Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften

Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften

04.10.2012 Aufrufe

WPW GEOCONSULT GmbH Postfach 10 33 53 66033 Saarbrücken RAP Stra Prüfstelle (A und I) für Saarland, Rheinland-Pfalz, Baden-Württemberg Zugelassene Untersuchungsstelle nach §18 BBodSchG HRB 7296 Bankverbindungen: Sparkasse Saarbrücken Geschäftsführer: Martin Hollinger Konto-Nr. 75 184 (590 501 01) Dipl.-Ing. Thomas Becker Dipl.-Geol. Dr. Peter Jenal Deutsche Bank Saar Bank 1 Saar Dipl.-Ing. Peter Hack Dr.-Ing. Mathias Luber Konto-Nr. 0 569 525 (590 700 70) Konto-Nr. 716 82 005(591 900 00) WPW GEOCONSULT GmbH Hochstraße 61 66115 Saarbrücken Telefon 0681/9920-230 Telefax 0681/9920-239 E-mail: info.geoconsult@wpw.de Internet: www.wpw-geoconsult.de Weitere Büros in: Landstuhl Mannheim Trier Wiesbaden Ludwigshafen Leipzig Luxemburg Schmelzkammergranulat (SKG): St-Nr. 040 122 057 62 Ust.Id.Nr. DE 138 109907 Eigenschaften, Qualitätsmerkmale und Anwendungen Aufgestellt: Juli 2006 - WPW GEOCONSULT, Dr.-Ing. F. Deman Ergänzt und aktualisiert: November 2009 - WPW GEOCONSULT, M. Hollinger Nov-09; 1515_Nov_2009.doc

WPW GEOCONSULT GmbH Postfach 10 33 53 66033 Saarbrücken<br />

RAP Stra Prüfstelle (A und I) für Saarland,<br />

Rheinland-Pfalz, Baden-Württemberg<br />

Zugelassene Untersuchungsstelle nach<br />

§18 BBodSchG<br />

HRB 7296 Bankverbindungen: Sparkasse Saarbrücken<br />

Geschäftsführer: Martin Hollinger Konto-Nr. 75 184 (590 501 01)<br />

Dipl.-Ing. Thomas Becker Dipl.-Geol. Dr. Peter Jenal Deutsche Bank Saar Bank 1 Saar<br />

Dipl.-Ing. Peter Hack Dr.-Ing. Mathias Luber Konto-Nr. 0 569 525 (590 700 70) Konto-Nr. 716 82 005(591 900 00)<br />

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Ludwigshafen<br />

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<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

St-Nr. 040 122 057 62<br />

Ust.Id.Nr. DE 138 109907<br />

<strong>Eigenschaften</strong>,<br />

Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Aufgestellt:<br />

Juli 2006 - WPW GEOCONSULT, Dr.-Ing. F. Deman<br />

Ergänzt und aktualisiert:<br />

November 2009 - WPW GEOCONSULT, M. Hollinger<br />

Nov-09; 1515_Nov_2009.doc


GEO 06.1515<br />

INHALTSVERZEICHNIS<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

1 Einführung 1<br />

2 Mechanische <strong>Eigenschaften</strong> des <strong>Schmelzkammergranulat</strong>s 1<br />

2.1 Rohdichte 1<br />

2.2 Kornverteilung 1<br />

2.3 Proctordichte und Optimaler Wassergehalt 2<br />

2.4 Scherfestigkeit 3<br />

2.5 Durchlässigkeit 5<br />

2.6 Frostbeständigkeit 5<br />

2.7 Chemische <strong>Eigenschaften</strong> 6<br />

2.8 Verdichtbarkeit 6<br />

2.9 Kornzertrümmerung 7<br />

2.10 Zusammenfassung 7<br />

2.11 Gültige Richtlinien 8<br />

3 Umweltverträglichkeit 9<br />

4 Einsatzbeispiele für SKG 10<br />

4.1 Verwendung als Dränagematerial 10<br />

4.2 Verwendung im Hochbau 12<br />

4.3 Verwendung im Straßenbau 14<br />

4.4 Verwendung im Gleisbau 15<br />

4.5 Verwendung bei der Aufbereitung von Industriegeländen 16<br />

4.6 Verwendung im Kanalbau 16<br />

4.7 Verwendung als Pflasterbettung 18<br />

4.8 Verwendung im Deponiebau 19<br />

5 Fazit 21<br />

ANLAGEN<br />

1 Literaturverzeichnis<br />

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GEO 06.1515<br />

1 EINFÜHRUNG<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong>, im Folgenden SKG genannt, ist ein Produkt, das bei der Verfeuerung<br />

von Steinkohle im Kraftwerk erzeugt wird. Die rotglühende, flüssige Asche<br />

wird in einem Wasserbad abgeschreckt und zerfällt dabei in scharfkantige glasige Körner.<br />

Das <strong>Schmelzkammergranulat</strong> ist umweltfreundlich und hat eine Reihe von mechanischen<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, die sich im Erd- und Grundbau sehr positiv bemerkbar machen.<br />

Nachfolgend werden einige dieser <strong>Eigenschaften</strong> aufgeführt und es werden Beispiele<br />

aufgezeigt, bei denen sich der Einsatz von <strong>Schmelzkammergranulat</strong> bewährt hat.<br />

2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN DES SCHMELZKAMMERGRANULATS<br />

2.1 Korndichte<br />

Die Korndichte von SKG beträgt 2,4 bis 2,6 t/m³.<br />

2.2 Kornverteilung<br />

SKG ist nach DIN 18196 der Bodengruppe GE (enggestufter Kies) zuzuordnen.<br />

Die Kornverteilung von SKG ist der nachfolgenden Abb.1 zu entnehmen. SKG fällt<br />

mehrheitlich als ein Material bis Korngröße 10 mm an. Vereinzelt können auch größere<br />

Partikel auftreten.<br />

Die Ungleichförmigkeitszahl liegt zwischen Cu = 3 und 6.<br />

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1


GEO 06.1515<br />

Abb. 1: Kornverteilungsband von SKG<br />

2.3 Proctordichte und Optimaler Wassergehalt<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Siebkorn<br />

Sandkorn Kieskorn<br />

Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob-<br />

zusätzliche Sieblinien<br />

obere Grenzsieblinie lt.VKN-SAAR<br />

untere Grenzsieblinie lt.VKN-SAAR<br />

Steine<br />

06 063 0.1 0.10.125 0.2 0.25 0.5 0.6 1 2 4 6 8 10 20 31,5 60 100<br />

SKG bildet i. d. R eine flache Proctorkurve mit einem schwachen Optimum (wPr) bei etwa<br />

10 bis 14 % aus. Steigt der Wassergehalt weiter, setzt sich das Wasser beim Proctorversuch<br />

ohne nennenswerten Einfluss auf die erreichbaren Dichten im Topf ab.<br />

Die Proctordichte (ρPr) liegt bei 1,4 bis 1,5 t/m³. Das Feuchtraumgewicht (ρF) erreicht<br />

Werte zwischen 1,5 bis 1,7 t/m³.<br />

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2


GEO 06.1515<br />

Trockendichte [g/cm³]<br />

1.64<br />

1.62<br />

1.60<br />

1.58<br />

1.56<br />

1.54<br />

1.52<br />

1.50<br />

1.48<br />

1.46<br />

1.44<br />

1.42<br />

1.40<br />

1.38<br />

1.36<br />

1.34<br />

1.32<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

wPr ρPr<br />

12,2% 1,50 t/m³<br />

12,0% 1,47 t/m³<br />

Abb. 2: Proctorkurven (Beispiel) von SKG<br />

2.4 Scherfestigkeit<br />

1.30<br />

6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0<br />

Wassergehalt [%]<br />

Aufgrund der Scharfkantigkeit der Einzelkörner weist SKG eine hohe Scherfestigkeit<br />

auf. Sie ist vergleichbar mit natürlichen Gesteinskörnungen (Schotter). Auch bei nicht<br />

optimaler Verdichtung ist die Scherfestigkeit immer noch deutlich höher als z.B. die von<br />

vergleichbar verdichteten Sanden.<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> hat keine Kohäsion!<br />

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3


GEO 06.1515<br />

Abb. 3: Exemplarisches Scherdiagramm von SKG<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

In Abhängigkeit von der Verdichtung ergeben sich im Rahmenscherversuch folgende<br />

Reibungswinkel:<br />

Tabelle 1: Reibungswinkel in Abhängigkeit von der Verdichtung<br />

Trockendichte<br />

rd<br />

Verdichtungsgrad<br />

DPr<br />

Reibungswinkel<br />

j' j'k<br />

[t/m³] [%] [°] [°]<br />

1,23 90 40 37,5<br />

1,30 95 42,5 40,0<br />

1,37 100 45 42,5<br />

1,39 - 46 43,5<br />

1,58 - 47 44,5<br />

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GEO 06.1515<br />

2.5 Durchlässigkeit<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

SKG weist eine hohe Durchlässigkeit in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 · 10 -3 m/s<br />

auf. Sie ist auf die Kantigkeit des Materials, die teilweise unregelmäßige Form der Einzelkörner,<br />

die enge Kornabstufung sowie das weitgehende Fehlen von abschlämmbarem<br />

Korn (Kornanteil ≤ 0,063 mm) zurück zu führen.<br />

Der Porenraum liegt durchschnittlich bei 37 bis 42 %.<br />

Tabelle 2: Wasserdurchlässigkeit in Abhängigkeit der Verdichtung<br />

Dichte<br />

rd<br />

Verdichtungsgrad<br />

DPr<br />

Wassergehalt<br />

wn<br />

Durchlässigkeit<br />

[t/m³] [%] [%] [m/s]<br />

1,58 103 9 0,30· 10 -3<br />

1,57 103 10 0,49· 10 -3<br />

1,50 98 12 1,30· 10 -3<br />

1,39 91 13 2,08· 10 -3<br />

Nach DIN 18130 ist SKG für bautechnische Zwecke dem Durchlässigkeitsbereich<br />

„stark durchlässig“ zuzuordnen.<br />

2.6 Frostbeständigkeit<br />

Nach ZTV E-StB, Ausgabe 2009, gehört SKG der Frostempfindlichkeitsklasse F1 "nicht<br />

frostempfindlich" an.<br />

k10<br />

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2.7 Chemische <strong>Eigenschaften</strong><br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

In [3] wird über Lysimeteruntersuchungen an SKG berichtet. Negative Auswirkungen<br />

durch die Verwendung von SKG als Ersatzbaustoff für natürliche Materialien auf Boden<br />

und Grundwasser konnten dabei nicht nachgewiesen werden. Auch Entglasungserscheinungen,<br />

die zu einer erhöhten Eluierbarkeit führen könnten, konnten an Granulatkörnern<br />

auch Jahre nach dem Einbau nicht festgestellt werden.<br />

Aus den vorliegenden Untersuchungen kann geschlossen werden, dass SKG kaum<br />

auslaugbar ist und Zersetzungserscheinungen nicht zu befürchten sind. SKG kann somit<br />

als umweltneutral bezeichnet werden.<br />

Die Richtlinien zur Umweltverträglichkeit RuA-StB 01 [1] und LAGA Mitteilung 20 [18]<br />

stufen SKG in die Einbauklasse Z0 ein, schränken aber wie folgt ein: „… Aus Vorsorgegründen<br />

soll auf den Einbau in festgesetzten, vorläufig sicher gestellten oder fachbehördlich<br />

geplanten Trinkwasser- und Heilquellenschutzgebieten (Zone I und II) verzichtet<br />

werden.“<br />

2.8 Verdichtbarkeit<br />

SKG weist ein von natürlichen Erdbaustoffen abweichendes Verhalten beim Einbau<br />

auf. Die Abhängigkeit der erreichbaren Verdichtung vom Einbauwassergehalt ist praktisch<br />

nicht vorhanden. SKG ist auch dann noch verdichtbar, wenn es unter Wasser einbaut<br />

wird. Es lässt sich bei jeder Witterung und praktisch jedem Wassergehalt einbauen<br />

und verdichten. Verdichtungsgrade von DPr ≥ 100 % sind dabei i. d. R. realisierbar.<br />

Aufgrund der fehlenden Kohäsion und der relativ eng gestuften Körnung von SKG<br />

kommt es an der Oberfläche fertig verdichteter Schichten bei mechanischer Beanspruchung<br />

(Befahren, Begehen etc.) zur Spurbildung und Materialverschiebung.<br />

Verdichtungsprüfungen mittels Plattendruckversuchen (DIN 18 134) sind daher i. d. R.<br />

nicht sinnvoll, da sich SKG an der Schichtoberfläche bei den Prüfungen dem Plattendruck<br />

entzieht und sich verschiebt. Zweckmäßiger ist die Verdichtungsprüfung mittels<br />

Densitometer (DIN 18 125). Plattendruckversuche können dann ausgeführt werden,<br />

wenn auf SKG eine Schicht von ≥ 10 cm Schotter aufgebracht ist. Verformungsmoduln<br />

von EV2 ≈ 45 – 80 MN/m² sind dann problemlos zu erzielen.<br />

Größere Granulatschüttungen können ergänzend mittels Sondierungen mit der leichten<br />

Rammsonde (DPL) geprüft werden.<br />

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GEO 06.1515<br />

2.9 Kornzertrümmerung<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Aus [13] ist zu entnehmen, dass bei mechanischer Beanspruchung (z. B. Proctorversuch)<br />

eine geringfügige und bei statischer Beanspruchung (z. B. Drucksetzungsversuch)<br />

eine kaum messbare Kornzertrümmerung auftritt.<br />

Es kann davon ausgegangen werden, dass Kornzertrümmerungen bei mechanischer<br />

Beanspruchung und Spannungen erst p ≥ 50 kN/m² auftreten. Statische Belastungen<br />

dürfen 50 kN/m² allerdings wesentlich überschreiten. Die durch mögliche Kornzertrümmerungen<br />

verursachten Setzungen sind sehr gering.<br />

Wechselspannungen, die 50 kN/m² überschreiten, sind allerdings zu vermeiden.<br />

2.10 Zusammenfassung<br />

SKG weist folgende positive bodenmechanische <strong>Eigenschaften</strong> auf:<br />

Nicht frostempfindlich<br />

Abb. 4: Materialeigenschaften von SKG<br />

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2.11 Gültige Richtlinien<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Abb. 5: Geltende Regelwerke und Richtlinien für die Anwendung von SKG<br />

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3 UMWELTVERTRÄGLICHKEIT<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Die Umweltverträglichkeit von SKG wird in der RuA-StB 01 (Richtlinie für die umweltverträgliche<br />

Anwendung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen<br />

im Straßenbau) [14] behandelt.<br />

gemäß RuA keine Anwendung in Wasserschutzzone I und II<br />

Abb. 6: Umweltverträglichkeit (Tafel 8, Auszug aus der RuA-StB 01)<br />

Gemäß RuA-StB 01 ist die Anwendung im Straßenbau zulässig, ganz gleich ob der<br />

Einbau unter wasserundurchlässigen, -teildurchlässigen oder -durchlässigen Schichten<br />

erfolgt und die Schutzwirkung der Grundwasserüberdeckung gering oder groß ist.<br />

Entsprechend der LAGA-Mitteilung 20 [18] erfüllt SKG die Anforderungen an die Einbauklasse<br />

Z0, wenn der pH-Wert des Eluats zwischen 6 und 9 liegt und die elektrische<br />

Leitfähigkeit ≤ 200 µs/cm beträgt.<br />

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GEO 06.1515<br />

4 EINSATZBEISPIELE FÜR SKG<br />

4.1 Verwendung als Dränagematerial<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

SKG ist ein hervorragendes Dränagematerial mit Durchlässigkeiten von k ≈ 10 -3 m/s. Es<br />

ist gegenüber Sanden 1 i. d. R. ohne Geotextil (Trennvlies) filterstabil.<br />

Da SKG keine groben Kornanteile enthält, ist eine gleichmäßige und damit schonende<br />

Belastung von Dränagerohren gegeben. Die Dränagerohre sollten jedoch keine Schlitz-<br />

bzw. Lochweiten aufweisen, die wesentlich größer als 1 mm sind, da sonst die Gefahr<br />

besteht, dass SKG in die Rohre eingespült wird.<br />

In den nachfolgenden Abbildungen ist der Einsatz von SKG als Dränmaterial in einer<br />

Dammschüttung dargestellt. Es ist hier als landseitiger Drän in einem Hochwasserschutzbereich<br />

verwendet.<br />

Zur Erhöhung der Wirksamkeit wurden in Abständen von 10 m zusätzliche Dränagerohre<br />

in das SKG verlegt.<br />

Abb. 7: SKG als Dränfilter in einem Hochwasserschutzdeich<br />

In einem anderen Fall wurde z. B. luftseitig vom Dichtungssystem eine 1 m breite<br />

Schicht aus SKG, mit einer Gesamthöhe von bis zu 30 m, zur Aufnahme des Restwassers<br />

eingebaut (s. Abb. 8 und Abb. 9).<br />

1 z.B. Buntsandsteinsand<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

10


GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Abb. 8: Granulatfilter landseitig der Dichtung - Querschnitt<br />

Abb.9: Granulatfilter landseitig der Dichtung – Situation im Baubetrieb<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

11


GEO 06.1515<br />

4.2 Verwendung im Hochbau<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

SKG kann als Bodenaustauschmaterial unter Bodenplatten, aber auch zur Arbeitsraumverfüllung<br />

verwendet werden. Als Bodenaustauschmaterial ist SKG besonders bei<br />

Wasserandrang oder bei einem nassen Untergrund vorteilhaft.<br />

Abb.10: Bodenaustausch mit Granulat<br />

Der Einsatz von SKG als Arbeitsraumverfüllung ist in der nachstehenden Abbildung<br />

schematisch dargestellt.<br />

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12


GEO 06.1515<br />

Verfüllboden<br />

Gefälle<br />

Kiessand 0/8<br />

Sieblinie A 8 oder<br />

0/32 Sieblinie B 32<br />

nach DIN 1045<br />

oder <strong>Schmelzkammergranulat</strong><br />

> 0,2<br />

> 0,15<br />

Abb. 11: Dränageschichten aus Granulat<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

DN 100<br />

> 0,5<br />

> 0,15<br />

Dichtschicht<br />

(z.B. Bitumenanstrich)<br />

Elast. gebettete<br />

Bodenplatte<br />

Sauberkeitsbeton<br />

Eine vollständige Verfüllung eines Arbeitsraums mit SKG hat, neben der guten Dränagewirkung,<br />

den Vorteil, dass der Erddruck auf Kellerwände deutlich reduziert wird.<br />

Er beträgt wegen seines geringen Raumgewichts und des hohen Reibungswinkels bei<br />

SKG nur etwa 60 % des Erddruckes von z. B. Füllsand.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

13


GEO 06.1515<br />

Abb. 12: Erddruckermittlung<br />

4.3 Verwendung im Straßenbau<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Im Straßen- und Verkehrswegebau ist SKG als Bodenaustauschmaterial zur Verbesserung<br />

des Untergrundes ebenfalls sehr gut geeignet. So ist z.B. die Ausfahrt „Völklingen“<br />

der BAB A 620 auf einem 1 m mächtigen Bodenaustausch aus SKG angeordnet. Die<br />

Straße wurde bereits 1982 hergestellt und zeigt bisher keine Schäden. Die Spannungen,<br />

die bei Belastung durch SLW 60 unterhalb der Schottertragschicht auftreten, bleiben<br />

deutlich unter 50 kN/m².<br />

Auch in Frostschutzschichten (FFS) kann SKG eingesetzt werden. Schon um den<br />

Nachweis der geforderten Verformungsmoduln an der Oberfläche der FFS sicher zu<br />

stellen (vgl. Abs. 2.8), sind allerdings die oberen 15 cm aus natürlichen Gesteinskörnungen<br />

(Schotter) herzustellen.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

14


GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Problem: Vorgeschriebene Tragfähigkeit auf FSS<br />

Lösung: obere 15 cm der FSS obere 20 cm der FSS<br />

aus Schotter aus Schotter<br />

Abb. 13: Beispiele zur Verwendung von SKG als Frostschutzschicht im Straßenbau<br />

4.4 Verwendung im Gleisbau<br />

Schottertragschicht<br />

EV2 ‡ 150 MN/m²<br />

Beim Neubau der Straßenbahn in der Lebacher Straße in Saarbrücken wurde in einem<br />

Teilbereich gering tragfähiger Untergrund bis in eine Tiefe von 6 – 7 m unter Gelände<br />

angetroffen. Hier waren Bodenaustauschmaßnahmen erforderlich.<br />

Da die Arbeiten über Winter ausgeführt werden mussten, war der Einsatz eines witterungs-<br />

und frostunempfindlichen Materials gefordert. Als wirtschaftliche Lösung entschied<br />

man sich daher für den Einsatz von SKG.<br />

Dabei waren folgende Tragfähigkeitsanforderungen einzuhalten:<br />

− Oberkante Tragschicht EV2 ≥ 150 MN/m²<br />

− Oberkante Frostschutz EV2 ≥ 60 MN/m²<br />

Schottertragschicht<br />

EV2 ‡ 180 MN/m²<br />

Durch das Anlegen von Testfeldern wurden die erforderlichen Schichtmächtigkeiten<br />

sowie der Schichtaufbau festgelegt.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

15


GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

4.5 Verwendung bei der Aufbereitung von Industriegeländen<br />

Bei der Auffüllung eines Geländes mit sumpfigem Untergrund (weiche, humose Tone<br />

und Wasser) zur Ansiedlung von Industriebetrieben wurde nach Entfernung des Oberbodens<br />

als unterste Schicht SKG eingebaut. Diese Schicht mit einer Stärke von 30 cm<br />

übernahm eine kapillarbrechende und dränierende Funktion. Anschließend konnte<br />

problemlos die eigentliche Auffüllung von mehreren Metern Waschbergen realisiert<br />

werden.<br />

4.6 Verwendung im Kanalbau<br />

Auch im Kanalbau kann SKG sehr vorteilhaft eingesetzt werden. Die hervorragenden<br />

Materialeigenschaften von SKG können eine wirtschaftlichere Bemessung der Rohre<br />

ermöglichen. Sie richtet sich nach dem Merkblatt ATV-DVWK-A127, wobei u.a. die Bodenkenngrößen<br />

der Böden, die das Rohr umgeben, maßgebend sind (vgl. Abb. 15).<br />

Abb. 14: Bezeichnung der Verformungsmoduln für die verschiedenen Bodenzonen<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

16


GEO 06.1515<br />

Abb. 15: Kanalbau<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Die günstigsten Bodenkenngrößen liefert dabei die Bodengruppe G1. Im Saarland übliche<br />

Buntsandsteinsande und Füllsande sind <strong>zum</strong>eist in die Bodengruppe G2 einzustufen.<br />

SKG kann dagegen in die Bodengruppe G1 eingestuft werden.<br />

In Abb. 16 sind 2 Beispiele für die Bemessung von PE-Rohren (∅ 500 mm) dargestellt.<br />

Wird für die Überschüttung anstelle von schluffigem Sand SKG verwendet, verringert<br />

sich die Rohrdicke von 19,1 mm auf 15,3 mm, was in diesem Fall eine Kosteneinsparung<br />

von 34 € / lfdm Rohr bedeutet hat.<br />

PE-Rohr ˘ 500 mm; Überlagerung 3,5 m<br />

m<br />

Rohrdicke s = 15,3 mm Rohrdicke s = 19,1 mm<br />

Kosten 121,00 €/lfdm Kosten 155,00 €/lfdm<br />

Abb. 16: Rohrbemessung bei unterschiedlichen Bettungsbedingungen (Beispiel)<br />

SKG ist nicht nur für die Überschüttung (Rohrgrabenverfüllung) interessant, es kann<br />

auch als Rohrbett verwendet werden. In Abb. 17 sind die Setzungen bei der Verwendung<br />

von SKG als Rohrbett für verschiedene Rohrdurchmesser zusammen gestellt.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

17


GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Es zeigt sich, dass die Setzungen eines Rohrbettes aus SKG nur etwa 0,5 mm mehr<br />

betragen als bei einem Rohrbett aus Splitt.<br />

Abb. 17: Verwendung von SKG als Rohrbett<br />

Bei ausreichendem Rohrgefälle ≥ 3 Promille und einer Überdeckung bis rund 5 m kann<br />

SKG als Rohrbett verwendet werden.<br />

4.7 Verwendung als Pflasterbettung<br />

SKG wird auch als Bettungsmaterial für Verbundsteinpflaster eingesetzt. Dabei sollte<br />

es allerdings nur in Gehwegbereichen, nicht aber für Straßen verwendet werden. Unter<br />

der Verkehrslast in Straßenbereichen entstehen beim Befahren eines Verbundsteinpflasters<br />

Spannungsspitzen, die zu einem Zerreiben des Granulats führen. Bei Verwendung<br />

auf Gehwegen ist die Spannung viel geringer und SKG für die Pflasterbettung<br />

daher einsetzbar.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

18


GEO 06.1515<br />

4.8 Verwendung im Deponiebau<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Ein sehr sinnvoller Einsatz von SKG ergibt sich beim Bau von Deponien.<br />

Die TA-Siedlungsabfall fordert oberhalb der Abdichtungsschichten eine = 0,3 m mächtige<br />

Drainageschicht mit einer dauerhaften Durchlässigkeit von k = 10 -3 m/s. SKG erzielt<br />

bei Verdichtungen DPr ≤ 97 %, die für Deponien ausreichend sind, entsprechende<br />

Durchlässigkeitsbeiwerte.<br />

Gegebenenfalls kann die Dicke der Drainageschicht aus SKG auf 50 cm gesteigert<br />

werden, um z. B. so das Porenvolumen und damit das Rückhaltevolumen zu erhöhen.<br />

Auf diese Art sind dann wirtschaftliche und ressourcenschonende Deponiegestaltungen,<br />

wie sie in Abb. 18 dargestellt sind, möglich.<br />

Abb. 18: Verwendung von SKG beim Deponiebau<br />

Deponat<br />

Filtervlies<br />

Kies<br />

ggf. Filtervlies<br />

Mineralische Dichtung<br />

Deponat<br />

Buntsandsteinsand /<br />

alternativ Filterkies<br />

SKG<br />

ggf. Filtervlies<br />

Mineralische Dichtung<br />

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GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Abb. 19: Flächenfilter einer Deponie aus SKG (Beispiel)<br />

Abb. 20: Flächenfilter einer Deponie aus SKG (Beispiel)<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

20


GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

Die hohe Scherfestigkeit von SKG führt zudem zu höheren Standsicherheitsreserven<br />

an Böschungen. Auf Filtervliese und ihre standsicherheitsreduzierende Wirkung kann<br />

durch den Einsatz von SKG mit einer Sandüberdeckung oft verzichtet werden.<br />

5 FAZIT<br />

Bei <strong>Schmelzkammergranulat</strong> handelt es sich um ein nachhaltiges Produkt mit hervorragenden<br />

bautechnischen <strong>Eigenschaften</strong>, das für viele Zwecke sinnvoll und wirtschaftlich<br />

eingesetzt werden kann.<br />

Natürliche Ressourcen werden zudem geschont.<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

21


GEO 06.1515<br />

Literatur<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

[1] Gem. Runderlass des Ministeriums für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft und<br />

dem Ministerium für Standentwicklung und Verkehr<br />

"Anforderungen an die Verwendung von aufbereiteten Altbaustoffen (Recycling-<br />

Baustoffen) und industriellen Nebenprodukten im Erd- und Straßenbau aus wasserwirtschaftlicher<br />

Sicht", Ministralblatt für das Land Nordrhein-Westfalen, (1993)<br />

[2] Kesselschlackengranulat als Flächenfilter auf Deponieabdichtungen von Ch. Heckötter<br />

und H. Wächter<br />

[3] Auswirkungen von <strong>Schmelzkammergranulat</strong> und Hochofenschlacke auf Boden und<br />

Wasseruntersuchungen zur Umweltverträglichkeit.<br />

Dissertation von Anna-Maria Frank-Fuchs, Universität Saarbrücken 1989<br />

[4] FGSV-Merkblatt über die Verwendung von Kraftwerksnebenprodukten im Straßenbau<br />

(MKNP). (im Druck 11.2009)<br />

[5] Technische Lieferbedingungen und Richtlinien für die Güteüberwachung von industriellen<br />

Nebenprodukten für den Straßenbau.<br />

Teil: <strong>Schmelzkammergranulat</strong> (1993) Hrg.: FGSV<br />

[6] Verhalten, Auswirkungen, Nutzung und Vermarktung der Kraftwerksnebenprodukte<br />

Granulat und Flugasche. P. Winske, W. Degro, F. Kiefer, A. Frank-Fuchs und H.<br />

Schneider. VGB Kraftwerkstechnik, 71. Jahrgang, Heft 7, Juli 1991, Seite 700 - 713<br />

[7] Bundesverband Kraftwerksnebenprodukte e.V. Produktinformation Teil <strong>Schmelzkammergranulat</strong>,<br />

Ausgabe 2005<br />

SKG im Erd-, Grund- und Straßenbau; SKG im Deponiebau<br />

[8] Vertriebsgesellschaft Kraftwerksnebenprodukte: Broschüre 20 Jahre VKN<br />

[9] Prüfbericht DEKRA E.T.S. vom 11.08.1993<br />

[10] WPW: Untersuchungen an <strong>Schmelzkammergranulat</strong> aus dem Kraftwerk Ensdorf für<br />

Deponien im Saarland. (18.10.1991)<br />

WPW: Eignung von <strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG) des Kraftwerks Ensdorf aus der<br />

Sicht des Umweltschutzes. (22.04.2009)<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

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GEO 06.1515<br />

<strong>Schmelzkammergranulat</strong> (SKG):<br />

<strong>Eigenschaften</strong>, Qualitätsmerkmale und Anwendungen<br />

[11] Prof. Meißner, Universität Kaiserslautern: Laborversuche an <strong>Schmelzkammergranulat</strong><br />

auf mögliche Einwirkungen auf ein Vlies. 11.03.1992<br />

[12] WPW/RUK: Untersuchungen an <strong>Schmelzkammergranulat</strong>. 25.03.1993<br />

[13] Prof. Nendza und Partner (Erdbaulaboratorium Essen):<br />

Bericht zur Untersuchung von Kesselschlackengranulat zur Herstellung von Flächendrainagen<br />

in Deponien. 14.03.1989<br />

[14] Prof. Nendza und Partner (Erdbaulaboratorium Essen):<br />

Bericht zur Untersuchung von Kesselschlackengranulat. 03.09.1992<br />

[15] Regierungspräsident Köln: Ergänzungsbescheid: Ergänzung des Planfeststellungsbeschlusses<br />

für die Zentralmülldeponie Wassenberg-Rothenbach. 14.07.1992.<br />

[16] C. Heckötter und H. Wächter: Kesselschlackengranulat als Flächenfilter auf Deponieabdichtungen.<br />

Berlin-EF-Verlag für Energie und Umwelttechnik, 1987<br />

[17] RuA-STB01, Richtlinien für die umweltverträgliche Anwendung von industriellen Nebenprodukten<br />

und Recycling-Baustoffen im Straßenbau, Ausgabe 2001, FGSV-Nr. 642.<br />

[18] Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) 20, Anforderungen an die<br />

Stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen – Technische Regeln -<br />

Aschen und Schlacken aus steinkohlebefeuerten Kraftwerken, Heizkraftwerken und<br />

Heizwerken, Stand: 06.11.1997<br />

[19] ZTV E-StB, Ausgabe 2009<br />

Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />

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