Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt

Transkript

1 Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt Neubau von Fahrsiloanlagen, Haus Düsse, Dipl.-Ing. Holger Ohe

2 Inhalt Baustoff Asphalt 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 Musterausschreibungstexte für die Asphaltschichten Preisschätzung über die verschiedenen Arbeiten Fazit

4 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)

5 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 Baustoff Asphalt Quelle: Asphalt im Straßenbau, Jürgen Hutschenreuter / Thomas Wörner

6 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

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

8 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 250 C Einbau nicht durch jede Straßenbaufirma möglich (Spezialfertiger) nicht jede Mischanlage stellt Gussasphalt her (Transportentfernung)

9 Einbaugerät: Gussasphaltfertiger

10 Gussasphalteinbau von Hand

11 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

12 Besondere Anforderungen... Schichtenaufbau, Schichtdicke Bemessung der Fahrsilos / Lagerflächen gem. Bauklasse V RStO (Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen) Aufbau gem. Tafel 1, Zeile 1 4 cm Asphaltdeckschicht 10 cm Asphalttragschicht Ev2 von 100 MN/m² 20 cm Verbesserung der Frostschutzschicht (Mineralgemisch) Frostsicherer Sand / Unterbau

13 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.

14 Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

15 Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

16 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 ist auf die Säurebeständigkeit der Gesteinskörnung unbedingt zu achten. Es darf z. B. kein Kalkstein und kein Kalksteinfüller verwendet werden.

17 Besondere Anforderungen... Dichtigkeit 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)

18 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.

19 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, erscheint es sinnvoll, den Hohlraumgehalt in der Asphalttragschicht auf max. 4 Vol.-% am MPK zu begrenzen (in Anlehnung an die Tabelle der ZTV LW 99/01).

20 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.

21 Einbaugerät: Fertiger (Walzasphalt)

22 Einbaugerät: Walze (Walzasphalt)

23 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.

24 Zu viel Bitumenemulsion

25 Zu wenig Bitumenemulsion (ungleichmäßig)

26 Optimale Bitumenemulsionsmenge

27 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.

28 Optimal vorbereitete Asphaltnaht

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

30 Verdichtung der Asphaltnaht Erster Arbeitsgang der Walze Kalte Seite

31 Fertige Asphaltnaht

32 Einbau der Asphaltbefestigung Fugen- und Nahtausbildung Fugen Bei Anschlüssen der Asphaltdeckschicht an andere Materialien, z. B. Beton der Stützwände, ist der Anschluss als Fuge herzustellen. Bei schrägen Stellwänden (Traunsteiner Silo) ist eine Möglichkeit, die Asphaltbefestigung auf das Streifenfundament zu ziehen und dann die Fugen vor der aufgehenden Wand herzustellen. Auf Grund der schrägstehenden Stellwände kann die Verdichtung durch die Walzen bis an die Stellwand erfolgen.

33 (Fuge) Quelle: Firma Alfons Greten, Essen/Oldb.

34 Einbau der Asphaltbefestigung Fugen- und Nahtausbildung Fugen Bei senkrechten Stellwänden sollte die Fuge vor dem Fuß des Betonfertigteils angelegt werden. Soll die Asphaltbefestigung auf den Fuß gezogen werden, sind besondere Maßnahmen, wie z. B. der Einbau eines Gussasphaltstreifens direkt vor der Wand vorzusehen. Weitere Hinweise siehe ZTV Fug-StB Teil 1 Als Fugenmaterial zwischen Asphalt und Beton hat sich die Fugenmasse BIGUMA-TL 82 in Kombination mit dem Voranstrichmittel COLZUMIX der dortmunder gußasphalt gmbh & co. kg bewährt (Einbau- und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten).

35 Fuge

36 Musterausschreibungstext Asphalttragschicht... m² Asphalttragschicht C 0/22 (LW) herstellen. Asphalttragschicht aus Asphalttragschichtmischgut C 0/22 in Anlehnung an die ZTV LW 99/01 herstellen. Einbau in Silolagerfläche Hohlraumgehalt am MPK max. 4,0 Vol.-% Einbaugewicht: 240 kg/m² Bindemittel: 70/100 Die verwendeten Gesteinskörnungen, der Füller und das Asphaltgranulat müssen überwiegend carbonatfrei (kalkfrei) sein. Die Mitverwendung von Asphaltgranulat gem. TL AG und M VAG ist zugelassen.

37 Musterausschreibungstext Schichtenverbund... m² bitumenhaltiges Bindemittel aufsprühen bitumenhaltiges Bindemittel auf zusammenhängende Teilflächen aufsprühen Unterlage vorher reinigen Kehrgut der Verwertung nach Wahl des AN zuführen Bindemittel: Bindemittelmenge: U 60 K 0,3 kg/m²

38 Musterausschreibungstext Deckschicht Walzasphalt... m² Asphaltbeton 0/8 ( Alternativ 0/11) herstellen. Asphaltbeton in Anlehnung an Tabelle 5 der E AAW, Entwurf 2007 Als Deckschicht auf Silolagerfläche. Carbonatfreie Gesteinskörnung und Füller (kalkfrei) Einbaugewicht: 100 kg/m² Bindemittel: 50/70 Hohlraum am MPK max. 3,0 Vol.-% Hohlraumgehalt in der fertigen Schicht max. 4,0 Vol.-% Mitverwendung von Asphaltgranulat ist ausgeschlossen.

39 Musterausschreibungstext Naht in der Walzasphaltdeckschicht... m Naht in Asphaltdeckschicht herstellen Naht in Asphaltdeckschicht herstellen Nahtflanken behandeln Längsnaht Nahtflanke mit einem heiß aufzubringenden, polymermodifizierten Bitumen volldeckend anstreichen oder anspritzen (gem. MSNAR) Menge: Dicke der Schicht: 200 g/m² 4,0 cm

40 Musterausschreibungstext Deckschicht Gussasphalt... m² Gussasphalt 0/11 (oder 0/8 alternativ) S herstellen. Asphaltdeckschicht aus Gussasphalt 0/11 S herstellen. Als säurefeste Deckschicht auf einer Silolagerfläche. Einbaudicke: Bindemittel: 30/45, 20/30 4,0 cm (3,0 cm alternativ) Carbonatfreie Gesteinskörnung und Füller (kalksteinfrei)

41 Musterausschreibungstext Anschlussfuge (Walzasphalt und Gussasphalt)... m Anschluss als Fuge herstellen gem. ZTV Fug-StB 01 Anschluss in Asphaltdeckschicht als Fuge herstellen Randfuge vor Betonbauteil Fuge schneiden Fugenspalttiefe: 4,0 cm Fugenspaltbreite: 2,0 cm Fugenraum mit heiß verarbeitbarer elastischer Fugenmasse verfüllen mit Unterfüllstoff Fugenverfüllmaterial in säurebeständiger Ausführung (z. B. BIGUMA- TL 82, einschl.voranstrichmittel COLZUMIX oder Gleichwertiges) Einbau und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten

42 Musterausschreibungstext Fuge in der Gussasphaltdeckschicht... m Fuge in Gussasphaltdeckschicht herstellen Fuge in Gussasphaltdeckschicht als Längsfuge zwischen den Einbaubahnen, einschl. Unterfüllstoff herstellen Fuge schneiden Fugenspalttiefe: 4,0 cm (3,0 cm) Fugenspaltbreite: 2,0 cm Fugenverfüllmaterial in säurebeständigen Ausführung (z. B. BIGUMA-TL 82 und COLZUMIX oder gleichweritig) Einbau und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten

43 Preisschätzung Preisschätzung für eine Musterfläche (Lieferung und Einbau) Größe: ca m² Entfernung zum Mischwerk: ca. 25 km Preisniveau Norddeutschland 1.Asphalttragschicht 0/22 C in Anlehnung an die ZTV LW Einbaugewicht 240 kg/m² überwiegend kalksteinfrei 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 säurebeständig, dicht, 100 kg/m² 8,- bis 10,- /m²

44 Preisschätzung 4. Naht in Asphaltdeckschicht herstellen gem. M SNAR 5. Gussasphalt 0/11 herstellen säurebeständig,4 cm 6. Fuge in Gussasphaltdeckschicht der Silolagerfläche herstellen, säurebeständig 7. Fuge zwischen Asphalt und Betonteil herstellen gem. TL ZTV-Fug, säurebeständig z. B. Fugenmasse BIGUMA-TL 82 und Voranstrichmittel COLZUMIX 4,- bis 5,- /m 13,- bis 15,- /m² 3,- bis 5,- /m 10,- bis 12,- /m

45 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

46 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 4,00 /m 1.200,- 220 m Fuge GA / Beton 11,00 /m 2.450, ,- zzgl. der ges. Mehrwertsteuer

47 Fazit Die klassische Asphaltbefestigung für Flächen, an die besondere Anforderungen an die Dichtigkeit gestellt werden, ist der Gussasphalt (GA). Durch die Hohlraumfreiheit und den leichten Bindemittelüberschuss sind GA-Deckschichten absolut dicht. GA kann nicht von jeder Baufirma, die normalen Straßenbau durchführt, hergestellt werden.

48 Fazit Die Alternative zum GA ist der Walzasphalt, der unter Berücksichtigung folgender Punkte ebenfalls die Anforderungen an Fahrsilos und Lagerflächen von Biogasanlagen erfüllt.

49 Fazit Auftraggeber Der Mischguthersteller und die Einbaufirma muss durch die Ausschreibung über die besonderen Anforderungen der Baustelle informiert sein. Auflagen der Genehmigungsbehörden weitergeben.

50 Fazit Mischgutlieferant Verwendung von säureresistenten Gesteinskörnungen / Füllern Mischgutzusammensetzung in Bezug auf Dichtigkeit optimieren

51 Fazit Einbauer Erzielung eines hohen Verdichtungsgrades zur Minimierung des Hohlraumgehaltes Versetzen der Arbeitsnähte bei Deck- und Tragschicht um mind. 50 cm Ordnungsgemäße Herstellung der Nähte und Anschlussfugen Einbau der Asphaltbefestigung bei geeigneten Außentemperaturen Asphalttragschicht > 0 C Asphaltdeckschicht > 3 C trockene Unterlage

52 Fazit Betreiber Augenscheinprüfungen auf Dichtigkeit Fugenpflege der Anschlussfuge an den Beton Keine schweren Geräte auf der Fläche parken Mechanische Beschädigungen der Deckschicht vermeiden

53 Danke für Ihre Aufmerksamkeit