1. Zusammenfassung
2. Problemformulierung
   
   
3. Boden-Mörtel, ein neuartiger Baustoff
   
   • 3.1 Zur Bezeichnung
     
   • 3.2 Arbeitsdefinition
   • 3.3 Die Zustandsformen des Boden-Mörtels
     • 3.3.1 Die Destabilisierung
     • 3.3.2 Die Restabilisierung
       
       
4. Zur Integration des Boden-Mörtels in das Regelwerk
5. Zur Nachweisführung relevanter Technischer Anforderungen
6. Herstellen der Leitungs- und Verfüllzone mit Boden-Mörtel
7. Die technischen, ökologisch und ökonomischen Effekte
8. Zur Markteinführung
9. Versuchsstrecken
10. Literatur

3. Boden-Mörtel, ein neuartiger Baustoff

3.1 Zur Bezeichnung

Obwohl das Vorschriftenwerk des Leitungs- und Straßenbaues bereits auf die Anwendung von Boden-Bindemittel-Gemischen bezug nimmt, ist der vorzustellende Boden-Mörtel eine schlüssige Weiterentwicklung solcher Ansätze, die zu einem neuen Baustoff geführt hat. Mit dem Begriff "Mörtel" werden in der Bautechnik Mischungen aus Sand, Wasser und einem Bindemittel bezeichnet, die nach der Mischungsbereitung einige Zeit lang einen breiig-weichen Zustand besitzen, in welchem sie verarbeitbar sind, und anschließend durch Verfestigen (Abbinden) in den festen Zustand übergehen. Verfestigte Mauermörtel verschließen Bauwerksfugen gegen den Durchtritt flüssiger und gasförmiger Medien und sind in der Lage, Druck- und Scherspannungen zu übertragen.

Die im vorliegenden Fall als Verfüllstoff verwendeten Mischungen liegen nach ihrer Herstellung zunächst ebenfalls in einem breiig-weichen Zustand vor, in welchem sie verarbeitbar sind, und gehen nach dem Verfüllungsprozeß im Rohrgraben nach wenigen Stunden in den festen Zustand über.

Aus diesem Grunde wurde die Bezeichnung "Mörtel" übernommen. Im Unterschied zum Mauermörtel sind "Boden-Mörtel" wegen ihrer relativ geringen Festigkeit jedoch als Verbindungsmittel zwischen klein- und großformatigen Bauteilen wie Mauersteinen, Betonfertigteilen u. a. ungeeignet.

Dieser neuartige Baustoff wird gegenwärtig an die Baupraxis herangetragen und im Dialogverfahren angewendet und erforscht.

3.2 Arbeitsdefinition

Boden-Mörtel besteht aus:

• den Grundmaterialien Bodenaushub oder geeigneten Recycling-Baustoffen (RC-Baustoffen),
• dem Plastifikator, einer Mischung aus Wasser, quellfähigem Ton und anorganischen Zusätzen sowie
• dem Stabilisator, wie z. B. Zement oder Kalk,
   

der nach Vermischen dieser Bestandteile vorübergehend eine plastische Konsistenz annimmt und sich anschließend dauerhaft nur so weit verfestigt, daß er im Bedarfsfall z. B. mittels Spaten wieder gelöst werden kann. Durch weitere Zusätze kann die Abbindedauer beeinflußt werden.

Bodenaushub ist natürlich anstehendes und umgelagertes Locker- und Festgestein (DIN 18 196), das bei Baumaßnahmen ausgehoben oder abgetragen wird. Nicht zum Bodenaushub gehört "Mutterboden"(humushaltiger Oberboden). Für diesen gelten im Hinblick auf den Verwendungszweck besondere Schutzbestimmungen [5].

Recycling-Baustoffe sind Mineralstoffe, die bereits als natürliche oder künstlich mineralische Baustoffe in gebundener oder ungebundener Form eingesetzt waren, beim Umbau, Rückbau oder Abbruch von Bauwerken gewonnen und dem neuen Verwendungszweck entsprechend aufbereitet wurden [6].

Der so bestimmte Boden-Mörtel gemäß Patent DD 259 393 [7] kann auch für andere Verwendungszwecke im Tief- und Straßenbau angewandt werden.

3.3 Die Zustandsformen des Boden-Mörtels

Um den verdichtungslosen Einbau zu ermöglichen, ist es notwendig, die Scherfestigkeit des Grundmaterials ausreichend zu reduzieren. Nach erfolgtem Einbau soll die Scherfestigkeit wieder ansteigen, damit das eingebrachte Material beim Zusammenwirken Boden/Rohr seine Tragfunktion dauerhaft erfüllen kann.

Bezüglich des Grundmaterials stellt die Reduzierung der Scherfestigkeit eine "Destabilisierung", die anschließende Verfestigung durch Vergrößerung der Scherfestigkeit eine "Restabilisierung" dar.

3.3.1 Die Destabilisierung

Die Destabilisierung wird durch die Zugabe eines Plastifikators erreicht. Als solcher eignen sich quellfähige Tone vom Montmorillonit-Typ in wäßriger Suspension. Hierbei lagern sich gequollene Tonplättchen zwischen die Körner des Grundmaterials und bilden Gleitschichten, so daß die Scherfestigkeit minimiert wird .

Im Falle bindiger Böden kann, falls diese bereits geeignete Tone enthalten, der Plastifikator-Zusatz entsprechend verringert werden.

Der Gleiteffekt der als Schmierschicht wirkenden Tonplättchen wird durch das Aufbringen einer gleichnamigen und damit abstoßend wirkenden Ladung an der Oberfläche der Tonteilchen entscheidend erhöht, was durch die Anlagerung einwertiger Kationen erreicht wird.

3.3.2 Die Restabilisierung

Während der Herstellung und Einbringung des Boden-Mörtels soll er eine geringe Scherfestigkeit, d. h. hohe Plastizität besitzen. Wie lange er in der breiig-weichen Konsistenz verbleibt, läßt sich über die Restabilisierung beeinflussen. Diese wird durch den Zusatz eines Stabilisators bewirkt, welcher einen Teil des freien Wassers chemisch bindet und zwei- bzw. dreiwertige Ionen abspaltet. Diese wiederum werden an der Oberfläche der Tonteilchen gegen die dort befindlichen einwertigen Ionen ausgetauscht. Die Folge ist eine stärkere gegenseitige Bindung der Tonteilchen, die dadurch ihr Gleitvermögen verlieren – die breiig-weiche Mischung verfestigt sich.

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