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Beeinflussung des Elutionsverhaltens durch Bodenbehandlungen mit Bindemittel

Influence of soil treatment with binders on the leaching behaviour

X. Lin, M. S., A. Vollpracht, Aachen

Behandlung mit Bindemitteln wird als eine technische Sicherungsmaßnahme für Böden und Baustoffe zur Reduzierung der Eluierbarkeit umweltrelevanter Inhaltsstoffe vorgesehen (FGSV 2009). Die zugegebenen Bindemittel könnten die Schadstoffe physikalisch sowie chemisch binden. Zur Überprüfung der Wirksamkeit der Behandlung mit Bindemittel wurden zwei Bindemittel (ein Zement und ein Kalk) und zwei zu verfestigende Materialien (ein Gemisch aus Bodenmaterialien und ein Gemisch aus Bauschutt) ausgewählt. Mittels Säulenversuch analog DIN 19528 wurden die mit Bindemitteln behandelten sowie die unbehandelten Materialien mit Wasser eluiert. Die Konzentrationen der anorganischen, umweltrelevanten Parameter wurden in den Eluaten bestimmt. Die Behandlungen mit Bindemitteln waren nicht bei allen zu untersuchenden umweltrelevanten Parametern wirksam. Das Elutionsverhalten der umweltrelevanten Stoffe ist parameter- und materialabhängig.

Treatment with binders is used as a technical safeguard for soils and building materials to reduce the leachability of environmentally relevant constituents (FGSV 2009). The added binders can bind the pollutants both physically and chemically. To verify the effectiveness of the treatment with binders, two binders (cement and lime) and two materials (a mixture of soils and a mixture of demolition wastes) were selected. The treated as well as the untreated materials were leached with water in the column test according to DIN 19528. The concentrations of the environmentally relevant, inorganic parameters were determined in the leachates. The treatments with binders were not always effective for all environmentally relevant parameters. The leaching behaviour depends on the investigated parameter and material.

Baustoffe für standfeste Bankett

Materials for stable road shoulders

Dipl.-Ing. M. Sc. Andromachi Koukoulidou, Dr.-Ing. Emanuel Birle, München

Bankettmaterialien müssen zwei Anforderungen erfüllen, die von verschiedenen Bestandteilen der Böden gewährleistet werden. Aufgrund der Verkehrssicherheit müssen sie einerseits eine dauerhaft hohe  Tragfähigkeit aufweisen, damit von der Fahrbahn abkommende Fahrzeuge nicht einsinken und verunfallen. Da im Bereich des Banketts Straßenoberflächenwasser versickert, müssen sie andererseits ein möglichst hohes Schadstoffrückhalte und -bindevermögen aufweisen, um den Untergrund und das Grundwasser zu schützen. Dies wird insbesondere durch den Feinkornanteil der Böden und deren organische Anteile erreicht. Da mit zunehmendem Feinkornanteil aber die Tragfähigkeit von Bankettmaterialien abnimmt, stellt sich dabei eine Optimierungsaufgabe. Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten Forschungsvorhabens wurde untersucht, inwiefern sich unterschiedliche Baustoffe, die aus umwelttechnischer Sicht zur Herstellung von standfesten Banketten infrage kommen, auch aus bautechnischer Sicht dazu eignen. Dabei wurden die Bankette aus Gemischen von Gesteinskörnungen bzw. rezyklierten Baustoffen der Körnung 0/32 mm mit Feinkorn bzw. Oberboden hergestellt. Prinzipiell wurde dabei angenommen, dass aus umwelttechnischer Sicht ein möglichst hoher Feinkornanteil zum Schadstoffrückhalt anzustreben ist. Der aus bautechnischer Sicht maximal zulässige Feinkornanteil wurde durch Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab ermittelt. 18 Gemische von Gesteinskörnungen und Baustoffen der Körnung 0/32 mm mit unterschiedlichen Feinkorn- bzw. Oberbodenanteilen wurden in Bezug auf ihre Tragfähigkeit (CBR-Versuche) und Durchlässigkeit im Labor untersucht. Unter Berücksichtigung der Laborergebnisse wurden im Technikumsmaßstab Versuche mit vier Mischungen zur Ermittlung der Tragfähigkeit und des Verformungsverhaltens mittels statischen und dynamischen Verformungsmoduln durchgeführt. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass der Feinkornanteil der Bankettmaterialien einen Wert von 15 M.-% nicht übersteigen sollte. Mit solchen Materialien sollte ein Verformungsmodul Ev2 ≥ 60 MN/m2 bzw. Evd ≥ 30 MN/m2 bei einem Verdichtungsgrad von DPr = 100 % sicher erreichbar sein. Falls eine höhere Tragfähigkeit für Bankette erforderlich ist, sollte der Feinkornanteil der Materialien ggf. weiter beschränkt werden.

The materials used for the construction of road shoulders have to fulfil two requirements that can be ensured by different soil fractions. On the one hand, they must demonstrate a high bearing capacity so that no settlements or accidents are caused when vehicles come off the paved part of the road. A high bearing capacity is mainly achieved through the gravel fraction of the soil. On the other hand, as runoff water from the road pavement, which typically contains significant amounts of pollutants, infiltrates into the shoulders, the used materials must demonstrate a high pollutant retention and binding capacity. These properties are achieved through the sand and fine fraction. According to the road construction authorities of several German federal states the construction methods described in the existing directives need to be improved. Goal of this research was the verification and optimization of the existing construction methods, so that both the technical and environmental requirements are fulfilled. Thereby shoulders constructed with mixtures of fine grains or topsoil and aggregates or construction materials with a maximum grain size of 32 mm were investigated. Appropriate mixture compositions were determined by laboratory and large-scale tests. 18 mixtures of aggregates or construction materials with different content of fine particles and topsoil were investigated at the laboratory with respect to their bearing capacity (CBR tests) and permeability. Based on the results large-scale tests were conducted with four of the mixtures to determine their bearing capacity by means of the static and dynamic modulus of deformation. With respect to the test results the content of fines of the shoulder materials should not exceed a value of 15 %. With this constraint a modulus of deformation Ev2 ≥ 60 MN/m2 or Evd ≥ 30 MN/m2 for a degree of compaction Dpr = 100 % could be achieved. If a higher bearing capacity is required, the content of fines should be further reduced.

Verwertung von Ersatzbaustoffen – Standpunkte im Straßenbau

The use of substitute construction materials: the view from the road sector

Dipl.-Ing. R. Hillmann, Bergisch Gladbach

Die Länderarbeitsgemeinschaften Bodenschutz (LABO), Abfall (LAGA) und Wasser (LAWA) haben im September
2005 das Bundesumweltministerium gebeten, bundeseinheitliche, rechtsverbindliche Anforderungen an die
Verwertung von mineralischen Abfällen in technischen Bauwerken und in bodenähnlichen Anwendungen zu
regeln. Die Umweltministerien der Länder haben in ihren Stellungnahmen zum 2. Arbeitsentwurf der Mantelverordnung
Forderungen gestellt, bei deren Umsetzung der Einsatz von mineralischen Ersatzbaustoffen im Verkehrswegebau
stark eingeschränkt und unwirtschaftlich würde. Der Wille zur Schonung natürlicher Ressourcen ist
nicht erkennbar. Anforderungen an Straßenbauwerke, an den Umweltschutz und an die Kreislaufwirtschaft
konkurrieren in vielen Bereichen miteinander. Im Gesetzgebungsverfahren sind bisher trotz Gesprächen zwischen
den Ressorts auf Arbeitsebene in grundlegenden Aspekten keine Einigung oder von allen tragbare Kompromisse
erzielt worden. Der Verkehrswegebau ist Hauptabnehmer der Ersatzbaustoffe, geht mit großen Mengen des
Primärbaustoffs „Boden“ um, ist aber auch „Abfallerzeuger“. In der Mantelverordnung werden Regelungen getroffen,
die stark in die Belange des Straßenbaus eingreifen. Aus diesem Grund ist die Beteiligung der Straßenbauverwaltung
erforderlich, um die bautechnische und bauvertragliche Kompetenz sicherzustellen, das Potenzial
für Boden- und Grundwasserschutz auszuschöpfen und natürliche Ressourcen zu schonen. Die wichtigsten
Aspekte zum umweltgerechten Einsatz von Boden und Ersatzbaustoffen aus der Sicht des Straßenbaus werden
vorgestellt.

In September 2005, the federal states' working groups on soil conservation (LABO), waste (LAGA), and water (LAWA) asked the Federal Ministry of the Environment to regulate for requirements relating to the use of mineral waste in civil engineering works and soil-related work that would be both uniform for the entire country and legally binding. In their statements on the second working draft of the relevant ordinance, which will impact on a number of existing ordinances, the ministries of the environment at federal state level made a number of demands. The meeting of these demands would not only severely restrict the use of mineral
substitute construction materials in road construction but also make it uneconomical. There is no discernible will to conserve natural resources. The demands of road construction, environmental protection, and the circular economy conflict with each other in many areas. Despite consultations between all relevant ministries at working level as part of the legislative process, no agreement has been reached on fundamental points and no compromises that are acceptable to all parties have been reached. Road construction is the main purchaser of substitute construction materials, deals with large volumes of the primary construction material soil, and also generates waste. Regulations included in this ordinance impact heavily on matters concerning road construction. For this reason, the involvement of the road construction administration is necessary in order to ensure structural engineering and construction contract expertise, to exploit the potential for soil and ground water conservation, and to conserve natural resources. This paper outlines the most important aspects of the environmentally friendly use of soil and substitute construction materials from the perspective of the road construction sector.

Deutscher Straßen- und Verkehrskongress 2016 in Bremen – Teil 2

VGerman Road and Transportation Congress at Bremen

Dr.-Ing. M. Rohleder, Köln

Der alle zwei Jahre stattfindende Deutsche Straßen- und Verkehrskongress der Forschungsgesellschaft für Straßen-und Verkehrswesen (FGSV) wurde im Jahr 2016 mit mehr als 1.000 Kongressteilnehmern und Besuchern inBremen veranstaltet. Bewährt begleitet wurde er von der Fachausstellung „Straßen und Verkehr 2016“, in der130 Aussteller aller fachlichen Gewerke aus den Bereichen Wirtschaft, Verwaltung und Wissenschaft ihr vielfältigesLeistungsspektrum präsentierten und über neue Entwicklungen informierten. Nach der Eröffnung derFachausstellung durch Herrn Dipl.-Ing. Hans-Georg Stutz, Vorstandsmitglied und stellvertretender Vorsitzenderdes Straßen- und Tiefbaugewerbes im Zentralverband Deutsches Baugewerbe (ZDB) und Vorstandsmitglied derFGSV, und des Kongresses durch die Vorsitzende der FGSV, Frau Dir’.in Dipl.-Ing. Elfriede Sauerwein-Braksiek, hielt Staatssekretär Rainer Bomba aus dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur eine Ansprache, gefolgt von Grußworten des Senators für Umwelt, Bau und Verkehr der Freien Hansestadt Bremen, Herrn Dr.Joachim Lohse, und des Präsidenten des Welt-Straßenverbandes (AIPCR/PIARC), Herrn Oscar de Buen Richkarday.Das Kongressmotto „Bausteine für die Nachhaltigkeit im Straßen- und Verkehrswesen“ war Leitthema für insgesamtzehn Vortragsreihen, inklusive zweier Querschnittsreihen für fachübergreifende Themen, die das gesamteFachgebiet abdeckten. Die Themen der Vortragsreihen waren: Verkehrsplanung, Asphaltbauweisen, Straßenentwurf, Betonbauweisen, Straßenausstattung, Kommunale Straßen (Querschnittsthema), Finanzierung Querschnittsthema), Baustoffe – Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit, Verkehrsmanagement, Erhaltungsmanagement. Abgerundet wurde das Kongressprogramm durch einen Festvortrag zum Thema „Über die Bedeutung wissenschaftlichen Denkens und politisch unkorrekte Wahrheiten“, gehalten vom Evolutionsbiologen Prof. Axel Meyer, und ein abschließendes Zukunftsforum „Neue Technik versus geändertes Mobilitätsverhalten – wird die  Verkehrswendegelingen?“. Dieses wurde im Wechsel von Prof. Dr.-Ing. Felix Huber und Prof. Dr.-Ing. Oscar Reutter vorgetragen, moderiert von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Ralf Roos und durchgeführt unter Beteiligung des Publikums vor Ort sowie über Twitter und E-Mail. Der Kongress 2016 umfasste zweieinhalb Tage mit viel Raum für die Kommunikationund den Austausch vor, zwischen und nach den Fachvorträgen.

Every two years the German Road and Transportation Congress, hosted by the German Road and Transportation Research Association (FGSV), takes place. In the year 2016 it was held in Bremen with more than 1,000 participants and visitors, well-tried accompanied by the “Road and Transportation 2016” exhibition, where 130 exhibitors coming from economy, administration and research showed their wide range of business activities and informed about new developments. Following the opening of the exhibition by Hans-Georg Stutz (board member of FGSV), and the opening of the congress by Elfriede Sauerwein-Braksiek (chairwoman of FGSV), the state secretary of the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, Rainer Bomba, held a speech, succeeded by the senator for environment, construction and traffic of Bremen, Joachim Lohse, and the president of the World Road Association (AIPCR/PIARC), Oscar de Buen Richkarday. The motto of the congress “Building Blocks for the Sustainability in Road and Transportation” was the guiding theme for altogether 10 series of lectures including two cross series with multidisciplinary lectures. The themes of the series of lectures were: traffic planning, asphalt pavements, highway design, concrete pavements, street furniture, urban roads (cross series), funding (cross series), building materials – disposability and sustainability, traffic management, maintenance management. The congress programme was completed by a lecture “about the significance of scientific reasoning and political irregular truths” given by the researcher Axel Meyer and the closing future forum “new technology versus altered mobility behaviour – will the turnaround succed?”. This was given by Felix Huber and Oscar Reutter, moderated by Ralf Roos and carried out under involvement of the audience, on site as well as via Twitter and E-Mail. The congress 2016 comprised two and a half days, giving a lot of space for communication and exchange before, between and after the papers.