrarotor-Mischer - nicht für abrasive Stoffe 23. März Vilser Baustofftage 22

23 Hopper(Injektor)-Mischsystem 23. März Vilser Baustofftage 23

24 Mischpumpe (nicht für Stoffe mit Ton / Bentonit) 23. März Vilser Baustofftage 24

25 Kolloidmischer (mit hoher Scherkraft und intensiver Dispergierung) g) 23. März Vilser Baustofftage 25

26 Mischervergleich im Juni März Vilser Baustofftage 26

27 Einfluss von Mischern auf Druckfestigkt.(1) 23. März Vilser Baustofftage 27

28 Einfluss von.. Druckfestigkeit (2) Unterschied: Erforderliche Dosierung ist bei der Mischpumpe ~ 10 % höher als bei dem Kolloidmischer Erhärtete Masse aus Mischpumpe ist härter = höher in der Festigkeit und spröde im Bruch Absetzmaß war bei Mischpumpe deutlich über erforderlichem Wert von 3 %,gemessen wurden ~ 5-14 % Ursache hierfür: Mischpumpe verteilt & schließt den Bentonit in der Masse nicht genügend auf 23. März Vilser Baustofftage 28

29 Einzelfragen Was wird gemacht bei..? Auftrieb und Sicherung am Fußpunkt EWS Gewicht/Fixierung, Siehe auch Modelle im Foyer Verpressdruck bei langen Pumpstrecken Mischer, dann Nachbehälter mit Verpresspumpe Tondichtung am Kopf Kontamination von oben Einbau von Pellets wie im Brunnenbau -->Techn. Handbuch zu EWS im April März Vilser Baustofftage 29

30 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Kommentare? Ideen & Vorschläge? 23. März Vilser Baustofftage 30