EP3134581B1 - Verfahren und bodenstabilisierungsmittel - Google Patents

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EP3134581B1
EP3134581B1 EP15720257.3A EP15720257A EP3134581B1 EP 3134581 B1 EP3134581 B1 EP 3134581B1 EP 15720257 A EP15720257 A EP 15720257A EP 3134581 B1 EP3134581 B1 EP 3134581B1
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EP
European Patent Office
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soil
layer
der
water
stabilising
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EP3134581A1 (de
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Terje MIKKELSEN
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades

Definitions

  • the invention relates to a system technology consisting of the process instructions and an active ingredient used for solidification, hereinafter referred to as "soil stabilizer", for use of non-construction suitable frost-prone, fine and mixed-grained mineral soils and their conversion to durable + resistant + frost-resistant + high-carrying foundation , Load-bearing, bedding and filling layers in construction.
  • the DE 26 33 749 A1 describes a soil stabilizer for soil stabilization based on epoxy resin ester.
  • a plasticizer Alkylsulfonester is specified. After the addition of the soil stabilizer, compaction and, in particular, curing of the epoxy resin-treated soil must be carried out to obtain a stable, consolidated soil layer.
  • the DE 44 28 269 A1 describes an impregnation soil stabilizer for soil consolidation based on polyvinyl esters. This document discloses plasticizers based on alkylsulfonic acids.
  • the DE 195 09 085 A1 discloses a plastisol composition. Plasticizers based on alkyl sulfonic acid esters are described, and it is stated that coatings of a general type can be made with this type of plastisol composition.
  • the DE 10 2004 031 039 A1 discloses a method for soil consolidation in which several additives in the form of polyelectrolytes, preferably polymers or copolymers based on acrylamide, and a hydraulic binder or a bitumen emulsion are applied to the soil to be consolidated and mixed with the soil. This is followed by mechanical compaction of the soil.
  • the invention has for its object to improve a system technology for soil stabilization, consisting of a procedure and a soil stabilizer, in terms of process flow and cost to achieve a permanent indestructible improvement in the soil properties of fine-grained and mixed-grained, cohesive soils.
  • a preferred field of application of the invention is the implementation of the method and the application of the soil stabilizer as highly load-bearing and frost-resistant foundation, support, bedding and filling layers in building construction, in road and road construction and in earthworks and civil engineering.
  • the application is generally valid for new buildings and also for renovations.
  • a particularly favorable application of the invention relates not only to road construction, but also to building construction.
  • foundations are used, which are used as foundation pads for floor slabs of buildings. If no viable layer is present in the foundation level of a building, the stabilizer according to the invention is also used for the consolidation of the substrate.
  • stable backfill layers can also be produced in building construction, e.g. serve to fill up excavated excavations.
  • Such stabilized filler layers are also used in pipeline construction for covering the pipelines installed in the ground.
  • Existing structures can also be drained by partially excavating the soil previously installed in the excavation area and re-installing it after treatment with the soil stabilizer according to the invention.
  • Another important application of the present invention is in the treatment of moats in which the sole or slopes are susceptible to erosion. Also in this case, the sole or embankments of moats can be secured and sealed against erosion by treatment with the soil stabilizer of the present invention.
  • the soil stabilizer of the invention is even suitable for the production of blocks or other solid structures in a modular design.
  • a soil treated with the stabilizing agent is pressed into molds and subsequently the building blocks, structural elements or other modular building elements thus produced are used for further construction in civil engineering. These elements are then particularly waterproof, highly resilient and protected against ingress of moisture.
  • the use of the soil stabilizer according to the invention is also suitable for dyke construction or dyke restoration. It can both the entire structure of a dike or even water-stressed parts of a dike (such as the sealing apron) are protected against ingress of pressurized water.
  • An essential feature of the soil stabilizer is that a permanent reduction of the water binding forces of the fine soil components of these soils is achieved by a soil stabilizer acting as an ion exchanger and catalyst.
  • the soil stabilizer used is a slightly water-soluble, clear liquid whose chemical composition is a mixture of different sulfonic acids + special additives + water.
  • the viscosity is oily.
  • a major constituent of the active ingredients of the soil stabilizer is a mixture of various sulfonic acids which share the common functional group -SO 3 H linked to a water repellent organic component R.
  • the representation is: R - SO 3 - H.
  • the sulfonic acids dissociate in water.
  • the soil stabilizer of the invention acts as an ion exchanger and catalyst in the soil.
  • the soil stabilizer causes the hydrogen ions H +, (and thus the water attached to these ions via hydrogen bonding), which are adhesively bound to the surface of the soil particles, to be displaced and replaced by (+) metal ions present in the water shell, e.g. Na +; K +: Mg ++; Ca ++; AI +++;
  • the soil stabilizer according to the invention furthermore has the effect that the (+) metal ions bound to the soil particles can no longer accumulate water of hydration by combining with the (+) metal ions in the acid-residual ions contained in the soil stabilizer. It is therefore a reduction of Adsorbtionswasserhülle by an ion exchange mechanism.
  • the acid-residual ions contained in the soil stabilizer and attached to the metal ions are linked to a hydrophobic organic moiety.
  • the hydrophobic components cause that in the compacted soil no more water can be transported in the pore space.
  • the hydrogen ions H + released during dissociation in the soil stabilizer according to the invention react directly with the hydroxyl ions OH - present in the water shell to form hydronium ions H3O + and in a further step to water H2O. Thus, the acid effect is eliminated and neutralization has occurred.
  • the soils treated with the soil stabilizer may contribute to the optimum soil water content required for compaction the same compaction work to higher density of dry compacted than not treated with the soil stabilizer soil.
  • the hydrophobic (water-repellent) constituents of the soil stabilizer cause capillary water rise to be prevented in a soil treated and compacted with the soil stabilizer in accordance with the instructions for use and the penetration of water into the compacted soil body is prevented at all.
  • clay silt (also called silt or dust sand), mineral mixtures of stones, gravel or sand, each with admixtures of more than 15% by mass of silt and / or clay: such as clayey sand, silty sand, clayey silty sand, clayey gravel sand, silty gravel sand, clayey silty gravel sand, loam (mixture of fine sand + silt + clay), natural or broken rock mixtures.
  • silt also called silt or dust sand
  • mineral mixtures of stones gravel or sand
  • the soil stabilizer according to the invention can generally be used in construction, in particular in road construction and road construction, earthworks and foundations for the purpose of solidifying the frost-prone, fine-grained and mixed-grained loosened rocks.
  • These mineral soils no longer have to be removed from the construction site as before and replaced by frost-proof mineral mixtures (as antifreeze layer, gravel base layer, gravel layer). Rather, the soil present on the construction site is treated on site with the soil stabilizer and, after subsequent compaction, converted into permanently resistant + frost-resistant + highly loadable construction layers.
  • Soil mechanical classification of the suitable soils to be treated with the soil stabilizer For optimum success in the application of the soil stabilizer, the mineral soils to be used must have the following soil mechanical properties A + B + C + D, which are determined in soil mechanical laboratory tests. The predominant soils are suitable for solidification with the soil stabilizer.
  • soil stabilizer is of great advantage in areas that do not have suitable rock resources to produce frost-resistant, sustainable rock mixes for base courses.
  • the technology can also be used advantageously for securing traffic routes in areas with permafrost soils, which in the summer thaw to a greater depth and thereby soften, thus losing their load-bearing capacity in the underground.
  • FIG. 1 In the method steps aj the stepwise construction and the production of a road surface for the production of a road with the system technology according to the invention is shown.
  • the substructure should be designed as a fine and mixed-grained soil in the subsurface.
  • the proportion of fine soil particles with D ⁇ 0.06 mm is more than 15% of the dry matter.
  • Such a substructure 1 would be at risk from frost and water, and therefore it is not possible on such a substructure a cover layer 10, for. As asphalt, apply.
  • the substructure 1 is first torn open and loosened up to a layer depth 2 of preferably 10 cm below ground in the direction of the arrows 6, connected with an increase in volume due to the loosening.
  • step c the soil stabilizing agent 3 according to the invention (abbreviation: BSM) is applied to this layer over a large area in the direction of arrow 4 and absorbed by the loosened layer.
  • BSM soil stabilizing agent 3 according to the invention
  • the substructure so impregnated with the soil stabilizing agent 3 in the surface area is milled and mixed in the directions of the arrows 6 to a layer depth of preferably 30 cm, so that the soil stabilizing agent is evenly distributed to the depth of 30 cm in the substrate.
  • the soil stabilizing agent 3 in the direction of arrow 4 evenly on the Distributed surface, and included in the near-surface area of the soil.
  • step f the entire stabilizing layer 5 impregnated with the soil stabilizing agent is again mixed and dried, whereby the introduced total amount of the soil stabilizing agent 3 is uniformly distributed to a depth of 30 cm in the substrate.
  • the converted stabilizing layer 5 is now strongly compressed with a compressor 7, which results in a volume compression and results in a novel load-bearing substrate in the form of the stabilizing layer 5 now present.
  • a compensating layer 8 is applied to the converted stabilizing layer 5 and sprayed in step i with the soil stabilizing agent 3 according to the invention in the direction of arrow 4 over a large area and impregnated.
  • the compensation layer 8 is partially pressed into the underlying and compressed stabilization layer 5 in step j. This results in a high-strength, frost-resistant and stable base for the subsequent construction of a road surface, consisting of upper bound support layer 34 and a cover layer 10 (see the later figures).
  • the FIG. 2 starts from a different starting situation, where it is assumed that, starting from a substructure 1 with less than 15% by mass of fines with D ⁇ 0.06 mm, then in process step b an order of brought mineral soil with a high proportion of fines (eg clay, loam ) hereinafter referred to as clay layer 9, takes place on the substructure.
  • a high proportion of fines eg clay, loam
  • this layer of clay 9 with the inventive Soil stabilizer 3 sprayed in the direction of arrow 4 over a large area, so that the soil stabilizing agent 3 penetrates into the loose layer.
  • step d the milling and mixing is carried out to a depth of 30 cm in the direction of arrows 6, whereby a coherent uniform and homogeneous stabilizing layer 5 is produced.
  • the stabilization layer 5 is treated again in step e with the soil stabilizer 3 and in step f in the arrow directions 6 again mixed and dried.
  • step g the compression and compression of the impregnated with the soil stabilizing agent stabilizing layer 3 via the compressor 7, and in step h, a leveling layer 8 is applied, which is in turn sprayed in step i with the soil stabilizer 3 in the direction of arrow 4 over a large area.
  • the compensating layer 8 is then compacted with the compressor 7, thereby producing a composite with the compacted stabilizing layer 5.
  • an upper bound support layer 34 and a cover layer 10, which corresponds to a conventional road surface, are applied to the stabilization layer 5 thus produced with a leveling layer 8 thereon.
  • the embodiment differs according to FIG. 3 from the previous embodiments according to FIG. 1 and 2 only by being in the FIG. 3
  • a road with the top edge 32 and a cover layer 10 said cover layer 10 may be made of asphalt or concrete.
  • This cover layer 10 is damaged, and it must be made from this damaged road a new road with the substructure according to the invention.
  • the existing damaged covering layer 10 and the supporting layer 11 are first of all torn open in the direction of the arrow 6 and mixed with the substrate 1 in method step b.
  • the layer depth 2 is given here, for example, at 30 cm below the upper edge 32 of the old cover layer.
  • the soil stabilizing agent 3 is then applied over a large area in the direction of arrow 4 to the thus mixed and homogenized layer, which is absorbed in the surface area of the loosened soil.
  • the stabilization layer 5 is milled and mixed in the directions of the arrows 6, whereby the soil stabilizer is uniformly distributed in the layer.
  • step e the soil stabilizing agent 3 is once again applied over a large area to the stabilization layer 5 prepared in this way in the direction of arrow 4, and in method step f a mixing and simultaneous drying of the stabilizing layer 5 thus homogenized and saturated with the soil stabilizing agent takes place.
  • method step g a compression is now carried out with the compressor 7, and in method step h an order is made for a leveling layer 8.
  • step i a renewed order of a Soil stabilizer 3 in the direction of arrow 4 on the leveling layer 8, for sealing the surface.
  • method step j a compression of the leveling layer 8 and partial impressions in the stabilization layer 5 is effected with the compressor 7 and the now ready prepared substructure is covered in method step k with a conventional upper bound support layer and a cover layer of asphalt or concrete or the like. This creates a new road with a high-strength, frost-proof and stable base.
  • the high water permeability of the substrate present in this example makes it possible to distribute the soil stabilizing agent 3 evenly without mechanical mixing in the lower region of the stabilizing layer 5.
  • step b first a loosening of the surface with a ripper 14, which in the direction of arrow 15 along the surface of the substructure up to a layer depth 13 of z. B. 5 cm below the top edge 31 moves.
  • step c the soil stabilizing agent 3 according to the invention is sprayed onto the loosened surface in the direction of arrow 4. It penetrates by the action of gravity in the direction of arrow 17 in the substructure 1 with the stones and soaked him in step d uniformly, without destroying the dense structure in the underground.
  • a suitable soil is obtained from a side extraction and passed through a sieve 19 with a mesh width of 50 mm in the direction of arrow 18, wherein the stones 12 are retained with D> 50 mm and subsequently must not be crushed.
  • the sieve leaves only the soil portions with a diameter of ⁇ 50 mm.
  • the screen passage 20 with D ⁇ 50 mm is poured in step f in the direction of arrow 21 on the previously loosened and treated with the soil stabilizer existing Planum and distributed in a uniform layer thickness.
  • the heaped up layer is impregnated with the soil stabilizing agent 3 according to the invention in the direction of arrow 4, wherein the soil stabilizing agent is taken up by the soil pores in the upper region of the filling.
  • this layered layer 22 saturated with the soil stabilizer is mixed and dried and compacted with the compressor 7 in method step i.
  • a compensation layer 8 is then applied, which is further impregnated in method step k with the soil stabilizing agent 3 according to the invention in the direction of arrow 4 and impregnated.
  • the layers 8 + 22 + 5 thus prepared and impregnated with the soil stabilizing agent 3 are compacted with a compactor 7, whereby a frost-proof and heavy-duty substructure for applying an upper supporting layer 34, e.g. Asphalttrag für, and a cover layer 10, z. As asphalt or concrete, is given.
  • a build-up layer 23 is applied with a low fines content.
  • This build-up layer preferably has particles with a diameter D ⁇ 0.06 mm and ⁇ 15% by mass fraction, for the reduction of the soil present in the subsurface with a very high fines content.
  • the structural layer impregnated with the soil stabilizing agent is mixed into the substrate to the depth 2 and the entire stabilizing layer is mixed 5 is mixed and crushed.
  • step e a repeated application of the soil stabilizing agent 3 in the direction of arrow 4 takes place on the loosened surface.
  • the stabilizing layer 5 is again mixed and dried, so that the total amount of soil stabilizing agent is uniformly distributed in the stabilizing layer, and compressed in step g with the compressor 7.
  • a compensating layer 8 is applied and, in method step i, again soaked with the soil stabilizing agent 3 in the direction of arrow 4 and impregnated.
  • step j the structure thus produced is again compacted with the compressor 7, so that the leveling layer is partially pressed into the previously compacted stabilization layer, and finally, in method step k, the leveling layer 8, which now firmly and homogeneously the stabilizing layer 5 is connected, a conventional upper bound support layer 34, for example as an asphalt base course, and a cover layer 10, for. As asphalt or concrete, applied.
  • the embodiment according to FIG. 6 differs from the aforementioned embodiments according to the FIGS. 1 to 5 merely by additionally adding recycled material to the surface of the existing substrate 1.
  • a recycled material may, for. B. unloaded rubble, filter ash, broken brick, concrete break or field stones.
  • a frost-prone substructure 1 is assumed, as it is also indicated as a starting point in the aforementioned exemplary embodiments.
  • step b an order of the recycled material 24, which may also include stones 12, broken brick, concrete break and field stones if necessary.
  • step c a first application of the soil stabilizing agent 3 in the direction of arrow 4 is caused on the layer of recycled material 24, wherein the soil stabilizing agent penetrates in the arrow directions 7 in the applied loose layer and thus produces a homogeneous stabilizing layer 5 in step d if this stabilizing layer milled and mixed.
  • a soil stabilizing agent 3 in the direction of arrow 4 is applied to the stabilizing layer 5 homogenized in this way, and in process step f, in turn, this layer impregnated with the soil stabilizing agent is mixed and dried.
  • step g the compression is carried out with the compressor 7, and then in step h, a compensation layer 8 is applied.
  • step i for the third time the soil stabilizing agent 3 is applied to the leveling layer 8, soaking the leveling layer 8 and sealing the surface.
  • the stabilization layer 5 and the leveling layer 8 are densified, so that in method step k a standard upper bound support layer 34, e.g. As asphalt base course, and a cover layer 10, z. B. can be applied from asphalt or concrete.
  • a standard upper bound support layer 34 e.g. As asphalt base course, and a cover layer 10, z. B. can be applied from asphalt or concrete.
  • the embodiment according to FIG. 7 assumes that the entire floor is being made for a new substructure in a bulk storage facility. It is therefore a fine and mixed-grained frost-prone soil, which is delivered to a bulk storage or in a warehouse.
  • the proportion of the fine soil particles D ⁇ 0.06 mm is preferably in a proportion of> 15% of the dry matter.
  • Such a floor as a proposed substructure for a road would be severely endangered by frost and water and therefore unsuitable.
  • step b a first application of the soil stabilizing agent 3 is caused on the delivery floor spread for processing and in process step c, the soil is milled and mixed.
  • a second order of the soil stabilizing agent 3 followed by repeated mixing in step e, and the thus homogenized soil for a later stabilization layer 5 is carried out in a protected atmosphere, the z. B. with a cover 27, as protection against precipitation and moisture is stored until further processing.
  • a prepared for installation as a stabilization layer 5 soil with optimum water content for the compaction is kept in a warehouse, for example, which can then be used as needed to build a road. This takes place in method step f, where on a Underground 28 a layered installation of the stabilizing layer 5 takes place after the process step e.
  • the dumping height of the installation corresponds to the depth of action of the compressor 7 used in method step g. It is assumed that the compressor 7 has such a depth of action that the compaction of the stabilization layer 5 also takes place in the substrate 28 in method step g.
  • a compensation layer 8 is applied to the thus homogenized stabilization layer 5 which has been compacted, and in method step i the third application of the soil stabilization agent 3 to the compensation layer 8 takes place.
  • method step j the material is compacted and in method step k, a conventional upper bound support layer 34 and a cover layer 10 made of asphalt or concrete can be applied to the thus compacted structure 5, 8.
  • FIG. 8 Below a covering layer 10 and upper bound support layer 34 is a leveling layer 8 is arranged, and the upcoming soil of the substrate, which has been repeatedly impregnated and mixed with the soil stabilizing agent 3 and has been converted to a stabilizing layer 5, stored on a substrate 1, which is present at the construction site.
  • This substrate 1 may consist of naturally stored loose rock and is usually sensitive to frost. Due to the measures according to the invention, this existing substrate 1 is converted from the existing surface to the working depth of the milling machine into an impregnated stabilizing layer 5 and is therefore highly load-bearing and protected against the influence of frost and water.
  • process step (1) a top soil removal takes place
  • process step (2) a loosening of Substrate and crushing and mixing with a tiller takes place.
  • step (3) the rough planum is prepared, and in step (4), a mixture of water and the soil stabilizer 3 (BSM) according to the invention is introduced according to the manufacturer's instructions and mixed intensively with the soil.
  • This soil tilling are preferably used.
  • the introduction of the soil stabilizing agent can happen several times after the process steps (4a) and (4b), wherein preferably at least two operations take place.
  • process step (5) a fine planum is produced on the surface of this layer.
  • this provided as a stabilizing layer 5 soil layer has the optimum water content, to subsequently ensure optimum compaction. If the current water content is higher than the required optimum water content for the compaction, the soil must be dried. If the actual water content is lower than the required optimum water content for the compaction, the soil should be moistened.
  • step (7) compression takes place, preferably with a roller (compressor 7), this compressor preferably being intended to have more than 15 t dead weight. This ensures intensive compaction of the stabilization layer 5.
  • a compensation layer 8 is installed.
  • the upper bound support layer 34 eg as an asphalt base layer
  • the cover layer 10 for example, installed as an asphalt surface layer, and the road is so manufactured with the operations described above.
  • FIG. 9 In comparison shows the FIG. 9 a conventional construction process and a construction of a conventional road.
  • a conventional prior art road consists of a top layer and two underlying base layers, namely an upper bound support layer (OTS) and a lower unbound support layer (UTS), the lower support layer being the preferred is designed as an antifreeze layer.
  • OTS upper bound support layer
  • UTS lower unbound support layer
  • FIG. 9 it is off FIG. 9 recognizable that the existing subsurface is optionally repeatedly subjected to soil consolidation, combined with the incorporation of geotextile and / or geogrid to increase bearing capacity.
  • the method steps (1) to (11) show the production of the road structure according to FIG. 9 According to the state of the art.
  • the higher effort compared to the method FIG. 8 lies in the fact that an improvement of the underground must take place with conventional stabilization procedures (eg lime stabilization or cement stabilization, that additional components (geotextile, geogrid) are required, but above all: that dredged poorly viable soil of the underground dredged and transported away and thus must be replaced by costly expensive frost-resistant rock mixtures, which must be installed, leveled and compacted as a lower base course.
  • conventional stabilization procedures eg lime stabilization or cement stabilization, that additional components (geotextile, geogrid
  • step (10) the installation of an upper bonded support layer 34, for example, as an asphalt base course
  • step (11) the installation of a cover layer 10, for example as an asphalt surface layer done.
  • the comparison of the procedure according to FIG. 9 with the procedure after FIG. 8 shows the advantages of the present invention.
  • the present invention dispenses with the multilayer structure of a substructure by delivered frost-resistant rock mixtures as a substitute for removing soil of the substrate, because with the multiple introduction of soil stabilizer in the existing substrate and by repeated mixing and subsequent compaction, a homogeneous stabilizing layer is produced and therefore to a multilayer structure according to FIG. 9 (Prior art) can be dispensed with.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Systemtechnologie, bestehend aus den Verfahrensanweisungen und einem zur Verfestigung verwendeten Wirkstoff, nachfolgend "Bodenstabilisierungsmittel" genannt, zur Verwendung von nicht für Bauzwecke geeigneten frostgefährdeten, fein- und gemischtkörnigen Mineralböden und deren Umwandlung zu dauerhaft beständigen + frostsicheren + hochtragfähigen Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Bauwesen.
  • Die DE 26 33 749 A1 beschreibt ein Bodenstabilisierungsmittel zur Bodenstabilisierung auf der Basis von Epoxidharzester. Als Weichmacher wird Alkylsulfonester angegeben. Nach der Zugabe des Bodenstabilisierungsmittels muss ein Verdichten und insbesondere ein Aushärten des mit Epoxidharzester behandelten Bodens erfolgen, um eine tragfähige, verfestigte Bodenschicht zu erhalten.
  • Die DE 44 28 269 A1 beschreibt ein Imprägnier-Bodenstabilisierungsmittel zur Erdreichverfestigung auf der Basis von Polyvenylestern. Diese Druckschrift offenbart Weichmacher auf der Basis von Alkylsulfonsäuren.
  • Die DE 195 09 085 A1 offenbart eine Plastisol-Zusammensetzung. Es werden Weichmacher auf der Basis von Alcylsulfonsäureestern beschrieben, und es wird dargelegt, dass mit dieser Art einer Plastisol-Zusammensetzung Beschichtungen allgemeiner Art vorgenommen werden können.
  • In der WO 1996/28505 A1 wird die Verwendung von Alcylsulfonsäure und deren Ester als Weichmacher für Beschichtungs-Bodenstabilisierungsmittel beschrieben.
  • Die genannten Bodenstabilisierungsmittel zur Bodenstabilisierung haben jedoch den Nachteil, dass eine dauerhafte unzerstörbare Verbesserung der Bodeneigenschaften von frostgefährdeten feinkörnigen und gemischtkörnigen kohäsiven Böden bisher nicht nachgewiesen werden konnte.
  • Die DE 10 2004 031 039 A1 offenbart ein Verfahren zur Bodenverfestigung, bei dem auf den zu verfestigen Boden mehrere Additive in Form von Polyelektrolyten, vorzugsweise Polymerer oder Copolymere auf Basis von Acrylamid, und eines hydraulischen Bindemittels oder einer Bitumenemulsion aufgebracht und mit dem Boden vermengt werden. Danach erfolgt eine mechanische Verdichtung des Bodens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Systemtechnologie zur Bodenstabilisierung, bestehend aus einer Verfahrensvorschrift und einem Bodenstabilisierungsmittel, hinsichtlich des Verfahrensablaufs und der Kosten zu verbessern, um eine dauerhafte unzerstörbare Verbesserung der Bodeneigenschaften von feinkörnigen und gemischtkörnigen, kohäsiven Böden zu erreichen.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Bodenstabilisierungsmittel nach der technischen Lehre des unabhängigen Anspruches 7 vorgeschlagen. Das Verfahren zur Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels ist Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1.
  • Ein bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung ist die Durchführung des Verfahrens und die Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels als hochtragfähige und frostsichere Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Hochbau, im Straßen- und Wegebau und im Erd- und Tiefbau.
  • Die Anwendung gilt generell für Neubauten und auch für Sanierungen.
  • Ein besonders günstiger Anwendungsfall der Erfindung bezieht sich nicht nur auf den Straßenwegebau, sondern auch auf den Hochbau. Im Hochbau werden Gründungschichten verwendet, die als Gründungspolster für Bodenplatten von Gebäuden verwendet werden. Wenn in der Gründungsebene eines Gebäudes keine tragfähige Schicht vorhanden ist, wird das erfindungsgemäße Stabilisierungsmittel auch für die Verfestigung des Untergrundes verwendet.
  • Durch die besondere Präparierung der erfindungsgemäßen Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel besteht der weitere Vorteil, dass aufsteigende Feuchtigkeit aus dem Untergrund und seitlich eindringende Feuchtigkeit abgehalten werden. Sickerwasserschichten werden zuverlässig abgehalten.
  • Somit können auch stabile Verfüllschichten im Hochbau hergestellt werden, die z.B. zur Auffüllung von ausgekofferten Baugruben dienen.
  • Solche stabilisierten Verfüllschichten werden auch im Rohrleitungsbau zur Abdeckung der im Erdboden eingebauten Rohrleitungen verwendet.
  • Damit besteht der Vorteil, dass der vorhandene, aus der Baugrube oder aus dem Rohrgraben entfernte Boden nicht ersatzlos entfernt werden muss, sondern er kann unter Nachbehandlung mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel wieder eingebaut werden.
  • Es können auch bestehende Bauwerke trockengelegt werden, indem der im Baugrubenbereich früher eingebaute Boden abschnittsweise ausgekoffert und nach erfolgter Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel wieder eingebaut wird.
  • Ein weiterer wichtiger Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung liegt in der Behandlung von Wassergräben, bei denen die Sohle oder die Böschungen erosionsgefährdet sind. Auch in diesem Fall können die Sohle oder die Böschungen von Wassergräben durch Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel gegen Erosion gesichert und abgedichtet werden.
  • Das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel ist sogar zur Herstellung von Blocksteinen oder anderen festen Baukörpern in Modularbauweise geeignet. So ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein mit dem Stabilisierungsmittel behandelter Boden in Formen gepresst und nachfolgend die so hergestellten Bausteine, Baukörper oder andere modulare Bauelemente für den Weiterbau im Hoch oder Tiefbau eingesetzt werden. Diese Elemente sind dann besonders wasserdicht, hoch belastbar und gegen Eindringen von Feuchtigkeit geschützt.
  • Der Einsatz des erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungmittels ist auch für den Deichbau oder die Deichsanierung geeignet. Es kann sowohl der gesamte Baukörper eines Deiches oder auch nur wasser-beanspruchte Teile eines Deiches (z.B. auch die Dichtungsschürze) gegen Eindringen von Druckwasser geschützt werden.
  • Wesentliches Merkmal des Bodenstabilisierungsmittels ist, dass eine dauerhafte Reduzierung der Wasserbindungskräfte der feinen Bodenbestandteile dieser Böden durch ein Bodenstabilisierungsmittel gelingt, das als Ionenaustauscher und Katalysator wirkt.
  • Bei dem verwendeten Bodenstabilisierungsmittel handelt sich um eine leicht wasserlösliche, klare Flüssigkeit, deren chemische Zusammensetzung eine Mischung aus verschiedenen Sulfonsäuren + speziellen Zusätzen + Wasser ist. Die Viskosität ist ölartig.
  • Ein Hauptbestandteil der Wirkstoffe des Bodenstabilisierungsmittels ist eine Mischung verschiedener Sulfonsäuren, die als gemeinsames Merkmal die funktionelle Gruppe -S03H haben, verknüpft mit einem wasserabweisenden organischen Bestandteil R. Die Darstellung ist: R - S03 - H.
  • Die Sulfonsäuren dissoziieren in Wasser. Das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel wirkt im Boden als Ionenaustauscher und Katalysator.
  • Das Bodenstabilisierungsmittel bewirkt, dass die an der Oberfläche der Bodenpartikel adhäsiv gebundenen Wasserstoff-Ionen H+, (und damit das über Wasserstoffbrücken an diese Ionen angelagerte Wasser) verdrängt und ersetzt werden durch in der Wasserhülle vorhandenen (+)-Metall-Ionen, z.B. Na+; K+: Mg++; Ca++; AI+++;
  • Damit wird ein großer Teil des fest gebundenen Adhäsionswassers von der Oberfläche der Bodenpartikel entfernt, indem es zu freiem Porenwasser umgewandelt wird. Dieses freie Wasser kann durch Austrocknung leicht aus dem Boden entweichen oder in den Porenraum zwischen den Bodenpartikeln abwandern.
  • Das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel bewirkt weiterhin, dass die an die Bodenpartikel gebundenen (+)-Metall-Ionen kein Hydratwasser mehr anlagern können, indem sich in die im Bodenstabilisierungsmittel enthaltene Säure-Rest-Ionen mit den (+)-Metall-Ionen verbinden. Es handelt sich also um eine Reduzierung der Adsorbtionswasserhülle durch einen Ionen-Austauschmechanismus.
  • Ein weiterer Effekt erfolgt durch eine Hydrophobierung ("Wasserabweisende Imprägnierung")-der Bodenpartikel.
  • Die im Bodenstabilisierungsmittel enthaltenen und sich an die Metall-Ionen anlagernden Säure-Rest-Ionen sind mit einem hydrophoben organischen Anteil verknüpft. Die hydrophoben Bestandteile bewirken, dass im verdichteten Boden kein Wasser mehr im Porenraum transportiert werden kann.
  • Die bei der Dissoziation im erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel frei werdenden Wasserstoff-Ionen H+ reagieren unmittelbar mit den in der Wasserhülle vorhandene Hydroxyl-Ionen OH- zu Hydronium-Ionen H3O+ und in einem weiteren Schritt zu Wasser H2O. Damit ist die Säurewirkung eliminiert und eine Neutralisation hat stattgefunden.
  • Die chemischen Reaktionen, die durch das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel im Boden bewirkt werden, sind irreversibel. Die Veränderung der Bodeneigenschaften ist somit dauerhaft. Die durch die Wirkung des vom Bodenstabilisierungsmittel reduzierten Adsorbtionswasserhüllen können nicht mehr aufgebaut werden.
  • Wegen der dauerhaft reduzierten Wasserhüllen um die Bodenpartikel können die mit dem Bodenstabilisierungsmittel behandelten Böden im Zustand des für die Verdichtung erforderlichen optimalen Wassergehaltes im Boden bei gleicher Verdichtungsarbeit zu höherer Trockendichte verdichtet werden als nicht mit dem Bodenstabilisierungsmittel behandelter Boden.
  • Durch die dichtere Lage der Bodenpartikel zueinander werden bestehende molekulare Nahwirkungskräfte zwischen den Bodenpartikeln verstärkt, die zu einer Erhöhung der Festigkeit und damit der Tragfähigkeit führen. Diese Wirkung geht nicht mehr verloren und bleibt somit dauerhaft.
  • Die hydrophoben (wasserabweisenden) Bestandteile vom Bodenstabilisierungsmittel bewirken, dass in einem mit dem Bodenstabilisierungsmittel nach den Verwendungsvorschriften behandelten und verdichteten Boden der kapillare Wasseraufstieg unterbunden ist und das Eindringen von Wasser in den verdichteten Bodenkörper überhaupt verhindert wird.
  • Beim Gefrieren des Bodens fehlt dadurch der Wassernachschub von unten in die Gefrierzone, der Frost kann keine Gefügeänderungen bewirken, der Boden ist frostsicher.
  • Die Mehrzahl der vorkommenden Lockergesteine an der Erdoberfläche in vielen Ländern der Welt sind fein- und gemischtkörnige .Mineralböden, die wegen ihres Gehaltes an Feinstoffen und der damit verbundenen Wasser- und Frostempfindlichkeit nicht für Bauzwecke geeignet sind und deshalb für Bauzwecke, insbesondere aber im konventionellen Straßen- und Wegebau gegen frostsichere und wasserunempfindliche Mineralgemische ausgetauscht werden müssen.
  • Dies betrifft die Bodenarten: Ton, Schluff (auch bezeichnet als Silt oder Staubsand), mineralische Gemische aus Steinen, Kies oder Sand jeweils mit Beimengungen von mehr als 15 Masse-% an Schluff und/oder Ton: wie z.B. toniger Sand, schluffiger Sand, tonig- schluffiger Sand, toniger Kiessand, schluffiger Kiessand, tonig-schluffiger Kiessand, Lehm (Gemisch aus Feinsand + Schluff + Ton), natürliche oder gebrochene Gesteinsgemische.
  • Das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel kann allgemein im Bauwesen verwendet werden, insbesondere im Straßen- und Wegebau, im Erdbau und im Grundbau zwecks Verfestigung der frostgefährdeten, feinkörnigen und gemischtkörnigen Lockergesteine. Diese Mineralböden müssen nicht mehr wie bisher von der Baustelle entfernt werden und durch frostsichere Mineralgemische (als Frostschutzschicht, Schottertragschicht, Kiestragschicht) ersetzt werden. Vielmehr wird der auf der Baustelle anstehende Boden vor Ort mit dem Bodenstabilisierungsmittel behandelt und nach anschließender Verdichtung zu dauerhaft beständigen + frostsicheren + hochtragfähigen Konstruktionsschichten umgewandelt.
  • Bodenmechanische Einordnung der für die mit dem Bodenstabilisierungsmittel zu behandelnden, geeigneten Böden:
    Für den optimalen Erfolg bei der Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels müssen die zu verwendenden Mineralböden folgende bodenmechanischen Eigenschaften A + B + C + D besitzen, die in bodenmechanischen Laboruntersuchungen ermittelt werden. Die überwiegend anzutreffenden Böden sind für die Verfestigung mit dem Bodenstabilisierungsmittel geeignet.
  • Böden mit abweichenden Kennwerten können gezielt vorbehandelt und dann ebenso mit dem Bodenstabilisierungsmittel verfestigt werden
    1. A) Anteil der feinen Bodenpartikel mit D äqu < 0,06 mm : > 15 Masse% bezogen auf die Trockenmasse; Messung des Anteils durch Absiebung oder durch die Bestimmung der Korngrößenverteilung im feinen Bereich, z.B. durch Sedimentationsanalyse im Labor, oder durch andere gebräuchliche Verfahren zur Ermittlung der Korngrößenverteilung;
      In Mineralböden, bei denen der Anteil der feinen Partikel weniger als 15 Masse% beträgt, können andere Mineralböden mit deutlich mehr Anteilen an Feinstoffen, z.B. Ton oder Lehm, eingemischt werden, die auf anderen Baustellen entsorgt werden müssen, so dass der Anteil Feinstoffe an der Gesamtmasse der vermischten Böden als Ergebnis mehr als 15 Masse% beträgt. Geeignet als Additive sind auch Recycling-Materialien mit hohem Feinstoff-Anteil, z.B. Kraftwerksasche. Der Vorteil liegt darin, dass diese für andere Bauzwecke nicht verwendbaren Materialien sehr kostengünstig beschafft werden können und somit von anderen Nutzern nicht als Abfall entsorgt werden müssen.
    2. B) Plastizität > 10
      Plastizität in der Bodenmechanik ist die Differenz zwischen dem Wassergehalt an der Fließgrenze (= liquid limit) und dem Wassergehalt an der Ausrollgrenze (= plastic limit).
      Wenn die Plastizität < 10 ist, können geeignete Additive nach Teil A eingemischt werden, bis die Eignung erreicht ist.
    3. C) Der Anteil an organischen Beimengungen (z.B. Humus) muss kleiner als 4 Masse-% sein, bezogen auf die Trockenmasse.
    4. D) Der pH-Wert des Bodens muss größer als pH 6 sein,
      wenn er kleiner ist als pH 6, kann der Boden durch spezielle Vorbehandlung geeignet gemacht werden.
    1. 1. Funktion der Bodenpartikel
      Alle Bodenpartikel sind von einer Wasserhülle umgeben.
      Grobe Bodenpartikel haben eine geringe spezifische Oberfläche und können je Masseeinheit nur eine geringe Wassermenge an der Oberfläche binden. Es überwiegen Druck, Reibung und Verzahnung bei der Kraftübertragung zwischen den Körnern.
      Feine Bodenpartikel haben eine große spezifische Oberfläche und können je Masseeinheit eine große Menge Wasser an die Partikeloberfläche binden. Es überwiegt die wassergehaltsabhängige Kohäsion. Bei Wasserzutritt vergrößern sich die Wasserhüllen um die Bodenpartikel und drücken die Partikel gegenseitig voneinander weg, dadurch verringern sich die Bindungskräfte, die Festigkeit und Tragfähigkeit von feinkörnigen Böden geht mit zunehmendem Wassergehalt verloren.
      Bei gemischtkörnigen Böden mit einem Feinstoffanteil von > 15 Masse-% werden die Bodeneigenschaften überwiegend durch die oberflächenaktiven Eigenschaften der Feinstoffe bestimmt.
      Die Anteile und Verteilung der Einzelmassen der einzelnen Korngröße-Fraktionen an der Gesamtmasse einer Bodenprobe eines Mineral-Bodens bezeichnet man als Korngrößenverteilung.
      Sie ist ein wichtiges Arbeitsmittel zur Beurteilung von Mineralböden hinsichtlich ihrer bodenmechanischen Eigenschaften für Bauzwecke.
      Die Trennung der Kornfraktionen erfolgt bei rein grobkörnigen Böden durch Siebanalyse und bei feinkörnigen Böden durch die Sedimentationsanalyse.
      Die Verteilung der Kornfraktionen wird für gemischtkörnige Böden, die sowohl grobkörnige als auch feinkörnige Anteile enthalten, mit einer Kombination aus Siebanalyse und Sedimentationsanalyse bestimmt.
      Die grafische Darstellung der Korngrößenverteilung erfolgt vorzugsweise als Summenlinie.
    2. 2. Über die Wirkungsweise des Wassers in feinkörnigen Böden
      Austrocknung bewirkt eine Reduzierung der Wasserhüllen um die Bodenpartikel, die wird als "Schwinden" des Bodens" bezeichnet, was einer Annäherung der Bodenpartikel entspricht.
      Dadurch erfolgt eine Vergrößerung der Bindungskräfte zwischen den Partikeln durch verringerten Abstand untereinander und durch Anstieg der Saugspannung des "Meniskus-Wassers" an den Berührungspunkten der Partikel. Damit ist ein Anstieg der Festigkeit und Tragfähigkeit der feinkörnigen Böden verbunden.
      Bei Wasserzutritt erfolgt eine Vergrößerung der Wasserhüllen - sogenanntes "Aufquellen" des Bodens und somit ein gegenseitiges "Voneinander-Wegdrücken" der Bodenpartikel über die Wasserhüllen. Daraus folgt eine Verringerung der Bindungskräfte zwischen den Partikeln durch vergrößerten Abstand untereinander und durch Reduzierung der Saugspannung des Wassers an den Berührungspunkten der Partikel. Hieraus folgt ein Verlust der Festigkeit und Tragfähigkeit der fein- und gemischtkörnigen Böden.
      Hier setzt die Erfindung ein, die beim Einmischen des erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittels in den Boden eine dauerhafte Reduzierung der Wasserhüllen erreicht. Es erfolgt keine Vergrößerung dieser Wasserhüllen mehr bei erneutem Wasserzutritt.
      Dadurch ist eine bessere gegenseitige Annäherung der Bodenpartikel durch Verdichtung wegen reduzierter Wasserhüllen gewährleistet.
      Ebenso erfolgt eine Vergrößerung der Bindungskräfte zwischen den Partikeln durch verringerten Abstand untereinander und durch Anstieg der Saugspannung des "Meniskus-Wassers" an den Berührungspunkten der Partikel. Daraus resultiert ein Anstieg der Festigkeit und Tragfähigkeit der feinkörnigen Böden.
      Daraus ergeben sich eine dichtere Packung der Partikel wegen der reduzierten Wasserhüllen und keine Dichteveränderung und kein Festigkeitsverlust mehr bei Wasserzutritt und bei Frost.
    3. 3. Über die Wirkungsweise des Bodenstabilisierungsmittels in feinkörnigen Böden als Katalysator und Ionenaustauscher
      Das Bodenstabilisierungsmittel ist kein Bindemittel wie Kalk oder Zement. Bei der Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels im Boden werden keine Kristallstrukturen zwischen den Bodenpartikeln aufgebaut. Der Festigkeitszuwachs bei der Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels resultiert aus der engeren Annäherung der Bodenpartikel bei der Bodenverdichtung durch eine erhebliche und unumkehrbare Reduzierung der Größe der die Partikel umgebenden adsorbierten Wasserhüllen.
      Es gibt dabei drei verschiedene Funktionsmechanismen:
      • 3. 1. Reduzierung der Adsorbtionswasserhülle durch Austauschmechanismus 1 Das Bodenstabilisierungsmittel bewirkt, dass ein großer Teil der an der Oberfläche der Bodenpartikel gebundenen Wasserstoff-Ionen H+, (und das damit über Wasserstoffbrücken an diese Ionen weitere angelagerte Wasser) ersetzt werden durch in der Wasserhülle vorhandene (+)-Metall-Ionen, z.B. Na+; K+: Mg++; Ca++; Al+++;
        Damit wird ein großer Teil des fest gebundenen Adhäsionswassers von der Oberfläche der Bodenpartikel gelöst, indem es zu freiem Porenwasser umgewandelt wird. Dieses freie Wasser kann durch Austrocknung leicht aus dem Boden entweichen oder sich im Porenraum zwischen den Bodenpartikeln verteilen.
      • 3. 2. Reduzierung der Adsorbtionswasserhülle durch Austauschmechanismus 2 Das Bodenstabilisierungsmittel bewirkt weiterhin, dass die an die Bodenpartikel gebundenen (+)-Metall-Ionen kein Hydratwasser mehr anlagern können, indem sich stattdessen die in dem Bodenstabilisierungsmittel enthaltenen Säure-Rest-Ionen (Sulfat-Gruppe) mit den (+) Metall-Ionen verbinden.
      • 3.3 Hydrophobierung ("Wasserabweisende Imprägnierung")
        Die in dem Bodenstabilisierungsmittel enthaltenen und sich an die Metall-Ionen anlagernden Säure-Rest-Ionen (Sulfat-Gruppe) sind mit einem hydrophoben organischen Anteil verknüpft. Dieser bewirkt, dass die feinen Bodenpartikel die Fähigkeit verlieren, Wasser an der Partikel-Oberfläche aufzunehmen und dass der mit dem Stabilisierungsmittel behandelnde Boden die Fähigkeit verliert Wasser in den Kapillaren zu transportieren.
      • 3.4 Neutralisierung
        Die bei der Dissoziation von im Bodenstabilisierungsmittel frei werdenden Wasserstoff-Ionen H+ reagieren unmittelbar mit den in der Wasserhülle vorhandenen Hydroxyl-Ionen OH- zu Hydronium-Ionen H3O+ und in einem weiteren Schritt zu Wasser H2O. Damit ist die Säurewirkung eliminiert.
    4. 4. Kurzfassung der erfindungsgemäßen Systemtechnologie zur dauerhaften und frostsicheren Verfestigung von fein- und gemischtkörnigen Mineralböden am Beispiel des Straßen- und Wegebaus
      • 4.1 Boden hinsichtlich der Eignung zur Anwendung der Systemtechnologie prüfen
      • 4.2 Oberfläche des Planums aufreißen und auflockern
      • 4.3 Bodenstabilisierungsmittel verdünnt mit Wasser in mehreren Arbeitsgängen in den Boden einbringen und vermischen
      • 4.4 Boden im Zustand des für die Verdichtung optimalen Wassergehaltes verdichten
    5. 5. Detaillierte erfindungsgemäße Systemtechnologie zur dauerhaften und frostsicheren Verfestigung von fein- und gemischtkörnigen Mineralböden am Beispiel des Straßen- und Wegebaus
      • 5.1 Erkundung des Untergrundes
        für die zu bauenden Straßen und Wege, Durchführung des für diese Systemtechnologie entwickelten Eignungstestes, und von ausgewählten bodenmechanischen Untersuchungen im Labor, besonders zur Ermittlung des Anteils an Feinstoffen im Boden mit einem Partikeldurchmesser < 0,06 mm zur Festlegung der Aufwandsmenge des Bodenstabilisierungsmittels, sowie zur Ermittlung eines für die Verdichtung des Bodens erforderlichen optimalen Wassergehaltes.
      • 5.2 Gradiente und Profil der Straße (des Weges) abstecken
        Benötigte Geräte: Vermessungsgeräte
      • 5.3 Vegetation, Humus + Bodenschichten mit einem Anteil > 4% von organischen Beimengungen entfernen.
        Benötigte Geräte z.B. Planierraupe, oder Bulldozer, oder Grader oder Bankettfräse
      • 5.4 Bodenanalyse auf der Baustelle,
        Entnahme einer Bodenprobe zur Bestimmung des aktuellen Wassergehaltes des Bodens, Entnahmetiefe unter Planum entsprechend der vorgesehenen Arbeitstiefe der Boden-Mischfräse, in der Regel bis 30 cm tief
        Benötigte Geräte: geeignete Vorrichtung zur schnellen Ermittlung des Wassergehaltes von Mineralböden.
        Ergebnis der Prüfung ist der aktuelle Wassergehalte w im Boden bis zur Arbeitstiefe der Fräse und dient zur Berechnung der Wassermenge, mit der das Bodenstabilisierungsmittel verdünnt und in den Boden eingebracht wird.
      • 5.5 Grobplanum herstellen, entsprechend den Planvorgaben,
        benötigte Geräte: Grader
        Quergefälle muss parallel zum Gefälle der späteren Deckschicht verlaufen. Nachträglich, nachdem das Bodenstabilisierungsmittel auf dem aufgelockerten Planum verteilt wurde, dürfen keine größeren Bodenbewegungen und Bodenverschiebungen mehr erfolgen, damit die Tiefe der Bodenbehandlung mit dem Bodenstabilisierungsmittel nicht stellenweise reduziert wird.
      • 5.6 Aufreißen und Auflockern des Planums
        ca. 10 cm tief zur gleichmäßigen Aufnahme des Bodenstabilisierungsmittels Benötigte Geräte: z.B. Aufreißer oder Ripper oder Kultivator oder Federzinken-Egge oder Scheiben- Egge oder Fräse bis 10 cm tief.
      • 5.7 Messung des aktuellen Wassergehaltes im Boden, Ermittlung der Wassermenge, mit dem das Bodenstabilisierungsmittel verdünnt wird, um in den Boden eingebracht zu werden, damit nach Einbringen der Arbeitslösung, bestehend aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser, der Wassergehalt im Boden nicht mehr als 2% über dem für die bestmögliche Verdichtung des Bodens erforderlichen optimalen Wassergehalt w optimal liegt, dieser Wassergehalt wurde vor Baubeginn im Labor ermittelt.
      • 5.8 die 1. Teilmenge einer Arbeitslösung bestehend aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser in einem Tank herstellen und mischen für 1. Arbeitsgang, Menge des einzubringenden Bodenstabilisierungsmittels ermitteln in Abhängigkeit von Anteil der Feinbestandteile D < 0,06 mm im Boden.
        Alternativ: berechnete Menge des Bodenstabilisierungsmittels + Wasser separat bereitstellen zum Vermischen erst während des Einbringens in den Boden.
      • 5.9 die 1. Teilmenge der Arbeitslösung aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser gleichmäßig auf das vorher aufgelockerte Planum in den Boden einbringen
        Einbring-Variante 1: das Bodenstabilisierungsmittel wird vorab in einem fahrbaren Tank mit Wasser gemischt, und im freien Gefälle über ein Verteilerrohr mit Ausbringdüsen auf das Planum aufgebracht, die Auslaufmenge aus dem Verteilerrohr bestimmt die Fahrgeschwindigkeit
        Einbring-Variante 2: das Bodenstabilisierungsmittel wird vorab in einem fahrbaren Tank mit Wasser gemischt, und über Pumpen und weiter über ein Verteilerrohr mit Ausbringdüsen auf das Planum aufgebracht, die Pumpenfördermenge und die Fahrgeschwindigkeit werden entsprechend der vorgesehenen Aufwandsmenge geregelt
        Einbring-Variante 3: das Bodenstabilisierungsmittel wird vorab in einem fahrbaren Tank mit Wasser gemischt, und über Pumpen und weiter über ein Verteilerrohr mit Ausbringdüsen innerhalb der Bodenmischfräse während des Fräsvorganges in den Boden eingebracht, die Pumpenfördermenge und die Fahrgeschwindigkeit der Fräse werden entsprechend der vorgesehenen Aufwandsmenge geregelt
        Einbring-Variante 4: die zur Verdünnung erforderliche Menge Wasser wird in einem fahrbaren Tank bereitgestellt, das Bodenstabilisierungsmittel wird im Anliefergebinde (200-Liter-Fass oder 1000-Liter-Eurocontainer) auf dem Tankfahrzeug platziert oder auf einem mit dem Tankfahrzeug gekoppelten Anhänger. Über separate Pumpen werden beide Komponenten getrennt gefördert in einen Mischbehälter und weiter über ein Verteilerrohr mit Ausbringdüsen in den Boden eingebracht, die Pumpenfördermengen und die Fahrgeschwindigkeit des Tankfahrzeuges werden entsprechend der vorgesehenen Aufwandsmengen geregelt, wobei das Verdünnungsverhältnis zwischen dem Bodenstabilisierungsmittel und Wasser während des Einbringens in den Boden verändert werden kann.
        Einbring-Variante 5: das Bodenstabilisierungsmittel und ca. die 10-fache Menge Wasser in einer tragbaren Druckspritze mischen und von Hand in den zu behandelnden Boden einbringen, für Kleinflächen und kleine Bodenmengen und für ausgewählte Bereiche mit extrem hohem natürlichen Wassergehalt;
      • 5.10 Boden zerkleinern und intensiv mit dem Bodenstabilisierungsmittel vermischen, Arbeitstiefe der Boden-Mischfräse min. bis 30 cm unter Planum, mit Spurüberlappung.
        Benötigte Geräte: Geeignete Boden-Misch-Fräse
      • 5.11 Oberfläche ausgleichen, Wellen der Arbeitsspuren der Fräse einebnen, verfestigte Stellen im Untergrund auflockern, besonders an den Rändern der Arbeitsspuren der Boden-Misch-Fräse; dabei den Boden weiter mischen, in mehreren Übergängen.
        Benötigte Geräte: Ripper oder Kultivator oder Federzinken-Egge oder Scheiben- Egge, oder Boden-Mischfräse
      • 5.12 die 2. Teilmenge einer Arbeitslösung bestehend aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser in einem Tank herstellen und mischen für 2. Arbeitsgang, Bedarf an Bodenstabilisierungsmittel + Wasser ermitteln in Abhängigkeit von Anteil der Feinbestandteile D < 0,06 mm im Boden.
        Alternativ: berechnete Menge des Bodenstabilisierungsmittels + Wasser bereitstellen zum Vermischen während des Einbringens in den Boden.
      • 5.13 die 2. Teilmenge der Arbeitslösung aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser gleichmäßig auf das aufgelockerte Planum in den Boden einbringen. Varianten zum Einbringen wie unter Punkt 5.9
      • 5.14 Boden weiter intensiv mischen, Arbeitstiefe bis 30 cm unter Planum, mit Spurüberlappung.
        Benötigte Geräte: Geeignete Boden-Misch-Fräse
      • 5.15 Oberfläche ausgleichen, Wellen der Arbeitsspuren der Fräse einebnen, verfestigte Stellen im Untergrund auflockern, besonders an den Rändern der Arbeitsspuren der Boden-Misch-Fräse; dabei den Boden weiter mischen, in mehreren Übergängen.
        Benötigte Geräte: Ripper oder Kultivator oder Federzinken-Egge oder Scheiben- Egge, Boden-Mischfräse
      • 5.16 Kontrolle des aktuellen Wassergehaltes w im Boden vor der Verdichtung: Ist der aktuelle Wassergehalt w höher als der ermittelte optimale Wassergehalt w opt für die Verdichtung, ist ein Trocknen und weiteres Mischen und des Bodens erforderlich, bis w = w opt.
        Ist der Wassergehalt w geringer als der ermittelte optimale Wassergehalt für die Verdichtung, ist ein Anfeuchten und weiteres Mischen des Bodens erforderlich, bis w = w opt.
      • 5.17 Feinplanum herstellen.
        Benötigtes Gerät: Grader und Vorrichtungen zur Gefällemessung
      • 5.18 Boden von der Oberfläche des Planums her verdichten,
        Verdichtungsablauf immer vom Rand zur Mitte der Straße/des Weges, vorzugsweise durch stufenweises Einbringen der Verdichtungsenergie. Dies wird beginnend mit leichten Verdichtungsgeräten, z. B. mit Vibrationsplattenverdichtern, durchgeführt. Weiterführend mit schweren Verdichtungsgeräten z.B. mittels Walzen mit > 15 t Eigenmasse ohne Vibration, dann weiterführende Verdichtung mit Walzen mit > 15 t Eigenmasse mit Vibration und abschließende Verdichtung mit schwerer Gummirad-Walze.
      • 5.19 Während der Verdichtung mit Walzen mit > 15 t Eigenmasse mit Vibration wird eine ca. 5 cm verdichtete Ausgleichsschicht aus einem groben gebrochenen, frostsicheren Gesteinsgemisch ohne Feinanteile D< 0,06 mm, z.B. Splitt 16/32 mm, auf das Erdplanum aufgebracht und in gleichmäßiger Schichtdicke verteilt.
        Dies hat zu einem Zeitpunkt zu erfolgen, wenn sich die gebrochenen groben Körner noch zum Teil in das Planum der Stabilisierungsschicht eindrücken lassen.
        (Die Ausgleichsschicht hat die Aufgabe, bei direkt befahrenen Straßen und Wegen ohne zusätzliche gebundene Deckschicht die Reibung zwischen den Rädern der Fahrzeuge und der festen glatten verdichteten Oberfläche der Stabilisierungsschicht sicherzustellen.
        Bei Straßen und Wegen, die in einem weiteren Arbeitsgang mit einer zusätzlichen Deckschicht belegt werden, sichert diese Ausgleichsschicht die Reibung und Verzahnung zwischen Deckschicht und der Oberfläche der verdichteten Stabilisierungsschicht.)
      • 5.20 die 3. Teilmenge der Arbeitslösung aus dem Bodenstabilisierungsmittel + Wasser gleichmäßig auf die Ausgleichsschicht aufbringen, ohne Einmischen
      • 5.21 Abschluss der Verdichtung, wenn die Messungen nach 5.21; 5.22 und 5.23 eine ausreichende Verdichtung nachweisen, ansonsten Weiterverdichtung mit schweren Verdichtungsgeräten nach 5.18
      • 5.22 Ermittlung der erreichten Trocken-Dichte mit dem Ausstech-Zylinder (bei feinkörnigen Böden ohne Steine) oder z.B. mit dem Bodendensitometer oder anderen geeigneten Messverfahren(bei Böden mit Steinen)
      • 5.21 Messung der erreichten Tragfähigkeit auf dem verdichteten Planum, 24 h nach Abschluss der Verdichtung, mit dem Statischen Plattendruckgerät,
        Ermittlung der Last-Setzungs-Kurve bei stufenweiser Lasteintragung der statischen Lasten auf eine Belastungsplatte von 30 cm Durchmesser Messergebnis = EV2 [MPa]
      • 5.22 Messung der erreichten Tragfähigkeit auf dem verdichteten Planum, 24 h nach Abschluss der Verdichtung, mit dem Dynamischen Plattendruckgerät, Ermittlung der Einsenktiefe und Einsenkgeschwindigkeit einer Belastungsplatte von 30 cm Durchmesser beim Aufschlagen eines Fallgewichtes Messergebnis = EV dyn [MPa]
        Mit diesen Arbeitsgängen wird aus dem frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen Boden des Untergrundes eine dauerhaft hochtragfähige frostsichere untere Tragschicht im Straßenbau hergestellt, vorbereitet zum Aufbringen einer gebundenen Deckschicht aus Asphalt oder Beton.
        Bei untergeordneten Straßen und Wirtschaftswegen kann diese so erstellte verfestigte Schicht ohne zusätzliche Deckschicht direkt befahren werden.
    6. 6. Wirkungen der Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels
      Die neuen Eigenschaften der mit dem Bodenstabilisierungsmittel behandelten Böden nach der Verdichtung zu Konstruktionsschichten im Straßen- und Wegebau führen zu einer hohen dauerhaften und unzerstörbaren Festigkeit und Tragfähigkeit, sowie zu einer dauerhaften Beständigkeit gegen Wassereinwirkung und Frost.
  • Es erfolgt kein messbares Quellen und Schwinden mehr, keine Volumenänderungen oder Verformungen der verdichteten Konstruktionsschichten. Ein gleichmäßiger geringer Wassergehalt im verdichteten Boden, unabhängig von der Umgebungsfeuchte ist gewährleistet. Der kapillare Wasseraufstieg ist dauerhaft unterbunden. Damit ist eine dauerhafte Frostbeständigkeit gegeben.
  • Die weiteren Vorteile der Bodenstabilisierungsmittel-Technologie im Straßen- und Wegebau sind folgende:
    • Kein Austausch von nicht geeignetem frostgefährdetem Boden auf der Baustelle erforderlich. Damit entfällt das Lösen, Gewinnen, Verladen, Abtransportieren von nicht verwendbarem Boden einschließlich der Ablagerung in einer Erdstoffdeponie.
    • Es entfällt das Gewinnen, Verladen, Transportieren und der Einbau von zertifizierten, frostsicheren Gesteinsgemischen für die Verwendung als Tragschichten;
    • Diese beiden Einsparungen ergeben eine Reduzierung der Baukosten und eine Reduzierung der Bauzeit, sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs / Reduzierung des CO2-Ausstoßes
    • Außerdem entstehen erhebliche Vorteile für die Volkswirtschaft, weil wegen des Wegfalls der erheblichen Transporte die bestehenden Verkehrswege weniger belastet werden und somit länger gebrauchsfähig bleiben
  • Die Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels ist mit großem Vorteil anwendbar in Gebieten, die über keine geeigneten Gesteinsvorkommen verfügen, um frostsichere tragfähige Gesteinsgemische für Tragschichten zu gewinnen.
  • Die Technologie ist ebenso vorteilhaft verwendbar zur Befestigung von Verkehrswegen in Gebieten mit Dauerfrostböden, die im Sommer bis in größere Tiefe auftauen und dabei aufweichen und damit ihre Tragfähigkeit im Untergrund verlieren.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: die Herstellung eines Straßenunterbaues nach der Basistechnologie der Erfindung
    • Figur 2: die Herstellung eines Straßenunterbaues wie nach Figur 1, wobei in den zu stabilisierenden Boden mit geringem Feinstoffanteil zusätzlich Boden mit hohem Feinstoffanteil hinzugefügt wird
    • Figur 3: die Herstellung eines Straßenunterbaues mit dem zusätzlichen Einarbeiten einer vorhandenen beschädigten Deckschicht
    • Figur 4: die Herstellung eines Straßenunterbaues mit der zusätzlichen Einarbeitung von Boden, gewonnen aus einer Seitenentnahme in der Nähe der Baustelle
    • Figur 5: die Herstellung eines Straßenunterbaues mit Zufügen von Boden ohne oder mit geringem Anteil Feinstoffe von weniger als 15 Masse-%, wobei der anstehende Boden einen sehr hohen Anteil Feinstoffe hat.
    • Figur 6: die Herstellung eines Straßenunterbaues mit der Zufügung von recyceltem Baumaterial.
    • Figur 7: die Herstellung eines Straßenunterbaus mit Einbau von mit dem Bodenstabilisierungsmittel vorbehandelten Boden aus dem Erdstofflager
    • Figur 8: die Verfahrensschritte nach der Erfindung zur Herstellung eines Straßenunterbaues
    • Figur 9: die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Straßenunterbaues nach dem Stand der Technik
  • In Figur 1 ist in den Verfahrensschritten a-j der schrittweise Aufbau und die Herstellung eines Straßenuntergrundes zur Herstellung einer Straße mit der erfindungsgemäßen System-Technologie dargestellt.
  • Ausgehend von einer Oberkante 31 des Unterbaues soll der Unterbau als fein- und gemischtkörniger Boden im Untergrund ausgebildet sein. Der Anteil der feinen Bodenpartikel mit D < 0,06 mm beträgt zum Beispiel mehr als 15 % der Trockenmasse. Ein solcher Unterbau 1 wäre durch Frost- und Wassereinfluss gefährdet, und deshalb ist es nicht möglich, auf einem solchen Unterbau eine Deckschicht 10, z. B. aus Asphalt, aufzubringen.
  • Aus diesem Grund wird gemäß dem Verfahrensschritt A b der Unterbau 1 zunächst bis zu einer Schichttiefe 2 von vorzugsweise 10 cm unter Planum in den Pfeilrichtungen 6 aufgerissen und aufgelockert, verbunden mit einer Volumenvergrößerung durch die Auflockerung.
  • Auf diese Schicht wird im Verfahrensschritt c das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel 3 (Abkürzung: BSM) in Pfeilrichtung 4 großflächig aufgebracht und von der aufgelockerten Schicht aufgenommen.
  • Im Verfahrensschritt d wird der nun so mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 im Oberflächenbereich durchtränkte Unterbau in den Pfeilrichtungen 6 bis zu einer Schichttiefe von vorzugsweise 30 cm gefräst und gemischt, so dass das Bodenstabilisierungsmittel gleichmäßig-bis in die Tiefe von 30 cm im Untergrund verteilt ist.
  • Auf die aufgelockerte Oberfläche wird in dem Verfahrensschritt e ein weiteres Mal das Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt, und im oberflächennahen Bereich des Bodens aufgenommen.
  • Im Verfahrensschritt f wird wieder die gesamte mit dem Bodenstabilisierungsmittel durchtränkte Stabilisierungsschicht 5 gemischt und getrocknet, wodurch die eingebrachte Gesamtmenge des Bodenstabilisierungsmittels 3 gleichmäßig bis zu einer Tiefe von 30 cm im Untergrund verteilt ist.
  • Im Verfahrensschritt g wird nun die umgewandelte Stabilisierungsschicht 5 mit einem Verdichter 7 stark komprimiert, wodurch es zu einer Volumenverdichtung kommt und sich ein neuartiger belastungsfähiger Untergrund in Form der nun vorliegenden Stabilisierungsschicht 5 ergibt.
  • Im Verfahrensschritt h wird eine Ausgleichsschicht 8 auf die umgewandelte Stabilisierungsschicht 5 aufgebracht und im Verfahrensschritt i mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 großflächig gesprüht und durchtränkt.
  • Durch weitere Verdichtung mit dem Verdichter 7 wird im Verfahrensschritt j die Ausgleichsschicht 8 in die darunter liegende und komprimierte Stabilisierungsschicht 5 teilweise eingedrückt.
    Dadurch entsteht ein hochfester, frostsicherer und stabiler Unterbau für den nachfolgenden Aufbau einer Straßendecke, bestehend aus oberer gebundener Tragschicht 34 und einer Deckschicht 10 (siehe die späteren Figuren).
  • Die Figur 2 geht von einer anderen Ausgangssituation aus, wo angenommen wird, dass ausgehend von einem Unterbau 1 mit weniger als 15 Masse-% Feinanteilen mit D < 0,06 mm nunmehr in dem Verfahrensschritt b ein Auftrag von herangebrachtem Mineralboden mit hohem Feinstoffanteil (z.B. Ton, Lehm) nachfolgend als Lehmschicht 9 bezeichnet, auf den Unterbau erfolgt.
  • Im Verfahrensschritt c wird diese Lehmschicht 9 mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 großflächig besprüht, so dass das Bodenstabilisierungsmittel 3 in die lockere Schicht eindringt.
  • Im Verfahrensschritt d erfolgt das Fräsen und Mischen bis zu einer Tiefe von 30 cm in den Pfeilrichtungen 6, wodurch eine zusammenhängende einheitliche und homogene Stabilisierungsschicht 5 hergestellt wird.
  • Die Stabilisierungsschicht 5 wird im Verfahrensschritt e nochmals mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 behandelt und im Verfahrensschritt f in den Pfeilrichtungen 6 nochmals durchmischt und getrocknet.
  • Im Verfahrensschritt g erfolgt die Verdichtung und Kompression der mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 durchtränkten Stabilisierungsschicht über den Verdichter 7, und im Verfahrensschritt h wird eine Ausgleichsschicht 8 aufgetragen, die im Verfahrensschritt i wiederum mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 großflächig besprüht wird.
  • Im Verfahrensschritt j wird dann die Ausgleichsschicht 8 mit dem Verdichter 7 verdichtet und damit ein Verbund mit der verdichteten Stabilisierungsschicht 5 hergestellt.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt k auf die so hergestellte Stabilisierungsschicht 5 mit einer darauf liegenden Ausgleichsschicht 8 eine obere gebundene Tragschicht 34 und eine Deckschicht 10 aufgebracht, die einem üblichen Straßenbelag entspricht.
  • Es wird angemerkt, dass in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 2 und in allen anderen, nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispielen 3 bis 7 für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen und die gleichen Arbeitsgänge verwendet werden.
  • Deshalb unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und 2 nur dadurch, dass in der Figur 3 davon ausgegangen wird, dass eine Straße mit der Oberkante 32 und einer Deckschicht 10 gegeben ist, wobei diese Deckschicht 10 aus Asphalt oder Beton bestehen kann. Diese Deckschicht 10 ist beschädigt, und es muss aus dieser beschädigten Straße eine neue Straße mit dem erfindungsgemäßen Unterbau hergestellt werden.
  • Es wird ferner in Figur 3 im Verfahrensschritt a (Ausgangssituation) davon ausgegangen, dass unterhalb der beschädigten Deckschicht 10 eine herkömmliche Tragschicht 11 vorhanden ist und diese Tragschicht 11 auf einem üblichen Untergrund 1 aufsitzt.
  • Zur Herstellung einer neuen Straße werden im Verfahrensschritt b zunächst die vorhandene beschädigte Deckschicht 10 und die Tragschicht 11 zusammen mit dem Untergrund 1 in den Pfeilrichtungen 6 aufgerissen und durchmischt. Die Schichttiefe 2 ist hierbei beispielsweise bei 30 cm unter der Oberkante 32 der alten Deckschicht angegeben.
  • Im Verfahrensschritt c wird dann auf die so durchgemischte und homogenisierte Schicht das Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 großflächig aufgetragen, welches im Oberflächenbereich vom aufgelockerten Boden aufgenommen wird.
  • Im Verfahrensschritt d wird die Stabilisierungsschicht 5 in den Pfeilrichtungen 6 gefräst und durchgemischt, wodurch das Bodenstabilisierungsmittel gleichmäßig in der Schicht verteilt ist.
  • Im Verfahrensschritt e wird ein weiteres Mal auf die so vorbereitete Stabilisierungsschicht 5 das Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 großflächig aufgetragen, und im Verfahrensschritt f erfolgt wiederum eine Mischung und gleichzeitige Trocknung der so homogenisierten und mit dem Bodenstabilisierungsmittel durchtränkten Stabilisierungsschicht 5.
  • Im Verfahrensschritt g erfolgt nun eine Verdichtung mit dem Verdichter 7, und im Verfahrensschritt h erfolgt ein Auftrag einer Ausgleichsschicht 8.
  • Im Verfahrensschritt i erfolgt ein erneuter Auftrag eines Bodenstabilisierungsmittels 3 in Pfeilrichtung 4 auf die Ausgleichsschicht 8, zur Versiegelung der Oberfläche.
  • Im Verfahrensschritt j wird mit dem Verdichter 7 eine Kompression der Ausgleichsschicht 8 und ein teilweises Eindrücken in die Stabilisierungsschicht 5 bewirkt und der nun fertig vorbereitete Unterbau wird im Verfahrensschritt k mit einer üblichen oberen gebundenen Tragschicht und einer Deckschicht aus Asphalt oder Beton oder dergleichen abgedeckt. Damit ist eine neue Straße mit einem hochfesten, frostsicheren und stabilen Unterbau geschaffen.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 wird davon ausgegangen, dass im frostgefährdeten Untergrund 1 wie nach den Figuren 1 bis 3 noch zusätzlich große Steine 12 und Blöcke vorhanden sind. Diese sind fest in die feinen Bodenpartikel eingebettet und sollen nicht zerkleinert werden, um das dichte Gefüge im Untergrund nicht zu zerstören und um die Fräse zu schonen.
    Es handelt sich bei diesem Untergrund ebenso wie in den Figuren 1 bis 3 um einen frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen Boden, bei dem der Anteil der feinen Bodenpartikel mit D < 0,06 mm > als 15 % der Trockenmasse beträgt.
  • Die in diesem Beispiel vorliegende hohe Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes erlaubt es, das Bodenstabilisierungsmittel 3 ohne mechanisches Durchmischen im unteren Bereich der Stabilisierungsschicht 5 gleichmäßig zu verteilen.
  • Aus dem genannten Grund erfolgt in dem Verfahrensschritt b zunächst eine Auflockerung der Oberfläche mit einem Aufreißer 14, der sich in Pfeilrichtung 15 entlang der Oberfläche des Unterbaus bis zu einer Schichttiefe 13 von z. B. 5 cm unterhalb der Oberkante 31 bewegt.
  • Im Verfahrensschritt c wird auf die aufgelockerte Oberfläche das erfindungsgemäße Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 aufgespritzt. Es dringt durch die Wirkung der Schwerkraft in Pfeilrichtung 17 in den Unterbau 1 mit den Steinen hinein und durchtränkt ihn im Verfahrensschritt d gleichmäßig, ohne das dichte Gefüge im Untergrund zu zerstören.
  • Im Verfahrensschritt e wird ein geeigneter Boden aus einer Seitenentnahme gewonnen und durch ein Sieb 19 mit einer Maschenweite von 50 mm in Pfeilrichtung 18 gegeben, wobei die Steine 12 mit D > 50 mm zurückgehalten werden und nachträglich nicht zerkleinert werden müssen. Das Sieb verlassen nur noch die Bodenanteile mit einem Durchmesser von < 50 mm.
  • Der Siebdurchgang 20 mit D < 50 mm wird im Verfahrensschritt f in Pfeilrichtung 21 auf das zuvor aufgelockerte und mit dem Bodenstabilisierungsmittel behandelte bestehende Planum aufgeschüttet und in gleichmäßiger Schichtdicke verteilt.
  • Im Verfahrensschritt g wird die aufgeschüttete Schicht mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 durchtränkt, wobei das Bodenstabilisierungsmittel im oberen Bereich der Auffüllung von den Bodenporen aufgenommen wird.
  • Im Verfahrensschritt h wird diese aufgeschüttete und mit dem Bodenstabilisierungsmittel durchtränkte Schicht 22 gemischt und getrocknet und im Verfahrensschritt i mit dem Verdichter 7 verdichtet. Im Verfahrensschritt j wird dann eine Ausgleichsschicht 8 aufgebracht, die weiter im Verfahrensschritt k mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 imprägniert und durchtränkt wird.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt I die so vorbereiteten und mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 durchtränkten Schichten 8 + 22 + 5 mit einem Verdichter 7 verdichtet, wodurch ein frostsicherer und hochbelastbarer Unterbau für das Aufbringen einer oberen Tragschicht 34, z.B. Asphalttragschicht, und einer Deckschicht 10, z. B. aus Asphalt oder Beton, gegeben ist.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 wird davon ausgegangen, dass bei einem Untergrund 1, der aus einem fein- und gemischtkörnigen Boden besteht, ein sehr hoher Anteil der feinen Bodenpartikel mit D < 0,06 mm und wesentlich mehr als 15 % der Trockenmasse vorhanden ist. Es kann z. B. ein hoher Anteil von Ton vorhanden sein. Ein solcher Untergrund 1 wäre durch Frost und Wassereinfluss gefährdet.
  • Aus diesem Grund sieht die Erfindung nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 Verfahrensschritt b vor, dass zunächst oberhalb der Oberkante 31 eine Aufbauschicht 23 mit einem geringen Feinstoffanteil aufgebracht wird. Diese Aufbauschicht hat bevorzugt Partikel mit einem Durchmesser D < 0,06 mm und < als 15 Masse-% Anteil, zur Abmagerung des im Untergrund vorhandenen Bodens mit sehr hohem Feinanteil.
  • Auf diese aufgelockert vorliegende Aufbauschicht 23 wird im Verfahrensschritt c das Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 aufgebracht, welches in Pfeilrichtung 17 die Aufbauschicht 23 durchtränkt, und im Verfahrensschritt d wird die mit dem Bodenstabilisierungsmittel durchtränkte Aufbauschicht bis zur Tiefe 2 in den Untergrund eingemischt und die gesamte Stabilisierungsschicht 5 gemischt und zerkleinert wird.
  • Im Verfahrensschritt e erfolgt ein wiederholter Auftrag des Bodenstabilisierungsmittels 3 in Pfeilrichtung 4 auf die aufgelockerte Oberfläche.
  • Danach wird im Verfahrensschritt f die Stabilisierungsschicht 5 wiederum gemischt und dabei getrocknet, so dass die Gesamtmenge an Bodenstabilisierungsmittel gleichmäßig in der Stabilisierungsschicht verteilt ist, und im Verfahrensschritt g mit dem Verdichter 7 verdichtet.
  • Im Verfahrensschritt h wird eine Ausgleichsschicht 8 aufgebracht und im Verfahrensschritt i wiederum mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 durchtränkt und imprägniert.
  • Im Verfahrensschritt j wird der so hergestellt Aufbau mit dem Verdichter 7 nochmals verdichtet, so dass die Ausgleichsschicht teilweise in die zuvor verdichtete Stabilisierungsschicht eingedrückt wird, und abschließend wird im Verfahrensschritt k auf die Ausgleichsschicht 8, die nun fest und homogen mit der Stabilisierungsschicht 5 verbunden ist, eine übliche obere gebundene Tragschicht 34, z.B. als Asphalttragschicht, und eine Deckschicht 10, z. B. aus Asphalt oder Beton, aufgebracht.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 unterscheidet sich von den vorher genannten Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 5 lediglich dadurch, dass auf das Planum des vorhandenen Untergrundes 1 noch zusätzlich Recycling-Material hinzugefügt wird. Ein solches Recycling-Material kann z. B. unbelasteter Bauschutt, Filterasche, Ziegelbruch, Betonbruch oder Feldsteine sein.
  • Im Verfahrensschritt a wird deshalb von einem frostgefährdeten Unterbau 1 ausgegangen, wie er auch als Ausgangspunkt bei den vorher genannten Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Im Verfahrensschritt b erfolgt ein Auftrag des Recycling-Materials 24, welches gegebenenfalls auch Steine 12, Ziegelbruch, Betonbruch und Feldsteine beinhalten kann.
  • Im Verfahrensschritt c wird auf die Schicht aus Recycling-Material 24 ein erster Auftrag des Bodenstabilisierungsmittels 3 in Pfeilrichtung 4 veranlasst, wobei das Bodenstabilisierungsmittel in den Pfeilrichtungen 7 in die aufgetragene lockere Schicht eindringt und somit eine homogene Stabilisierungsschicht 5 im Verfahrensschritt d erzeugt, wenn diese Stabilisierungsschicht gefräst und gemischt wird.
  • Im Verfahrensschritt e wird auf die so homogenisierte Stabilisierungsschicht 5 ein Bodenstabilisierungsmittel 3 in Pfeilrichtung 4 aufgetragen, und im Verfahrensschritt f wird wiederum diese mit dem Bodenstabilisierungsmittel durchtränkte Schicht gemischt und getrocknet.
  • Im Verfahrensschritt g erfolgt die Verdichtung mit dem Verdichter 7, und anschließend wird im Verfahrensschritt h eine Ausgleichsschicht 8 aufgebracht.
  • Im Verfahrensschritt i wird auf die Ausgleichsschicht 8 zum dritten Mal das Bodenstabilisierungsmittel 3 aufgetragen, welches die Ausgleichsschicht 8 durchtränkt und die Oberfläche versiegelt.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt j eine Verdichtung der Stabilisierungsschicht 5 und der Ausgleichsschicht 8 vorgenommen, so dass im Verfahrensschritt k auf den so homogenisierten Unterbau 5, 8 eine übliche obere gebundene Tragschicht 34, z.B. als Asphalttragschicht, und eine Deckschicht 10, z. B. aus Asphalt oder Beton aufgebracht werden kann.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 geht davon aus, dass der gesamte Boden für einen neu zu erstellenden Unterbau in einem Erdstofflager hergestellt wird. Es handelt sich demnach um einen fein- und gemischtkörnigen frostgefährdeten Boden, der in ein Erdstofflager oder in eine Lagerhalle angeliefert wird. Der Anteil der feinen Bodenpartikel D < 0,06 mm liegt bevorzugt bei einem Anteil von > 15 % der Trockenmasse. Ein solcher Boden als vorgesehener Unterbau für eine Straße wäre stark durch Frost- und Wassereinflüsse gefährdet und dadurch ungeeignet.
  • Aus diesem Grund wird zunächst im Verfahrensschritt b ein erster Auftrag des Bodenstabilisierungsmittels 3 auf den zur Bearbeitung ausgebreiteten Anlieferboden veranlasst und im Verfahrensschritt c wird der Boden gefräst und gemischt.
  • Im Verfahrensschritt d erfolgt ein zweiter Auftrag des Bodenstabilisierungsmittels 3 mit anschließender wiederholter Durchmischung im Verfahrensschritt e, und der so homogenisierte Boden für eine spätere Stabilisierungsschicht 5 wird in einer geschützten Atmosphäre, die z. B. mit einer Abdeckung 27, als Schutz gegen Niederschlag und Feuchtigkeit versehen ist, bis zur Weiterverarbeitung gelagert. Somit wird ein für einen Einbau als Stabilisierungsschicht 5 vorbereiteter Boden mit optimalem Wassergehalt für die Verdichtung z.B. in einer Lagerhalle vorgehalten, der dann bedarfsweise zum Aufbau einer Straße verwendet werden kann. Dies erfolgt im Verfahrensschritt f, wo auf einen Untergrund 28 ein lagenweiser Einbau der Stabilisierungsschicht 5 nach dem Verfahrensschritt e stattfindet.
  • Die Schütthöhe des Einbaus entspricht der Wirkungstiefe des im Verfahrensschritt g verwendeten Verdichters 7. Es wird vorausgesetzt, dass der Verdichter 7 eine derartige Wirktiefe hat, dass die Verdichtung der Stabilisierungsschicht 5 im Verfahrensschritt g auch in den Untergrund 28 hinein erfolgt.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt h auf die so homogenisierte Stabilisierungsschicht 5, die verdichtet wurde, eine Ausgleichsschicht 8 aufgebracht, und im Verfahrensschritt i erfolgt der dritte Auftrag des Bodenstabilisierungsmittels 3 auf die Ausgleichsschicht 8.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt j verdichtet und im Verfahrensschritt k kann auf den so verdichteten Aufbau 5, 8 eine übliche obere gebundene Tragschicht 34 und eine Deckschicht 10 aus Asphalt oder Beton aufgebracht werden.
  • Die Figur 8 zeigt die Konstruktion und den Bauablauf zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Unterbaus mit dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3. Unterhalb einer Deckschicht 10 und oberen gebundenen Tragschicht 34 ist eine Ausgleichsschicht 8 angeordnet, und der anstehende Boden des Untergrundes, der mit dem Bodenstabilisierungsmittel 3 mehrfach imprägniert und durchgemischt wurde und dadurch zu einer Stabilisierungsschicht 5 umgewandelt wurde, lagert auf einem Untergrund 1, der an der Baustelle vorhanden ist. Dieser Untergrund 1 kann aus natürlich gelagertem Lockergestein bestehen und ist in der Regel frostempfindlich. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird dieser vorhandene Untergrund 1 von der vorhandenen Oberfläche bis zur Arbeitstiefe der Fräse in eine imprägnierte Stabilisierungsschicht 5 umgewandelt und ist damit hochtragfähig und gegen Frost- und Wassereinfluss geschützt.
  • Es ist schematisiert dargestellt, dass im Verfahrensschritt (1) ein Oberbodenabtrag stattfindet, im Verfahrensschritt (2) eine Auflockerung des Untergrundes und ein Zerkleinern und Mischen mit einer Bodenfräse stattfindet.
  • Im Verfahrensschritt (3) wird das Grobplanum hergestellt, und im Verfahrensschritt (4) wird ein Gemisch aus Wasser und dem erfindungsgemäßen Bodenstabilisierungsmittel 3 (BSM) nach Vorschrift des Herstellers eingebracht und intensiv mit dem Boden vermischt. Hierbei werden bevorzugt Bodenfräsen verwendet. Das Einbringen des Bodenstabilisierungsmittels kann nach den Verfahrensschritten (4a) und (4b) mehrmals passieren, wobei bevorzugt mindestens zwei Arbeitsgänge stattfinden.
  • Somit liegt nach dem Verfahrensschritt (4) eine vollkommen homogenisierte, zur Verdichtung vorbereitete Stabilisierungsschicht 5 vor.
  • Im Verfahrensschritt (5) wird auf der Oberfläche dieser Schicht ein Feinplanum hergestellt.
  • Es wird im Verfahrensschritt (6) kontrolliert, ob diese als Stabilisierungsschicht 5 vorgesehene Bodenschicht den optimalen Wassergehalt hat, um nachfolgend eine optimale Verdichtung zu gewährleisten.
    Wenn der aktuelle Wassergehalt höher ist als der erforderliche optimale Wassergehalt für die Verdichtung, muss der Boden getrocknet werden.
    Ist der aktuelle Wassergehalt geringer als der erforderliche optimale Wassergehalt für die Verdichtung, ist der Boden anzufeuchten.
  • Im Verfahrensschritt (7) erfolgt eine Verdichtung, bevorzugt mit einer Walze (Verdichter 7), wobei dieser Verdichter bevorzugt mehr als 15t Eigengewicht haben soll. Dies sorgt für eine intensive Verdichtung der Stabilisierungsschicht 5.
  • Im Verfahrensschritt (8) wird eine Ausgleichsschicht 8 eingebaut.
  • Schließlich wird im Verfahrensschritt (9) die obere gebundene Tragschicht 34, z.B. als Asphalttragschicht, und nachfolgend im Verfahrensschritt (10) die Deckschicht 10, z.B. als Asphaltdeckschicht eingebaut, und die Straße ist damit mit den oben beschriebenen Arbeitsgängen hergestellt.
  • Im Vergleich hierzu zeigt die Figur 9 einen herkömmlichen Bauablauf und eine Konstruktion einer herkömmlichen Straße.
  • Es ist zunächst aus der Abbildung erkennbar, dass eine herkömmliche Straße nach dem Stand der Technik aus einer Deckschicht und zwei darunter liegenden Tragschichten besteht, nämlich einer oberen gebundenen Tragschicht (oTS) und einer unteren ungebundenen Tragschicht (uTS), wobei die untere Tragschicht die bevorzugt als Frostschutzschicht ausgebildet ist.
  • Der unter Wasser- und Frosteinfluss seine Tragfähigkeit verlierende vorhandene Untergrund 1 muss im herkömmlichen Bauablauf entfernt und durch anzuliefernde frostsichere Gesteinsgemische ohne Feinanteile ersetzt werden. Hieraus ergibt sich bereits schon der wesentlich größere Arbeitsaufwand bei der Herstellung eines Straßenunterbaus nach dem Stand der Technik,
  • Ferner ist aus Figur 9 erkennbar, dass der vorhandene Untergrund gegebenenfalls mehrfach einer Bodenverfestigung unterworfen wird, verbunden mit dem Einbau von Geotextil und/oder Geogitter zur Tragfähigkeitserhöhung.
  • Die Verfahrensschritte (1) bis (11) zeigen die Herstellung des Straßenaufbaus nach Figur 9 nach dem Stand der Technik.
  • Der höhere Aufwand gegenüber dem Verfahren nach Figur 8 liegt darin, dass eine Verbesserung des Untergrundes mit herkömmlichen Stabilisierungs-Verfahren stattfinden muss (z.B. Kalk-Stabilisierung oder Zement-Stabilisierung, dass zusätzliche Bauteile (Geotextil, Geogitter) erforderlich sind, aber vor allem: dass frostgefährdeter schlecht tragfähiger Boden des Untergrundes ausgebaggert und abtransportiert und damit ersetzt werden muss durch anzuliefernde teure frostsichere Gesteinsgemische, die als untere Tragschicht eingebaut, planiert und verdichtet werden müssen.
  • Schließlich kann dann erst im Verfahrensschritt (10) der Einbau einer oberen gebundenen Tragschicht 34, z.B. als Asphalttragschicht, und im Verfahrensschritt (11) der Einbau einer Deckschicht 10, z.B. als Asphaltdeckschicht erfolgen.
  • Der Vergleich des Verfahrensablaufes nach Figur 9 mit dem Verfahrensablauf nach Figur 8 zeigt die Vorteile der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung verzichtet auf den mehrschichtigen Aufbau eines Unterbaus durch angelieferte frostsichere Gesteinsgemische als Ersatz für zu beseitigenden Boden des Untergrundes, weil mit dem mehrfachen Einbringen von Bodenstabilisierungsmittel in den vorhandenen Untergrund und durch wiederholtes Durchmischen und anschließende Verdichtung eine homogene Stabilisierungsschicht hergestellt wird und daher auf einen mehrschichtigen Aufbau gemäß Figur 9 (Stand der Technik) verzichtet werden kann.
    • Zeichnungslegende
    • 1
    vorhandener Untergrund
    2
    Schichttiefe 2'
    3
    Bodenstabilisierungsmittel BSM
    4
    Pfeilrichtung
    5
    Stabilisierungsschicht
    6
    Pfeilrichtung
    7
    Verdichtungsgerät
    8
    Ausgleichsschicht
    9
    Lehmschicht
    10
    Deckschicht, z.B. Asphaltdeckschicht
    11
    untere ungebundene Tragschicht
    12
    Steine
    13
    Schichttiefe
    14
    Aufreißer
    15
    Pfeilrichtung
    16
    Rankschicht
    17
    Pfeilrichtung
    18
    Pfeilrichtung
    19
    Sieb
    20
    Siebdurchgang
    21
    Pfeilrichtung
    22
    Siebdurchgang 20 mit Bodenstabilisierungsmittel 3 behandelt
    23
    Aufbauschicht
    24
    Recycling-Material
    25
    Unterbau
    26
    Untergrund
    27
    Abdeckung
    28
    Untergrund
    29
    angelieferter Boden
    30
    angelieferter Boden mit BSM vermischt
    31
    Oberfläche Planum des vorhandenen Untergrundes
    32
    Oberfläche Deckschicht
    33
    Oberfläche der mit BSM verfestigten Tragschicht
    34
    obere gebundene Tragschicht, z.B. Asphalttragschicht

Claims (11)

  1. Verfahren zur dauerhaften Bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen Mineralböden als hochtragfähige und frostsichere Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Hochbau, im Straßen- und Wegebau und im Erd- und Tiefbau, wobei zur Herstellung von einer oder mehreren dauerhaft beständigen, frostsicheren und hochtragfähigen Konstruktionsschichten (5, 8) eines Unterbaus (1) ein flüssiges Bodenstabilisierungsmittel (3) mit mindestens Schicht des Unterbaus (1) intensiv vermischt und anschließend verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Bodenstabilisierungsmittel (3) ausschließlich eine wässrige Mischung aus verschiedenen Sulfonsäuren, die als gemeinsames Merkmal die funktionelle Gruppe -SO3H haben, verknüpft mit einem wasserabweisenden organischen Bestandteil R entsprechend der Darstellung R - S03 - H verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    (1) Oberbodenabtrag (Vegetationsschicht) falls vorhanden
    (2) Untergrund auflockern, zerkleinern und mischen
    (3) Grobplanum herstellen
    (4) Gemisch aus Wasser und Bodenstabilisierungsmittel (3) einbringen und mit dem Boden vermischen
    (5) Feinplanum herstellen
    (6) Kontrolle des für die Verdichtung erforderlichen Wassergehaltes
    (7) Verdichten mit schweren Verdichtungsgeräten (7)
    (8) Einbau einer Ausgleichsschicht
    (9) Verdichten mit schweren Verdichtungsgeräten (7)
    (10) Einbau einer Deckschicht (10)
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Verfahrensschritt (4) die so hergestellte Stabilisierungsschicht (5) durchgemischt wird, und danach eine zweite Untermischung und Durchtränkung der Stabilisierungsschicht (5) mit dem Bodenstabilisierungsmittel (3) stattfindet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der zweiten Einbringung des Bodenstabilisierungsmittels (3) in den Boden die so hergestellte Stabilisierungsschicht (5) verdichtet wird, dass darauf folgend eine obere Ausgleichsschicht (8) aufgebracht wird und dass darauf folgend eine oberflächenseitige dritte Durchtränkung der Stabilisierungsschicht (5) mit dem Bodenstabilisierungsmittel (3) stattfindet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als letzter Arbeitsgang zur Herstellung des Planums eine Verdichtung der Ausgleichsschicht (8) mit der darunterliegenden mehrfach durchtränkten Stabilisierungsschicht (5) stattfindet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass der zu verfestigende Boden zu wenig Feinstoffe besitzt, als erste Schicht auf dem Unterbau (1) ein Auftrag einer Bodenschicht mit höherem Feinstoffanteil erfolgt, z.B. aus Ton und/oder Schluff und/oder Lehm und/oder tonigem Lockergestein und/oder Filterasche erfolgt.
  7. Bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften Bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen Mineralböden als hochtragfähige und frostsichere Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Hochbau, im Straßen- und Wegebau und im Erd- und Tiefbau, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstabilisierungsmittel (3) ausschließlich aus einer wässrigen Mischung aus verschiedenen Sulfonsäuren, die als gemeinsames Merkmal die funktionelle Gruppe -SO3H haben, verknüpft mit einem wasserabweisenden organischen Bestandteil R entsprechend der Darstellung R - SO3 - H besteht.
  8. Bodenstabilisierungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstabilisierungsmittel (3) bewirkt, dass die an der Oberfläche der Bodenpartikel adhäsiv gebundenen Wasserstoff-Ionen H+, (und damit das über Wasserstoffbrücken an diese Ionen angelagerte weitere Wasser) verdrängt werden durch in der Wasserhülle vorhandene (+)-Metall-Ionen, z.B. Na+; K+: Mg++; Ca++; AI+++.
  9. Bodenstabilisierungsmittel nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Bodenstabilisierungsmittel (3) ein großer Teil des fest gebundenen Adhäsionswassers von der Oberfläche der Bodenpartikel verdrängt wird und zu freiem Porenwasser umgewandelt wird.
  10. Bodenstabilisierungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anwendung des Bodenstabilisierungsmittels (3), die an die Bodenpartikel gebundenen (+)-Metall-Ionen kein Hydratwasser mehr anlagern können, indem sich die im Bodenstabilisierungsmittel (3) enthaltenen Säure-Rest-Ionen mit den Metall-Ionen verbinden, sodass eine Reduzierung der Adsorbtionswasserhülle durch einen Austauschmechanismus stattfindet.
  11. Bodenstabilisierungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Bodenstabilisierungsmittel (3) enthaltenen und sich an die Metall-Ionen anlagernden Säure-Rest-Ionen (Sulfat-Gruppe) mit einem hydrophoben organischen Anteil verknüpft sind.
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