Bodenbehandlung mit Bindemitteln

Hessisches Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen / HMWVL 

Dr. Oliver Kuhl 

Bodenbehandlung mit 

Bindemitteln 

- Erfahrungen und Fortschreibung des Regelwerkes -



Themen des Vortrages 

Grundlagen 

ZTVE – StB 2007 (Entwurf) 

(Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und 

Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau) 

Überarbeitung von Regelwerken für 

Erdarbeiten des Straßenbaus (Ausblick) 

VSVI Berlin – Brandenburg 24.01.07



Merkblatt 

Literaturhinweis: 

Das neue Merkblatt über 

Bodenverfestigungen und 

Bodenverbesserungen 

mit Bindemittel, 

Straße und Autobahn 56 

(2005) Nr. 7 




Begriffsbestimmung 


• Bodenverfestigungen sind Verfahren, bei 

denen die Widerstandsfähigkeit des Bodens 

gegen Beanspruchung durch Verkehr und 

Klima durch die Zugabe von Bindemitteln so 

erhöht wird, dass der Boden dauerhaft 

tragfähig und frostbeständig wird. 

• Bodenverbesserungen sind Verfahren zur 

Verbesserung der Einbaufähigkeit und 

Verdichtbarkeit von Böden und zur 

Erleichterung der Ausführung von 

Bauarbeiten. 




Begriffsbestimmung 


• Qualifizierte Bodenverbesserungen sind 

Bodenverbesserungen mit Bindemitteln, die 

erhöhte Anforderungen an bestimmte 

Eigenschaften erfüllen. 

• Bodenbehandlungen sind Verfahren, bei 

denen Böden so verändert werden, dass die 

geforderten Eigenschaften erreicht werden. 

Sie umfassen Bodenverfestigungen und 

Bodenverbesserungen. 




Anforderungen „Qualifizierte Bodenverbesserung“ 

nach ZTVE – StB (Entwurf 2007) 

• Bei der qualifizierten Bodenverbesserung des 

Planums (Verringerung der Frostempfindlichkeitsklasse 

von F3 zu F2) ist die Bindemittelmenge so zu 

bemessen, dass die einaxiale Druckfestigkeit nach 

28 Tagen Lagerung und Prüfung gemäß TP BF-StB 

Teil B 11.5, ≥ 0,5 N/mm² beträgt. Alternativ kann der 

CBR-Wert gemäß TP BF-StB Teil B 7.1, geprüft 

werden. Dieser muss ≥ 40 % an 28 Tage alten 

Proben sein. 

• Die Bindemittelmenge darf 3 M.-% nicht 

unterschreiten 




Anforderungen „Qualifizierte Bodenverbesserung“ 

nach ZTVE – StB (Entwurf 2007) 

• In beiden Fällen darf nach 24 h Wasserlagerung der 

Festigkeitsabfall nicht größer als 50 % bezogen auf 

den jeweiligen Wert vor Wasserlagerung sein. In 

Abhängigkeit von den zeitlichen Vorgaben kann die 

Prüfung auch nach 7 Tagen und/oder zu anderen 

Prüfzeitpunkten erfolgen. 

• Bei anderen Anwendungen der qualifizierten 

Bodenverbesserung (z.B. im Bereich von Dammaufstandsebenen 

bzw. von Dammschüttungen, 

Bauwerkshinterfüllungen etc.) werden die Kriterien 

für die Bestimmung der Bindemittelmenge durch 

erdstatische Berechnungen vorgegeben. 




Bindemittelarten 

VSVI Berlin – Brandenburg 24.01.07 

nach ZTVE -StB 07 

• Zement nach DIN EN 197-1: 

Zement – Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen 

und Konformitätskriterien von Normalzement 

• Zement nach DIN 1164-10: 

Zement mit besonderen Eigenschaften - Teil 10: 

Zusammensetzung, Anforderungen und 

Übereinstimmungsnachweis von Normalzement mit 

besonderen Eigenschaften





• Hydraulische Boden- und Tragschichtbinder 

nach DIN 18506: Zusammensetzung, 

Anforderungen und Konformitätskriterien 

• Baukalk nach DIN EN 459-1: 

Zusammensetzung, Anforderungen und 

Konformitätskriterien 

sowie nach BMVBW ARS 7/2002: 

Anforderungen an Kalke für Bodenverfestigung und - 

verbesserung 






• Mischbindemittel: Kombinationen aus 

genormten hydraulischen Bindemitteln und 

Baukalken. Die Mengenanteile der Bindemittel sind in 

der Leistungsbeschreibung anzugeben 

• Die Verwendung anderer Bindemittel kann, wenn ihre 

Eignung nachgewiesen ist, zwischen Auftraggeber 

und Auftragnehmer vereinbart werden.“ 

Zusammensetzung je nach Hersteller unterschiedlich 

• Eignungsprüfung als Nachweis für den Einzelfall 




ARS 7/2002 (Anforderungen) 

• Reaktionsfähigkeit 


Kalktyp Reaktionsfähigkeit 

CL 90 t 60 °C



Reaktivität von Baukalken: Nasslöschkurve 




ARS 7/2002 (Anforderungen) 

• Mahlfeinheit 

Siebgrößen Mahlfeinheit 

Rückstand als Massenanteil in % 

Klasse 1 (fein) Klasse 2 (körnig) 

10 mm 0 0 

5 mm 0



Grundlagen: 

Proctorversuch 

Trockendichte in g/cm 3 

Trockendichte in g/cm 3 

1,80 

1,75 

1,70 

1,65 

1,80 

1,75 

1,70 

1,65 


ohne 

1% 

3% 

5% 

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 

Ausgangswassergehalt (M-%) 

Bindemittelmenge 

ohne 

1% 

3% 

5% 

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 

Wassergehalt nach dem Mischen (M-%) 

Bindemittelmenge



Grundlagen: 

Festigkeitsuntersuchungen 

CBR-Wert [%] 

Einaxiale Druckfestigkeit [N/mm 2 ] 

100 


80 

60 

40 

20 

0 

1,2 

1,1 

1,0 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

ohne BM 

ohne WL 

mit WL 

0 1 2 3 4 5 

Bindemittelmenge [M.-%] 

ohne BM 

ohne WL 

mit WL 

0 1 2 3 4 5 

Bindemittelmenge [M.-%]



Forschungsantrag FE 05.130/2002/DGB 

„Untersuchung zum Reaktionsverhalten von 

Mischbindemittel zur Bodenbehandlung“* 

Mischungen aus CL 90 und CEM I: 

• 100 M.-% CL 90 

• 50 M.-% Cl 90 und 50 M.-% CEM I 

• 30 M.-% Cl 90 und 70 M.-% CEM I 

• 100 M.-% CL 90 

• Sonderuntersuchung mit 50 M.-% CEM III 

Bindemittelgehalte: 1, 3 und 5 M.-% 

Böden: TM, TL, GU* 

Reaktionszeiten: 1, 4, 24 Stunden 

* Ausgeführt vom Institut für Materialprüfung Dr. Schellenberg Leipheim 





Mischbindemittel zur Bodenbehandlung“ 


CEM I (1, 3 + 5 M.-% Bindemittel) 

WFK (1, 3 + 5 M.-% Bindemittel)




Mischbindemittel zur Bodenbehandlung“ 


CEM I: 1h 

Kalk 

CEM I: 24h



„Reaktionsverhalten von Mischbindemittel“ 

Druckfestigkeiten bei 3 M.-% Bindemittel 

Variation der Reaktionszeiten zwischen Einmischen des 

Bindemittel und der Verdichtung: gemischkörniger Kies (GU*) 

Einaxiale Druckfestigkeit [N/mm²] 

3 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

0 

CL 90 7 d 

CL 90 28 d 


CEM I 7 d 

CEM I 28 d 

MB 30/70 7 d 

MB 30/70 28 d 

Bindemittelart/Prüfalter 

MB 50/50 7 d 

MB 50/50 28 d 

1 h 

4 h 

28 h



„Reaktionsverhalten von Mischbindemittel“ 

Druckfestigkeiten bei 3 M.-% Bindemittel 

Variation der Reaktionszeiten zwischen Einmischen des 

Bindemittel und der Verdichtung: mittelplastischer Ton (TM) 

Einaxiale Druckfestigkeit [N/mm²] 

3 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

0 

CL 90 7 d 

CL 90 28 d 


CEM I 7 d 

CEM I 28 d 

MB 30/70 7 d 

MB 30/70 28 d 

Bindemittelart/Prüfalter 

MB 50/50 7 d 

MB 50/50 28 d 

1 h 

4 h 

28 h



Eignung der Bindemittel 


Massenanteil [%] 



Eignung der Bindemittel 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Ton 

A 

Schlämmkorn 

0,002 

Fein- 

Schluffkorn 

0,006 

Mittel- 

B 

Kalk 

0,02 

Grob- 

C 


0,06 

Fein- 

Bereich A ungeeignet, nicht zerkleinerbar 

Bereich G ungeeignet, zu grob 

0,2 

Sandkorn 

Mittel- 

D 

0,63 

Grob- 

Mischbindemittel 

E 

Siebkorn 

2,0 

Korndurchmesser d [mm] 

Bereich B 

Bereich C 

Bereich D 

Bereich E 

Bereich F 

Fein- 

Zement 

6,3 

Kieskorn 

Mittel- 

F 

20 

Grob- 

63 

Steine 

G 

TA: nur Kalk 

TM, TL, UM: Kalk und MB 50/50 

GU*, SU*: MB 30/70 und MB 50/50 

GU, SU: MB 30/70 und CEM 

GW, GI: nur CEM




Hinweise für TP 

„Reaktionszeiten“ 

• Zemente 1 Stunde* 

• Mischbindemittel 4 Stunden 

• Kalke 24 Stunden 

* Für langsam erstarrende Zemente sind evtl. auch 

längere Zeiten sinnvoll.



Wahl der Bindemittelmenge bei der Eignungsprüfung in M.-% 

Bodenverfestigung 

Bodenverbesserung 

(Qz.Vb.) 

Bodengruppe 


Feinkalk 

nach 

DIN 

EN 459-1 

Kalkhydrat 

nach 

DIN 

EN 459-1 

Zement 

nach 

DIN 

EN 197-1 

DIN-11 64 

Hydr. 

Boden- und 

Tragschichtbinder 

nach 

DIN 18506 

Mischbindemittel 

Grobkörnige Böden 

(GE, GW, GI, SE, SW, SI) - - 3 – 7 3 – 7 3 – 7 

Gemischtkörnige Böden 

(GU, GT, SU, ST, GU*, 

GT*, SU*, ST*) 

Feinkörnige Böden 

(UL, TL, UM, UA, TM, 

TA) 

4 – 6 4 – 8 4 – 12 4 - 12 4 – 12 

4 – 6 4 – 8 7 – 16 7 – 16 4 – 16 

Künstliche 

Gesteinskörnungen - - 5 – 12 5 – 12 5 – 12 

RC-Baustoffe - - 4 – 10 4 – 10 4 – 10 

Grobkörnige Böden 

(GE, GW, GI, SE, SW, SI) - - 3 – 6 3 – 6 3 – 6 

Gemischtkörnige Böden 

(GU, GT, SU, ST, GU*, 

GT*, SU*, ST*) 

Feinkörnige Böden 

(UL, TL, UM, UA, TM, 

TA) 

2(3) – 4 2(3) – 5 3 – 6 3 – 6 2(3) – 6 

2(3) – 4 2(3) – 5 3 – 6 3 – 6 2(3) – 6



Anwendung: „Qualifizierte 


Bodenverbesserung“ 

• Bei der Herstellung einer qualifizierten Bodenverbesserung, 

bei feinkörnigen und gemischtkörnigen 

Böden, mit einer Schichtdicke von mindestens 25 

cm, kann der Untergrund bzw. Unterbau in die 

Frostempfindlichkeitsklasse F 2 eingestuft werden. 

Als Ausgangswerte für die Bemessung der Mindestdicke 

des frostsicheren Straßenaufbaus können die 

Angaben für Böden der Frostempfindlichkeitsklasse 

F 2 verwendet werden (siehe RStO, Tabelle 6), wenn 

auf dem Planum ein Verformungsmodul E v2 ≥ 70 

MN/m² nachgewiesen wird.



Dicke des frostsicheren Oberbaus 

nach RStO 01 Bauklasse III bis IV 

Oberbaudicke 

50 cm 

E V2 -Wert 

> 45 MN/m² 

F2-Boden 


Oberbaudicke 

60 cm 

E V2 -Wert 

> 45 MN/m² 

F3-Boden 

Oberbaudicke 

50 cm 

E V2 -Wert 

> 70 MN/m² 

F2*-Boden 

F3-Boden 

E V2 -Wert 

> 45 MN/m²



Kennwerte der EP 

Bindemittelgehalt 

[M.-%] 

Proctordichte 

Pr [g/cm³] 

opt. Wasserghalt 

w Pr [M.-%] 

Druckfestigkeit 

[N/mm²] 

Druckfestigkeit nach 

Wasserlagerung 

[N/mm²] 

Festigkeitsabfall 

nach 

Wasserlagerung [%] 


0 1 2 3 4 5 

1,79 1,73 1,69 1,66 1,65 1,64 

17,3 18,5 19,4 21,9 22,7 23,4 

0,1 0,2 0,4 0,7 1,0 1,2 

- - - 0,46 0,71 0,86 

- - - 34 29 28



Ergebnisse der Eigenüberwachungs- 

• Nachweis der 

Tragfähigkeit 


und Kontrollprüfungen 

• auf dem Planum 

wurden E V2-Werte 

von 60 – 120 MN/m² 

erreicht



Dauerhaftigkeit der Verbesserung?! 

• Nachweis der Tragfähigkeit 

nach einem Jahr 


• es wurde eine 

Zunahme der 

Tragfähigkeit 

von ca. 30% 

festgestellt



Qualifizierte Bodenverbesserung bei der 

Grunderneuerung einer Bundesstraße 


Eignungsprüfung: 

4 M.-% Mischbindemittel (60/40) 

Einaxiale Druckfestigkeiten: 

- 0,79 N/mm² 

- 0,58 N/mm² (nach Wasserlagerung) 

- 30 cm Asphaltoberbau 

- 25 cm Frostschutzschicht 

- 30 cm qual. Bodenverbesserung



Hinterfüllung einer Stützmauer 


• Abmessung der 

Stützmauer: 

- Höhe bis 13 m 

- Länge 160 m 

• Straße liegt im 

Hinterfüllbereich



Bodenkennwerte: 

Vorgabe der Planung 

Boden-Bindemittel-Gemisch: 

Hanglehm mit 3 M.-% Kalk 

• Reibungswinkel: cal.’ 27,5° 

• Kohäsion: cal.c’ 25,0 kN/m² 

• Feuchtdichte: cal.’ 1,9 t/m³ 




Eignungsprüfung: Setzungsverhalten 

Druckfestigkeit [N/mm²] 

1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0 


Bodenverbesserung mit Kalk 

Druck-Stauchungsdiagramm 

0 M.-% CaO 

1 M.-% CaO 

3 M.-% CaO 

5 M.-% CaO 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 

Stauchung [%]



Kontrollprüfung 

• Verdichtungsgrad: im Mittel 99% 




Dauerhaftigkeit der Verbesserung?! 

Forschungsarbeit: Eignung frostempfindlicher 

Böden für die Behandlung mit Kalk 




Regelwerke/Ausblick 




Stand der Regelwerke 

• RStO Richtlinien für die Standardisierung des 

Oberbaus von Verkehrsflächen (Ausgabe 2001) 




RStO 2001 

(Verfestigungen nach ZTVE - StB) 

• Bauweisen mit vollgebundenem Oberbau mit 

auf dem Planum anstehenden F3 - Böden 

bzw. F2 - Böden und ungünstigen Wasserverhältnissen 

in einer nach den RStO nicht 

anrechenbaren Mindestdicke von 15 cm 

• übrige Bauweisen in einer nach den RStO 

anrechenbaren Dicke von maximal 20 cm 

• Dauerhaft Ev2 >= 45 MN/m² auf dem Planmun 







• ZTVE – StB (Ausgabe 1994/97) 





ZTVE – StB 94/97 

• Überarbeitung der ZTVE-StB ist 

angelaufen (ein erster Entwurf ist 

Anfang April 2006 an die Länder 

gesendet worden); Terminplan 2007 

• Berücksichtigung und Einarbeitung 

neuer Regelwerke (z.B. EN 14227) 

• Einarbeitung der Belange des 

Umweltschutzes




• ZTVE – StB Erdarbeiten im Straßenbau (Ausgabe 

1994/97) 



• TP BF – StB, Teil B 11.1 Eignungsprüfung bei 

Bodenverfestigung mit Zement (Ausgabe 2005) 


Bodenverbesserung und Bodenverfestigung mit 

Feinkalk und Kalkhydrat (Ausgabe 1991) 




TP BF-StB, Teil B 11.1 + 11.5 

• Eine Neuausgabe der TP BF - StB Teil B 11.1 

liegt vor (Ausgabe 2005) 

• Die Erarbeitung einer TP BF – StB Teil B ? 

Arbeitstitel „Bodenverbesserung mit 

Bindemitteln (Kalk, Zement und 

Mischbindemittel)“ findet zur Zeit statt (Ein 

erster Entwurf ist Ende 2006 vorgelegt 

worden) 





• RStO Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von 

Verkehrsflächen (Ausgabe 2001) 

• ZTVE – StB Erdarbeiten im Straßenbau (Ausgabe 1994/97) 


Bodenverfestigung mit Zement (Ausgabe 1986; Entwurf 2004) 


Bodenverbesserung und Bodenverfestigung mit Feinkalk und 

Kalkhydrat (Ausgabe 1991) 

• Merkblatt über Technische Sicherungsmaßnahmen 

im Erdbau, Teil 1: Behandlung mit Bindemitteln zur 

Reduzierung der Eluierbarkeit von gefährlichen Stoffen 




Merkblatt über Technische 

Sicherungsmaßnahmen 

im Erdbau, Teil 1: Behandlung mit Bindemitteln 

zur Reduzierung der Eluierbarkeit von 

gefährlichen Stoffen (Entwurf 2004) 

• Ein Entwurf (März 2004) liegt vor 

• Abstimmung mit der LAGA und LAWA ist 

erforderlich und erfolgt zur Zeit 

• Ausgabe ist für 2007 geplant 




Zweck und Ziel des Merkblattes 

• Durch die Zugabe von Bindemittel 

sollen die Schadstoffe in einem Baustoff 

dauerhaft in stabile, schwer lösliche und 

damit unschädliche Verbindungen 

(Immobilisierung) umgewandelt bzw. 

eingekapselt werden. 

• Es können geeignete Baustoffe bis zur 

Einbauklasse Z 2 behandelt werden. 




Europäische Normenreihe 

prEN 14227 Teil 10 – 14 

Ungebundene und hydraulisch 

gebundene Gemische – Anforderungen: 

• Teil 10: Bodenverbesserung mit Zement 

• Teil 11: Bodenverbesserung mit Kalk 

• Teil 12: Bodenverbesserung mit Schlacke 

• Teil 13: Bodenverbesserung mit 

hydraulischemTragschichtbinder 

• Teil 14: Bodenverbesserung mit Flugasche 




prEN 14227 Teil 10 – 14 

• Stellungnahmen zu den Normenentwürfen 

sind 2003 und 2004 beim DIN eingereicht 

worden 

• Die Normen sind nicht mandatiert (eine 

Anwendung im staatlichen Bereich ist aber 

trotzdem vorgegeben) 

• Wie die Umsetzung für den Erdbau erfolgt 

wird zur Zeit diskutiert (Handelsfähiges 

Produkt?) 




prEN 14227 Teil 10 – 14 

• Die Normen stellen nur Anforderungen an 

das Boden-Bindemittel-Gemisch (nicht an 

den Einbau) 

• Die Anforderungen an die 

„Bodenbehandlung“ werden durch Kategorien 

beschrieben 

• Bodenverbesserungen im Sinne der ZTVE 

liegen nicht im Anwendungsbereich der EN 

14227 




Gegenüberstellung von Verfahren und Anforderungen 

der ZTVE/Merkblatt und EN 14227 – 10 / - 11 

Verfahren/ 

Begriffe 

Baustoffgemisch 

Kriterien 


ZTVE-StB / 

Merkblatt 

(Anforderung) 

EN 14227-10 

ZTVE-StB / 

Merkblatt 

(Anforderung) 

EN 14227-11 

Qualifizierte Bodenverbesserung (Cement stabilised soil) Bodenverbesserung (soil stabilised by lime) 

Proctordichte/W opt Zu bestimmen Zu bestimmen Zu bestimmen Zu bestimmen 

Druckfestigkeit 

oder 

CBR 0 -Wert 

≥ 0,5 N/mm² 

Festigkeitsabfall nach 


< 50% 

≥ 40 % 



< 50% 

C 0,4/0,5 



< 50% 

CBR 40 



< 50% 

≥ 0,5 N/mm² 



< 50% 

≥ 40 % 



< 50% 

R C 0,5 



< 50% 

CBR 40 



< 50% 

Bindemittelmenge ≥ 3,0 M.-% -- ≥ 3,0 M.-% --



Danke für die 

Aufmerksamkeit!

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