Mischbindemittel. gemäß ZTV E-StB und Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln

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1 Mischbindemittel gemäß ZTV E-StB und Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln Holcim (Süddeutschland) GmbH Spezialbindemittel

2 Bindemittel gemäß ZTV E-StB Zur Bodenbehandlung können folgende Bindemittel ohne weitere Vereinbarung eingesetzt werden, wenn sie der jeweiligen Norm entsprechen: Zement nach DIN EN und nach DIN Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder nach DIN Baukalk nach DIN EN : 2010 Mischbindemittel aus genormten hydraulischen Bindemitteln oder deren hydraulischen Hauptbestandteile Ohne Eignungsnachweis verwendbar Zement: DIN EN 197-1, DIN Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder: DIN (zukünftig DIN EN :2010) Baukalk: DIN EN : 2010 Mischbindemittel: Kombination aus genormten hydraulischen Bindemitteln oder deren hydraulische Hauptbestandteile und Baukalk Andere Bindemittel können eingesetzt werden, wenn ihre Eignung nachgewiesen und die Verwendung zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer vereinbart ist (Nebenangebot) Nur mit Eignungsnachweis verwendbar! technische Eignung Umweltrelevanz Andere Bindemittel Der Eignungsnachweis sollte mindestens enthalten: Eignungsprüfung im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit als vergleichende Prüfung zu einem o.g. Bindemittel gem. ZTV-E-StB. Offenlegung der Ausgangsstoffe Nachweis der Unbedenklichkeit gem. Bodenschutzverordnung. Zusammensetzung von Mischbindemitteln Mischbindemittel bestehen aus: genormten hydraulischen Bindemitteln Zemente nach Norm DIN EN 197-1, DIN oder Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder DIN (zukünftig DIN EN ) oder deren hydraulische Hauptbestandteile Klinker (K) Gebrannter Schiefer (T) und Baukalk Baukalk DIN EN : Holcim Mischbindemittel

3 Herstellung von Mischbindemitteln Mischbindemittel werden werksseitig in geeigneten Anlagen gemischt. In der Bezeichnung wird immer der Massenanteil des Baukalkes zuerst genannt. DOROSOL C 10 DOROSOL C 30 10% Kalk 90% Hydraulisches Bindemittel 30% Kalk 70% Hydraulisches Bindemittel DOROSOL C 50 50% Kalk 50% Hydr. Bindemittel DOROSOL C 70 70% Kalk 30% Hydr. B. Möglichkeit 1: (Kalk-Zement-Gemisch nach des Merkblattes) Herstellung aus Zement oder Tragschichtbinder der Festigkeitsklasse 32,5 mit CE-Kennzeichnung oder aus den hydraulischen Hauptbestandteilen Nenndruckfestigkeit des hydraulischen Bindemittels 32,5 N / mm² Hydraulische Hauptbestandteile: Portlandzementklinker oder gebrannter Schiefer DOROSOL ist ein Mischbindemittel das nach des Merkblattes hergestellt wird. genormte hydraulische Bindemittel 32,5 mit CE-Kennzeichen oder deren hydraulische Hauptbestandteile Kalk mind. CL 80-Q oder DL 80-5-Q Nebenbestandteile DIN EN % 20 40% < 10% DOROSOL C30 oder Dorosol C50 Möglichkeit 2: (Gemisch aus Kalk und hydraulischen Bestandteilen nach des Merkblattes) Herstellung aus hydraulischen Bestandteilen (aus genormten hydraulischen Bindemitteln der Festigkeitsklasse 32,5) und weiteren aufgeführten Hauptbestandteilen (Anteile der Mischung muss den Normen der Bindemittel entsprechen) Kombination aus Zement- und Bindemittelmischanlage Hydraulische Bestandteile aus genormten hydraulischen Bindemitteln ohne CE-Kennzeichnung mit den in den Normen aufgeführten weiteren Bestandteilen sowie den dort angegebenen Massenanteilen Klinker K Gebrannter Schiefer T Kalkstein L + LL Hüttensand S Silikastaub D Puzzolane P + Q Flugaschen V + W Kalk mind. CL 80-Q oder DL 80-5-Q Nebenbestandteile DIN EN > 30% 0 30% entsprechend den Massenanteile nach DIN % < 10% Mischbindemittel nach Holcim Mischbindemittel 3

4 Zusammensetzung der Zemente gemäß DIN EN (Beispielhaft markiert: CEM II/B-M) Hauptzementarten Bezeichnung der 27 Normalzemente Hüttensand Silicastaub natürlich Zusammensetzung [M.-%] 1 ) Hauptbestandteile Puzzolane Flugasche natürlich getempert kiesel säurereich kalkreich Gebrannter Schiefer Kalkstein Neben bestandteile [M.-%] 4 ) K S D2) P Q V W T L LL CEM I Portlandzement CEM I CEM II Portlandhütten zement Portlandsilicastaubzement Portlandschiefer zement Portlandkalkstein zement CEM II/A-S CEM II/B-S CEM II/A-D CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL Zementklinker Portlandpuzzolanzement Portlandflugaschezement Portlandkompositzement CEM II/A-M ) CEM II/B-M CEM III/A CEM III Hochofenzement CEM III/B CEM III/C CEM IV Puzzolanzement 3) CEM IV/A CEM IV/B CEM V Kompositzement 3) CEM V/A CEM V/B ) Die Werte in der Tabelle beziehen sich auf die Summe der Haupt- und Nebenbestandteile. 2) Der Anteil von Silicastaub ist auf 10 % begrenzt. 3) In den Portlandkompositzementen CEM II/A-M und CEM II/B-M, in den Puzzolanzementen CEM IV/A und CEM IV/B und in den Kompositzementen CEM V/A und CEM V/B müssen die Hauptbestandteile außer Portlandzementklinker durch die Bezeichnung des Zementes angegegeben werden. 4) Stoffe, die als Nebenbestandteil dem Zement zuggeben werden, dürfen nicht gleichzeitig im Zement als Hauptbestandteil sein. Wassergehalt des Bodens Der Wassergehalt des Bodens sollte dem für den Einbau und Verdichtung optimalen Wassergehalt entsprechen. Alternativ kann das Wasser auch während des Fräsvorgangs in den Fräskasten eingedüst werden. Ist der Wassergehalt eines grob- oder gemischtkörnigen Bodens bei einer Bodenbehandlung zu gering, sollte bei feinkörnigen Böden der Boden rechtzeitig angefeuchtet werden, so dass bis zur Einmischung des Bindemittels eine gleichmäßige Durchfeuchtung des Bodens eingestellt hat gemischt- bzw. grobkörnigen Böden das Wasser kurz nach dem Verteilen des Bindemittels zugegeben werden Ist der Wassergehalt eines gemischt- oder feinkörnigen Bodens bei einer Bodenbehandlung deutlich über dem optimalen Wassergehalt, kann er durch einen höheren Kalkanteil im Mischbindemittel verringert werden. Durch den höheren Kalkanteil im Mischbindemittel wird der Wassergehalt reduziert und es ergeben sich optimale Einbau- und Verdichtungsbedingungen. Der natürliche Wassergehalt des Bodens beeinflusst zusammen mit der zu erzielenden Proctordichte die Bindemittelmenge. Faustregel für die Reduzierung des Wassergehaltes: Zement: Wasserreduktion ca. 0,3% je 1% Bindemittel DOROSOL C 30: Wasserreduktion ca. 0,5 1,0% je 1% Bindemittel DOROSOL C 50: Wasserreduktion ca. 1,0 1,5% je 1% Bindemittel Feinkalk: Wasserreduktion ca. 2,0 2,5% je 1% Bindemittel 4 Holcim Mischbindemittel

5 Auswahl des Mischbindemittels Hauptkriterium bei der Bindemittelauswahl in der geotechnischen Prüfung sind hauptsächlich die Korn größen verteilung bzw. die Plastizität und der Wassergehalt des Bodens. Die Anwendungsbereiche der Bindemittelarten sind in dem Kornverteilungsdiagramm dargestellt. Massenanteil der Körner < d in % der Gesamtmenge Feinstes Schlämmkorn Schluffkorn Mittel- Ungeeignet, nicht zerkleinerbar Bodenart: TA Feinkalk Grob- Grob- DOROSOL C 50 Bodenart: TM, TL, UM Sandkorn Mischbindemittel Bodenart: GU*, SU* Siebkorn 0 0,001 0,002 0,006 0,01 0,02 0,06 0,1 0,2 0, Korndurchmesser d [mm] Grob- Bodenart: GU, SU DOROSOL C 10 Tragschichtbinder DOROPORT Kieskorn Bodenart: GW, GI Fein- Fein- Fein- Mittel- Mittel- Ungeeignet, zu grobkörnig Steine Festlegung der Bindemittelmenge Die Bindemittelmenge bei Bodenverbesserungen und qualifizierten Bodenverbesserungen wird in einer Eignungsprüfung nach TP BF-StB B 11.3 Eignungsprüfung bei Bodenverbesserungen mit Bindemitteln ermittelt. Sie ist abhängig vom gewünschten Verdichtungsgrad und vom Ausgangswassergehalt. Erforderliche Bindemittelmenge bezogen auf den Ausgangswassergehalt (Beispiel) Ausgangswassergehalt des Bodens [M.-%] Bindemittelmenge [M.-%] DPr = 100% DPr = 97% Holcim Mischbindemittel 5

6 Reaktionszeiten der Bindemittel Die Reaktionszeit eines Bindemittels bezeichnet die Zeitdauer zwischen Einmischen des Bindemittels und der Verdichtung des Bodens. Die Reaktionszeiten von Mischbindemitteln sind in Abhängigkeit von dem hydraulischen Anteil zwischen 3 und 5 Stunden festzulegen. Bei einer Verlängerung der Reaktionszeit wird bei allen Bindemitteln der optimale Wassergehalt erhöht die Proctordichte verringert die Festigkeit des Boden-Bindemittel-Gemisches herabgesetzt Eine Veränderung der Reaktionszeit hat einen starken Einfluss auf die Proctordichten und die Festigkeiten. Temperatur Bei Boden- und Lufttemperaturen unter +5 C sollten möglichst keine Verfestigungen und qualifizierte Boden verbesserungen ausgeführt werden. Sofern Bodenbehandlungen bei Temperaturen unter +5 C angeordnet werden sollen, sind die erforderlichen Schutzmaßnahmen in die Leistungsbeschreibung aufzunehmen. In diesem Zusammenhang muss berücksichtigt werden, dass die Temperatur des Boden-Bindemittel-Gemisches möglichst lange - mindestens in den ersten drei Tagen - nicht unter +5 C absinken sollte. Gegebenenfalls kann als Schutz die nächste Schicht eingebaut werden. Eine Bodenbehandlung von gefrorenem Boden ist nicht zulässig. Ist mit Frosteinwirkung zu rechnen, muss die Entwässerung so wirksam sein, dass ein Gefrieren der Verfestigung im wasser gesättigten Zustand vermieden wird. Bei Lufttemperaturen über 25 C oder intensiver Sonnen einstrahlung ist der Wassergehalt so einzustellen, dass beim Verdichten des Baustoffgemisches der optimale Wassergehalt noch vorhanden ist. Planumsschutz Gem. ZTV E-StB 09 muss die Querneigung auf dem Planum bei wasserempfindlichen Böden und Baustoffen mit q 4% betragen. Bei Bodenverfestigungen und qualifizierte Bodenbehandlungen darf die Querneigung mit 2,5% hergestellt werden. Dies ergibt eine Einsparung von ca. 0,3 m³/m Oberbaumaterial bei 6,00m Planumsbreite. Entsprechend ETV-Stb-BW ist bei besonders witterungsempfindlichen Böden im Planum (insbesondere TL und UL Böden) eine Verbesserung im Planumsbereich vorzusehen. 6 Holcim Mischbindemittel

7 Veränderung der bodenmechanischen Eigenschaften durch die Wirkanteile im Mischbindemittel Kennwerte Kalk Zement Wassergehalt und Temperatur Plastizität Proctorkurve und Verdichtbarkeit Scherfestigkeit und Tragfähigkeit Verformungsmodul Durchlässigkeit Witterungs- und Frostempfindlichkeit starke Reduktion des Wassergehaltes, starke Erwärmung des Boden-Bindemittel-Gemisch Verringerung der Plastizität bei Ton Erhöhung der Fließ- und Ausrollgrenze bei Schluff Erhöhung des optimalen Wassergehaltes und Verringerung der Trockendichte Steigerung der Tragfähigkeit durch Verbesserung der Verdichtbarkeit, puzzolanische Verfestigung und Carbonatisierung als Langzeitreaktion mit einer Erhöhung der Scherfestigkeit (Kohäsion) geringe bis mittlere Erhöhung des Verformungsmoduls Verringerung der Durchlässigkeit bei grobund gemischtkörnigen Böden, Erhöhung der Durchlässigkeit bei mittel- und hochplastischen, tonigen Böden Verringerung der Witterungsempfindlichkeit, Erhöhung des Frostwiderstandes bei fein- und gemischtkörnigen Böden und ausreichenden Bindemittelmengen geringe Reduktion des Wassergehaltes, keine Temperaturänderungen geringe Erhöhung der Fließ- und Ausrollgrenze bei bindigen Böden geringe Erhöhung des optimalen Wassergehaltes, geringe Veränderung der Trockendichte Hydratation führt zu einer raschen Verkittung der Bodenkörner mit einer dauerhaften Erhöhung der Tragfähigkeit und der Scherfestigkeit (Kohäsion) deutliche Erhöhung des Verformungsmoduls Verringerung der Durchlässigkeit bei grobund gemischtkörnigen Böden, Erhöhung der Durchlässigkeit bei mittel- und hochplastischen, tonigen Böden Verringerung der Witterungsempfindlichkeit, Erhöhung des Frostwiderstandes bei ausreichenden Bindemittelmengen Quelle: Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln Besonderheiten bei Boden behandlungen: Sulfateinfluß Bedingt durch chemische Reaktionen der Sulfate und Sulfite (Pyrit) mit dem freien Calcium aus dem Kalk oder Zement (oder von beiden Bestandteilen im Misch bindemittel) kann durch Quellhebungen das Bauwerk zerstört werden. Dabei entstehen Volumendehnungen von 10 30% bei Quelldrücken von bis zu 5 MPa durch Ettringitoder Thaumasitaufwuchs. Kritisch sind prinzipiell alle sulfathaltigen Böden oder Wässer, Pyrit, Gips und Anhydrit in der Verbindung mit freiem Calcium bei einem ph-wert >10,5. Bewertungskriterien für anstehende Böden keine Gefährdung: elektrische Leitfähigkeit des Bodensättigungsextraktes < 200μS/cm geringe Gefährdung: Sulfatgehalt ppm Mittlere bis hohe Gefährdung: Sulfatgehalt ppm Boden für Bodenbehandlung ungeeignet: Sulfatgehalt > ppm Bei kritischen Bodenarten sollte immer eine mineralogische Untersuchung des Bodens erfolgen, um eine Gefährdung des Bauwerks auszuschließen. Ferner sind weitere Einflussfaktoren für eine Ettringitoder Thaumasitreaktion verantwortlich. Diese sind u.a.: Temperatur (für Reaktion > 15 C notwendig) Trocken-Naß-Zyklen Porengröße des Bodengemisches (Verdichtung) Typ und Löslichkeit der Sulfate Tongehalt des Bodens (< 10% Tonanteil unproblematisch) Recyclierte Baustoffe für Bodenbehandlungen sind immer auf Sulfate zu prüfen! Holcim Mischbindemittel 7

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