DE10332249A1

DE10332249A1 - Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen, nach dem Verfahren hergestellte Bodenverfüllmasse und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10332249A1
Application number: DE2003132249
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Rottmann; Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Bachmann; Stefan Dipl.-Ing. Fischer (FH); Gunter Dipl.-Ing. Hüttner
Original assignee: RAC ROHRLEITUNGSBAU ALTCHEMNIT; RAC-ROHRLEITUNGSBAU ALTCHEMNITZ GmbH
Current assignee: RAC ROHRLEITUNGSBAU ALTCHEMNIT; RAC-ROHRLEITUNGSBAU ALTCHEMNITZ GmbH
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: DE10332249B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen, nach dem Verfahren hergestellte Bodenverfüllmassen und deren Verwendung, insbesondere für die Verwendung bei Verfüllarbeiten im Tiefbau bis auf Höhe des Gründungsplanums. DOLLAR A Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen anzugeben, wobei mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand und weiter verringertem Bedarf an Primärbaustoffen eine günstige Nutzung örtlich vorliegender mineralischer Abfallstoffe realisierbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß mineralische Abfallstoffe aus Bodenaushubmaterial und Bauabfallrecyclingmaterial so gewonnen und vorgemischt werden, daß in der Mischung ein hoher bindiger Feinkornanteil enthalten ist. Anschließend werden die Bestandteile der Mischung zerkleinert auf Korngrößen im Bereich von 0-5 mm bis 0-45 mm. Weiterhin wird die Mischung zwecks Aussonderung des Überkorns gesiebt. Nun wird Wasser und hydraulisches Bindemittel vermischt und des weiteren die gesiebte Mischung aus mineralischen Abfallstoffen zur Wasser-Bindemittel-Mischung zugegeben und mit dieser in einem derartigen Mischungsverhältnis gemischt, daß eine zunächst fließfähige Bodenverfüllmasse herstellbar ist, deren manuelle Lösbarkeit nach vollständiger Verfestigung erhalten bleibt. Anschließend wird diese Mischung als Bodenverfüllmasse bei gleichzeitiger Vermischung zur Einbaustelle zwecks Einbaues verbracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen, nach dem Verfahren hergestellte Bodenverfüllmasse und deren Verwendung, insbesondere für die Verwendung bei Verfüllarbeiten im Tiefbau bis auf Höhe des Gründungsplanums.

Plastische Verfüllmassen für die Herstellung von Gründungs- und Planumsschichten für Straßen und Wege, von Auflagerungen und Umhüllungen für Rohrleitungen, Kanäle und Kabeln in Gräben, von Auf- und Hinterfüllungen u. dgl. unter Nutzung von Bodenaushubmaterial sind bereits bekannt. Dabei werden insbesondere oder teilweise aus dem anstehenden Boden, Baugrund o. dgl. entnommene mineralische Anfallstoffe in einen zeitweilig etwa fließfähigen Zustand überführt und anschließend ohne zusätzliche Verdichtung bei selbständiger Verfestigung eingebaut.

In DD 259 393 B5 ist ein Verfahren zum Verfestigen von Lockergesteinen (d. h. im oberen Bereich der Erdkruste vorkommenden mineralischen Substanzen) beschrieben, wobei dem Lockergestein zwecks Überführung in eine breiige bis steife Mischung zunächst Wasser und Ton zugemischt wird. Anschließend wird Soda oder Wasserglas zugesetzt, wonach in einem weiteren Verfahrensschritt zwecks späterer Verfestigung Zement, hydraulischer Kalk oder Löschkalk zugemischt wird.

Gemäß DE 198 51 256 C2 ist ein Verfahren zur Verfestigung von insbesondere schadstoffhaltigen, staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen, Erdstoffen, Lockergestein oder recycleten Baumaterialien bekannt, wobei zunächst eine wäßrige Suspension aus Tonmehl und Wasser gebildet wird, sodann die Anfallstoffe u. dgl. mit der wäßrigen Suspension vermischt werden, und anschließend ein anorganisches hydraulisches Bindemittel zwecks Aushärtung und Verfestigung der Mischung zugegeben wird.

Aus DE 196 02 604 A1 geht des weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Gründungs- oder Wandelementen im Baugrund als bekannt hervor, wobei der anstehende Boden als Baustoff verwendet wird. Dabei wird zunächst ein entsprechender Hohlraum hergestellt und das dabei geförderte Bodenmaterial einer Siebanlage zugeführt, wobei dieses in mindestens eine Siebfraktion unter Aussonderung ungeeigneter Bestandteile getrennt wird. Anschließend erfolgt durch Zugabe von Bindemittel (Zement, Tone, Bentonit) und Wasser die Herstellung eines Bodenmörtels, welcher in den Hohlraum eingebracht wird.

Schließlich ist aus DE 199 14 573 A1 eine zentrale Mischplatzanlage und ein Verfahren zur zentralen Herstellung von Bodenmörtel bekannt. Dabei erfolgt verfahrensgemäß zunächst das Anmischen eines Plastifikators durch Mischen von Wasser und Bentonit. Anschließend wird Zement als Stabilisator zugemischt. Im weiteren wird dieser Mischung ein Feststoff (Bodenmaterial wie Sand, Lehm, Ton, Kies bzw. Gemischen davon oder geeignete Recycling-Baustoffe) dosiert zugegeben und vermischt.

Diese bekannten Verfahren ermöglichen die vorteilhafte Herstellung von Bodenverfüllmassen bei weitgehendem Verzicht auf höherwertige Primärbaustoffe, welche doch recht kostenintensiv aufwendig trockenmechanisch eingebaut und notwendigerweise verdichtet werden müssen. Allerdings sind diese bekannten Verfahren insbesondere durch die erforderliche dosierte Zugabe von Tonen bzw. tonigem Gestein (Bentonit) immer noch vergleichsweise aufwendig und damit teuer. Die Nutzung von Bodenaushubmaterial birgt die Gefahr in sich, daß infolge unterschiedlicher Bodenschichten (Zusammensetzung, Korngröße) bei fehlender Vorbehandlung die Qualität der hergestellten Mischung erheblich schwankt. Eine günstige Verwendung örtlich vorliegender mineralischer Abfallstoffe ist nur beschränkt möglich und erfordert zusätzliche Maßnahmen hinsichtlich der Einlagerung/Einbindung von Schadstoffkomponenten.

In Anbetracht der Nachteile des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen mit den eingangs genannten Eigenschaften, insbesondere für die Verwendung bei Verfüllarbeiten im Tiefbau bis auf Höhe des Gründungsplanums, anzugeben, wobei mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand und weiter verringertem Bedarf an Primärbaustoffen eine günstige Nutzung örtlich vorliegender mineralischer Abfallstoffe realisierbar ist.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine nach dem Verfahren hergestellte Bodenverfüllmasse und deren Verwendung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Verfahren dadurch gelöst, daß mineralische Abfallstoffe aus Bodenaushubmaterial und Bauabfallrecyclingmaterial so gewonnen und vorgemischt werden, daß in der Mischung ein hoher bindiger Feinkornanteil mit der Korngröße 0–0,063 mm enthalten ist, daß anschließend die Bestandteile der Mischung zerkleinert werden auf Korngrößen im Bereich von 0–5 mm bis 0–45 mm je nach Einsatzfall der herzustellenden Bodenverfüllmasse, daß weiterhin die Mischung zwecks Aussonderung des Überkorns gesiebt wird, daß Wasser und hydraulisches Bindemittel vermischt wird, daß des weiteren die gesiebte Mischung aus mineralischen Abfallstoffen zur Wasser-Bindemittel-Mischung zugegeben und mit dieser in einem derartigen Mischungsverhältnis gemischt wird, daß eine zunächst fließfähige Bodenverfüllmasse herstellbar ist, deren manuelle Lösbarkeit nach vollständiger Verfestigung erhalten bleibt, und daß diese Mischung als Bodenverfüllmasse bei gleichzeitiger Vermischung zur Einbaustelle zwecks Einbaues verbracht wird.

Diese erfindungsgemäß hergestellte Bodenverfüllmasse besitzt während des Einbaues eine fließfähige Konsistenz. Der Einbau erlaubt eine weitgehend vollständig hohlraumfreie Verfüllung an der Einbaustelle. Nach dem Einbau erfolgt eine selbständige Verfestigung, ohne daß zusätzliche Verdichtungsarbeiten erforderlich sind. In einem Zeitraum von 12 Stunden ist die Selbstverfestigung soweit fortgeschritten, daß ein weiterer Aufbau auf die Bodenverfüllung möglich ist. Nach der vollständigen Verfestigung bleibt eine manuelle Lösbarkeit der Verfüllmasse (für Reparaturzwecke u. dgl.) erhalten.

Demgemäß ist die Bodenverfüllmasse grundsätzlich für alle Verfüllarbeiten im Tiefbau bis auf Höhe des Gründungsplanums geeignet. Besonders geeignet ist sie für die Verfüllung schmaler offener Gräben für alle Medienleitungen sowie für die Verfüllung von Einzelaufgrabungen. Dabei wird eine besondere Effektivität bei der Her stellung von Querungen von Leitungen sowie bei der Verlegung/Verfüllung von Leitungen unterschiedlicher Medien auf engstem Raum erzielt. In derartigen Bereichen wäre eine traditionelle Verdichtung von herkömmlichen Einbaustoffen nur unter erhöhtem Aufwand möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Bodenverfüllmasse ermöglicht eine weitere Verringerung des Bedarfs an Primärbaustoffen (insbesondere eines speziellen Plastifikators, wie Tone bzw. toniges Gestein, Bentonit) bei einer günstigen Nutzung örtlich vorliegender mineralischer Abfallstoffe als Sekundärbaustoffe. Besonders gilt das hinsichtlich der effektiven Nutzung von Bauabfallrecyclingmaterial in Kombination mit der Nutzung von mineralischen Abfallstoffen aus Bodenaushubmaterial, wobei durch die entsprechend dosierte Vormischung und weitere Vorbehandlung eine hohe und gleichbleibende Qualität der hergestellten Mischung, insbesondere unabhängig von den einzelnen Bodenschichten, gewährleistet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden 65–85 M-% (bezogen auf 100 M-% der herzustellenden Bodenverfüllmasse) mineralische Abfallstoffe mit der Wasser-Bindemittel-Mischung aus 12–20 M-% Wasser und 8–20 M-% hydraulischem Bindemittel vermischt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Bodenverfüllmasse auf einer stationären Anlage hergestellt und mit Fahrmischern zur Einbaustelle transportiert. Dabei können günstigerweise die aus der Betontechnik bekannten/vorhandenen Anlagen bzw. Geräte bzw. Transporteinrichtungen genutzt werden, wobei die permanente Rezeptureinhaltung durch die vorhandenen Dosiereinrichtungen gewährleistet ist.

Infolge der fließfähigen Konsistenz der Bodenverfüllmasse ist es weiterhin zweckmäßig, daß an der Einbaustelle Lagesicherungen für die Sicherung der Lage der Einbauten während des Einfüllens und Erstarrens der Bodenverfüllmasse vorgesehen sind. Desgleichen sind zweckmäßigerweise an der Einbaustelle Auftriebssicherungen für die Auftriebssicherung der Einbauten vorgesehen.

Besonders zweckmäßig ist es weiterhin, daß als hydraulisches Bindemittel Zement und/oder Asche verwendet wird. Jedoch sind auch andere geeignete Bindemittel, wie hydraulischer oder gelöschter Kalk, einsetzbar. Erforderlichenfalls können der Bodenverfüllmasse Zusatzmittel, wie Abbindebeschleuniger oder -verzögerer, zugegeben werden.

Zweckmäßig erfolgt die Verwendung dieser erfindungsgemäß hergestellten Bodenverfüllmasse für die Ver-, Auf- oder Hinterfüllung von Bauwerken, Straßen und Wegen, sowie für die Auflagerung, Umhüllung und/oder Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen, Kabeln in Gräben.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es soll die Verfüllung einer Erdgas führenden Rohrleitung mit einem Außendurchmesser von ca. 150 mm hergestellt werden. Demgemäß ist in einen entsprechend schmalen offenen Graben erfindungsgemäß hergestellte Bodenverfüllmasse einzubringen.

Die Herstellung der Bodenverfüllmasse erfolgt in einer stationären Anlage, wobei zunächst mineralische Abfallstoffe aus ca. 50 % Bodenaushubmaterial und ca. 50 Bauabfallrecyclingmaterial vorgemischt werden. Das Bodenaushubmaterial besteht aus dem bei der Herstellung des Grabens gewonnen Aushub; es ist jedoch auch anderweitig gewonnenes Aushubmaterial einsetzbar. Als Bauabfallrecyclingmaterial wird beispielsgemäß recycleter Ziegelbauschutt verwendet. Die Vormischung erfolgt so, daß ein hoher bindiger Feinkornanteil von größer 20 M-% der Vormischung mit Korngrößen 0–0,063 mm enthalten ist.

Anschließend wird diese Vormischung einer Brechmaschine zwecks Zerkleinerung der Mischungsbestandteile auf Korngrößen im Bereich von 0–25 mm zugeführt. Nun wird die Vormischung einer Siebanlage zugeleitet, um das Überkorn herauszusieben.

Zwischenzeitlich wird eine Wasser-Bindemittel-Mischung aus Wasser, Zement und Steinkohlenasche in einem derartigen Mischungsverhältnis gemischt, daß eine zu nächst fließfähige Bodenverfüllmasse herstellbar ist, deren manuelle Lösbarkeit nach vollständiger Verfestigung erhalten bleibt.

Die gesiebte Vormischung aus mineralischen Abfallstoffen wird nun zur Wasser-Bindemittel-Mischung zugegeben und vermischt, wobei sich folgende Mischungsverhältnisse besonders bewährt haben: Ca. 72 M-% mineralische Abfallstoffe (bezogen auf 100 M-% der herzustellenden Bodenverfüllmasse) werden mit einer Wasser-Bindemittel-Mischung aus ca. 3 M-% Zement CEM II/A-L 32,5 R, ca. 8 M-% Steinkohlenasche und ca. 16 M-% Wasser vermischt.

Wahlweise kann weiterhin Abbindebeschleuniger bzw. -verzögerer zugemischt werden, um das Erhärtungsverhalten der Bodenverfüllmasse gezielt steuern zu können.

Diese Mischung hat im Zeitraum von 12 Stunden bereits eine derartige Selbstverfestigung erreicht, daß ein weiterer Aufbau auf diese Bodenverfüllung möglich ist. Nach 28 Tagen wird eine Sollgüte von ca. 0,8–1 N/mm² gewährleistet, d. h. eine manuelle Lösbarkeit z. B. für Reparaturzwecke ist gegeben.

Diese fließfähige Bodenverfüllmasse wird von der stationären Anlage unter ständiger Vermischung mit einem Fahrmischer zur Einbaustelle transportiert. An dieser wurden zwischenzeitlich Lagesicherungen und Auftriebssicherungen in den Graben eingebaut, so daß eine Sicherung der Lage der Rohrleitung während des Einbringens und Erstarrens der Bodenverfüllmasse gewährleistet ist.

Anschließend wird die fließfähige Bodenverfüllmasse unter Verwendung eines flexiblen Rohrs in den Graben eingebracht und die Rohrleitung verfüllt. Dabei ist keinerlei zusätzliche manuelle und/oder maschinelle Verdichtung erforderlich, die Verfüllung erfolgt infolge der fließfähigen Konsistenz der Bodenverfüllmasse weitestgehend hohlraumfrei.

Die Erfindung ist nicht durch Einzelheiten des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt.

Durch die Verwendung einer Kombination mineralischer Abfallstoffe aus Bodenaushubmaterial und Bauabfallrecyclingmaterial, einem verringertem Anteil von Primärbaustoffen, der weitgehenden Verwendbarkeit der aus der Betontechnik vorhandenen Anlagen/Geräte/Transportgeräte, dem Entfall der Verdichtung und weiteren Effekten entstehen bei verkürzten Bauzeiten gegenüber bekannten Verfahren geringere Material- und Verarbeitungskosten bei konstanter Einbauqualität.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen, insbesondere für die Verwendung bei Verfüllarbeiten im Tiefbau bis auf Höhe des Gründungspfanums, dadurch gekennzeichnet, daß mineralische Abfallstoffe aus Bodenaushubmaterial und Bauabfallrecyclingmaterial so gewonnen und vorgemischt werden, daß in der Mischung ein hoher bindiger Feinkornanteil mit der Korngröße 0–0,063 mm enthalten ist, daß anschließend die Bestandteile der Mischung zerkleinert werden auf Korngrößen im Bereich von 0–5 mm bis 0–45 mm je nach Einsatzfall der herzustellenden Bodenverfüllmasse, daß weiterhin die Mischung zwecks Aussonderung des Überkorns gesiebt wird, daß Wasser und hydraulisches Bindemittel vermischt wird, daß des weiteren die gesiebte Mischung aus mineralischen Abfallstoffen zur Wasser-Bindemittel-Mischung zugegeben und mit dieser in einem derartigen Mischungsverhältnis gemischt wird, daß eine zunächst fließfähige Bodenverfüllmasse herstellbar ist, deren manuelle Lösbarkeit nach vollständiger Verfestigung erhalten bleibt, und daß diese Mischung als Bodenverfüllmasse bei gleichzeitiger Vermischung zur Einbaustelle zwecks Einbaues verbracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 65–85 M-% (bezogen auf 100 M-% der herzustellenden Bodenverfüllmasse) mineralische Abfallstoffe mit der Wasser-Bindemittel-Mischung aus 12–20 M-% Wasser und 8–20 M-% hydraulischem Bindemittel vermischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenverfüllmasse auf einer stationären Anlage hergestellt und mit Fahrmischern zur Einbaustelle transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einbaustelle Lagesicherungen für die Sicherung der Lage der Einbauten vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einbaustelle Auftriebssicherungen für die Auftriebssicherung der Einbauten vorgesehen sind.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches Bindemittel Zement und/oder Asche eingesetzt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenverfüllmasse Zusatzmittel, wie Abbindebeschleuniger oder -verzögerer, zugegeben werden.
Bodenverfüllmasse, hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.
Verwendung der nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Bodenverfüllmasse für die Ver-, Auf- oder Hinterfüllung von Bauwerken, Straßen und Wegen, sowie für die Auflagerung, Umhüllung und/oder Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen, Kabeln in Gräben.