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Mischbindemittel
Holcim (Süddeutschland) GmbHSpezialbindemittel
gemäß ZTV E-StB und Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln
Hol_BroSpezialbindem_Mischbindem_04.indd 1 25.02.2013 09:53:42
2 Holcim Mischbindemittel
Bindemittel gemäß ZTV E-StB
Andere Bindemittel können eingesetzt werden, wenn ihre Eignung nachgewiesen und die Verwendung zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer vereinbart ist (Nebenangebot)
Zur Bodenbehandlung können folgende Bindemittel ohne weitere Vereinbarung eingesetzt werden, wenn sie der jeweiligen Norm entsprechen:
Ohne Eignungsnachweis verwendbar
Nur mit Eignungsnachweis verwendbar! • technische Eignung • Umweltrelevanz
Zement: DIN EN 197-1, DIN 1164-10 Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder: DIN 18506 (zukünftig DIN EN 13282-1:2010)
Baukalk: DIN EN 459-1 : 2010 Mischbindemittel: Kombination aus genormten hydraulischen Bindemitteln oder deren hydraulische Hauptbestandteile und Baukalk
Andere Bindemittel
• Zement nach DIN EN 197 – 1 und nach DIN 1164 – 10• Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder nach DIN 18506• Baukalk nach DIN EN 459 -1 : 2010• Mischbindemittel aus genormten hydraulischen Bindemitteln oder deren
hydraulischen Hauptbestandteile
Zusammensetzung von Mischbindemitteln
Mischbindemittel bestehen aus:
genormten hydraulischen Bindemitteln Zemente nach Norm DIN EN 197-1, DIN 1164-10 oder Hydraulischer Boden- und Tragschichtbinder DIN 18506 (zukünftig DIN EN 13282-1)
oder deren hydraulische Hauptbestandteile Klinker (K) Gebrannter Schiefer (T)
und Baukalk Baukalk DIN EN 459-1 : 2010
Der Eignungsnachweis sollte mindestens enthalten: Eignungsprüfung im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit als vergleichende Prüfung zu einem o.g. Bindemittel gem. ZTV-E-StB.
Offenlegung der AusgangsstoffeNachweis der Unbedenklichkeit gem. Bodenschutzverordnung.
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Holcim Mischbindemittel 3
Herstellung von Mischbindemitteln
DOROSOL ist ein Mischbindemittel das nach 3.1.1 des Merkblattes hergestellt wird.
Möglichkeit 1: (Kalk-Zement-Gemisch nach 3.1.1 des Merkblattes)Herstellung aus Zement oder Tragschichtbinder der Festigkeitsklasse 32,5 mit CE-Kennzeichnung oder aus den hydraulischen Hauptbestandteilen
Nenndruckfestigkeit des hydraulischen Bindemittels ≥ 32,5 N / mm²Hydraulische Hauptbestandteile: Portlandzementklinker oder gebrannter Schiefer
Möglichkeit 2: (Gemisch aus Kalk und hydraulischen Bestandteilen nach 3.1.2 des Merkblattes)Herstellung aus hydraulischen Bestandteilen (aus genormten hydraulischen Bindemitteln der Festigkeitsklasse 32,5) und weiteren aufgeführten Hauptbestandteilen (Anteile der Mischung muss den Normen der Bindemittel entsprechen)
Mischbindemittel werden werksseitig in geeigneten Anlagen gemischt. In der Bezeichnung wird immer der Massenanteil des Baukalkes zuerst genannt.
10% Kalk 90% Hydraulisches Bindemittel
30% Kalk 70% Hydraulisches Bindemittel
50% Kalk 50% Hydr. Bindemittel
70% Kalk 30% Hydr. B.
genormte hydraulische Bindemittel 32,5mit CE-Kennzeichen
oder deren hydraulische Hauptbestandteile
NebenbestandteileDIN EN 197-1
Kalk mind.CL 80-Q oder
DL 80-5-Q
60 – 80% < 10%20 – 40%
DOROSOL C30 oder Dorosol C50
NebenbestandteileDIN EN 197-1
Kalk mind.CL 80-Q oder
DL 80-5-Q
> 30%
Klinker KGebrannter Schiefer T
Hydraulische Bestandteile aus genormten hydraulischen Bindemitteln
ohne CE-Kennzeichnung
mit den in den Normen aufgeführten weiteren Bestandteilen sowie den dort
angegebenen Massenanteilen
Kombination aus
< 10%20 – 40%
KalksteinL + LL
HüttensandS
SilikastaubD
PuzzolaneP + Q
FlugaschenV + W
Mischbindemittel nach 3.1.2
0 – 30% entsprechend den Massenanteile nach DIN 197-1
Zement- und Bindemittelmischanlage
DOROSOL C 70
DOROSOL C 50
DOROSOL C 30
DOROSOL C 10
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4 Holcim Mischbindemittel
Zusammensetzung der Zemente gemäß DIN EN 197-1 (Beispielhaft markiert: CEM II/B-M)
Zement: Wasserreduktion ca. 0,3% je 1% BindemittelDOROSOL C 30: Wasserreduktion ca. 0,5 – 1,0% je 1% BindemittelDOROSOL C 50: Wasserreduktion ca. 1,0 – 1,5% je 1% BindemittelFeinkalk: Wasserreduktion ca. 2,0 – 2,5% je 1% Bindemittel
Wassergehalt des Bodens
Der Wassergehalt des Bodens sollte dem für den Einbau und Verdichtung optimalen Wassergehalt entsprechen.
Ist der Wassergehalt eines grob- oder gemischtkörnigen Bodens bei einer Bodenbehandlung zu gering, sollte bei
• feinkörnigen Böden der Boden rechtzeitig angefeuchtet werden, so dass bis zur Einmischung des Bindemittels eine gleichmäßige Durchfeuchtung des Bodens eingestellt hat
• gemischt- bzw. grobkörnigen Böden das Wasser kurz nach dem Verteilen des Bindemittels zugegeben werden
Alternativ kann das Wasser auch während des Fräsvorgangs in den Fräskasten eingedüst werden.
Ist der Wassergehalt eines gemischt- oder feinkörnigen Bodens bei einer Bodenbehandlung deutlich über dem optimalen Wassergehalt, kann er durch einen höheren Kalkanteil im Mischbindemittel verringert werden.
Durch den höheren Kalkanteil im Mischbindemittel wird der Wassergehalt reduziert und es ergeben sich optimale Einbau- und Verdichtungsbedingungen. Der natürliche Wassergehalt des Bodens beeinflusst zusammen mit der zu erzielenden Proctordichte die Bindemittelmenge.
Haupt- zement- arten
Bezeichnung der 27 Normalzemente
Zusammensetzung [M.-%]1)
Hauptbestandteile
Neben bestandteile [M.-%]4)
Silica- staub
Puzzolane FlugascheGebrannter Schiefer
KalksteinZement-klinker
Hütten- sand
natürlichnatürlich getempert
kiesel säurereich
kalk reich
K S D2) P Q V W T L LL
CEM I Portlandzement CEM I 95-100 0-5
CEM II
Portlandhütten zement
CEM II/A-S 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-S 65-79 21-35 0-5
Portland- silicastaubzement
CEM II/A-D 90-94 6-10 0-5
Portlandpuzzolan-zement
CEM II/A-P 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-P 65-79 21-35 0-5
CEM II/A-Q 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-Q 65-79 21-35 0-5
Portlandflug-aschezement
CEM II/A-V 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-V 65-79 21-35 0-5
CEM II/A-W 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-W 65-79 21-35 0-5
Portlandschiefer zement
CEM II/A-T 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-T 65-79 21-35 0-5
Portlandkalkstein zement
CEM II/A-L 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-L 65-79 21-35 0-5
CEM II/A-LL 80-94 6-20 0-5
CEM II/B-LL 65-79 21-35 0-5
Portlandkomposit-zement 3)
CEM II/A-M 80-94 ‹ 6-20 › 0-5
CEM II/B-M 65-79 ‹ 21-35 › 0-5
CEM III Hochofenzement
CEM III/A 35-64 36-65 0-5
CEM III/B 20-34 66-80 0-5
CEM III/C 5-19 81-95 0-5
CEM IV Puzzolanzement 3) CEM IV/A 65-89 ‹ 11-35 › 0-5
CEM IV/B 45-64 ‹ 36-55 › 0-5
CEM V Kompositzement 3)CEM V/A 40-64 18-30 ‹ 18-30 › 0-5
CEM V/B 20-38 31-50 ‹ 31-50 › 0-5
1) Die Werte in der Tabelle beziehen sich auf die Summe der Haupt- und Nebenbestandteile.2) Der Anteil von Silicastaub ist auf 10 % begrenzt.3) In den Portlandkompositzementen CEM II/A-M und CEM II/B-M, in den Puzzolanzementen CEM IV/A und CEM IV/B und in den Kompositzementen CEM V/A und
CEM V/B müssen die Hauptbestandteile außer Portlandzementklinker durch die Bezeichnung des Zementes angegegeben werden.4) Stoffe, die als Nebenbestandteil dem Zement zuggeben werden, dürfen nicht gleichzeitig im Zement als Hauptbestandteil sein.
Faustregel für die Reduzierung des Wassergehaltes:
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Holcim Mischbindemittel 5
Auswahl des Mischbindemittels
Hauptkriterium bei der Bindemittelauswahl in der geotechnischen Prüfung sind hauptsächlich die Korn größen ver-teilung bzw. die Plastizität und der Wassergehalt des Bodens. Die Anwendungsbereiche der Bindemittelarten sind in dem Kornverteilungsdiagramm dargestellt.
Korndurchmesser d [mm]
Mas
sen
ante
il d
er K
örn
er <
d in
% d
er G
esam
tmen
ge
0,001 0,002 0,006 0,01 0,02 0,06 0,1 0,2 0,6 1 2 6 10 20 60 100
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Fein-Fein-Fein-
Schluffkorn
Schlämmkorn SiebkornSandkorn Kieskorn
Mittel-Mittel-Mittel- Grob-Grob-Grob-Feinstes Steine
Feinkalk
Bodenart: TM, TL, UM
Bodenart: GU, SU
Bodenart: GW, GI
Bodenart: GU*, SU*
Bodenart: TA
Ungeeignet, nicht zerkleinerbar
Ungeeignet, zu grobkörnig
DOROSOL C 50 MischbindemittelTragschichtbinder
DOROPORTDOROSOL C 10
Festlegung der Bindemittelmenge
Die Bindemittelmenge bei Bodenverbesserungen und qualifizierten Bodenverbesserungen wird in einer Eignungsprüfung nach TP BF-StB B 11.3 „Eignungsprüfung bei Bodenverbesserungen mit Bindemitteln“ermittelt. Sie ist abhängig vom gewünschten Verdichtungsgrad und vom Ausgangswassergehalt.
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
0
1
2
3
4
5
0 0
1 1
3 3
5 5
Erforderliche Bindemittelmenge bezogen auf den Ausgangswassergehalt (Beispiel)
Ausgangswassergehalt des Bodens [M.-%]
Bin
dem
itte
lmen
ge [M
.-%
]
DPr = 100%
DPr = 97%
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6 Holcim Mischbindemittel
Reaktionszeiten der Bindemittel
Die Reaktionszeit eines Bindemittels bezeichnet die Zeitdauer zwischen Einmischen des Bindemittels und der Verdichtung des Bodens.
Die Reaktionszeiten von Mischbindemitteln sind in Abhängigkeit von dem hydraulischen Anteil zwischen 3 und 5 Stunden festzulegen.
Eine Veränderung der Reaktionszeit hat einen starken Einfluss auf die Proctordichten und die Festigkeiten.
Bei einer Verlängerung der Reaktionszeit wird bei allen Bindemitteln • der optimale Wassergehalt erhöht• die Proctordichte verringert• die Festigkeit des Boden-Bindemittel-Gemisches herabgesetzt
Temperatur
Bei Boden- und Lufttemperaturen unter +5 °C sollten möglichst keine Verfestigungen und qualifizierte Boden ver-besserungen ausgeführt werden.
Sofern Bodenbehandlungen bei Temperaturen unter +5 °C angeordnet werden sollen, sind die erforderlichen Schutz-maßnahmen in die Leistungsbeschreibung aufzunehmen. In diesem Zusammenhang muss berücksichtigt werden, dass die Temperatur des Boden-Bindemittel-Gemisches möglichst lange - mindestens in den ersten drei Tagen - nicht unter +5 °C absinken sollte. Gegebenenfalls kann als
Schutz die nächste Schicht eingebaut werden. Eine Boden-behandlung von gefrorenem Boden ist nicht zulässig.
Ist mit Frosteinwirkung zu rechnen, muss die Entwässerung so wirksam sein, dass ein Gefrieren der Verfestigung im wasser gesättigten Zustand vermieden wird.
Bei Lufttemperaturen über 25 °C oder intensiver Sonnen ein-strahlung ist der Wassergehalt so einzustellen, dass beim Verdichten des Baustoffgemisches der optimale Wasser-gehalt noch vorhanden ist.
Planumsschutz
Gem. ZTV E-StB 09 muss die Querneigung auf dem Planum bei wasserempfindlichen Böden und Baustoffen mit q ≥ 4% betragen. Bei Bodenverfestigungen und quali-fizierte Bodenbehandlungen darf die Querneigung mit ≥ 2,5% hergestellt werden. Dies ergibt eine Einsparung von ca. 0,3 m³/m Oberbaumaterial bei 6,00m Planumsbreite.
Entsprechend ETV-Stb-BW ist bei besonders witterung-sempfindlichen Böden im Planum (insbesondere TL und UL Böden) eine Verbesserung im Planumsbereich vor-zusehen.
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Holcim Mischbindemittel 7
Recyclierte Baustoffe für Bodenbehandlungen sind immer auf Sulfate zu prüfen!
Besonderheiten bei Boden behandlungen: Sulfateinfluß
Bedingt durch chemische Reaktionen der Sulfate und Sulfite (Pyrit) mit dem freien Calcium aus dem Kalk oder Zement (oder von beiden Bestandteilen im Misch binde-mittel) kann durch Quellhebungen das Bauwerk zerstört werden. Dabei entstehen Volumendehnungen von 10 – 30% bei Quelldrücken von bis zu 5 MPa durch Ettringit- oder Thaumasitaufwuchs.
Kritisch sind prinzipiell alle sulfathaltigen Böden oder Wässer, Pyrit, Gips und Anhydrit in der Verbindung mit freiem Calcium bei einem pH-Wert >10,5.
Bewertungskriterien für anstehende Bödenkeine Gefährdung: elektrische Leitfähigkeit des Bodensättigungsextraktes
< 200μS/cmgeringe Gefährdung: Sulfatgehalt 3.000 – 5.000 ppmMittlere bis hohe Gefährdung: Sulfatgehalt 5.000 – 8.000 ppmBoden für Bodenbehandlung ungeeignet: Sulfatgehalt > 8.000 ppm
Bei kritischen Bodenarten sollte immer eine mineralogische Untersuchung des Bodens erfolgen, um eine Gefährdung des Bauwerks auszuschließen.
Ferner sind weitere Einflussfaktoren für eine Ettringit- oder Thaumasitreaktion verantwortlich.Diese sind u.a.:• Temperatur (für Reaktion > 15°C notwendig)• Trocken-Naß-Zyklen• Porengröße des Bodengemisches (Verdichtung)• Typ und Löslichkeit der Sulfate• Tongehalt des Bodens (< 10% Tonanteil
unproblematisch)
Veränderung der bodenmechanischen Eigenschaften durch die Wirkanteile im Mischbindemittel
Kennwerte Kalk Zement
Wassergehalt und Temperatur
starke Reduktion des Wassergehaltes, starke Erwärmung des Boden-Bindemittel-Gemisch
geringe Reduktion des Wassergehaltes, keine Temperaturänderungen
Plastizität Verringerung der Plastizität bei Ton Erhö-hung der Fließ- und Ausrollgrenze bei Schluff
geringe Erhöhung der Fließ- und Ausrollgrenze bei bindigen Böden
Proctorkurve und Verdichtbarkeit
Erhöhung des optimalen Wassergehaltes und Verringerung der Trockendichte
geringe Erhöhung des optimalen Wasserge-haltes, geringe Veränderung der Trockendichte
Scherfestigkeit und Tragfähigkeit
Steigerung der Tragfähigkeit durch Verbes-serung der Verdichtbarkeit, puzzolanische Verfestigung und Carbonatisierung als Langzeitreaktion mit einer Erhöhung der Scherfestigkeit (Kohäsion)
Hydratation führt zu einer raschen Verkittung der Bodenkörner mit einer dauerhaften Er-höhung der Tragfähigkeit und der Scherfestig-keit (Kohäsion)
Verformungsmodul geringe bis mittlere Erhöhung des Ver-formungsmoduls
deutliche Erhöhung des Verformungsmoduls
Durchlässigkeit Verringerung der Durchlässigkeit bei grob- und gemischtkörnigen Böden, Erhöhung der Durchlässigkeit bei mittel- und hoch-plastischen, tonigen Böden
Verringerung der Durchlässigkeit bei grob- und gemischtkörnigen Böden, Erhöhung der Durchlässigkeit bei mittel- und hochplas-tischen, tonigen Böden
Witterungs- und Frostempfindlichkeit
Verringerung der Witterungsempfindlich-keit, Erhöhung des Frostwiderstandes bei fein- und gemischtkörnigen Böden und ausreichenden Bindemittelmengen
Verringerung der Witterungsempfindlichkeit, Erhöhung des Frostwiderstandes bei aus-reichenden Bindemittelmengen
Quelle: Merkblatt zur Herstellung, Wirkungsweise und Anwendung von Mischbindemitteln
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