WO2015149924A1 - Verfahren und bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen mineralböden zur verwendung als hochtragfähige und frostsichere gründungs-, trag-, bettungs- und verfüllschichten im hochbau, im strassen- und wegebau und im erd- und tiefbau - Google Patents
Verfahren und bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen mineralböden zur verwendung als hochtragfähige und frostsichere gründungs-, trag-, bettungs- und verfüllschichten im hochbau, im strassen- und wegebau und im erd- und tiefbau Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015149924A1 WO2015149924A1 PCT/EP2015/000669 EP2015000669W WO2015149924A1 WO 2015149924 A1 WO2015149924 A1 WO 2015149924A1 EP 2015000669 W EP2015000669 W EP 2015000669W WO 2015149924 A1 WO2015149924 A1 WO 2015149924A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- soil
- layer
- frost
- water
- stabilizer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Such stabilized filler layers are also used in pipeline construction for covering the pipelines installed in the ground.
- Soil stabilizer is reinstalled.
- 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 the
- Stabilizing agent treated soil pressed into molds and subsequently the blocks thus produced, building or other modular components for further construction in civil engineering are used. 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 be protected against the ingress of pressurized water both the entire structure of a dike or even water-stressed parts of a dyke (eg, the sealing apron).
- the predominant soils are suitable for solidification with the soil stabilizer.
- the acid-residual ions (sulfate group) contained in the soil stabilizer and attached to the metal ions are linked to a hydrophobic organic moiety. This causes the fine soil particles to lose the ability to absorb water at the particle surface and that the soil treating with the stabilizer loses the ability to carry water in the capillaries.
- Cross slope must run parallel to the slope of the later top layer. Afterwards, after the soil stabilizer has been distributed on the loosened soil, no major ground movements and
- Insertion Variation 5 mix the soil stabilizer and approximately 10 times the amount of water in a portable pressure sprayer and transfer by hand into the soil to be treated, for small areas and small amounts of soil and for selected areas with extremely high natural water content;
- Compaction process always from the edge to the middle of the road / the way, preferably by gradual introduction of the compaction energy. This is starting with light compactors, z. B. with
- 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: BS) is applied to this layer over a large area in the direction of the arrow 4 and taken up by the loosened layer.
- BS 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.
- 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, an application of mineral soil with a high proportion of fines (eg Clay, loam) hereinafter referred to as clay layer 9, takes place on the substructure.
- an application of mineral soil with a high proportion of fines eg Clay, loam
- 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 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 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.
- 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.
- the existing subsurface is optionally repeatedly subjected to soil compaction, combined with the incorporation of geotextile and / or geogrid to increase the bearing capacity.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
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 bei einem für die Verdichtung optimalen Wassergehalt mit schweren Verdichtungsgeräten verdichtet wird.
Description
Verfahren und Bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften
Bodenverfestigung von frost efährdeten fein- und qemischtkörniqen Miner lböden zur Verwendung als hochtragfähige und frostsichere Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Hochbau, im
Straften- und Wegebau und im Erd- und Tiefbau
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.
Die DE 44 28 269 A1 beschreibt ein ImprägnierBodenstabilisierungsmittel 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.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Systemtechnologie zur Bodenstabilisierung zu entwickeln, bestehend aus einer Verfahrensvorschrift und einem Bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften unzerstörbaren
Verbesserung der Bodeneigenschaften von feinkörnigen und gemischtkörnigen, kohäsiven Böden. 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-lonen, 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-lonen kein Hydratwasser mehr anlagern können, indem sich in die im Bodenstabilisierungsmittel enthaltene Säure-Rest-Ionen mit den (+)-Metall-lonen verbinden. Es handelt sich also um eine Reduzierung der Adsorbtionswasserhülle durch einen lonen- Austauschmechanismus.
Ein weiterer Effekt erfolgt durch eine Hydrophobierung ("Wasserabweisende lmprägnierung")-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 H20. 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
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.
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.
C) Der Anteil an organischen Beimengungen (z.B. Humus) muss kleiner als 4 Masse-% sein, bezogen auf die Trockenmasse.
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. . 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. 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. 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-lonen, z.B. Na+; K+: Mg++; Ca++; AI+++;
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-lonen 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 H30+ und in einem weiteren Schritt zu Wasser H2O. Damit ist die Säurewirkung eliminiert.
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. 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 Bodenanalyseft 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. 0 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. 1 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. 8
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 Plattend ruckgerät, 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. 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 C02-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: BS ) 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.
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 einer- 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
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.
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, bestehend 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.
8. Bodenstabilisierungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstabilisierungsmittel 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-lonen, 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, die an die Bodenpartikel gebundenen (+)-Metall-lonen kein Hydratwasser mehr anlagern können, indem sich die im Bodenstabilisierungsmittel 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.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL15720257T PL3134581T3 (pl) | 2014-04-05 | 2015-03-28 | Sposób i środek do stabilizacji gruntu |
| ES15720257.3T ES2683863T3 (es) | 2014-04-05 | 2015-03-28 | Procedimiento y agente de estabilización del suelo |
| BR112016023075-2A BR112016023075B1 (pt) | 2014-04-05 | 2015-03-28 | Agente de estabilização de solo, e processo para compactação permanente do solo |
| EP15720257.3A EP3134581B1 (de) | 2014-04-05 | 2015-03-28 | Verfahren und bodenstabilisierungsmittel |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014004936.1 | 2014-04-05 | ||
| DE102014004936.1A DE102014004936A1 (de) | 2014-04-05 | 2014-04-05 | Verfahren und Bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften Bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen Mineralböden zur Verwendung als hochtragfähige und frostsichere Gründungs-, Trag-, Bettungs- und Verfüllschichten im Hochbau, im Str |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015149924A1 true WO2015149924A1 (de) | 2015-10-08 |
Family
ID=53051781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2015/000669 WO2015149924A1 (de) | 2014-04-05 | 2015-03-28 | Verfahren und bodenstabilisierungsmittel zur dauerhaften bodenverfestigung von frostgefährdeten fein- und gemischtkörnigen mineralböden zur verwendung als hochtragfähige und frostsichere gründungs-, trag-, bettungs- und verfüllschichten im hochbau, im strassen- und wegebau und im erd- und tiefbau |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3134581B1 (de) |
| BR (1) | BR112016023075B1 (de) |
| DE (1) | DE102014004936A1 (de) |
| ES (1) | ES2683863T3 (de) |
| PL (1) | PL3134581T3 (de) |
| WO (1) | WO2015149924A1 (de) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2633749A1 (de) | 1975-07-28 | 1977-02-10 | Latta Jun | Bodenstabilisierungszusammensetzungen, verfahren zum stabilisieren von zementhaltigen und anderen chemisch verstaerkten boeden und hierdurch stabilisierte bodenkonstruktionen |
| EP0135478A1 (de) * | 1983-09-01 | 1985-03-27 | Plana Engineering AG | Verfahren zur Stabilisierung von Böden zwecks Verbesserung ihrer Tragfähigkeit |
| DE4428269A1 (de) | 1994-08-10 | 1996-02-15 | Henkel Kgaa | Verwendung ausgewählter und biologisch verträglicher Stabilisatoren in Polyvinylester-basierten Imprägniermitteln zur Erdreichverfestigung |
| DE19509085A1 (de) | 1995-03-16 | 1996-09-19 | Henkel Teroson Gmbh | Plastisol-Zusammensetzung |
| DE102004031039A1 (de) * | 2003-06-26 | 2005-02-03 | Silver Cay Worldwide Corp. | Verfahren zur Bodenverbesserung, Verwendung von Polyelektrolyten dafür sowie Verfahren zur Behandlung eines Gemenges, Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Additivs dafür |
| WO2005121277A1 (de) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Christoph Muther | Verfahren zur behandlung eines gemenges sowie verfahren und vorrichtung zum herstellen eines additivs dafür |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59188782U (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-14 | 福山ゴム工業株式会社 | ゴムクロ−ラ |
| CN1155537C (zh) * | 2002-02-06 | 2004-06-30 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种粘土矿物钝化剂及制备方法和用途 |
| CN102079980A (zh) * | 2009-11-26 | 2011-06-01 | 钟维安 | 膨胀土改良剂 |
-
2014
- 2014-04-05 DE DE102014004936.1A patent/DE102014004936A1/de not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-03-28 WO PCT/EP2015/000669 patent/WO2015149924A1/de active Application Filing
- 2015-03-28 PL PL15720257T patent/PL3134581T3/pl unknown
- 2015-03-28 BR BR112016023075-2A patent/BR112016023075B1/pt active IP Right Grant
- 2015-03-28 EP EP15720257.3A patent/EP3134581B1/de active Active
- 2015-03-28 ES ES15720257.3T patent/ES2683863T3/es active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2633749A1 (de) | 1975-07-28 | 1977-02-10 | Latta Jun | Bodenstabilisierungszusammensetzungen, verfahren zum stabilisieren von zementhaltigen und anderen chemisch verstaerkten boeden und hierdurch stabilisierte bodenkonstruktionen |
| EP0135478A1 (de) * | 1983-09-01 | 1985-03-27 | Plana Engineering AG | Verfahren zur Stabilisierung von Böden zwecks Verbesserung ihrer Tragfähigkeit |
| DE4428269A1 (de) | 1994-08-10 | 1996-02-15 | Henkel Kgaa | Verwendung ausgewählter und biologisch verträglicher Stabilisatoren in Polyvinylester-basierten Imprägniermitteln zur Erdreichverfestigung |
| DE19509085A1 (de) | 1995-03-16 | 1996-09-19 | Henkel Teroson Gmbh | Plastisol-Zusammensetzung |
| WO1996028505A1 (de) | 1995-03-16 | 1996-09-19 | Henkel Teroson Gmbh | Plastisol-zusammensetzung |
| DE102004031039A1 (de) * | 2003-06-26 | 2005-02-03 | Silver Cay Worldwide Corp. | Verfahren zur Bodenverbesserung, Verwendung von Polyelektrolyten dafür sowie Verfahren zur Behandlung eines Gemenges, Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Additivs dafür |
| WO2005121277A1 (de) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Christoph Muther | Verfahren zur behandlung eines gemenges sowie verfahren und vorrichtung zum herstellen eines additivs dafür |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102014004936A1 (de) | 2015-10-08 |
| ES2683863T3 (es) | 2018-09-28 |
| EP3134581A1 (de) | 2017-03-01 |
| EP3134581B1 (de) | 2018-05-16 |
| PL3134581T3 (pl) | 2018-11-30 |
| BR112016023075B1 (pt) | 2022-02-15 |
| BR112016023075A2 (de) | 2017-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0404999B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Abdichtung bei Deponien oder dergleichen | |
| EP1992425B1 (de) | Verfahren zur Wiederverwertung von kunststoffhaltigem Abfall | |
| DE69923310T2 (de) | Verfahren zur bodenstabilisierung für strassenbauarbeiten | |
| WO2005108325A1 (de) | Trockengemisch | |
| DE10302772A1 (de) | Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2727077C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Sperrschicht als Auskleidung einer Grube für eine Mülldeponie od.dgl. | |
| EP3134581B1 (de) | Verfahren und bodenstabilisierungsmittel | |
| DE19851256A1 (de) | Verfahren zum Immobilisieren und/oder Verfestigen schadstoffhaltiger, kontaminierter staubförmiger bis grobkörniger Anfallstoffe | |
| EP1655410B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Tragschicht | |
| DE3127350C2 (de) | Verfahren zur Bodenverfestigung | |
| WO2005121277A1 (de) | Verfahren zur behandlung eines gemenges sowie verfahren und vorrichtung zum herstellen eines additivs dafür | |
| DE102022104302A1 (de) | Bodenverfestigungsmittel und Verfahren zur Untergrundbefestigung | |
| EP3877351B1 (de) | Verwendung von mineralschaum zur haldenabdeckung | |
| EP3366843B1 (de) | Polymermodifizierte bodenstabilisierung | |
| EP1020415B1 (de) | Verfahren zum Verfestigen schadstoffhaltiger, kontaminierter staubförmiger bis grobkörniger Anfallstoffe | |
| DE102007056408A1 (de) | System und Verfahren zum Aufbau einer Fahrbahn | |
| EP1213393B1 (de) | Verfahren zur Verstärkung bzw. Bewehrung von mineralischen Gemischen, insbesondere von Erdstoffsystemen unter Verwendung fasriger Materialien | |
| DD245001A1 (de) | Verfahren zur herstellung von gewaessergrundabdichtungen | |
| DE10352434B4 (de) | Anordnung zur Oberflächenabdeckung von nicht tragfähigen, auch umweltproblematischen Ablagerungen | |
| AT504701B1 (de) | Oberflächenabdichtung für abfalldeponien | |
| DE19928397B4 (de) | Verfahren zur Bodenstabilisierung von rolligen, locker gelagerten, gewachsenen Böden, geschütteten Erdmassen und wassergesättigten Böden | |
| DE19733740A1 (de) | Schichtenfolge zur Wasserdurchtritts-reduzierenden Oberflächenabdeckung von Ablagerungen auf der Erdoberfläche | |
| EP0456918B1 (de) | Verfahren zur Komplexdeponie von Schadstoffen mit wasserlöslichen Anteilen | |
| DE3410469A1 (de) | Verfahren zur sanierung oder neuanpflanzung von baeumen | |
| DE2149441A1 (de) | Verfahren zum schutze der tragfaehigkeit der tragschichten zwischen fahrbahndecke und baugrund gegen frost- und wassereinfluss an strassen, flugplaetzen, eisenbahnen, flugpisten und sonstigen verkehrsanlagen zu lande |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15720257 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2015720257 Country of ref document: EP |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2015720257 Country of ref document: EP |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: BR Ref legal event code: B01A Ref document number: 112016023075 Country of ref document: BR |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 112016023075 Country of ref document: BR Kind code of ref document: A2 Effective date: 20161004 |