Fallstudien

Renolith-Fallstudie – Kosteneinsparungen von 401 TP3T beim Hausbau im Kruger-Nationalpark für Straßen. Konventionelle Straßenbaukosten: 1.001 TP3T. Straßenbaukosten mit Renolith-verstärkter Zementstabilisierung: 601 TP3T. Hintergrund: Südafrikas Nationalparks (SANParks) schützen die reiche Flora und Fauna des Landes in einem System von 21 Nationalparks, darunter drei Welterbestätten und der weltberühmte Kruger-Nationalpark (KNP). Der Kruger-Nationalpark bietet ein Wildtiererlebnis, das zu den besten in Afrika zählt. Gegründet 1898 zum Schutz der Tierwelt des südafrikanischen Lowveld, ist dieser Nationalpark in seiner Artenvielfalt unübertroffen und weltweit führend in fortschrittlichen Umweltmanagementtechniken und -richtlinien. Im Kruger-Nationalpark leben beeindruckende 336 Baumarten, 49 Fischarten, 34 Amphibienarten, 114 Reptilienarten, 507 Vogelarten und 147 Säugetierarten. Das Gesetz zur nationalen Verwaltung von Schutzgebieten (National Environmental Management Protected Areas Act) verpflichtet SANParks, naturnahe Tourismusziele umweltschonend zu gestalten. Um die Mittel für die Kernaufgabe von SANNP, den Naturschutz, zu erhöhen, startete SANParks ein Kommerzialisierungsprogramm. Das Prinzip sieht vor, dass private Betreiber touristische Einrichtungen innerhalb der Nationalparks unter strengen Auflagen und unter Aufsicht errichten und betreiben. Unter anderem erfordert der Bau und Betrieb von Straßen die sorgfältige Berücksichtigung sozialer, ökologischer und finanzieller Faktoren. SANParks veröffentlichte ein Handbuch mit dem Titel “Spezifikationen für den Straßenbau im Kruger-Nationalpark und in Konzessionsgebieten”. Dieses Handbuch enthält einheitliche und funktionale Richtlinien für den Bau neuer Straßen sowie die Sanierung und Instandhaltung bestehender Straßen innerhalb der Grenzen des Kruger-Nationalparks. Wichtige Auszüge aus dem Handbuch sind unten aufgeführt. 12.10 Einsatz alternativer Stabilisierungsmittel im Straßenbau Allgemeines Die schwindenden natürlichen Vorräte an Straßenbaumaterialien im Krüger-Nationalpark werden durch die hohen Kosten für die Gewinnung und Sanierung von Kiesgruben sowie durch verschiedene Umweltauflagen weiter eingeschränkt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Nutzung von minderwertigen, submarginalen und problematischen Bodenmaterialien durch Stabilisierungstechniken zu verbessern. Zu den wichtigsten Vorteilen der Stabilisierung zählen: Erhöhung der Materialfestigkeit; Verbesserung der Dauerhaftigkeit und Wasserbeständigkeit; Trocknung nasser Böden; und Verbesserung der Verarbeitbarkeit toniger Böden. Obwohl Boden ein reichlich vorhandener natürlicher Rohstoff ist, können viele Bodentypen aufgrund fehlender geeigneter und kostengünstiger Stabilisierungstechnologien nicht für Bauzwecke verwendet werden. Es gibt zahlreiche Stabilisatoren, die als Ersatz für herkömmliche Stabilisierungsmittel wie Zement, Kalk usw. vermarktet werden. Aus Sicht des Risikomanagements zögern Ingenieure jedoch, diese sogenannten Ersatzstabilisatoren einzusetzen. Die Vermarktung dieser Produkte erfolgt konventionell durch Produktvertreter, denen es an Objektivität mangeln kann. Die Rolle eines unabhängigen Materialingenieurs als „unparteiischer Vermittler“ wird oft vernachlässigt. Kernpunkt #1: Stabilisierung kann ökologische Vorteile bieten, doch die Wahl der geeigneten Stabilisierungstechnologie erfordert Fachkompetenz und Objektivität. 2.5 Zementzusätze werden hauptsächlich zur Verbesserung der Festigkeit und zur Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit von Betonprodukten eingesetzt. Aufgrund der hohen Kosten wurden nur wenige dieser Zusätze erfolgreich zur Straßenstabilisierung verwendet. Das einzige Produkt, das sich in und außerhalb des südlichen Afrikas bewährt hat, ist ein ungiftiger, flüssiger Betonzusatz namens Renolith für den Hoch- und Straßenbau. Er ermöglicht die Herstellung von Beton ohne grobes Zuschlagmaterial; stattdessen wird Erde als Füllstoff verwendet. Renolith und Portlandzement binden und wasserdicht machen gemeinsam die Bodenpartikel und bilden so ein stabiles und dauerhaftes Polymer mit verbesserter Druckfestigkeit und Flexibilität. Renolith kann unter Verwendung von Vorgestein wie Sand, Ton, beliebigen Ton-/Sand-/Schluffgemischen, Meeressand usw. angewendet werden. Wichtiger Punkt #2: Renolith und Zement wurden erfolgreich zur Herstellung von Straßen aus einer Vielzahl von Vorgesteinsmaterialien, darunter Sand, Ton, beliebige Ton-/Sand-/Schluffgemische, Meeressand usw., eingesetzt. 2.6 Zementzusätze sind in den meisten Fällen wirksam, jedoch sehr teuer. Renolith wurde erfolgreich in Gebieten eingesetzt, in denen kein Baumaterial verfügbar war, indem das Vorgestein genutzt wurde. In mehreren Fällen wurden reiner Sand und sogar tonhaltiges Material erfolgreich für den Bau von Tragschichten verwendet. Obwohl die anfänglichen Kosten des Produkts hoch erscheinen, wurden Einsparungen von fast 401 TP3 t beim Bau der Fahrbahnschichten erzielt, da kein Baumaterial jeglicher Art importiert werden musste. Der Zementgehalt variiert zwischen 21 TP3 t und 81 TP3 t pro m². Wichtiger Punkt #3: Es wurden Einsparungen bei den Baukosten von 401 TP3 t erzielt. Fazit: Die Stabilisierung von anstehendem Material bietet zahlreiche Vorteile für den Straßenbau und die Straßeninstandhaltung, insbesondere in ökologisch sensiblen Gebieten wie dem Kruger-Nationalpark. Die meisten Stabilisierungstechniken eignen sich jedoch nur für bestimmte Anwendungsfälle. Renolith und Zement wurden erfolgreich zum Bau von Straßen im südlichen Afrika aus verschiedenen anstehenden Materialien wie Sand, Ton, Ton-Sand-Schluff-Gemischen und Meeressand eingesetzt. Dadurch konnten Baukosteneinsparungen von fast 401 £ erzielt werden. Afrikanische Tierwelt im Kruger-Nationalpark. Diesen Artikel teilen. Weitere Artikel: Spurrinnenbildung in Straßenbelägen verstehen; Die versteckten Herausforderungen bei der Instandhaltung von Minentransportstraßen; Zementstabilisierung verstehen; Dreifache Bilanz; Die versteckten Gefahren von Schlaglöchern: Warum wir sie nicht ignorieren sollten.

Für die Tragschicht der Rachadamnoen Klang Road wurde zerkleinertes Gestein mit Renolith und Zement stabilisiert. Der Bauprozess verlief schnell, kostengünstig und klimafreundlich. Der Straßenbelag ist nach über 25 Jahren noch in sehr gutem Zustand – ein wahrhaft nachhaltiges Ergebnis.

Der anstehende schluffig-sandige Boden wurde mit Renolith und Zement stabilisiert und bildete die Tragschicht für den Radweg Ekkamai-Ram Inthra Road. Der Bauprozess verlief schnell, kostengünstig und klimafreundlich. Der Radweg ist nach über 25 Jahren immer noch in gutem Zustand. Das Projekt ist ein Beispiel für die erfolgreiche Integration von Umweltaspekten in die städtische Infrastrukturentwicklung. Es inspiriert Städte weltweit, umweltfreundliche Verkehrsalternativen zu priorisieren und eine grünere, widerstandsfähigere Stadtlandschaft zu schaffen.

MADI-Versuche: Verbesserung der Bodenstabilisierung mit Renolith Quelle/Kontext Der Artikel enthält eine grob übersetzte Zusammenfassung und Auszüge aus dem wissenschaftlichen Bericht: V. Prikhodko und E. Kotlyarsk, “Bau eines Versuchsabschnitts des Untergrundes aus mit Portlandzement verfestigtem Boden unter Verwendung des Zusatzstoffs Renolith auf dem Lehr- und Forschungsgelände MADI (STU)”, Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation, Moskau, 2008. Originalsprache – Deutsch: Bau von einer Versuchsstrecke des Untergrundes aus dem mit Portlandzement verfestigten Boden, mit Einsatz von Renolith auf der Untersuchungsstation von MADI (STU). Englisch, maschinell übersetzt von Google: Construction of a test section of the subsoil from the soil consolidation with Portland cement, using Renolith on the MADI Investigation Station (STU). Überblick Die Untersuchungs- und Bauarbeiten an Fahrbahnschichten aus mit Portlandzement und dem Zusatzstoff Renolith verfestigtem Boden wurden im Juni/Juli 2008 auf dem Versuchsgelände des Instituts für Automobil- und Straßenbau der Staatlichen Technischen Universität Moskau (MADI) (STU) durchgeführt. Ziel war die Zulassung einer Technologie zur Herstellung von Boden-Zement-Gemischen unter Verwendung des Zusatzmittels Renolith auf der mobilen Mischanlage “BERTOLI” sowie die Bestimmung der technologisch-physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Boden-Zement-Gemischen und Boden-Zement in den Tragschichten von Straßenunterbauten. Einleitung: Angesichts des stetig wachsenden Schwerlastverkehrs in Russland und den Nachbarländern ist eine rasche Anpassung an das steigende Verkehrsaufkommen und der Ausbau des Straßennetzes unerlässlich. Dieses Problem lässt sich durch neue Technologien lösen, die den Boden vor Ort für den Straßenunterbau nutzen und so die Abhängigkeit von Fremdmaterialien im Straßenbau deutlich reduzieren. Die Verwendung von mit verschiedenen Bindemitteln stabilisierten Böden gewinnt im Straßenbau zunehmend an Bedeutung. Die Konsolidierung (Stabilisierung) lokaler Böden ermöglicht die Nutzung einer wesentlich größeren Bandbreite an Baustoffen im Straßenbau. Die Wiederverwertung und Verwendung lokaler Böden reduziert die Menge der anzuliefernden Materialien (z. B. Kies, grober und feinkörniger Sand) und senkt somit die Kosten und den Transportaufwand für den Bau von Tragschichten im Straßenbau. Die vorhandenen Böden können durch Zugabe von Zement und einem speziellen Zusatzmittel (Renolith) für den Bau des Straßenunterbaus genutzt werden und die erforderlichen physikalisch-mechanischen Eigenschaften (Druck- und Verformungsbeständigkeit, Frostbeständigkeit) erreichen. Dadurch lässt sich eine hohe Tragfähigkeit des Straßenunterbaus erzielen. Der größte Vorteil dieses Bindemittels liegt darin, dass die Mischungen direkt vor Ort hergestellt werden können. Hierfür sind spezielle Mischanlagen wie Straßenfräsen und stationäre Mischanlagen erforderlich. Solche Verfahren sind im Straßenbau generell wirtschaftlich und technisch effizient. Traditionelle Stabilisierungsverfahren weisen jedoch einige wesentliche Nachteile auf: Ihre Anwendung im Straßenbau ist eingeschränkt, da nicht alle Bodenarten stabilisiert werden können. Das verfügbare Material weist oft eine hohe Inhomogenität auf und ist daher für den traditionellen Straßenbau ungeeignet. Die Stabilisierung von Böden mit hohem Wassergehalt und die Erzielung der erforderlichen Tragfähigkeit stellen eine große Herausforderung dar. Asphalt, der auf traditionellen, mit Zement stabilisierten Tragschichten aufgebracht wird, neigt zur Bildung von Querrissen, was zu einer schnellen Zerstörung führt. Zur Verbesserung der strukturellen Eigenschaften von zementverfestigten Böden werden im In- und Ausland verschiedene Zusatzmittel eingesetzt. Additive können Böden und Zuschlagstoffe hydrophob machen und die Frostbeständigkeit des Materials erhöhen oder die physikalisch-chemischen Wechselwirkungen mit den Bodenfeinanteilen verbessern, um eine dichtere und festere Materialstruktur zu bilden. Das zu untersuchende Additiv – Renolith – ermöglicht die Verwendung ansonsten ungeeigneter Böden im Straßenbau. Testfeld #1: Das erste Testfeld wurde am 5. Juni 2008 angelegt. Die Zusammensetzung des verfestigten Bodengemisches war: Sand 100%, Portlandzement 8%, Additiv Renolith – 10% Zementmasse. Der sandige Boden hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von 10%. 500 m³ grobkörniger Sand wurden aus einer Grube bei Moskau gewonnen (Rohdichte 1,5 g/cm³). Lagerung des Sandes auf dem MADI-Testfeld: Portlandzement der Marke 400 wurde in der Türkei hergestellt und in Big Bags geliefert. Aufgrund unsachgemäßer Lagerung und/oder des Transports verlor der Zement an Festigkeit. Außerdem hatten sich Klumpen gebildet, die zu teilweisen Funktionsstörungen der Dosiereinrichtung führten und die Homogenität der Mischungen beeinträchtigten. Die Mischung wurde mit einem Mischer der Marke Bertoli hergestellt. Diese Mischanlage hat eine Leistung von 100 m³/h. Die Anlieferung der Mischung zur Baustelle erfolgte über eine Entfernung von maximal 200 Metern. Der Transport wurde mit Kamaz-Lkw mit einer Ladekapazität von 15 Tonnen durchgeführt. Der Einbau erfolgte mit einem Vogele-Fertiger mit einer Schichtdicke von 18 cm. Die Zement-Boden-Mischung wurde per Lkw angeliefert und in den Bunker des Fertigers entladen. Der Testabschnitt wurde auf der Feuerwehrzufahrt des MADI-Testgeländes aufgebracht. Die Verdichtung erfolgte mit einer 12 Tonnen schweren Zweiwalzen-Vibrationswalze der Marke DU 82 bei einer Fahrgeschwindigkeit von 1,3 km/h. Für eine vollständige Verdichtung waren 5–6 Überfahrten pro Spur erforderlich. Verdichtung des Gemisches mit einer großen Walze. Während des Arbeitsprozesses wurden die Eigenschaften der Bestandteile und des Gemisches im Speziallabor von MADI ermittelt. Referenzproben wurden aus 20 kg Sand, 5 kg Portlandzement und 2 Litern Renolith-Zusatzstoff hergestellt. Während des Einbaus wurden die Schichtdichte, Schichtdicke und -breite des aufgebrachten Gemisches sowie die Anzahl der Walzüberfahrten überprüft. Nach 28 Tagen Aushärtung wurden neun Serien von Kernproben (insgesamt 63 Zylinder) entnommen. Schema der Teststrecke auf dem MADI-Testfeld mit Angabe der Entnahmestellen für die Zement-Boden-Gemischproben (9 Stellen). Die Laborprüfungen wurden gemäß GOST 23558-94 durchgeführt. Testfeld #2: Das zweite Testfeld wurde am 15. Juni 2008 errichtet. Die Technologie für den Bau dieses Fahrbahnunterbaus sowie die Maschinen, Anlagen und das Bodengemisch waren die gleichen wie beim Testfeld #1. Nach 28 Tagen Aushärtung wurden Kernproben aus dem eingebauten Unterbau entnommen. Das Probenahmeschema für die Kernproben entsprach dem des Testfelds #1. Probekernbohrung, gebohrte Kernprobe, Kontrollproben