DE10226232A1

DE10226232A1 - Production of a building material made from excavated material is used at the building site in a controlled manner

Info

Publication number: DE10226232A1
Application number: DE2002126232
Authority: DE
Inventors: Ernst Josef Kronenberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Production of a building material made from excavated material is used at the building site in a controlled manner. The prepared soil corresponds to the technical regulations for carrying out the work.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenbaustoffes aus Aushubmassen für die Wiederverwendung insbesondere im Kanal- und Rohrleitungsbau. Böden, insbesondere bindiger Art, wie Lehm, Schluff, Lös und so weiter, mit hohem Feinstkomanteil, lassen sich ab einem gewissen Feuchtegehalt beim Wiedereinbau nicht setzungsfrei verdichten und haben auch nicht die Tragfähigkeit, die nach den technischen Regelwerken gefordert werden, um spätere Schäden durch Setzungen zu verhindern. Da Rohrleitungen und Abwasserkanäle meinst unter Fahrbahnen verlegt werden, wird ein Massenaustausch vorgenommen. Die unbrauchbaren Aushubmassen werden auf eine Erddeponie verbracht und unter Entrichtung einer Deponiegebühr verkippt Zum Verfüllen werden verdichtbare Massen mineralischer Art aus Sand- oder Kiesgruben oder aus Steinbrüchen verwendet, die somit aus natürlichen Ressourcen stammen. Je nach Herkunft sind diese Verfüllmassen mehr oder weniger teuer, ebenso entstehen beim Transport der Aushubmassen zur Deponie und beim Antransport der Verfüllmassen oft erhebliche Transportkosten. Durch dieses Vorgehen werden wertvolle natürliche Ressourcen vergeudet; ebenso entstehen erhebliche Umweltbelastungen durch Abgase, Verkehrsbelastungen und so weiter. Es entstehen insgesamt für die Betreiber von Kanal- und Rohrleitungssystemen sehr hohe Tiefbaukosten.The present invention relates to a method for producing a flooring material from excavated materials for the Reuse especially in sewer and pipeline construction. Soils, in particular cohesive type, such as clay, silt, loess and so on, with high Microfine fraction, can be from a certain moisture content in the Do not compact reinstallation without settling and do not have the load capacity, which are required according to the technical regulations to prevent subsequent damage To prevent settlements. Because pipelines and sewers mean a mass exchange is carried out under lanes. The unusable excavated materials are brought to an earth dump and tipped with payment of a landfill fee compressible masses of mineral type from sand or gravel pits or from quarries used, thus from natural Resources come from. Depending on the origin, these are backfilling materials more or less expensive, also arise when transporting the excavated masses to the landfill and when transporting the backfilling masses often considerable transport costs. By doing so, valuable natural resources are wasted; there are also significant environmental impacts from exhaust fumes and traffic pollution and so on. There are a total of and piping systems very high civil engineering costs.

Um solche Böden aufzubereiten, gibt es die verschiedensten Verfahren unter Verwendung von Weißfeinkalk oder sogenannten Kalk-Zement-Mischbinder. Ein Verfahren, zum Beispiel ist das Verfahren der Firma Uhrig (Patent DE19627465 ), ebenso gibt es stationäre Anlagen mit Zwangsmischer im Chargenbetrieb oder mit Durchlaufmischer, oder die Massen werden ausgebreitet, die zur Aufbereitung erforderlichen Zuschlagstoffe werden aufgestreut und mittels einer Bodenfräse eingefräst.A wide variety of processes are available to prepare such soils using fine white lime or so-called lime-cement mixed binders. One method, for example, is the Uhrig method (patent DE19627465 ), there are also stationary systems with a compulsory mixer in batch operation or with a continuous mixer, or the masses are spread out, the additives required for processing are sprinkled on and milled in using a tiller.

Grundsätzlich werden für die Aufbereitung beziehungsweise die Verbesserung von Böden Zuschlagstoffe wie Weißfeinkalk oder Kalk-Zement-Mischbinder oder entsprechend geeignete Flugaschen verwendet, wobei sich Flugasche für die Aufbereitung bindiger Böden für den Kanal- und Rohrleitungsbau weniger eignen, da hierfür im wesentlichen ein hochreaktiver Weißfeinkalk gebraucht wird.Basically, for processing respectively the improvement of soils Aggregates such as fine white lime or lime-cement mix binder or suitable fly ash used, whereby fly ash is more binding for processing Flooring for the canal and pipeline construction are less suitable because they are essentially highly reactive fine white lime is needed.

Hierdurch wird dem Boden das Wasser entzogen, so dass dieser bei einem bestimmten Wassergehalt verdichtbar wird. Er erreicht so die vorgeschriebene Proctordichte. ebenso müssen vorgeschriebene Tragwerte erreicht werden, die durch Messmethoden, wie zum Beispiel statische oder dynamische Lastplattenversuche auf der Baustelle oder Laborkontrollmethoden nachgewiesen werden. Diese Vorgehensweise ist weitgehendst bekannt durch die Verbesserung von Böden im Straßenbau. Meist geht der Durchführung solcher Arbeiten eine Untersuchung durch ein Bodenlabor voraus. Hierbei wird die erforderliche maximale, sogenannte Proctorfeuchte ermittelt und eine entsprechende, rechnerisch ermittelte, Beimischung von Zuschlagstoffen wie Weißfeinkalk oder Kalk-Zement-Mischbinder empfohlen oder vorgeschrieben. Diese Vorgehensweise berücksichtigt jedoch in keiner Weise die sogenannte puzzolanische Reaktion, durch die eine Langzeitverfestigung des Bodens entsteht.This will make the soil water withdrawn so that it can be compacted at a certain water content becomes. In this way it achieves the prescribed proctor density. likewise must be mandatory Load capacities can be achieved by measuring methods, such as static or dynamic load plate tests on the construction site or laboratory control methods. This approach is largely known for improving floors in road construction. Usually the implementation goes Such work requires an investigation by a soil laboratory. Here, the required maximum, so-called proctor moisture determined and a corresponding, mathematically determined, admixture of aggregates such as fine white lime or lime-cement mixed binder recommended or prescribed. This Approach taken into account but in no way the so-called pozzolanic reaction which creates a long-term consolidation of the soil.

Als puzzolanische Reaktion wird die chemische Reaktion des aus Kalk (CaO) und Wasser (H₂O) entstandenen Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) mit den Tonmineralien und Silicaten im Boden bezeichnet. Hierdurch entsteht eine Art Versteinerung des Bodens. Dieser Vorgang ist ausführlich in der Fachschrift des Bundesverbandes der Deutschen Kalkindustrie dargestellt. Im Straßenbau wird die Langzeitverfestigung positiv hingenommen, wird aber in keiner Weise in die zu erreichenden Tragwerte einbezogen, da verschiedene Böden auf Grund ihrer verschiedenen chemischen Zusammensetzungen mehr oder weniger schnell reagieren.The pozzolanic reaction is the chemical reaction of the calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ) formed from lime (CaO) and water (H ₂ O) with the clay minerals and silicates in the soil. This creates a kind of petrification of the soil. This process is described in detail in the technical publication of the Federal Association of the German Lime Industry. Long-term consolidation is accepted positively in road construction, but is in no way included in the load-bearing capacities to be achieved, since different soils react more or less quickly due to their different chemical compositions.

Bisher wird der puzzolanischen Reaktion bei der Verbesserung oder Aufbereitung von Böden zur Wiederverwendung im Kanal- und Rohrleitungsbau kaum eine Bedeutung beigemessen, da von Bodenlabors und Ingenieurbüros die Vorgehensweise im Straßenbau einfach auf den Kanal- und Rohrleitungsbau übertragen wird. Dies hat hier jedoch verheerende Folgen, da durch die Langzeitaushärtung von Verfüllmassen gravierende Schäden an verlegten Rohren und Rohrleitungen entstehen. Der ausgehärtete Boden verliert seine Pufferwirkung, so dass verkehrsbedingte Erschütterungen voll in die Rohrleitungszone eingeleitet werden, die dann zu Materialennüdungsschäden führen.So far the pozzolanic reaction in the improvement or preparation of soils for reuse in Sewer and pipeline construction hardly attached any importance because of Floor laboratories and engineering offices the procedure in road construction is simply transferred to sewer and pipeline construction. This has here however, devastating consequences because of the long-term curing of Verfüllmassen serious damage on pipes and pipelines. The hardened floor loses its buffering effect, causing traffic-related shocks fully into the pipeline zone, which then lead to material damage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das den Bedingungen auf der Baustelle angepasst ist und durch einfache, genormte, auf der Baustelle vom Baustellenpersonal durchgeführte, Kontrollverfahren gewährleistet, dass die aufbereiteten oder verbesserten Böden den technischen Regelwerken zur Durchführung solcher Arbeiten entsprechen.The present invention lies based on the task of proposing a method that meets the conditions adapted to the construction site and by simple, standardized, on on-site control procedures carried out by the construction site personnel, that the prepared or improved floors comply with the technical regulations to carry out correspond to such work.

Erstes Kriterium ist die Tragfähigkeit, die in einer Korrelation zur Verdichtung steht.The first criterion is the load-bearing capacity, which is correlated to compression.

Zweites Kriterium ist das Langzeitverhalten, das heißt, der verfüllte Boden muss sich so, beziehungsweise ähnlich, verhalten wie die Böden in der Umgebung des Grabens. Dies bedeutet, dass eine Langzeitaushärtung unterbleiben und der Boden auf Dauer grabfähig bleiben muss.The second criterion is long-term behavior, the is called, the backfilled Soil must behave in a similar way to the surrounding soils of the trench. This means that there is no long-term curing and the soil can be digged in the long run must stay.

Zum ersten Kriterium, der Tragfähigkeit fordern die „Zusätzlichen technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Aufgrabungen in Verkehrsflächen, Ausgabe 1997 (ZTVA-StB97), dass mindestens die Werte erreicht werden müssen, die in der Umgebung des Grabens herrschen (siehe 14 der ZTVA-StB97). Diese Kontrolle ist durchführbar mit einem leichten Fallgewichtsgerät, dem sogenannten dynamischen Lastplattendruckgerät. Beim Ausheben der Bodenmassen werden im Graben auf dem gewachsenen Boden mehrere Kontrollen in verschiedenen Tiefen vorgenommen und die Werte protokolliert. Bei der Verfüllung des Grabens müssen mindestens dieselben Werte durch die gleiche Messmethode nachgewiesen werden. Ausser dem leichten Fallgewicht kann die Kontrolle auch zum Beispiel mit dem Künzelstab vorgenommen werden.With regard to the first criterion, the load-bearing capacity, the "Additional technical contractual conditions and guidelines for excavations in traffic areas, edition 1997 (ZTVA-StB97) require that at least the values prevailing in the vicinity of the trench (see 14 of the ZTVA-StB97)" , This check can be carried out with ei light weight device, the so-called dynamic load plate pressure device. When digging out the soil mass, several checks are carried out at different depths in the trench on the grown soil and the values are recorded. When backfilling the trench, at least the same values must be verified using the same measurement method. In addition to the light drop weight, the check can also be carried out, for example, with the short rod.

Zur Lösung des zweiten Kriteriums hilft die Anwendung neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse.To solve the second criterion helps the application of the latest scientific knowledge.

Bezüglich der Zudosierung von Weißfeinkalk beziehungsweise Kalk-Zement-Mischbindern kann auf Grund neuer Erkenntnisse auf eine Voruntersuchung des zu behandelnden Bodens in den meisten Fällen verzichtet werden. Dies insbesondere deswegen, da durch die Behandlung der Böden mit Weißfeinkalk beziehungsweise Kalk-Zement-Mischbindern nicht nur Wasser entzogen wird, sondern diese Böden schon bei relativ geringem Zumischen von 0,5% bis 1% Weißfeinkalk beziehungsweise Kalk-Zement-Mischbindern ihr Kapillarverhalten verändern, das heißt, dass das Porenwasser blockiert wird. Dieses Verhalten ist neuerdings wissenschaftlich belegt, durch die Forschungsarbeit Einflüsse des Gebrauchsverhaltens kalkbehandelter, frostempfindlicher Böden" der Universität Cottbus, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Tiefbau 10/2001. Somit kann das durch die Verdichtung beim Einbringen der Böden unter Druck geratene Porenwasser nicht mehr in die obere Bodenzone aufsteigen und dort zu einer Plastifizierung des Bodens führen. Hierdurch würde eine weitere, den Vorschriften entsprechende Verdichtung unmöglich.Regarding the addition of fine white lime respectively Lime-cement mix binders can be based on new knowledge Preliminary examination of the soil to be treated is not done in most cases become. This is particularly because the treatment of Floors with White fine lime respectively Lime-cement mix binders are not only extracted from water, but these floors even with a relatively low admixture of 0.5% to 1% fine white lime or lime-cement mix binders change their capillary behavior, that is called, that the pore water is blocked. This behavior is recent scientifically proven through the research work influences of Use behavior of lime-treated, frost-sensitive soils "of the University of Cottbus, released in the journal Tiefbau 10/2001. So this can be done through the Compaction when the soils are brought in under pressure pore water no longer climb into the upper soil zone and there for plasticization of the ground. This would further compression in accordance with the regulations is impossible.

Reihenuntersuchungen haben ergeben, dass bei der Zudosierung von 0,5% bis 1% von Weißfeinkalk beziehungsweise Kalk-Zement-Mischbindern die Böden verdichtungsfähig sind und in jedem Falle mindestens die Werte erreicht werden, die in der Umgebung des Grabens herrschen, was also den technischen Regelwerken entspricht.Screening has shown that with the addition of 0.5% to 1% of fine white lime or lime-cement mixed binders the floors compactable and in any case at least the values are reached that prevail in the vicinity of the trench, which is technical Rules.

Bezüglich des Langzeitverhaltens wird eine Prüfung über den pH-Wert des Bodens nach DIN gemacht. diese Prüfung besagt, dass durch den Nachweis eines pH-Wertes ≤ 11 die Gewähr gegeben ist, dass kein ungebundenes beziehungsweise kein reaktionsfähiges Calciumhydroxid mehr im Boden vorhanden ist, wodurch demzufolge keine puzzolanischen Reaktion möglich ist und demzufolge der Boden grabfähig bleibt.Regarding long-term behavior will be an exam over the pH of the soil made according to DIN. this test says that by the Proof of a pH value ≤ 11 the guarantee it is given that there is no unbound or no reactive calcium hydroxide is more in the ground, which means that there are no pozzolanic Reaction possible and therefore the soil remains digable.

Um die Neutralisation des, durch sparsame Zudosierung des Weißfeinkalks beziehungsweise Kalk-Zement-Mischbinders, in geringen Mengen entstandenen Calciumhydroxids zu erreichen, muss der gemischte Boden bei der Aufbereitung gut belüftet werden; dadurch tritt eine Reaktion des Calciumhydrooxids mit dem Kohlendioxid (CO₂ in der Luft ein, das heißt, das Calciumhydroxid kationisiert und wird dadurch inaktiv. Aus diesem Grunde wird der Boden vorzüglich mit einem sogenannten Schaufel-Separator, wie dieser als Sonderausrüstung an Hydraulikbaggern oder Schaufel-Radladern betrieben wird, aufbereitet, oder mit ähnlichen Sonderausrüstungen, durch die ein hoher Aufschluss des Bodens beim Mischen erreicht wird. Dieser Effekt kann auch durch stationäre oder mobil oder semimobil aufgebaute Vorrichtungen, die entsprechend ausgelegt sind, wie zum Beispiel ein sogenannter Scheiben-Separator oder andere mechanische Vorrichtungen, erreicht werden.In order to neutralize the calcium hydroxide generated in small quantities by sparingly adding the white fine lime or lime-cement mixed binder, the mixed soil must be well ventilated during processing; this causes a reaction of the calcium hydrooxide with the carbon dioxide (CO ₂ in the air, that is, the calcium hydroxide becomes cationic and thereby becomes inactive. For this reason, the soil is excellently treated with a so-called bucket separator, such as this as special equipment on hydraulic excavators or bucket -Wheel loaders are operated, processed, or with similar special equipment, through which a high digestion of the soil is achieved during mixing.This effect can also be achieved by stationary or mobile or semi-mobile devices that are designed accordingly, such as a so-called disc separator or other mechanical devices.

Das Verfahren beinhaltet ebenso zur Kontrolle der Tragfähigkeit beziehungsweise des Verdichtungsgrades das Anlegen eines Prüffeldes außerhalb oder im Graben. Hierzu wird der Boden ordnungsgemäß verdichtet. Danach werden erstmalig direkt nach dem Verdichten mit dem dynamischen Lastplattendruckgerät oder einer anderen Messtechnik Versuche gemacht und protokolliert, danach werden 4 bis 6 Tage lang nach je 24 Stunden weitere Lastplattenversuche gemacht, bis keine wesentliche Verbesserung der Werte mehr eintritt. Um eine Verfälschung der Werte durch Witterungseinflüsse zu verhindern, muss die Prüfstelle durch ein geeignetes Mittel wie zum Beispiel einer Folie oder Plane abgedeckt werden. Hieraus ergibt sich ein Erfahrungswert, das heißt eine Endtragfähigkeit. Dieses ermittelte Verhältnis des direkt nach dem Verdichten erreichten Wertes zu der ermittelten Endtragfähigkeit kann auf weitere Kontrollen übertragen werden. Diese Verfahrensweise ist unumgänglich, da der verbesserte Boden nachreagiert und der direkt nach dem Verdichten gemessene Wert keine Aussagefähigkeit über die erreichte Endtragfähigkeit hat. Diese Vorgehensweise erlaubt eine Korrektur, das heißt eine Minderung der Dosierung des Zuschlagstoffes, sofern die erreichten Werte die in der Umgebung des Grabens herrschenden Werte wesentlich übersteigen. Diese Vorgehensweise, das heißt die Nutzung des dynamischen Lastplattengerätes und der nach Evd bezeichneten und ermittelten Werte erübrigt die Kontrolle mittels eines statischen Lastplattengerätes zur Ermittlung einer Korrelation, da der direkte Vergleich zwischen gewachsenem und wiedereingebautem Boden möglich ist, was den technischen Regelwerken entspricht.The procedure also includes Check the load capacity or the degree of compression, the creation of a test field outside or in the ditch. For this, the soil is properly compacted. After that, for the first time directly after compacting with the dynamic load plate pressure device or one other metrology tests made and logged, then 4 to 6 days of additional load plate attempts after every 24 hours made until there is no significant improvement in the values. A falsification of values due to weather influences to prevent, the inspection body by a suitable means such as a film or tarpaulin be covered. This results in an empirical value, that is, one Endtragfähigkeit. This determined ratio of the value achieved immediately after compaction to the determined Ultimate load capacity can transferred to further controls become. This procedure is inevitable because the improved Soil reacted and the one measured immediately after compaction Worth no meaningfulness about that achieved ultimate load-bearing capacity Has. This procedure allows a correction, that is, one Reduction of the dosage of the aggregate, if the achieved Values significantly exceed the values prevailing in the vicinity of the trench. This Procedure, that is the use of the dynamic load plate device and those designated according to Evd and determined values are superfluous the control by means of a static load plate device for the determination a correlation because the direct comparison between grown and reinstalled floor possible is what corresponds to the technical regulations.

Das Verfahren ist anwendbar bei der Durchführung der Bodenverbesserung direkt am Graben, zum Beispiel bei Erschließungsarbeiten, bei innerstädtischen Arbeiten, wo der Boden an einer in der Nähe befindlichen Stelle aufbereitet wird, sowie bei zentraler stationärer Aufbereitung. Wobei jeweils bei sich ändernder geologischer Konsistenz der Böden entsprechende Versuche über die , Nachreaktion, das heißt über die erreichten Endtragfähigkeiten gemacht werden müssen.The procedure is applicable to the execution improvement of the soil directly at the ditch, for example during development work, in inner-city Work where the soil is processed in a nearby location as well as with central stationary processing. Where each with changing corresponding geological consistency of the soil Try over the, after-reaction, that is, about the final load capacities achieved have to be done.

Das Verfahren ist ebenso anwendbar für die Aufbereitung von Böden zur Herstellung von Dämmen oder Baugrundflächen, bei denen höhere, festgelegte Tragwerte verfangt werden. In solchen Fällen ist die Kontrolle des pH-Wertes nach DIN nur insofern von Bedeutung, als eine eventuelle Langzeitaushärtung durch die puzzolanischen Reaktion und somit wesentliche Verbesserung der Tragwerte abgeschätzt werden können. Der Verlauf dieser Langzeitaushärtung ist durch einaxiale Druckprüfungen von Probekörpern im Labor abzuschätzen, da sich nach einer gewissen Zeit eine sich linear verlaufende Verfestigung ausbildet.The method can also be used for the preparation of soils for the production of dams or building ground areas where higher, solid load capacities are caught. In such cases, checking the pH value according to DIN is only important insofar as a possible long-term hardening through the pozzolanic reaction and thus a significant improvement in the load-bearing capacities can be estimated. The course of this long-term hardening can be estimated by uniaxial pressure tests of test specimens in the laboratory, since after a certain time a linear hardening is formed.

Claims

Process for the production of a flooring material from excavated materials for the Reuse in sewer and pipeline construction according to claim 1, that the procedure by simple on site by the site staff Checks made through standardized control procedures ensures that the improved or prepared floors comply with the technical rules to carry out such Work correspond.

A method according to claim 1, according to which by means of a dynamic Plate load device or another measuring technique it is proven that after the filling of the trench with the improved or prepared soil at least the values achieved on the occasion of the excavation of the soil masses were measured or those in the vicinity of the trench to rule.

A method according to claim 1, according to which the treatment and mixing of the soils by means of a shovel separator or a similar technology with a high disintegration effect and thereby possible contact with the air containing CO ₂ neutralize or carbonate the calcium hydroxide present in small quantities ,

A method according to claims 1 and 3, followed by the control the pH value according to DIN of the improved or processed Soils proven is that no reactive Calcium hydroxide is more present in the soil, causing the soils to open up Digging time remain and the risk of long-term curing is excluded.

Method according to claim 1, 3 and 4, according to which the soils also with very low admixtures of 0.5% to 1% willing to compress and compressible , among other things, by the fact that additives such as fine white lime or lime-cement mixed binder blocks the pore water in the soil and therefore this is not due to the compression work in the Upper layer to be compacted can rise and plasticize leads and which makes correct compaction impossible.

A method according to claim 1, 3, 4 and 5, after which by means of a created test area outside or / and within the trench immediately after compaction and over 4-6 days every 24 hours with the dynamic load plate printing device or one other metrology attempts are made to determine the Follow-up reaction to no significant increase in load bearing or Strength values are more to ensure the ultimate load-bearing capacity of the backfill to investigate.

The method of claim 1, 3, 4, 5 and 6, according to which the determined Relation of the basic load determined directly after compression or strength values to the determined ultimate load-bearing capacity Soils more similar chemical consistency can be transferred to other measuring points and thus the Follow-up checks can be omitted after 24 hours.

The method of claim 1, 3, 4, 5, 6 and 7, after which the dosage of aggregates such as fine white lime or lime-cement mix binder according to the specified Values can be corrected and so provided the end load or Ultimate strength values that prevail in the vicinity of the trench, respectively exceed the values measured when digging the grave mass.

A method according to claim 1, 3, 4, 5, 6, 7 and 7, after which the method to control central and stationary systems for soil preparation or soil improvement can be applied. in particular also for the production of soil masses for the production of dams or building ground areas, at those higher Load capacities are prescribed and with the control of the pH value estimated according to DIN to what extent the pozzolanic reaction enables long-term curing and thus a significant improvement of the load-bearing capacities can be achieved can.