DE10302772A1

DE10302772A1 - Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10302772A1
Application number: DE2003102772
Authority: DE
Inventors: Olaf Stolzenburg
Original assignee: LOGIG LOGISTIC CONSULT INGENIE; LOGIG-LOGISTIC CONSULT INGENIEURGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: LOGIG LOGISTIC CONSULT INGENIE; LOGIG-LOGISTIC CONSULT INGENIEURGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: DE10302772B4; WO2004065330A2; WO2004065330A3; DE20315770U1

Abstract

Der innovative Baustoff besteht aus einem anfänglich zeitweise verflüssigten, selbst erhärtenden Boden-Zusätze-Gemisch aus Gesteinskörnungen, Recyclingmaterial und/oder aus Bodenaushub, das durch Zugabe von Zusatzmitteln in verflüssigter Form eingebracht und verbaut wird. Seine Eigenschaften können verwendungsspezifisch modifiziert werden. Der Baustoff ist insbesondere für die Gründung, Hinterfüllung oder Überschüttung von Bauwerken, Leitungs- oder Kabelschächten, für Auffüllungen, für Hohlraumverfüllungen, für Straßen, Wege und Dämme sowie für die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln geeignet. Vorteilhaft wird der Baustoff eingesetzt beim Verbauen oder Verfüllen schwer zugänglicher Bereiche im Tiefbau, wie z. B. beim komplexen Verlegen unterschiedlicher Medienleitungen in schmalen Gräben sowohl in innerstädtischen Bereichen, wo zur Minimierung der Grabenweite und damit des Bodenaushubs die Medienleitungen im wesentlichen vertikal fluchtend oder leicht versetzt übereinander verlegt werden. Der Baustoff findet daneben Verwendung bei der Errichtung von Wällen und Dämmen, die dem Hochwasserschutz dienen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Baustoff, bestehend aus einem anfänglich zeitweise verflüssigten, selbst erhärtenden Boden-Zusätze-Gemisch aus Gesteinskörnungen, Recyclingmaterial und/oder aus Bodenaushub, das durch Zugabe von Zusatzmitteln in verflüssigter Form eingebracht und verbaut werden kann und dessen wesentliche Eigenschaften, den einzelnen Verwendungen entsprechend, gezielt veränderbar sind oder künstlich geschaffen werden können.
Der Baustoff ist insbesondere für die Gründung, Hinterfüllung oder Überschüttung von Bauwerken, Leitungs- oder Kabelschächten, für Auffüllungen, für Hohlraumverfüllungen, für Straßen, Wege und Dämme sowie für die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln geeignet.
Vorteilhaft wird der Baustoff eingesetzt beim Verbauen oder Verfüllen schwer zugänglicher Bereiche im Tiefbau, wie z. B. beim komplexen Verlegen unterschiedlicher Medienleitungen (Schmutzwasser, Regenwasser, Mischwasser, Gas, ELT, Trinkwasser, Telekommunikation, Fernwärme usw.) in schmalen Gräben sowohl in innerstädtischen Bereichen, wo zur Minimierung der Grabenbreite und damit des Bodenaushubs die Medienleitungen im wesentlichen vertikal fluchtend oder leicht versetzt übereinander verlegt werden als auch bei Neuerschließungen. Dabei besteht die Notwendigkeit, die zwischen den Medienleitungen existierenden Hohlräume nach der Verlegung der Medienleitungen vollständig zu verfüllen und setzungsfrei zu verfestigen. Bei bekannten Lösungen nach dem Stand der Technik erfolgt dies, indem jede einzelne Medienleitung im Graben mit geeignetem Material zum Beispiel Erdbaustoffen, wie Schotter, Sand, Kies, verdichtungsfähigem Aushubmaterial etc.) verfüllt und dieses anschließend verdichtet wird. Aufgrund der räumliche beengten Einbauverhältnisse ist eine Verdichtung selten erfolgreich durchführbar. Es entstehen dabei regelmäßig schlecht verdichtete Zwickelbereiche bis Hohlräume unterhalb der Rohrleitungen, die bei späterer mechanischer Belastung (z. B. beim Überfahren durch Straßenfahrzeuge) zu Setzungserscheinungen und in der Folge zu Rissen und Brüchen in den Medienleitungen führen können.
Der Baustoff findet ferner weitere Anwendungen wie z. B. bei der Errichtung von Wällen und Dämmen, die dem Hochwasserschutz dienen.

Bekannt sind Baustoffe, die in verflüssigter Form mittels Pumpen in Gräben und Kanälen eingebracht werden können. Die Nachteile dieser bekannten flüssigen Verfüllstoffe (Dämmer) bestehen darin, dass der flüssige Verfüllstoff aus definierten Sanden mit vorgegebener und optimierter Sieblinie hergestellt werden muss, relativ langsam erhärtet (bis zu mehreren Tagen) und nach seiner Erhärtung eine Festigkeit aufweist, die so hoch ist, dass es bei bestimmten Belastungssituationen und Verlegebedingungen (z. B. bei unzureichender Überdeckung und/oder unzureichender Verfüllung) zu nachträglichen, zum Teil zeitlich verzögerten Beschädigungen an den verlegten Rohrleitungen durch unkontrollierte Last- und Schwingungseintragungen von der belasteten Oberfläche her kommt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn infolge der hohen Festigkeit die Schwingungen des Straßenverkehrs in den Straßenunterbau so eingeleitet werden, dass sie die Rohrleitungszone weitgehend ungedämpft erreichen. Dies erfolgt z. B., wenn die einaxiale Druckfestigkeit des verfestigten Bodenaushubs nach seiner Erhärtung eine Druckfestigkeit von > 0,7 N/mm² aufweist und der Umgebungsboden einer Bodenklasse 3 entspricht.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme flüssiger Verfüllstoffe besteht darin, dass sie bei bestimmten Umgebungsbedingungen (z. B. zu hohe Konzentrationen an wasserlöslichen Salzen, hohe Gehalte huminer Bestandteile im Bodenaushub etc.) sehr langsam (z. B. Erhärtungsgrad nach mehreren Tagen < 10 %) bis nicht erhärten und bei verzögerter Erhärtung ihre Endfestigkeit oft nicht dem avisierten und benötigten Wert entspricht. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten flüssigen Verfüllstoffe ist die sehr geringe Aushärtegeschwindigkeit und der Umstand, dass die Erhärtung aufgrund mehrerer, stochastisch wirkender Einflussgrößen nicht determiniert innerhalb technologisch vorgegebener Zeitintervalle erfolgt. Dies verhindert sinnvolle und wirtschaftliche Einbautechnologien mehrerer Leitungen übereinander in einem vertretbaren Zeitraum mit diesen bisher bekannten Baustoffen, da die Wartezeiten bis zu einer ausreichenden Verfestigung zu unwirtschaftlichen Baustillstandszeiten führen würden.

Bekannt sind auch flüssige Verfüllmaterialien auf der Basis von Sanden mit definierten Sieblinien und Bentonitzusätzen (sogenannte „Bodenmörtel"), die zwar unmittelbar nach dem Verfüllen unter Aushärtung die geforderte Endfestigkeit erreichen. Aufgrund chemischer Wechselwirkungen des tonhaltigen Boden-Mörtels mit den angrenzenden Stoffen oder den mit dem Sand in das Boden-Mörtelgemisch zugegebenen Sand- und Grundwasserinhaltsstoffen kommt es jedoch regelmäßig zu technologischen Störungen des Baufortschrittes als Folge der verzögerten bzw. unplanmäßig ablaufenden Aushärtung.

Aus der DE 197 17 763 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Verfüllmassen aus zerkleinertem Beton, Mauerwerk, Mörtel, Dachziegeln oder Gemischen daraus bekannt, die auf Korngrößen < 40 mm zerkleinert werden, wobei der zerkleinerte Beton, das Mauerwerk, der Mörtel, die Dachziegel oder die Gemische daraus mit 10 bis 50 Masse % Wasser, mit 0,5 bis 5 Masse % Ton-Soda-Gemisch und mit 1 bis 10 Masse % Zement oder hydraulischem Kalk vermischt werden. Die so geschaffene Verfüllmasse ist für die Gründung, Hinterfüllung oder Überschüttung von Bauwerken, Leitungs- oder Kabelschächten, für Auffüllungen, für Straßen und Wege sowie für die Einbettung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln geeignet, wenn es nicht zu den o.g. Behinderungen des Aushärtungsprozesses auf Grund der verwendeten Bentonit-(Ton-) Basis kommt.

Nachteile dieser Lösung sind, dass die bereits genannten chemischen Wechselwirkungen den Abbindeprozess negativ beeinflussen können und auch nur eine relativ schmale Bandbreite von Sanden und Kiesen für die Herstellung Verwendung finden kann. So schließt diese Lösung die Verwendung von Aushubmassen aus. Ferner sind diese Lösungen temperaturempfindlich und neigen ebenfalls zum starken Wasserabsondern.

Aus der DE 198 51 256 C2 ist ein Verfahren zum Verfestigen von insbesondere schadstoffhaltigen, staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen, Erdstoffen, Lockergestein oder recyceltem Baumaterialien bekannt, bei dem zunächst eine wässrige Suspension aus 50 bis 100 g Tonmehl je 1 Liter Wasser durch intensives Mischen hergestellt wird. Nachfolgend werden die Anfallstoffe, Erdstoffe oder das recycelte Baumaterial mit der vorbereiteten wässrigen Suspension vermischt. Daran schließt sich ein Aushärten und Verfestigen der Mischung an, wobei der Mischung 10 bis 40 Masse % Tonmehl-Suspension und 1 bis 10 Masse % anorganisches Bindemittel zugegeben werden. Bevorzugt wird als Tonmehl aktivierter Betonit eingesetzt. Als anorganisches hydraulisches Bindemittel wird vorzugsweise Zement und/oder Flugasche verwendet. Zur Steuerung des Aushärtevorganges werden dem Gemisch vorteilhaft Anfallstoff-Tonmehl-Bindemittel als Abbindebeschleuniger bzw. -verzögerer zugegeben.

Nachteile dieser Lösung sind der schwer kontrollierbare Abbindeprozess und dessen nicht kontrollierbare Nacherhärtung sowie der Umstand, dass auch hier neben der oft sehr langsamen bis mitunter gar nicht erfolgenden Verfestigung der Flüssigmasse auch nur eine relativ schmale Bandbreite von Sanden und Kiesen für die Herstellung Verwendung finden kann. Auch hier erfolgt die zeitweise Verflüssigung auf der Basis der Zugabe aktivierter Bentonite und von Zement als Bindemittel. Auf Grund chemischer Wechselwirkungen mit den angrenzenden Bodenbereichen oder mit dem im Boden enthaltenen Boden- oder Grundwasser weisen diese Gemische zeitweise Störungen während des Aushärtens auf. Schluffige, lehmige und tonige Böden können mit dieser Methode auf der Basis von Bentoniten nicht in einer technisch brauchbaren Form verflüssigt werden. Damit ist diese Methode nicht geeignet, alle vorkommenden Aushubmassen in einer wirtschaftlichen und technisch machbaren Form zeitweise zu verflüssigen und als Material für die Grabenverfüllung mit den Anforderungen an die Rohrlagerung und Umhüllung zur Verfügung zu stellen.

Bekannt sind ebenfalls Methoden zur zeitweisen Bodenverflüssigung, die auf der Zugabe von Zementsuspensionen basieren. Derartige Gemische haben die Eigenschaft, nachzuerhärten, so dass ein nachträglicher Zugang zu derart verlegten Leitungen oft stark erschwert ist und auch die Schwingungs- und Lastübertragung in solcherart verfestigten Bereichen ungedämpft erfolgt und damit zu Schäden bis Zerstörungen führen kann.

Insbesondere existiert bisher keine Methode der zeitweisen Verflüssigung, die eine Verarbeitung schluffiger oder sehr tonhaltiger Böden in flüssiger Form ermöglicht. So kommt es beim Einsatz bekannter Komponenten regelmäßig bei einer Verflüssigung zu starken Schwindformen, wenn der verwendete Bodenaushub sehluffige und/oder tonhaltige Bestandteile aufweist. Darunter leidet die Dauerfestigkeit des verarbeiteten Materials. Derartige Böden müssen daher bisher entweder ausgetauscht werden oder man kalkt sie auf und macht sie so mechanisch verdichtungsfähig. Der Nachteil dieser Methode besteht jedoch in der oft sehr starken und vor allem unkontrollierten und ungleichmäßigen Nacherhärtung derartiger aufgekalkter Böden infolge chemischer Reaktionen des Kalks mit den in jedem Boden enthaltenen Mineralien.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu eliminieren und die Produktion eines Baustoffes zur Verwendung als flüssiger Verfüllstoff zu ermöglichen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung aus beliebigem Bodenaushub, Recyclingmaterial, Sanden, Kiesen und anderen geeigneten Schüttstoffen und zu seinem Einsatz vorzuschlagen, das eine gezielte Einstellung der End- und Dauerfestigkeit und eine genaue Steuerung des Aushärteverhaltens über der Zeit, sowie weiterer gewünschter Stoffeigenschaften wie z. B. Wärmedämmung, Wasserdichtheit, gesteuerte Dichte usw. bei insgesamt kurzen technologischen Abbindezeiten ermöglicht. Ebenso sollen die im verwendetem Bodenaushub enthaltenen Bodeninhaltsstoffe und/oder das aufgenommene Grund- und Oberflächenwasser keinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des erhärteten Baustoffs sowie auf den Erhärtungsverlauf und die Abbindegeschwindigkeit haben. Auch sollen die verwendeten Komponenten des Baustoffes keine zusätzliche ökologische Belastung des Bodens und des Grundwassers nach sich ziehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Baustoff mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Ein Verfahren zur Herstellung des Baustoffes und ein Verfahren zu seinem Einsatz sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.

Vorzugsweise Weiterbildungen des Baustoffes und der Verfahren zu seiner Herstellung und seinem Einsatz sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.

Der innovative Baustoff besteht aus Erdstoffen mit und ohne mineralische Gesteinskörnungen und ähnlich gearteten anorganisch-mineralischen Anfallstoffen. Das Material ist so zusammengesetzt, dass der verwendete Erdstoff in verflüssigter Form selbstverdichtend insbesondere als Verfüllmaterial von Rohrleitungsgräben, Hohlräumen, oder zur Lagerungssicherung bei komplexer Leitungsverlegung mehrerer Leitungen übereinander und leicht versetzt übereinander eingesetzt werden kann.

Der innovative Baustoff ist ebenso geeignet zur Herstellung wasserundurchlässiger Schichten für Hochwasserschutzbauten und zur Sicherung bestehender Deichbauten.

Neben den Erdstoffkomponenten besteht der Baustoff aus einem Gemisch aus einem oder mehreren anorganisch-mineralischen Bindemitteln und mindestens einem ökologisch abbaubaren Zusatzmittel auf pflanzlicher Basis, das aber auch zusätzliche anorganische Komponenten enthalten kann. Weitere mineralische Zusatzstoffe sind so ebenfalls einsetzbar, je nach den gewünschten zusätzlichen Eigenschaften wie z.B. Dichteminderung oder Wasserundurchlässigkeit.

Diese Bestandteile des Gemisches werden unter Zugabe von Wasser fließfähig eingestellt und intensiv gemischt. Nachfolgend wird das viskose Gemisch verbaut. Die Erhärtung und Verfestigung des Baustoffs erfolgt je nach Einstellung in einem frei einstellbaren Zeitraum von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Trotz des Wasseranteils, der die Fließfähigkeit des Systems ermöglicht und dazu beiträgt, dass der Baustoff nach dem Erhärten mit einfachen mechanischen Mitteln (z. B. einem Spaten) bearbeitbar und im Bedarfsfall leicht rückbaubar ist, treten beim Erhärten weder Schwindungen noch Setzungen nennenswerter Größe auf, so dass keine ungewollten Risse und Hohlräume entstehen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der erhärtete Baustoff eine variabel einstellbare Wasserdurchlässigkeit aufweist und sich auch andere wichtige Eigenschaften gezielt verändern oder herstellen lassen. Da sich auch die Festigkeit des Materials einstellen lässt, kann das Material sowohl für die Rohrbettung und Umhüllung eingesetzt werden, bei der es auf die bereits geschilderten Eigenschaften ankommt, aber auch für spezielle Verfüllungen mit hohen Festigkeiten Anwendung finden.

Neben bekannten Erdstoffen können dem Baustoff auch recycelte Werkstoffen wie Beton, Mauerwerkskomponenten, Mörtel, Dachziegel oder Gemische sowie Stoffe mit oder ohne mineralische Gesteinskörnungen und anorganische, mineralische Anfallstoffe als Basismaterial zugegeben werden.

Ein besonderer Vorteil besteht in der bereits geschilderten Möglichkeit, sandige bis schluffige und tonige, also beliebige Erdstoffe aus dem unmittelbaren Bodenaushub zu verwenden.

Als anorganisch-mineralische Bindemittel werden vorteilhaft Zement, Kalk, Gips und/oder natürliche und künstliche Puzzolane eingesetzt. Neben den bekannten, guten Festigkeitseigenschaften zeichnen sich diese Stoffe durch vergleichsweise geringe Beschaffungskosten aus. Ebenso führt die Verwendung dieser Stoffe zu keiner zusätzlichen Belastung des ökologischen Systems.

Als ökologisch abbaubares Zusatzmittel auf pflanzlicher Basis werden vorteilhaft Zelluloseprodukte, organische Fasern und/oder Tenside etc. eingesetzt. Diese organischen Zusatzstoffe, z. B. auf Zellulosebasis oder unter Verwendung ähnlich wirkender, wasserretendierender Stoffe und/oder quellfähiger Materialien, beeinflussen unmittelbar das Wasserrückhaltevermögen des Baustoffes. Dadurch wird eine homogene Verteilung des Zugabewassers im Bodengemisch ermöglicht. Der Baustoff bleibt somit während des Aushärtens gleichmäßig fließfähig ohne der sonst üblichen Neigung zur Wasserabsonderung („Bluten"). Ferner ist dadurch ein homogenes und steuerbares Abbindeverhalten gewährleistet.

Das überschüssige, zum Erreichen der Fließfähigkeit und zur Selbstverdichtung zugegebene Anmachwasser wird größtenteils absorptiv temporär durch den organischen und/oder mineralischen Zugabestoff und später teilweise kristallin durch das Bindemittel gebunden. Der organische Stoff bewirkt zudem eine Änderung der Oberflächenspannung des Wassers, wodurch eine Verbesserung der Fließfähigkeit erfolgt, die Reibungskräfte des Wassers groß genug werden, um die Erdanziehungskraft zu überwinden und es so zu keiner natürlichen Entmischung mehr kommt.

Aufgrund der vorteilhaften Wirkungen des organischen Zusatzmittels werden nur geringe Mengen anorganisch-mineralischer Bindemittel, wie z. B. Kalk (EN 459/DIN 106), Zement nach EN 196 oder Tonerde-Zemente als festigkeitsbildende Komponenten benötigt. Die anorganisch-mineralischen Bindemittel ermöglichen zudem eine gezielte Einstellung des pH-Wertes des Flüssigbodens. Die Kombination der anorganischmineralischen Bindemittel bewirken auch einen Abbau der Oberflächenspannung des Wassers und in der Folge einen Abbau der Fließfähigkeit und eine kontrollierte Einleitung des Erhärtungsvorganges. Dieser Vorgang ist abgeschlossen mit Erreichen der gewünschten, einstellbaren Endfestigkeit. Über die Art und Menge der jeweils verwendeten Bindemittelkomponenten in Kombination mit dem Zusatzmittel wird die Abbindegeschwindigkeit, die erreichbare Endfestigkeit und andere wichtige und gewollte Eigenschaften determiniert bestimmt.

Die Zugabemengen der vorgehend genannten Zusatzmittel liegen beispielhaft zwischen 1 kg/m³ bis 40 kg/m³ herzustellenden Flüssigbodens, wobei die individuelle Beschaffenheit und die Zusammensetzung des Bodens eine entsprechende Bedeutung besitzen.

Mit dem innovativen Verfahren besteht die Möglichkeit der Verflüssigung aller z. Z. bekannter Erdstoffe, Böden, Sande, Kiese, Tone und Recyclingmaterialien.

Die Einstellung der wichtigsten Eigenschaften des erhärteten Baustoffes, wie z.B. EV₂-Wert, einaxiale Druckfestigkeit, Biege- und Zugfestigkeit oder das Schwingungsdämpfungsverhalten des erhärteten Baustoffs erfolgt durch die gezielte Kombination der Zugabestoffe und die Veränderung der Mengenverhältnisse der Mischungskomponenten.

Daneben sind weitere, relevante Eigenschaften des Baustoffes, wie die Wasserdurchlässigkeit, der pH-Wert, die Wärmedämmung, die Abrasionsfestigkeit gegen Wasserüberfluss, seine Dichte, die Färbung usw. durch Compound und Mischungsverhältnisse direkt beeinflussbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Ausführungsbeispiele dargelegt und durch Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Einen innerstädtischen Graben für die Verlegung von mehreren im wesentlichen vertikal fluchtend verlegten Medienleitungen in einer Schnittdarstellung.
2: Eine schematisierte Darstellung der Technologie einer Rohrverlegung und Grabenverfüllung mit dem erfindungsgemäßen Baustoff.
3:
4: Einen Damm zum Schutz von Siedlungsräumen zum Zeitpunkt seiner Sanierung mittels eines Kernes aus RSS-Flüssigboden, hergestellt aus dem Altmaterial des Kerns, der die Stabilität des Dammes, seine Widerstandskraft gegen Durchweichung und drückendes Wasser wie auch seine Anfälligkeit gegen Deichbrüche bei überströmendem Wasser verbessert.
5:Flüssigbodens Vorbeugender Hochwasserschutz und preiswerte Deichsanierung oder Neubau im Bedartsfall (siehe 4 und 5)
Die 4 und 5 zeigen die Einsatzmöglichkeiten des innovativen Baustoffes „RSS-Flüssigboden" im Bereich des akuten und des präventiven Hochwasserschutzes.
4 zeigt die Möglichkeit, das Material zur schnellen und wasserdichten Erhöhung der Deichkrone und zur Verstärkung und Abdichtung des Deiches zu verwenden, wenn dieser durchzuweichen droht. Das Material kann dabei sowohl die landseitige Deichfläche als auch die wasserseitige verstärken, da es auch unter Wasser aushärtet und mit einer speziellen Technologie beim wasserseitigen Aufbringen trotz des strömenden Wassers am Ort belassen werden kann.
5 zeigt den Einsatz des innovativen Baustoffes „RSS – Flüssigboden" für die Sanierung von funktionsgefährdeten Deichen. Für den Neubau von Deichen kann eine analoge Technologie genutzt werden.
5:
Ausführungsbeispiel 1:
In 1 sind mehrere Medienleitungen M (Ver- und Entsorgungsleitungen), leicht versetzt übereinander in einem schmalen Rohrgraben verlegt, dargestellt.
Bei einer derartigen Verlegeart stellen sich folgende Probleme dar:

– Wie soll der für die Grabenverfüllung im klassischen Einbaufall eingesetzte Verfüllstoff setzungsfrei verdichtet werden?
– Wie kann bei derartigen Arbeiten vermieden werden, dass die bereits verlegten und somit unten liegenden Leitungen bei der Verdichtung des Erdstoffes, der die darüber verlegten Leitungen umhüllt, durch die Krafteinwirkung von oben beschädigt werden?
– Wie kann ein nachträglicher Zugriff z.B. für zusätzliche Hausanschlüsse bei einer Lückenschließung auf jede beliebig tief verlegte Leitung gesichert werden, ohne die darüber liegenden Leitungen zu beeinflussen oder schwierige und aufwendige Sicherungsmaßnahmen zu erfordern?
– Wie kann ein so schmaler Leitungs- und Rohrgraben realisiert werden, wenn üblicherweise bereits für den bei klassischer Grabenverfüllung notwendigen Verdichtungsvorgang eine entsprechende Arbeitsbreite für die benötigte Technik erforderlich ist?
– Wie können Bereiche schlechter Verdichtung oder gar Hohlräume auf Grund schlechter Zugänglichkeit der Verdichtungsräume und speziell des Zwickelbereiches der Rohre vermieden werden?
– Wie können Mehraufwendungen beim Bauen auf Grund der Platzverhältnisse des schmalen Grabens und somit Kostensteigerungen vermieden werden?
– Wie kann bei nicht ausreichenden Verlegetiefen und somit auch nicht ausreichender Frostsicherheit für z.B. die Trinkwasserleitung dennoch der vorhandene Tiefenraum für die komplexe Verlegung frostgefährdeter Medien ausreichen?
– Wie können übereinander liegende Leitungen bei einem nachträglichen Zugriff rechtzeitig erkannt und richtig nach der jeweiligen Leitungsart eingeordnet werden?
– Wie kann ein derartiges System die hohen und in der Zukunft mit hoher Wahrscheinlichkeit noch zunehmenden Umweltschutzanforderungen z.B. an die Sicherheit der Untergrundverhältnisse gegen verschmutzendes Abwasser erfüllen?
– Wie kann gesichert werden, dass eine derartige Bauweise mit übereinander angeordneten und scheinbar damit fixierten Ver- und Entsorgungsleitungen dennoch flexibel bei sich eventuell zukünftig ändernden Nutzeranforderungen reagieren kann?
– Wie können bei unterschiedlichen Eigentumsverhältnissen die verschiedenen Betreiber mit einer derartigen Lösung leben, ohne zusätzliche Reibungen bei möglichen Baumaßnahmen oder beim Betrieb der Netze hinnehmen zu müssen?

Die Antwort auf alle diese Fragen gibt der innovative Baustoff „RSS – Flüssigboden" und die mit seinem Einsatz möglichen Technologien, die der obigen Darstellung teilweise bereits zu entnehmen sind.
So ist 1 entnehmbar, dass der Gehweg G leitungsfrei gehalten und als späterer Montage- und Arbeitsbereich für den seitlich erfolgenden Zugriff auf die verlegten Medienleitungen genutzt werden kann.
Die Technologie des Rohrleitungsbaus wird in 2 schematisch dargestellt: Der innovative Baustoff „RSS – Flüssigboden" kann sowohl in einem Transportbetonwerk, einer anderen externen Mischeinrichtung als auch auf der Baustelle hergestellt werden. Dabei kann diese Herstellung sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich wie im dargestellten Beispiel erfolgen.
Im dargestellten Beispiel wurde der Aushub beprobt und an Hand der Analysewerte die Zusammensetzung des bodenindividuellen Compounds ermittelt. Die Ergebnisse werden dem jeweiligen Mischwerk zur Verfügung gestellt. Dort wird es entweder als Gemisch aus Wasser und Compound in das Mischfahrzeug (Betonmischfahrzeug) eingebracht oder ohne Wasser trocken in den Mischraum gebracht. Als zweiter Schritt erfolgt die Zugabe des betreffenden Erdstoffes in den Mischraum, dem das Bindemittel folgt. Die nach vorgegebener Rezeptur angemischte Flüssigbodenmasse wird im beschriebenen Beispiel vom Mischfahrzeug zum Einbauort in stark viskoser Form gebracht. Dort wurden bereits Punktauflager aus manuell verfestigtem Erdstoff oder mit spezifischen systemeigenen Hilfsmitteln hergestellt und die erforderlichen Rohre verlegt.
Der angelieferte und hoch viskose Flüssigboden wird für die Lagestabilisierung punktuell auf die verlegten Rohre aufgebracht und bindet in der hoch viskosen Form schnell ab. Er wird ebenfalls zum Herstellen der höheren Sperren benutzt, die den Verfüllbereich vom Verlegebereich trennen und somit technologisch entkoppeln. Damit werden unnötige Wartezeiten vermieden und der Arbeitsprozess enorm beschleunigt. Der dann für die Grabenverfüllung benötigte Flüssigboden wird dünnflüssig eingebracht und füllt so alle vorhandenen Räume also auch den Zwickelbereich des Rohrauflagers. Die Verfüllhöhe wir durch den Laser fixiert, der zur Verlegung der nächstfolgenden Rohrleitung deren Höhenlage bestimmen hilft. Bei Erreichen der Sohlhöhe der nächsten Leitung wird der Verfüllvorgang abgebrochen.
Um die Technologie der Rohrverlegung flexibel gestalten zu können und keine großen Straßenbereiche längere Zeit aufreißen zu müssen, kann der innovative Baustoff „RSS – Flüssigboden" schnell abbindend eingestellt werden. So gelingt es, bereits nach relativ kurzer Zeit von z.B. 2 Stunden, über dem gerade verfüllten Bereich die nächste Leitung zu verlegen.
Der verfüllte Grabenbereich ist im vorliegenden Fall durch Verbau gesichert. Der Verbau wird im noch flüssigen Zustand des Baustoffes „RSS – Flüssigbodens" gezogen. Dadurch können auch in den Grabenrandbereichen keine Hohlräume entstehen. Der Bagger kann auf Grund der schmalen und verbauten Gräben meist über dem jeweiligen Graben operieren und so alle nötigen Arbeitsgänge wie Setzen des Verbaus, Verlegen der Rohre und Ziehen des Verbaus durchführen.
Ausführungsbeispiel 2
3 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung den Querschnitt eines Dammes zum Hochwasserschutz. Durch den Auftrag des innovativen Baustoffes „RSS-Flüssigboden" kann innerhalb kürzester Fristen eine Erhöhung der Dammkrone 1 vorgenommen werden. Auf die durchweichende Dammfläche 3 kann zusätzlich eine Schicht des Baustoffes aufgetragenen werden. Diese Anwendungen dienen insbesondere dem aktiven Schutz von Siedlungsräumen vor eindringendem Hochwasser zum Zeitpunkt akuter Hochwassergefahr.
Wirkung:
Der Kern der Dammkrone aus dem innovativen Baustoff „RSS-Flüssigboden" ist sofort wasserundurchlässig und sperrend. Die Aufschüttung aus wasserundurchlässigem Baustoff „RSS-Flüssigboden" wirkt als geschlossene Masse und ist in sich verbunden und homogen.
Vorteile:
Große Massen an Baustoff können sehr schnell mit fast überall vorhandener Technik (z. B. Betonmischer und Betonpumpen) an jeden beliebigen Ort gebracht und eingebaut werden.
Die schnelle Herstellung großer Massen von Baustoff ist über die fast überall vorhandenen Anlagen möglich (z. B. Betonmischanlagen etc.) möglich.
Der innovative Baustoff ermöglicht eine leichte und schnelle Entfernung der Materials nach erfolgter Nutzung.
Der Baustoff ist ein deutlich preiswerteres Material (einschließlich des Einbaus vor Ort) als die derzeitige Methode des Verbaus mit Sandsäcken. Allein die Kosten der noch ungefüllten Sandsäcke sind höher, als die Kosten des Baustoffes mit Transport und Einbau vor Ort. wobei die Sandsäcke erst noch an den Füllort transportiert und dort meist händisch an den Bedarfsort gebracht werden müssen.
Der innovative Baustoff kann unter Wassereinfluss problemfrei erhärten und ist wetterunabhängig einsetzbar.
Ausführungsbeispiel 3:
4 und 5 zeigen beispielhafte Einsatzmöglichkeiten des innovativen Baustoffes „RSS – Flüssigboden" im Bereich des akuten und des präventiven Hochwasserschutzes durch vorbeugende Maßnahmen bzw. preiswerte Deichsanierung oder Neubau im Bedarfsfall.
4 zeigt die Möglichkeit, den innovativen Baustoff zur schnellen und wasserdichten Erhöhung der Deichkrone 4 und zur Verstärkung und Abdichtung des Deiches zu verwenden, wenn dieser durchzuweichen droht. Der Baustoff kann dabei sowohl die landseitige Deichfläche als auch die wasserseitige verstärken, da es auch unter Wasser aushärtet und mit einer speziellen Technologie beim wasserseitigen Aufbringen trotz des strömenden Wassers am Ort belassen werden kann.
5 zeigt den Einsatz des Baustoffes für die Sanierung von funktionsgefährdeten Deichen. Für den Neubau von Deichen kann eine analoge Technologie genutzt werden. Im vorliegenden Fall wird der Kern des Deiches, der oft und vor allem bei jüngeren Deichen aus minderwertigem und wasserdurchlässigem Material besteht, ausgefräst oder in einem verbauten Graben ausgehoben und in homogenisierter Form verflüssigt, wasserdicht eingestellt und in flüssiger Form z. B. mittels Pumpen wieder in den Kernraum des Deiches eingebracht.
Trotz der sehr kostensparenden Bauweise wird dennoch eine Qualität der Maßnahme erreicht, die mit klassischen Bauweisen und Baustoffen nicht möglich ist. Der Kern ist wasserdicht und verbessert zusätzlich die Statik des Deiches. Der innovative Baustoff „RSS-Flüssigboden" sichert jedoch den Deich auch gegen Deichbruch, da seine hohe Abrasionsfestigkeit selbst bei nicht ausreichender Deichhöhe und Überfluten des Deiches die üblichen Schusskanäle im Bereich der Deichkrone, aus denen sich schnell Deichbrüche entwickeln vermeiden hilft.
Beispielhafte Mischungen für den Einsatz des Baustoffes zur Deichsanierung und -erneuerung sind nachfolgend angegeben.
Die konkrete Zusammensetzung ist dabei vom jeweiligen Einsatzort des Baustoffes und den dortigen geologischen und hydrologischen Einsatzbedingungen abhängig:

B: mit Baustoff verfüllter Graben (schraffiert)
F: Fahrspuren
G: Gehweg
M: Medienleitungen
1: Dammkrone
2: Deichverstärkung
3: Deichabdichtung unter Wasser mit Leckwehrtechnik (statt Sandsäcken)
4: Deichkrone
5: aufgenommener Deichkern, zu innovativem Baustoff verarbeitet,
: wasserundurchlässig eingestellt und als Wassersperre wieder eingebaut
6: Betonsteine
7: Deichfuß
8: aufgenommener Deichteil, zu Baustoff verarbeitet, wasserundurchlässig
: eingestellt und wieder flüssig verfüllt
9: unter der Oberfläche des Baustoffes eingegossene, hochfeste und kleinmaschige
: Kunststoffarmierung (analog Panzergewebe bei Putzflächen)

Claims

Baustoff für Gründung, Hinterfüllung oder Überschüttung von Bauwerken, Verfüllung von Leitungs- und/oder Kabelschächten, für Auffüllungen, Straßen und Wege sowie für die Bettung von Rohrleitungen und Versorgungsleitungen und/oder komplette Verfüllung von, Kanälen und Gräben oder die Kombination aus vorgenannten Anwendungen, bestehend aus einem anfänglich verflüssigten, selbst erhärtendem Gemisch aus Gesteinskörnungen, Kiesen, Schluffen, lehmigem oder tonigem Materialien, Recyclingmaterial und/oder aus beliebigem Bodenaushub, mindestens einem als Bindemittel fungierenden Zusatzstoff und mindestens einem ökologisch abbaubaren Zusatzmittel oder einem Gemisch aus derartigen Zusatzmitteln auf pflanzlicher oder Mischbasis, die eine gezielte Wasserbindung, Verflüssigung und Einstellung einzelner Materialeigenschaften des erhärteten Baustoffes ermöglichen.
Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganisch-mineralische Bindemittel Zement, Kalk, Gips und/oder natürliche und/oder künstliche Puzzolane eingesetzt werden.
Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ökologisch abbaubares Zusatzmittel auf organischer Basis Zellulose, organische Fasern und/oder tensidhaltiger Stoffe eingesetzt werden.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Wasserabsonderungen und Erzielung hoher Stabilität gegen Sedimentation ein wasserbindendes Mittel auf pflanzlicher Basis zugegeben wird.
Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserbindende Mittel ein Gelierungsmittel oder eine Methylcellulose, Carboxylmethylcellulose, Kunststoffdispersion oder ein Feinstoff oder eine Kombination aus vorgenannten Zusatzmitteln mit Gesteinsmehl ist.
Baustoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengen des wasserbindenden Mittels variabel und abhängig vom jeweils zu verflüssigenden Material und den angestrebten Eigenschaften sind.
Baustoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserbindende Mittel mit einem Anteil von 0,1 – 1.00 M-% bezogen auf das Wassergewicht zugesetzt wird.
Baustoff nach einem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Fließfähigkeit und der Selbstverdichtung und damit zur Veränderung des Infiltrationswertes Kf (Widerstand gegen die Infiltration von Wasser) des Baustoffes ein Feinststoff insbesondere feinste Gesteinsmehle oder feinst aufgemahlene Reststoffe industrieller Fertigungen, natürliche und künstliche Puzzolane oder Kombinationen aus anorganischen Gesteinsmehlen mit feinsten Kunststoffdispersionen usw. zugegeben wird.
Baustoff nach einem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinststoff mit einem Anteil von 30 – 300 kg/m³ Flüssigboden zugegeben wird.
Baustoff nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verarbeitung feinststoffreicher (schluffiger) Böden verflüssigend wirkende Substanzen zugegeben werden.
Baustoff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als verflüssigend wirkende Substanz Naphthaline, Tenside, Polyacrylate und/oder Polycarboxylate oder ähnlich wirkende Zusatzmittel zugegeben werden.
Baustoff nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verflüssigend wirkende Substanz in Konzentrationsbereichen von <= 4 M.-% bezogen auf das Trockengewicht zugegeben wird, wobei der Massenanteil von den geforderten konstruktiven oder technologischen Eigenschaften, wie Viskosität oder Pumpfähigkeit bestimmt wird.
Baustoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganisch-mineralische Bindemittel eine Mischung aus Zementen nach EN 196 und/oder Tonerdezementen und/oder gelöschter oder gebrannter Kalk in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, insbesondere von der einzustellenden Endfestigkeit zugegeben wird.
Baustoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfestigkeit des erhärteten Baustoffes durch die gezielte Kombination der genannten Bindemitteln, Zusatzstoffe und -mittel etc. so eingestellt wird, dass sie der Löslichkeitsklasse (Bodenklasse 3 – 4) entspricht und keine relevante Nacherhärtung erfolgt.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff oder mindestens eine Komponente des Gemisches mit geeigneten Pigmentierungsmitteln eingefärbt ist.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch Abbindebeschleuniger zugesetzt werden.
Baustoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbindebeschleuniger Kalk, Tonerdezemente (z. B. Fondue Lafarge), Soda, CaCl₂ oder Phospate oder ähnlich wirkende Stoffe zugesetzt werden.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch Abbindeverzögerer zugesetzt werden.
Baustoff nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbindeverzögerer feinste Gesteinsmehle, Stearate oder Stärkeprodukte oder ähnlich wirkende Stoffe zugesetzt werden.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Wasserdurchlässigkeit des Baustoffes porenbildende Bestandteile und/oder dichtende, quellende Bestandteile zugegeben werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Feinstbestandteile feinste Gesteinsmehle oder feinst aufgemahlene Reststoffe, auch kombinierbar mit Porenbildnern zugegeben werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als dichtende Bestandteile Celluloseprodukte, organische und/oder anorganische Fasern und/oder Tone zugegeben werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Gemisch zur Wärmedämmung und/oder zur Änderung der Dichte des Baustoffes hohlraumbildende Stoffe oder hohlraumreiche Füllstoffe zugesetzt werden.
Baustoff nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmedämmung Blähton und/oder Styroporkügelchen und/oder Luftporenbildner oder analog wirkende Zusatzstoffe zugesetzt werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Gemisch zur Dichtereduzierung hohlraumbildende Stoffe oder hohlraumreichen Füllstoffe zugesetzt werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrosionshemmung des Bodens gegenüber metallischen Gegenständen dem Gemisch pH-Wert erhöhende Substanzen zugesetzt werden.
Baustoff nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrosionshemmung dem Gemisch Ca(OH)₂, K(OH), Na(OH) und/oder Pufferlösungen zugesetzt werden.
Baustoff nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Baustoffes durch Zugabe fester und/oder flüssiger, steifigkeitsreduzierender Hohlraumbildner einstellbar ist.
Baustoff nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als steifigkeitsreduzierende Hohlraumbildner dem Gemisch Blähton und/oder Styropor und/oder Luftporenbildner oder ähnlich wirkende Zusätze zugegeben werden.
Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe und Zusatzmittel trocken vermischt oder als Trockengemisch bereitgestellt werden, dass nach inniger Vermischung der trockenen Komponenten Wasser zugegeben wird.
Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung, Dosierung und Mischung der Komponenten des Gemisches und die Ausbringung des Baustoffes als kontinuierlicher Prozess geführt wird.
Verwendung eines Baustoffes nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Sicherung von Hochwasserschutzanlagen, insbesondere Dämmen und Deichen und deren Bestandteilen.
Verwendung eines Baustoffes nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Einbettung und Verfüllung von Rohrleitungen, Kanälen und Kabeln.