Verbesserung Dammuntergrund Bodenbehandlung Bodenverbesserung Qualifizierte Bodenverbesserung Bodenverfestigung Hydraulisch gebundene Tragschicht Betontragschicht Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Qualifizierte Bodenverbesserung Bodenverfestigung Begriffe Bodenbehandlung Veränderung des Bodens um gewünschte Eigenschaften zu erreichen (Wassergehalt, Festigkeit) durch Bodenver- besserung oder Bodenverfestigung. Bodenverbesserung Verbesserung von Einbaufähigkeit und Verdichtbarkeit. Qualifizierte Bodenverbesserung Bodenverbesserung mit erhöhten Anforderungen Bodenverfestigung Tragfähigkeitserhöhung von Boden, Frostsicherheit. Hydraulisch gebundene Tragschicht Einbaugemische mit hydraulischen Bindemitteln Betontragschicht Tragschicht aus Beton einer bestimmten Festigkeitsklasse. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Regelwerke ZTVE-StB 09: Bodenverbesserung Qualifizierte Bodenverbesserung Bodenverfestigung von F2 und F3 Böden TL BuB E-StB 09: Technische Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe im Erdbau des Straßenbaues (2009) FGSV. Beton-StB 07: Baustoffgemische für die Verfestigung von ungebundenen Tragschichten und die Bodenverfestigung von F1-Böden ZTV Beton – StB 07: Ausführung der Verfestigung von ungebundenen Tragschichten und die Bodenverfestigung von F1-Böden Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Vorschriften Merkblatt für Bodenverfestigungen und Bodenverbesserungen mit Bindemitteln. Ausgabe 1997 Technische Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau TP BF-StB - Teil B 11.1: Eignungsprüfungen bei Bodenverfestigung mit Zement. Ausgabe 1986 TP BF-StB - Teil B 11.5: Eignungsprüfung bei Bodenverbesserung und Bodenverfestigung mit Feinkalk und Kalkhydrat Ausgabe 1991 Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Vorschriften DIN EN 14227, Teil 10-14 Ungebundene und gebundene hydraulische Gemische, Anforderungen Teil 10: Bodenverbesserung mit Zement • Teil 11: Bodenverbesserung mit Kalk • Teil 12: Bodenverbesserung mit Schlacke • Teil 13: Bodenverbesserung mit hydraulischem Tragschichtbinder • Teil 14: Bodenverbesserung mit Flugasche Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Literatur www.beton.org. Dyckerhoff, Heidelberger, usw. Beton nach Maß (2015), Holcin-Qualifizierte Bodenverbesserung www.kalk.de Schäfer Kalk, Otterbein Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Beispiel: Aufbau von Asphaltstraßen Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Anwendungsbereiche Baustraßen, Befestigung von Wegen und Plätzen Planum stabilisieren Bodenverbesserung Bodenverfestigung Teil des Oberbaukonzeptes (Reduktion von SoB und Asphalt) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bauverfahren und Methoden Verdichten bei optimalem Wassergehalt Bodenaustausch Bodenverbesserung mit stabilisierender Gesteinskörnung Bodenverfestigung mit Kalk Bodenverfestigung mit Zement Bodenverfestigung mit Misch-Bindemitteln (Bodenverfestigung mit bituminösen Bindemitteln) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Arbeitsweise Die Baustelle macht sich den Boden so, wie er benötigt wird. Grundlagen der Bodenverbesserung (bei Grenzwerten Eignungsprüfung vorsehen) Dosiert Ausstreuen Fräsen in Fräsfeld oder der Einbaustelle, je nach Örtlichkeit und Lagendicke Lagenweiser Einbau und Verdichtung, das Material hat je nach Bindemittel eine verzögerte Reaktionszeit. Bindemittel Zement ist frostempfindlich. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Grobschlamm abziehen Strassenbau Vertiefung www.poweleit.eu

Schlamm weg Strassenbau Vertiefung www.poweleit.eu

Einfräsen Strassenbau Vertiefung www.poweleit.eu

Nutzung Strassenbau Vertiefung www.poweleit.eu

Bindemittel Hochhydraulischer Kalk Zement Flugaschen usw. Kombinationen aus Kalk und Zement („Varilith“, u.a.) (Bitumen) (Bentonit) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Es gibt verschiedene Einsatzmöglichkeiten! Erdbau (Unterbau/Untergrund) Verdichtbarkeit ermöglichen, d.h. durch Kalkzugabe den Wassergehalt verringern, Tragfähigkeit Planum erhöhen, d.h. durch Zementzugabe den Boden verfestigen, Frostempfindlichkeit, meist durch Kalkzugabe, verringern. Oberbau Tragfähigkeit durch Zementzugabe erhöhen (Tragschicht-Liefermaterial verringern). Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bodenverbesserung/-verfestigung Wassergehalt Frostgefährdung Bodenverfestigung Standsicherheit Festigkeit Durchstanzen Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Trick der Bodenverbesserung Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Veränderung Proctorkurve Veränderung der Proctor-Kurve bei Kalkzugabe Verschiebung des Schwerpunktes zur „nassen“ Seite und zur geringeren Proctor-Dichte. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Einsatz qualifizierte Bodenverbesserung Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Wasser, Boden und Kalkzugabe Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Aufstandsfläche untere Tragschicht obere Tragschicht Bodenverfestigung Aufstandsfläche untere Tragschicht obere Tragschicht Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Anwendung im Straßenbau (1) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Anwendung im Straßenbau (2) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bindemittel Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bindemitteleignung nach Bedarf Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Arten von Baukalk Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bodenverfestigung mit Kalk Bindiger Boden Kalk Mischen Strukturelle Wasserumlagerung Ionenaustausch Koagulation Umwandlung der Bodenstruktur Verbesserung der Verarbeitbarkeit Verbesserung der Verdichtungswilligkeit Verdichten Hydraulische Verfestigung Herabsetzung der Kapillarität Erhöhung der Frostsicherheit Wasserbeständigkeit (Quellen- Schwinden) Tragfähigkeit Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bodenverfestigung mit Kalk Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Reaktionsfähigkeit Baukalke Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Mischbinder (Beispiel) Dyckerhoff Varilith Dyckerhoff Varilith TF 1 Dyckerhoff Varilith TF 2 Dyckerhoff Varilith TF 3 Dyckerhoff Varilith TF 4 Dyckerhoff Varilith T Dyckerhoff Varilith FF Dyckerhoff Varilith FF1 Dyckerhoff Varilith FF2 Trockene Böden mit hohen Festigkeitsanforderungen. Einsatz in überfeuchteten Böden mit erhöhten Festigkeitsanforderungen Strassenbaulabor Bodenbehandlung

grob- und gemischkörnige Böden wie zuvor, staubarm Dorosol Dorosol 100 Dorosol PRO 100 Dorosol C grob- und gemischkörnige Böden wie zuvor, staubarm fein- bis gemischtkörnige Böden Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Einsatzbereiche Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Einsatz Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Mittlere Bindemittelmenge - Bodenverbesserung Bindemittelmenge in M-% der Trockendichte Boden Bodengruppe Feinkalk Kalk-hydrat Zement Trag-schicht-binder Misch-binde-mittel Grobkörniger Boden - 3 – 6 Fein- und gemischtkörnige Böden 2 – 4 2 – 5 2 - 6 Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Baumischverfahren Baumischverfahren = Ausstreuen und Bodenfräse Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Zentralmischverfahren HGT nur im Zentralmischverfahren (Mischanlage) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bauverfahren nach Fertigerprinzip Einsatz von Spezialfräsen mit Misch- und Dosiergeräten bis ca. 60 cm Tiefe. Fräsen, Aufnehmen, Zerkleinern, Homogenisieren, Rezeptur zugeben, wieder einbauen. Seltene Anwendung. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Mischen oder Fräsen Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bodenverbesserung (Bodenstabilisierung) Maschinentechnik Bodenverbesserung (Bodenstabilisierung) Bodenverfestigung (Bodenvermörtelung) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Beispiel Ausschreibung Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Beispiel Ausschreibung Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Rezeptur – Erfahrungswerte Kalk Hochhydraulischer Kalk [Angaben in %] Feinkalk Kalkhydrat Hochhydraulischer Kalk Bodenverbesserung 2 ... 4 2 ... 5 2 ... 8 Bodenverfestigung 4 ... 6 4 ... 8 4 ... 12 Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Rezeptur Erfahrung Tragschichtbinder Baustoffe Bindemittel (Gew.%) Mineralstoffe und Mineralstoffgemische (Kornanteil > 2 mm) GW, GI, GU > 40 Gew.% SE, SW, SI, SU < 40 Gew.% 3 – 5 6 – 10 Sekundärbaustoffe Betongranulat 4 – 8 Asphaltgranulat mit 5 Gew.% Sand 0/2 und 20 Gew.% Sand 0/4 mm 4 – 7 Überschußsande 8 –12 Steinkohlenflugasche mit Prüfzeichen 5 – 10 Müllverbrennungsasche ohne Filterstäube Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Rezeptur – Erfahrungswerte Zement Bindemittelbedarf für zementverfestigte Tragschichten Zementanteile bei Verfestigungen Bodenart Zementanteil in % bezogen auf RHO,d Boden Zement-gehalt in kg/m³ 1 2 3 4 5 6 GW, GI, GE, SW, SI SE GU, GT, SU, ST GU*, GT*, SU*, ST* UL, TL UM, UA, TM, TA 4 ... 7 8 ... 12 6 ... 10 7 ... 12 10 ... 16 Kiessand Sand, schluffiger S. gleichkörniger Sand Schluff Ton 80 ... 120 120 ... 160 150 ... 200 120 ... 200 180 ... 240 Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Rezeptur – Erfahrungswerte Bitumen Bodenart Bindemittelgehalt in Gew.-% Kiessand gleichkörniger Sand Sand, schluffiger Sand 4 ... 6 4,5 ... 7 5 ... 8 Keine praktische Bedeutung. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Kriterien Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Kriterien Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Überwachung Bindemittel Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Überwachung Boden Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Überwachung Einbaugemisch Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Überwachung verfestigte Schicht Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Anforderungen an Verfestigungen Zeile Bodengruppe Frostwiderstand Druckfestigkeit 1 SW, SI, SE GW, GI, GE entfällt Zement, Tragschichtbinder HT 35 7 Tage: 4,0 N/mm² 28 Tage: 6,0 N/mm² 2 SU, ST, GU, GT Und Böden Zeile 1 dl / l <= 0,1 % wie Zeile 1 Hydraulischer Kalk, Tragschichtbinder HT 15 3 SU*, GU*, UL, UM ST*, GI*, TL, TM, TA 4 Industrielle Nebenprodukte Verfestigung von Mineralstoffgemischen, 28 Tage: 7 N/mm² HGT > 7 N/mm² < qu < 12 N/mm² Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Beispiel Trockendichte δd eines Bodens = 1,8 t/m³; der Wassergehalt wurde mit 10 % bestimmt. Was für ein Boden könnte dies sein? Wieviel wiegt der Boden bei Anlieferung? Als Materialkennwert wurde im Labor eine Proctordichte δd, PR von 1,843 t/m³ bestimmt. Wie hoch ist der Verdichtungsgrad? Ist die Verdichtung ausreichend? Werkpolier 2013

Praktisches Vorgehen Bodenkennwerte ermitteln (Probenmenge ca. 50 bis 100 kg): Sieblinie, Proctordichte Proctor-Wassergehalt - Natürlicher Wassergehalt Bindemittelart (Kalk, Zement, Tragschichtbinder, …) wählen. Kalk bei zu viel Wasser, Zement bei Verfestigung. Bindemittelmenge wählen, ggf. variieren. ca. 60-80 km/m³ gleich 15 bis 20 kg/m² (bei 25 cm Lagenstärke). Mischung im Labor herstellen. Wassergehalt, Proctor, Festigkeit Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Sieblinie (1) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Sieblinie (Korngrößenverteilung) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Grobkörniger Boden – unproblematisch Feinkörniger Boden: Siebung - Trocknung Grobkörniger Boden – unproblematisch Feinkörniger Boden: Bei Trocknung auf 105 °C gibt es gebrannte Steine. D.h. eher nur moderat bei z.B. 80 °C trocknen, und Excavator benutzen. Gemischt-Körnige Böden: Da muß man schauen, wie der Boden zusammengesetzt ist (Feinanteile). Eher so wie bei den feinkörnigen Böden. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Gemischt-Körnige Böden: Siebung - Feinanteile Grobkörniger Boden unproblematisch Feinkörniger Boden: nicht zu viele Feinanteile bei der Naßsiebung verlieren. Gemischt-Körnige Böden: Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Bodenart DIN 4022 – feinkörnige Böden Grobkornbereich Feinkornbereich Siebung Grobkornbereich Feinkornbereich Schlämmanalyse Konsistenzen Bodenart Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Siebung – Schlämmanalyse (1) Gravimetrische Siebung und Sedimentation werden an der Feinkorngrenze übereinander gebracht. Das paßt häufig nicht: Versuchsablauf überprüfen. Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Siebung – Schlämmanalyse (2) Versuchsablauf planen! Gleichmäßiges Raumklima! Ablesung des Aräometers: 30 sec; 1 min; 2 min; 5, 15, 45 min; 2, 6, 24 d.h. bis ca. 10 Uhr muß die Suspension angerührt sein! Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Materialkennwert Proctordichte, -wassergehalt Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Versuchsdurchführung Proctor Boden wird getrocknet Bei feinkörnigen Böden nicht darren, da man sonst „Klinker“ produziert, die man wieder – bodenverändernd – zerkleinern muß. Überschlägige Berechnung der Wasserzugabe Wasserzugabe variiert vom Bodentyp her! Grobkörnige Böden, feinkörnige Böden, gemischt-körnige Böden, Wiederverwendung der Bodenprobe und Wassergehaltssteigerung bei grobkörnigen Böden zulässig. Ggf. Problem Schlagzertrümmerung. Jeweils neuer Wasseransatz auf den getrockneten Boden bei fein- und gemischtkörnigen Böden, um gleiche Wassereinwirkzeit zu erreichen. Hier beeinflußt die Versuchsdurchführung ERHEBLICH die Trockendichte! Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Natürlicher Wassergehalt Versuch Nr. 1 2 3 4 5 Probe Nr. - (1) Feuchte Probe + Behälter m1 [g] 503,4 1.078,4 (2) Trockene Probe + Behälter m2 500,2 1.075,1 (3) Behälter mB 382,2 920,8 (4) Porenwasser (2) – (1) mW 3,2 3,3 (5) Trockene Probe (2) – (3) md 118,0 154,5 (6) Wassergehalt (4) / (5) w [1] 0,03 0,02 (7) (6) In [%] [%] 2,7 2,1 (8) Mittelwert 2,4 Werkpolier 2013

Versuche in der Übersicht (Ausgangsboden) Natürlicher Wassergehalt, Korndichte („Tauchwägung“), Korngrößenverteilung, Proctordichte und optimaler Wassergehalt, Organische Bestandteile („Glühverlust“), Schädliche Betandteile, Umweltrelevante Inhaltsstoffe (LAGA). Bindemittel (Datenblatt) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Reaktionszeit Insbesondere beim Proctorversuch ist die Reaktionszeit der Bindemittel zu beachten. Diese sind für die einzelnen Versuchsteile gleich zu wählen. Sie orientieren sich auch an den baubetrieblichen Einbauzeiten. Zement: 1 h Tragschichtbinder: 2 h Hydraulischer Kalk: 4 h Mischbinder: 4 h Baukalk: 6 h Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Proctorkurven und Bindemittel Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Wassergehaltsreduktion mit Bindemittel Strassenbaulabor Bodenbehandlung

ED-Festigkeitswerte Strassenbaulabor Bodenbehandlung

CBR-Versuch (1) CBR = California Bearing Ratio Siehe: TP BF-Stb Teil B 7.1 (2012) CBR beschreibt die Tragfähigkeit eines Bodens oder Boden-Bindemittel-Gemisches für den Verkehrswegebau im Vergleich zu einem kalifornischen Standardboden mit hoher Tragfähigkeit. Beim CBR-Versuch wird ein Stempel mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit in die in einem CBR-Topf (150 mm Durchmesser) befindliche Probe eingedrückt. Die für Eindringtiefen von 2,5 und 5 mm notwendigen Stempeldrücke werden ermittelt und in Bezug zu den korrespondierenden Drücken des Californischen Standardbodens gesetzt. Entsprechend wird der CBR-Wert in % angegeben. Aus den CBR-Werten werden auch Aussagen zur Frostsicherheit abgeleitet. Zwischen den aus dem Lastplattendruckversuch und aus dem CBR-Versuch bestimmten Tragfähigkeiten gibt es keine rechnerische Beziehung, Vergleichstabellen werden jedoch erstellt (z.B. Schweizer Norm SN 640 317 b). Strassenbaulabor Bodenbehandlung

CBR-Wert (1) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

CBR-Wert (2) Strassenbaulabor Bodenbehandlung

CBR-Festigkeitswerte Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Praxisbeispiel Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Versuche in der Übersicht (Rezeptur) Proctordichte und optimaler Wassergehalt, Einaxiale Druckfestigkeit, nach Feuchtraumlagerung, nach Wasserlagerung. CBR-Versuch Nach Feuchtraumlagerung, Dpr = 100 %, Probekörper Ø 100 mm bei Größtkorn 16 mm Ø 150 mm bei Größtkorn 32 mm Strassenbaulabor Bodenbehandlung

Einaxiale Druckfestigkeit Höchstwert der einaxialen Druckspannung: qu = max σ Einaxiale Druckspannung: σ = F / A Stauchung: Є = Δh / ha Strassenbaulabor Bodenbehandlung

CBR - Versuch CBR = California-Bearing-Ratio Werte Vergleichsboden: Empirischer Wert zur relativen Tragfähigkeit eines Untergrundes. Stempeleindrückung: A = 1.963 mm², v = 1,25 mm/min. CBR = P / PS . 100 % P = Stempeldruck in N/mm² - Versuchsboden PS = Stempeldruck in N/mm² - Vergleichsboden Werte Vergleichsboden: Stempeldruck PS in N/mm² 7,00 10,45 13,30 16,00 Eindringtiefe in mm 2,50 5,00 7,50 10,00 Beispiel: Strassenbaulabor Bodenbehandlung