Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften
Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften Gutachten zum Schmelzkammergranulat - Eigenschaften
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
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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 />
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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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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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4
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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5
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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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6
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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7
GEO 06.1515<br />
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 />
Nov-09; 1515_nov_2009.doc<br />
8
GEO 06.1515<br />
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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9
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 />
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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 />
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<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 />
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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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<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 />
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<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 />
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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 />
22
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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