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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines selbstverfestigenden
Verfüllbaustoffes und
dessen Verwendung. Der selbstverfestigende Verfüllbaustoff ist ein Trockengemisch,
im Wesentlichen bestehend aus Bodenaushub, wasserbindenden und wasserretendierenden
Mitteln, das nach dem Anmachen mit Wasser fließfähig eingestellt und verbaut
wird.
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Der
selbstverfestigende Verfüllbaustoff
ist insbesondere für
die Gründung,
Hinterfüllung
oder Überschüttung von
Bauwerken, Leitungs- oder Kabelschächten, für Auffüllungen, für Hohlraumverfüllungen,
für Straßen, Wege
und Dämme
sowie für
die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln geeignet.
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Vorteilhaft
wird das Trockengemisch und der daraus hergestellte selbstverfestigende
Verfüllbaustoff
verwendet beim Verbauen oder Verfüllen schwer zugänglicher
Bereiche im Tiefbau, wie z. B. beim komplexen Verlegen unterschiedlicher
Medienleitungen (Schmutzwasser, Regenwasser, Mischwasser, Gas, ELT,
Trinkwasser, Telekommunikation, Fernwärme usw.) in schmalen Gräben sowohl
in innerstädtischen
Bereichen, wo zur Minimierung der Grabenbreite und damit des Bodenaushubs
die Medienleitungen im wesentlichen vertikal fluchtend oder leicht
versetzt übereinander
verlegt werden als auch bei Neuerschließungen. Dabei besteht die Notwendigkeit,
die zwischen den Medienleitungen existierenden Hohlräume nach
der Verlegung der Medienleitungen vollständig zu verfüllen und
setzungsfrei zu verfestigen. Bei bekannten Lösungen nach dem Stand der Technik
erfolgt dies, indem jede einzelne Medienleitung im Graben mit geeignetem
Material zum Beispiel Erdbaustoffen, wie Schotter, Sand, Kies, verdichtungsfähigem Aushubmaterial
etc.) verfüllt
und dieses anschließend
verdichtet wird. Aufgrund der räumliche
beengten Einbauverhältnisse
ist eine Verdichtung selten erfolgreich durchführbar. Es entstehen dabei regelmäßig schlecht
verdichtete Zwickelbereiche bis Hohlräume unterhalb der Rohrleitungen,
die bei späterer
mechanischer Belastung (z. B. beim Überfahren durch Straßenfahrzeuge)
zu Setzungs erscheinungen und in der Folge zu Rissen und Brüchen in
den Medienleitungen führen
können.
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Das
Trockengemisch und der daraus gefertigte selbstverfestigende Verfüllbaustoff
wird daneben eingesetzt bei der Errichtung von Wällen und Dämmen, die dem Hochwasserschutz
dienen.
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Bekannt
sind Baustoffe, die in verflüssigter Form
mittels Pumpen in Gräben
und Kanälen
eingebracht werden können.
Die Nachteile dieser bekannten flüssigen Verfüllstoffe (Dämmer) bestehen darin, dass
der flüssige
Verfüllstoff
aus definierten Sanden mit vorgegebener und optimierter Sieblinie
hergestellt werden muss, relativ langsam erhärtet (bis zu mehreren Tagen)
und nach seiner Erhärtung
eine Festigkeit aufweist, die so hoch ist, dass es bei bestimmten
Belastungssituationen und Verlegebedingungen (z. B. bei unzureichender Überdeckung und/oder
unzureichender Verfüllung)
zu nachträglichen,
zum Teil zeitlich verzögerten
Beschädigungen an
den verlegten Rohrleitungen durch unkontrollierte Last- und Schwingungseintragungen
von der belasteten Oberfläche
her kommt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn infolge der hohen
Festigkeit die Schwingungen des Straßenverkehrs in den Straßenunterbau
so eingeleitet werden, dass sie die Rohrleitungszone weitgehend
ungedämpft
erreichen. Dies erfolgt z. B., wenn die einaxiale Druckfestigkeit
des verfestigten Bodenaushubs nach seiner Erhärtung eine Druckfestigkeit
von ≥ 0,7
N/mm2 aufweist und der Umgebungsboden einer
Bodenklasse 3 entspricht.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Systeme flüssiger Verfüllstoffe besteht darin, dass
sie bei bestimmten Umgebungsbedingungen (z. B. zu hohe Konzentrationen
an wasserlöslichen
Salzen, hohe Gehalte huminer Bestandteile im Bodenaushub etc.) sehr
langsam (z. B. Erhärtungsgrad
nach mehreren Tagen < 10%)
bis nicht erhärten
und bei verzögerter Erhärtung ihre
Endfestigkeit oft nicht dem avisierten und benötigten Wert entspricht. Ein
wesentlicher Nachteil der bekannten flüssigen Verfüllstoffe ist die sehr geringe
Aushärtegeschwindig keit
und der Umstand, dass die Erhärtung
aufgrund mehrerer, stochastisch wirkender Einflussgrößen nicht
determiniert innerhalb technologisch vorgegebener Zeitintervalle
erfolgt. Dies verhindert sinnvolle und wirtschaftliche Einbautechnologien
mehrerer Leitungen übereinander
in einem vertretbaren Zeitraum mit diesen bisher bekannten Baustoffen,
da die Wartezeiten bis zu einer ausreichenden Verfestigung zu unwirtschaftlichen
Baustillstandszeiten führen
würden.
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Bekannt
sind auch flüssige
Verfüllmaterialien auf
der Basis von Sanden mit definierten Sieblinien und Bentonitzusätzen (sogenannte „Bodenmörtel"), die zwar unmittelbar
nach dem Verfüllen
unter Aushärtung
die geforderte Endfestigkeit erreichen. Aufgrund chemischer Wechselwirkungen
des tonhaltigen Boden-Mörtels
mit den angrenzenden Stoffen oder den mit dem Sand in das Boden-Mörtelgemisch zugegebenen
Sand- und Grundwasserinhaltsstoffen kommt es jedoch regelmäßig zu technologischen Störungen des
Baufortschrittes als Folge der verzögerten bzw. unplanmäßig ablaufenden
Aushärtung.
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Aus
der
DE 203 15 770
U1 ist ein Baustoff für die
Gründung,
Hinterfüllung
oder Überschüttung von Bauwerken,
die Verlegung von Leitungs- und/oder Kabelschächten, für Auffüllungen, Straßen und
Wege sowie für
die Rettung von Rohrleitungen und Versorgungsleitungen und/oder
die komplette Verfüllung von
Kanälen
und Gräben
oder die Kombination aus den vorgenannten Anwendungen bekannt, der
aus Gesteinkörnungen,
Kiesen, Schluffen, lehmigen oder tonigen Materialien, Recyclingmaterial,
sowie aus beliebigem Bodenaushub, mindestens einem als Bindemittel
fungierenden Zusatzstoff und mindestens einem ökologisch abbaubaren Zusatzmittel
besteht. Nachteilig ist, dass für
die Herstellung des Verfüllbaustoffes
eine größere Anzahl
von Komponenten auf der Baustelle vorgehalten werden muß. Ein weiterer, wesentlicher
Nachteil besteht in der Ausbildung kristalliner Strukturen bei der
Verfestigung des selbst erhärtenden
Gemisches durch den Einsatz von Zement.
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Aus
der
DE 197 17 763
C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Verfüllmassen
aus zerkleinertem Beton, Mauerwerk, Mörtel, Dachziegeln oder Gemischen
daraus bekannt, die auf Korngrößen < 40 mm zerkleinert
werden, wobei der zerkleinerte Beton, das Mauerwerk, der Mörtel, die
Dachziegel oder die Gemische daraus mit 10 bis 50 Masse% Wasser,
mit 0,5 bis 5 Masse% Ton-Soda-Gemisch
und mit 1 bis 10 Masse% Zement oder hydraulischem Kalk vermischt werden.
Die so geschaffene Verfüllmasse
ist für
die Gründung,
Hinterfüllung
oder Überschüttung von Bauwerken,
Leitungs- oder Kabelschächten,
für Auffüllungen,
für Straßen und
Wege sowie für
die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln geeignet, wenn
es nicht zu den o. g. Behinderungen des Aushärtungsprozesses auf Grund der
verwendeten Bentonit(Ton-)basis kommt. Nachteile dieser Lösung sind,
dass die bereits genannten chemischen Wechselwirkungen den Abbindeprozess
negativ beeinflussen können
und auch nur eine relativ schmale Bandbreite von Sanden und Kiesen
für die
Herstellung Verwendung finden kann. So schließt diese Lösung die Verwendung von Aushubmassen
aus. Ferner sind diese Lösungen
temperaturempfindlich und neigen ebenfalls zum starken Wasserabsondern.
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Aus
der
DE 198 51 256
C2 ist ein Verfahren zum Verfestigen von insbesondere schadstoffhaltigen,
staubförmigen
bis grobkörnigen,
nicht hydraulischen Anfallstoffen, Erdstoffen, Lockergestein oder recyceltem
Baumaterialien bekannt, bei dem zunächst eine wässrige Suspension aus 50 bis
100 g Tonmehl je 1 Liter Wasser durch intensives Mischen hergestellt
wird. Nachfolgend werden die Anfallstoffe, Erdstoffe oder das recycelte
Baumaterial mit der vorbereiteten wässrigen Suspension vermischt.
Daran schließt
sich ein Aushärten
und Verfestigen der Mischung an, wobei der Mischung 10 bis 40 Masse% Tonmehl-Suspension
und 1 bis 10 Masse% anorganisches Bindemittel zugegeben werden.
Bevorzugt wird als Tonmehl aktivierter Bentonit eingesetzt. Als anorganisches
hydraulisches Bindemittel wird vorzugsweise Zement und/oder Flugasche
verwendet. Zur Steuerung des Aushärtevorganges werden dem Gemisch
vorteilhaft Anfallstoff-Tonmehl-Bindemittel als Abbindebeschleuniger
bzw. -verzögerer
zugegeben.
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Nachteile
dieser Lösung
sind der schwer kontrollierbare Abbindeprozess und dessen nicht kontrollierbare
Nacherhärtung
sowie der Umstand, dass auch hier neben der oft sehr langsamen bis
mitunter gar nicht erfolgenden Verfestigung der Flüssigmasse
auch nur eine relativ schmale Bandbreite von Sanden und Kiesen für die Herstellung
Verwendung finden kann. Auch hier erfolgt die zeitweise Verflüssigung
auf der Basis der Zugabe aktivierter Bentonite und von Zement als
Bindemittel. Auf Grund chemischer Wechselwirkungen mit den angrenzenden
Bodenbereichen oder mit dem im Boden enthaltenen Boden- oder Grundwasser
weisen diese Gemische zeitweise Störungen während des Aushärtens auf. Schluffige,
lehmige und tonige Böden
können
mit dieser Methode auf der Basis von Bentoniten nicht in einer technisch
brauchbaren Form verflüssigt
werden. Damit ist diese Methode nicht geeignet, alle vorkommenden
Aushubmassen in einer wirtschaftlichen und technisch machbaren Form
zeitweise zu verflüssigen und
als Material für
die Grabenverfüllung
mit den Anforderungen an die Rohrlagerung und Umhüllung zur Verfügung zu
stellen.
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Bekannt
sind ebenfalls Methoden zur zeitweisen Bodenverflüssigung,
die auf der Zugabe von Zementsuspensionen basieren. Derartige Gemische haben
die Eigenschaft, nachzuerhärten,
so dass ein nachträglicher
Zugang zu derart verlegten Leitungen oft stark erschwert ist und
auch die Schwingungs- und Lastübertragung
in solcherart verfestigten Bereichen ungedämpft erfolgt und damit zu Schäden bis Zerstörungen führen kann.
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Insbesondere
existiert bisher keine Methode der zeitweisen Verflüssigung,
die eine Verarbeitung schluffiger oder sehr tonhaltiger Böden in flüssiger Form
ermöglicht.
So kommt es beim Einsatz bekannter Komponenten regelmäßig bei
einer Verflüssigung zu
starken Schwindformen, wenn der verwendete Bodenaushub schluffige
und/oder tonhaltige Bestandteile aufweist. Darunter leidet die Dauerfestigkeit
des verarbeiteten Materials. Derartige Böden müssen daher bisher entweder
ausgetauscht werden oder man kalkt sie auf und macht sie so mechanisch verdichtungsfähig. Der
Nachteil dieser Methode besteht jedoch in der oft sehr starken und
vor allem unkontrollierten und ungleichmäßigen Nacherhärtung derartiger
aufgekalkter Böden
infolge chemischer Reaktionen des Kalks mit den in jedem Boden enthaltenen
Mineralien.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Standes der Technik
zu eliminieren und ein Verfahren zur Herstellung eines selbstverfestigenden
Verfüllbaustoffes
zu schaffen, der kostengünstig
herstellbar ist und dessen Eigenschaften gezielt veränderbar
sind. Insbesondere soll eine definierte Einstellung der End- und
Dauerfestigkeit und eine genaue Steuerung des Aushärteverhaltens über der
Zeit bei insgesamt kurzen technologischen Abbindezeiten ermöglicht werden.
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Der
selbstverfestigende Verfüllbaustoff
soll mechanische Eigenschaften aufweisen, die mit denen des umgebenden
Bodens übereinstimmen
oder ihnen im wesentlichen entsprechen. Insbesondere soll das Dämpfungsverhalten
des unter Verwendung des Trockengemisches hergestellten Bau- und
Verfüllstoffes
mit dem des umgebenden Bodens übereinstimmen
oder im weitestgehend angenähert
sein.
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Die
im verwendeten Bodenaushub enthaltenen Bodeninhaltsstoffe und/oder
das aufgenommene Grund- und Oberflächenwasser sollen dabei keinen Einfluss
auf die mechanischen Eigenschaften des erhärteten Baustoffs sowie auf
den Erhärtungsverlauf und
die Abbindegeschwindigkeit haben. Daneben sollen die verwendeten
Komponenten des Baustoffes keine zusätzliche ökologische Belastung des Bodens
und des Grundwassers zur Folge haben.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zur Herstellung des selbstverfestigenden Verfüllbaustoff
nach Anspruch 1 und dessen Verwendung nach den Ansprüchen 10
und 11. Vorzugsweise Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils
rückbezogenen
Unteransprüche
2 bis 9.
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Das
innovative Trockengemisch besteht im Wesentlichen aus Bodenaushub,
wie Erdstoffen mit und ohne mineralische Gesteinskörnungen
und ähnlich
gearteten anorganisch-mineralischen Anfallstoffen, die z. B. beim
Aushub von Rohrleitungstrassen vor Ort anfallen.
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Neben
dem Bodenaushub besteht das Trockengemisch aus mindestens einem
wasserbindenden Mittel und einem wasserretendierenden Mittel auf
Basis von Bentonit.
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Im
Sinne einer Definition wird nachfolgend unter einem wasserbindenden
Mittel ein Stoff oder Stoffgemisch verstanden, dass eine dauerhaft
feste Bindung (z. B. durch Hydratation) mit dem Anmachwasser eingeht.
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Im
Sinne einer Definition wird nachfolgend unter einem wasserretendierenden
Mittel ein Stoff oder Stoffgemisch verstanden, dass ein dauerhaftes Zurückhalten
des Anmachwassers oder des aus der Umgebung des eingebrachten Verfüllbaustoffes
aufgenommenen Wassers aufgrund der kristallinen Bindung in einem
definierten Temperaturbereich ermöglicht.
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Die
Bestandteile des Trockengemisches werden unter hohem Energieeintrag
mechanisch aufbereitet, wobei die Komponenten des Gemisches durch
die Reibungsenergie zwischen den Partikeln des Trockengemisches
eine Aktivierung erfahren.
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Nachfolgend
wird das Trockengemisch unter Zugabe von Wasser fließfähig eingestellt
und gemischt. Daran anschließend
erfolgt der Verbau des viskosen Gemisches. Der aus dem innovativen
Trockengemisch hergestellte Baustoff verfestigt selbstständig, das
heißt
ohne äußere Einwirkungen
wie Druck, Temperatur oder Zugabe weiterer Reaktionspartner. Die
Verfestigung des so hergestellten Baustoffes erfolgt je nach Einstellung
in einem frei einstellbaren Zeitraum von wenigen Minuten bis zu
mehreren Stunden.
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Ein
wesentlicher Vorteil des aus dem innovativen Trockengemisch hergestellten
Baustoffes besteht darin, dass er nach seiner Verfestigung in der Lage
ist, übliche
mechanische Belastungen aufzunehmen. Andererseits ist der aus dem
Trockengemisch hergestellte Baustoff nach seiner Verfestigung mit
einfachen mechanischen Mitteln, z. B. einem Spaten oder einer Schaufel
bearbeitbar. So können bei
Inspektions- oder Instandsetzungsarbeiten Rohrleitungen, die von
dem innovativen Baustoff umhüllt sind,
leicht freigelegt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass
bei der Verfestigung des aus dem Trockengemisch hergestellten Baustoffes
weder nennenswerte Schwingungen oder Setzungen auftreten, so dass
keine ungewollten Hohlräume
oder Rissen entstehen. Dadurch lässt
sich der aus dem Trockengemisch hergestellte Baustoff vorteilhaft
für die
Einbettung und Umhüllung
von Rohrleitungen, schmalen Gräben
und Kanälen
einsetzen.
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Als
wasserretendierendes Mittel im Sinne dieser Anmeldung wird Bentonin
oder ein Gemisch aus Bentoniten verwendet. Vorteilhaft wird gereinigtes
und aufgeschlossenes Bentonit eingesetzt. Dadurch können die
technologischen Reaktionszeiten und das Retentionsverhalten des
aus dem Trockengemisch hergestellten Baustoffes gut eingestellt
werden.
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In
einer weiteren, vorteilhaften Ausbildung wird natürliches,
ungereinigtes, jedoch mechanisch aktiviertes Bentonit eingesetzt.
Durch die Verwendung von natürlichem
Bentonit können
die Herstellungskosten reduziert werden.
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In
einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird Bentonit
eingesetzt, das natürliche
Versteinerungen enthält. Überraschend
zeigte sich, dass bei Einsatz von aufgeschlossenen Versteinerungen
im Bentonit nach der Zugabe des Anmachwassers eine besonders gleichmäßige Verteilung
der Baustoffkomponenten im verflüssigten
Boden realisiert werden kann.
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In
einer weiteren, vorzugsweisen Ausbildung wird als Bentonit ein Natrium-Bentonit eingesetzt. Dadurch
kann gezielt eine größere Menge
von Wasser dauerhaft im Baustoff fixiert werden. Dadurch lässt sich
die endgültige
Festigkeit und Viskosität
des aus dem Trockengemisch hergestellten Baustoffes definiert steuern.
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Als
wasserbindendes Mittel im Sinne dieser Anmeldung werden vorzugsweise
Zement, Kalk, Gips oder Gemische der vorstehend genannten Stoffe
eingesetzt. Dadurch kann die Reaktionszeit in Abhängigkeit
von den jeweiligen Verbaubedingungen gezielt gesteuert werden. Zugleich
ist damit eine Beeinflussung der Herstellungskosten möglich.
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Im
Gegensatz zu bekannten Betonwerkstoffen ist der Anteil der zugesetzten
wasserbindenden Mittel wie Zement, Kalk oder Gips signifikant reduziert.
Dadurch wird auch verhindert, dass es zu einer Erhärtung oder „Versprödung" des ausgebrachten Baustoffes
nach seiner Verfestigung kommt. Das ist Voraussetzung dafür, dass
der aus dem innovativen Trockengemisch hergestellte Baustoff zu
einem späteren
Zeitpunkt leicht mit einfachen, insbesondere mechanischen Mitteln
gelockert und bearbeitet werden kann.
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Die
Bestandteile des Trockengemisches (Bodenaushub, wasserbindendes
Mittel, wasserretendierendes Mittel) werden unter hohem Eintrag
von Energie, insbesondere kinetischre Energie, gemischt. Durch die
daraus resultierende intensive Reibung werden insbesondere die Bentonitpartikel
mechanisch zerkleinert und aktiviert.
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Nach
dem intensiven Mischungsprozess der beteiligten Komponenten des
Trockengemisches wird dem energetisch angereicherten Gemisch mit bekannten
Verfahren Anmachwasser zugesetzt. Nach einem nochmaligen Mischungsprozess
erfolgt das Ausbringen des in dieser Phase verflüssigten Baustoffes mit bekannten
Mitteln.
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Überraschend
zeigte sich, dass es bei der Verwendung des neuartigen Trockengemisches
nicht zu technologischen Störungen
des Prozessablaufes kam, wie sie bei der Verwendung von reinem Bentonit
als Bestandteil bekannter verflüssigter
Baustoffe auftritt. Insbesondere konnte durch die Trockenmischung
und mechanische Aktivierung der Komponenten des Trockengemisches
und das erst nachfolgende Benetzen mit Anmachwasser ein Verklumpen von
Bentonitpartikeln gezielt verhindert werden.
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Durch
die Verwendung des innovativen Trockengemisches ist es zudem möglich, auf
die Verwendung sonst üblicher
schnell plastifizierender Katalysatoren zu verzichten.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung des innovativen Trockengemisches
besteht daneben in dem Verzicht auf Zellulose als wasserretendierendem
Mittel. Dadurch können
die Herstellungskosten des Bau- und Verfüllstoffes signifikant reduziert
werden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass der auf der Grundlage des Trockengemisches
hergestellte, innovative Baustoff kostengünstig zur Herstellung wasserundurchlässiger Schichten
für Hochwasserschutzbauten
und zur Sicherung bestehender Deichbauten verwendet werden kann.
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Ein
besonderer Vorteil besteht in der Möglichkeit, sandige bis schluffige
und tonige, also beliebige Erdstoffe aus dem unmittelbaren Bodenaushub zu
verwenden.
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Als
wasserbindende, anorganisch-mineralische Mittel werden vorteilhaft
Zement, Kalk, Gips und/oder natürliche
und künstliche
Puzzolane eingesetzt. Neben den bekannten, guten Festigkeitseigenschaften
zeichnen sich diese Stoffe durch vergleichsweise geringe Beschaffungskosten
aus. Ebenso führt die
Verwendung dieser Stoffe zu keiner zusätzlichen Belastung des ökologischen Systems
durch den Verzicht auf nicht oder nur schwer abbaubare Komponenten.
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Der
quantitative Anteil des zugesetzten wasserretendierenden Bentonits
und dessen Zusammensetzung und Qualität beeinflussen unmittelbar das
Wasserrückhaltevermögen des
aus dem Trockengemisch hergestellten Baustoffes. Dadurch wird eine
homogene Verteilung des Zugabewassers im Bodengemisch ermöglicht.
Der Baustoff bleibt somit während
des Aushärtens
gleichmäßig fließfähig ohne der
sonst üblichen
Neigung zur Wasserabsonderung („Bluten"). Ferner ist dadurch ein homogenes
und steuerbares Abbindeverhalten gewährleistet.
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Das überschüssige, zum
Erreichen der Fließfähigkeit
und zur Selbstverdichtung zugegebene Anmachwasser wird größtenteils
absorptiv temporär
durch das wasserretendierende Mittel und später teilweise kristallin durch
das wasserbindende Mittel gebunden. Der organische Stoff bewirkt
zudem eine Änderung
der Oberflächenspannung
des Wassers, wodurch eine Verbesserung der Fließfähigkeit erfolgt, die Reibungskräfte des
Wassers groß genug werden,
um die Erdanziehungskraft zu überwinden und
es so zu keiner natürlichen
Entmischung mehr kommt.
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Aufgrund
der vorteilhaften Wirkungen des wasserretendierenden Mittels werden
nur geringe Mengen wasserbindender, anorganisch-mineralischer Mittel,
wie z. B. Kalk (EN 459/DIN 106), Zement nach EN 196 oder Tonerde-Zemente
als festigkeitsbildende Komponenten benötigt. Die wasserbindenden Mittel
ermöglichen
zudem eine gezielte Einstellung des pH-Wertes des verflüssigten
Baustoffes. Die Kombination der wasserbindenden Mittel bewirkt auch
einen Abbau der Oberflächenspannung
des Wassers und in der Folge einen Abbau der Fließfähigkeit
und eine kontrollierte Einleitung des Erhärtungsvorganges. Dieser Vorgang
ist abgeschlossen mit Erreichen der gewünschten, einstellbaren Dauerfestigkeit. Über die
Art und Menge der jeweils verwendeten wasserbindenden Mittels in
Kombination mit dem wasserretendierenden Mittel wird die Abbindegeschwindigkeit
und die erreichbare Endfestigkeit determiniert.
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Die
Zugabemengen der vorgehend genannten wasserbindenden Mittel liegen
beispielhaft zwischen 1 kg/m3 bis 40 kg/m3 herzustellenden, verflüssigten Baustoffes, wobei die
individuelle Beschaffenheit und die Zusammensetzung des Bodens eine
entsprechende Bedeutung besitzen.
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Mit
dem innovativen Trockengemisch besteht die Möglichkeit der Verarbeitung
aller bekannten Erdstoffe, Böden,
Sande, Kiese, Tone und Recyclingmaterialien mit einem Gemisch bei
jeweiliger Änderung
der Zugabemenge.
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Die
Einstellung der wichtigsten Eigenschaften des erhärteten Baustoffes,
wie z. B. EV2-Wert, einaxiale Druckfestigkeit,
Biege- und Zugfestigkeit oder das Schwingungsdämpfungsverhalten des erhärteten Baustoffs
erfolgt durch die gezielte Kombination der wasserbindenden und wasserretendierenden
Mittel und die Veränderung
der Mengenverhältnisse
der Gemischkomponenten.
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Daneben
sind weitere, relevante Eigenschaften des Baustoffes, wie die Wasserdurchlässigkeit, der
pH-Wert, die Wärmedämmung, die
Abrasionsfestigkeit gegen Wasserüberfluss,
seine Dichte, die Färbung
usw. direkt beeinflussbar.
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Ein
weiterer Vorteil des unter Verwendung des Trockengemisches hergestellten
Baustoffes besteht in den guten Dämpfungseigenschaften, die mit denen
natürlicher
Böden vergleichbar
sind. Dadurch wird die Lebensdauer der darin verlegten Medienleitungen
signifikant erhöht.
Zudem wird die Zugänglichkeit
der in dem innovativen Baustoff verlegten Medien erleichtert, da
die Viskosität
und Dichte des Baustoffes Schachtungsarbeiten mit einfachen mechanischen
Mitteln ermöglicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens einer
Komponente des Trockengemisches ein Pigmentierungsmittel zugesetzt.
Dadurch die Einfärbung
des daraus hergestellten Baustoffes kann z. B. die Lage von Rohren
oder Kabeln optisch leichter erkannt werden, die in dem Baustoff eingebettet
sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele dargelegt und
durch Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
Einen innerstädtischen
Graben für
die Verlegung von mehreren im wesentlichen vertikal fluchtend verlegten
Medienleitungen in einer Schnittdarstellung,
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2:
In einer stark schematisierten Darstellung den Querschnitt eines
Dammes zum Hochwasserschutz mit einer Deicherhöhung (Dammkrone aus erfindungsgemäßem Baustoff)
und einer Deichabdichtung unter Wasser mit Leckwehrtechnik.
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Ausführungsbeispiel
1:
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In 1 sind
mehrere Medienleitungen M (Ver- und Entsorgungsleitungen), leicht
versetzt übereinander
in einem schmalen Rohrgraben verlegt, dargestellt. Der Gehweg G
kann leitungsfrei gehalten und als späterer Montage- und Arbeitsbereich für den seitlich
erfolgenden Zugriff auf die verlegten Medienleitungen genutzt werden
kann.
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Der
Verbau der zu verlegenden Rohrleitungen geschieht wie folgt:
Der
unter Verwendung des Trockengemisches hergestellte, flüssig eingestellte
Bau- und Verfüllstoff kann
sowohl in einem Transportbetonwerk, einer anderen externen Mischeinrichtung
als auch auf der Baustelle hergestellt werden. Dabei kann diese
Herstellung sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich wie
im dargestellten Beispiel erfolgen.
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Im
dargestellten Beispiel wurde der Aushub beprobt und an Hand der
Analysewerte die bodenindividuelle Zusammensetzung der wasserretendierenden
und wasserbindenden Mittel bestimmt. Die Ergebnisse werden dem jeweiligen
Mischwerk zur Verfügung
gestellt. Dort werden die Gemischkomponenten intensiv trocken vermischt.
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Nachfolgend
wird das Trockengemisch in ein Mischfahrzeug umgeschlagen und Anmachwasser zugesetzt.
Unter weiterem Mischen wird der flüssig eingestellte Baustoff
zum Einbauort transportiert. Dort wurden bereits Punktauflager aus
manuell verfestigtem Erdstoff oder mit spezifischen systemeigenen
Hilfsmitteln hergestellt und die erforderlichen Rohre verlegt.
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Der
angelieferte und hoch viskose, fließfähig eingestellte Baustoff wird
für die
Lagestabilisierung punktuell auf die verlegten Rohre aufgebracht
und bindet in der hoch viskosen Form schnell ab. Er wird ebenfalls
zum Herstellen der höheren
Sperren benutzt, die den Verfüllbereich
vom Verlegebereich trennen und somit technologisch entkoppeln. Damit werden
Wartezeiten vermieden und der Arbeitsprozess beschleunigt. Der dann
für die
Grabenverfüllung benötigte Baustoff
wird dünnflüssig eingebracht
und füllt
so alle vorhandenen Räume
also auch den Zwickelbereich des Rohrauflagers. Die Verfüllhöhe wir durch
den Laser fixiert, der zur Verlegung der nächstfolgenden Rohrleitung deren
Höhenlage
bestimmen hilft. Bei Erreichen der Sohlhöhe der nächsten Leitung wird der Verfüllvorgang
abgebrochen.
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Um
die Technologie der Rohrverlegung flexibel gestalten zu können und
keine großen
Straßenbereiche
längere
Zeit aufreißen
zu müssen,
kann der innovative Baustoff schnell abbindend eingestellt werden.
So gelingt es, bereits nach relativ kurzer Zeit von z. B. 2 Stunden, über dem
gerade verfüllten
Bereich die nächste
Leitung zu verlegen. Der verfüllte Grabenbereich
ist im vorliegenden Fall durch Verbau gesichert. Der Verbau wird
im noch flüssigen
Zustand des Baustoffes gezogen. Dadurch können auch in den Grabenrandbereichen
keine Hohlräume
entstehen. Der Bagger kann auf Grund der schmalen und verbauten
Gräben
meist über
dem jeweiligen Graben operieren und so alle nötigen Arbeitsgänge wie
Setzen des Verbaus, Verlegen der Rohre und Ziehen des Verbaus durchführen.
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Ausführungsbeispiel
2:
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2 zeigt
in einer stark schematisierten Darstellung den Querschnitt eines
Dammes zum Hochwasserschutz. Durch den Auftrag des unter Verwendung
des innovativen Trockengemisches hergestellten Baustoffes kann innerhalb
kürzester
Fristen eine Erhöhung
der Dammkrone 1 vorgenommen werden. Auf die durchweichende
Dammfläche 3 kann
zusätzlich
eine Schicht des Baustoffes aufgetragenen werden. Diese Anwendungen
dienen insbesondere dem aktiven Schutz von Siedlungsräumen vor
eindringendem Hochwasser zum Zeitpunkt akuter Hochwassergefahr.
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Der
Kern der Dammkrone aus dem innovativen Baustoff ist sofort wasserundurchlässig und sperrend.
Die Aufschüttung
aus wasserundurchlässigem
Baustoff wirkt als geschlossene Masse und ist in sich verbunden
und homogen. Große
Massen an Baustoff können
sehr schnell mit fast überall
vorhandener Technik (z. B. Betonmischer und Betonpumpen) an jeden
beliebigen Ort gebracht und eingebaut werden. Die schnelle Herstellung
großer
Massen von Baustoff ist über
die fast überall
vorhandenen Anlagen möglich
(z. B. Betonmischanlagen etc.) möglich. Der
innovative Baustoff ermöglicht
eine leichte und schnelle Entfernung der Materials nach erfolgter
Nutzung.
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Der
Baustoff ist ein deutlich preiswerteres Material (einschließlich des
Einbaus vor Ort) als die derzeitige Methode des Verbaus mit Sandsäcken. Allein
die Kosten der noch ungefüllten
Sandsäcke
sind höher,
als die Kosten des Baustoffes mit Transport und Einbau vor Ort,
wobei die Sandsäcke
erst noch an den Füllort
transportiert und dort meist händisch an
den Bedarfsort gebracht werden müssen.
Der innovative Baustoff kann unter Wassereinfluss problemfrei erhärten und
ist wetterunabhängig
einsetzbar.
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- B
- mit
Baustoff verfüllter
Graben (schraffiert)
- F
- Fahrspuren
- G
- Gehweg
- M
- Medienleitungen
- 1
- Dammkrone
- 2
- Deichverstärkung
- 3
- Deichabdichtung
unter Wasser mit Leckwehrtechnik (statt Sandsäcken)