Dipl.-Ing. Holger Ohe

Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt

Neubau von Fahrsiloanlagen, Haus Düsse, 18.10.2007

Inhalt

• Baustoff Asphalt• Bitumen, Gesteinskörnung, Füller

• Walzasphalt / Gussasphalt

• Besondere Anforderungen an den Walzasphalt für Fahrsilos / Lagerflächen von Biogasanlagen

• Schichtenaufbau, Schichtdicke

• Verformungsbeständigkeit

• Säurebeständigkeit (nicht absolut)

• Dichtigkeit

• Einbau der Asphaltbefestigung• Einbaugeräte (Fertiger/Walzen)

• Verdichtung / Schichtenverbund

• Fugenausbildung / Nahtausbildung

• Musterausschreibungstexte für die Asphaltschichten

• Preisschätzung über die verschiedenen Arbeiten

• Fazit

Inhalt

Baustoffe AsphaltBitumenAnteil am Asphalt ca. 4-10 M.-%

- wird durch die Destillation geeigneter Rohöle in Raffinerien hergestellt

- Sorten für Lagerflächen:Bindemittel 70/100 oder 50/70 (30/45 oder 20/30 bei Gussasphalt)alte Bezeichnung B 80 oder B 65

- darf nicht mit Teer (Pech) verwechselt werdenTeer stammt aus der Steinkohleverkokung und wird seit den 60-er Jahren nicht mehr eingesetzt. Gesundheitsschädliche Inhaltsstoffe (PAK)

BitumenGegen die im Gärsaft vorhandenen Inhaltsstoffe ist Bitumen weitestgehend resistent.

Verhalten von Bitumen gegenüber ChemikalienMedium Konzentration % bis 30°C bis 65°CMilchsäure + +

Essigsäure 25 + +

Jauche +

Sulfate + +

Chloride + +

Nitrate + ++ beständig

Quelle: Asphalt im Straßenbau, Jürgen Hutschenreuter / Thomas Wörner

Baustoff Asphalt

Baustoff AsphaltGesteinskörnungen / FüllerAnteil am Asphalt ca. 90-96 M.-%

• Gesteinskörnunggrobe Gesteinskörnung > 2 mmfeine Gesteinskörnung < 2 mm

• Wichtige Qualitätsanforderungen an Gesteinskörnungen:

• Schlagzertrümmerungswert, Kornform, Frostbeständigkeit

• Über-, Unterkornanteil• Säurebeständigkeit (kein Kalkstein) bei

Silolagerflächen

Baustoff Asphalt

• Füller

Füller < 0,063 mm

beeinflusst wesentlich die Eigenschaften des Asphaltes

• Wichtige Qualitätsanforderungen an Füller:• Reinheit

• Versteifende Eigenschaften

• Säurebeständigkeit (kein Kalksteinfüller) bei Silolagerflächen

Baustoff AsphaltWalzasphalt / GussasphaltZwei Arten Deckschicht:• Gussasphalt(Klassische Dichtungsschicht)

– besteht aus Gesteinskörnung, Füller, Bitumen– hat keine Hohlräume, damit flüssigkeitsdicht– Bindemittelüberschuss– bedarf keiner Verdichtung beim Einbau– Einbau auch von Hand möglich (auch bei komplizierten

Flächen)– Temperatur beim Einbau bis 250°C– Einbau nicht durch jede Straßenbaufirma möglich

(Spezialfertiger)– nicht jede Mischanlage stellt Gussasphalt her

(Transportentfernung)

Einbaugerät: Gussasphaltfertiger

Gussasphalteinbau von Hand

Baustoff Asphalt

Walzasphalt / Gussasphalt

• Walzasphalt– besteht aus Gesteinskörnung, Füller, Bitumen

– hat einen gewissen Hohlraumgehalt

– muss beim Einbau mit Walzen verdichtet werden

– Einbau von Hand schwierig

– Temperatur beim Einbau 160-180°C

Besondere Anforderungen ...Schichtenaufbau, Schichtdicke

Bemessung der Fahrsilos / Lagerflächen gem. Bauklasse V RStO (Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen)

• Aufbau gem. Tafel 1, Zeile 1

4 cm Asphaltdeckschicht10 cm AsphalttragschichtEv2 von 100 MN/m²20 cm Verbesserung der Frostschutzschicht

(Mineralgemisch)Frostsicherer Sand / Unterbau

Besondere Anforderungen ...Verformungsbeständigkeit

• Beanspruchung durch Verkehrslast (grobstolligbereifte, schwere Ladegeräte, sowohl bei der Einlagerung als auch bei der Entnahme der Silage)

• Zusätzliche mechanische Beanspruchung durch das „Schieben“ mit dem Frontlader bzw. der Radladerschaufel über den Asphalt

• Leichte Eindrücke bei hohen Temperaturen an der Asphaltoberfläche sind nicht auszuschließenKein technischer Mangel, sondern nur eine optische „Erscheinung“, Dichtigkeit der Schicht bleibt erhalten.

Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

Beispiel für leichte Eindrücke in der Deckschicht

Besondere Anforderungen ...Säurebeständigkeit• Gärsaft aus der Silage ist extrem „sauer“Zusammensetzung des Gärsaftes:

Essigsäure [g/kg] 8,6 bis 11,1Milchsäure [g/kg] 11,7 bis 20,0Eiweiß [g/l] 11 bis 16pH-Wert [-] 3,8 bis 4,0

Quelle: FAT-Bericht 543 Tab. 1 auszugsweise

Aufgrund des pH-Wertes von ca. 4,0 ist auf die Säurebeständigkeit der Gesteinskörnung unbedingt zu achten.

Es darf z. B. kein Kalkstein und kein Kalksteinfüller verwendet werden.

Besondere Anforderungen ...Dichtigkeit• Die eingebauteDeckschicht muss flüssigkeitsdicht

sein.• Bei Walzasphalt muss der Hohlraumgehalt durch die

Verdichtung (Walzen) minimiert werden.• Walzasphalt hat einen notwendigen Hohlraumgehalt

– Hohlraumgehalt < 3 Vol.-%ist absolut dicht, auch gegen hohe Wasserdrücke (z.B. Talsperren)

– Hohlraumgehalt < 4 Vol.-%ist praktisch dicht (gegen Wasserdrücke, die in einem Fahrsilo / Silolager auftreten können)

Besondere Anforderungen ...Dichtigkeit

Um diese Anforderung an die eingebaute Schicht sicher zu erfüllen, muss die Asphaltmischgut-zusammensetzung so gewählt werden, dass der Hohlraumgehalt am Marshall-Probekörper nicht mehr als 3 Vol.-% beträgt.

Anmerkung:

Der Marshall-Probekörper (MPK) ist ein standardisiertes Laborverfahren zur Bestimmung der Hohlraumgehalte des Asphaltmischgutes bei einer Normverdichtung.

Besondere Anforderungen ...

Dichtigkeit

• Die Problemzone bei dem Einbau der Deckschicht stellt u. U. der Nahtbereich zwischen zwei Einbaubahnen dar.

• Um evtl. punktuell auftretende Überschreitung des Hohlraumgehaltes in der Deckschicht zu kompensieren, erscheint es sinnvoll, den Hohlraumgehalt in der Asphalttragschicht auf max. 4 Vol.-% am MPK zu begrenzen (in Anlehnung an die Tabelle 4. 2. der ZTV LW 99/01).

Einbau der Asphaltbefestigung

Einbaugeräte / Verdichtung

• Walzasphalt wird mittels Asphaltfertiger gleichmäßig verteilt und durch die Einbaubohle vorverdichtet und ebenflächig geglättet.

• Die „Hauptverdichtung“ übernehmen Walzen, die durch Vibration und ihr statisches Gewicht eine dichte Lagerung des Asphaltes erreichen.

• Erst durch diese dichte Lagerung wird der Hohlraumgehalt auf die notwendige Größenordnung minimiert.

Einbaugerät: Fertiger (Walzasphalt)

Einbaugerät: Walze (Walzasphalt)

Einbau der AsphaltbefestigungSchichtenverbund• Um eine ausreichende Trag- und Standfestigkeit zu

erreichen, ist es notwendig, einen guten Schichtenverbund zwischen der Asphalttragschicht und der Asphaltdecksicht herzustellen.

• Hierfür ist die Oberfläche der Tragschicht mit Bitumenemulsion / Haftkleber anzuspritzen.

• Die Vorgaben des „Merkblattes für Schichtenverbund, Nähte, Anschlüsse und Randausbildung von Verkehrs-flächen aus Asphalt, M SNAR“ sind hierbei zu beachten.

• Die Anspritzmenge sollte z. B. 0,3 kg/m² U 60K betragen.

Zu viel Bitumenemulsion

Zu wenig Bitumenemulsion (ungleichmäßig)

Optimale Bitumenemulsionsmenge

Einbau der Asphaltbefestigung

Fugen- und Nahtausbildung

• Nähte in der Deckschicht

– Nähte entstehen beim Einbau des Asphaltes in mehreren Bahnen (Fertigerbahnen) nebeneinander.

– Wenn die folgende (nächste) Fertigerbahn an die kalte (< 80°C) erste Bahn „angebaut“ wird, ist diese Naht gem. M SNAR herzustellen.

– Die Nähte der Deckschicht sind dabei gegenüber den Nähten der Tragschicht um 50 cm zu versetzen.

Optimal vorbereitete Asphaltnaht

Nach Einbaudurch Fertiger

Überlappung 2 - 3 cm

Zurückschieben

Kalte Seite

Herstellen der Asphaltnaht

Kalte Seite

Erster Arbeitsgangder Walze

Verdichtung der Asphaltnaht

Fertige Asphaltnaht

Einbau der AsphaltbefestigungFugen- und Nahtausbildung• Fugen

– Bei Anschlüssen der Asphaltdeckschicht an andere Materialien, z. B. Beton der Stützwände, ist der Anschluss als Fuge herzustellen.

– Bei schrägen Stellwänden (Traunsteiner Silo) ist eine Möglichkeit, die Asphaltbefestigung auf das Streifenfundament zu ziehen und dann die Fugen vor der „aufgehenden Wand“ herzustellen. Auf Grund der schrägstehenden Stellwände kann die Verdichtung durch die Walzen bis an die Stellwand erfolgen.

Quelle: Firma Alfons Greten, Essen/Oldb.

(Fuge)

Einbau der AsphaltbefestigungFugen- und Nahtausbildung• Fugen

– Bei senkrechten Stellwänden sollte die Fuge vor dem „Fuß“ des Betonfertigteils angelegt werden.

– Soll die Asphaltbefestigung auf den „Fuß“ gezogen werden, sind besondere Maßnahmen, wie z. B. der Einbau eines Gussasphaltstreifens direkt vor der Wand vorzusehen.

– Weitere Hinweise siehe ZTV Fug-StB Teil 1 – Als Fugenmaterial zwischen Asphalt und Beton hat sich

die Fugenmasse BIGUMA-TL 82 in Kombination mit dem Voranstrichmittel COLZUMIX der dortmundergußasphalt gmbh & co. kg bewährt (Einbau- und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten).

Fuge

MusterausschreibungstextAsphalttragschicht... m² Asphalttragschicht C 0/22 (LW) herstellen.

Asphalttragschicht aus Asphalttragschichtmischgut C 0/22 in Anlehnung an die ZTV LW 99/01 herstellen. Einbau in SilolagerflächeHohlraumgehalt am MPK max. 4,0 Vol.-%Einbaugewicht: 240 kg/m²Bindemittel: 70/100Die verwendeten Gesteinskörnungen, der Füller und das Asphaltgranulat müssen überwiegend carbonatfrei (kalkfrei) sein.Die Mitverwendung von Asphaltgranulat gem. TL AG und M VAG ist zugelassen.

MusterausschreibungstextSchichtenverbund

... m²bitumenhaltiges Bindemittel aufsprühen

bitumenhaltiges Bindemittel auf zusammenhängende Teilflächen aufsprühen

Unterlage vorher reinigen

Kehrgut der Verwertung nach Wahl des AN zuführen

Bindemittel: U 60 K

Bindemittelmenge: 0,3 kg/m²

MusterausschreibungstextDeckschicht Walzasphalt

... m² Asphaltbeton 0/8 ( Alternativ 0/11) herstellen. Asphaltbeton in Anlehnung an Tabelle 5 der E AAW, Entwurf 2007

Als Deckschicht auf Silolagerfläche.

Carbonatfreie Gesteinskörnung und Füller (kalkfrei) Einbaugewicht: 100 kg/m²Bindemittel: 50/70

Hohlraum am MPK max. 3,0 Vol.-%

Hohlraumgehalt in der fertigen Schicht max. 4,0 Vol.-%

Mitverwendung von Asphaltgranulat ist ausgeschlossen.

Musterausschreibungstext

Naht in der Walzasphaltdeckschicht

... m Naht in Asphaltdeckschicht herstellen

Naht in Asphaltdeckschicht herstellen

Nahtflanken behandeln

Längsnaht

Nahtflanke mit einem heiß aufzubringenden, polymermodifizierten Bitumen volldeckend anstreichen oder anspritzen (gem. MSNAR)

Menge: 200 g/m²

Dicke der Schicht: 4,0 cm

MusterausschreibungstextDeckschicht Gussasphalt

... m² Gussasphalt 0/11 (oder 0/8 alternativ) S herstellen.

Asphaltdeckschicht aus Gussasphalt 0/11 S herstellen.

Als säurefeste Deckschicht auf einer Silolagerfläche.

Einbaudicke: 4,0 cm (3,0 cm alternativ)

Bindemittel: 30/45, 20/30

Carbonatfreie Gesteinskörnung und Füller (kalksteinfrei)

MusterausschreibungstextAnschlussfuge (Walzasphalt und Gussasphalt)

... m Anschluss als Fuge herstellen gem. ZTV Fug-StB 01Anschluss in Asphaltdeckschicht als Fuge herstellenRandfuge vor BetonbauteilFuge schneidenFugenspalttiefe: 4,0 cmFugenspaltbreite: 2,0 cmFugenraum mit heiß verarbeitbarer elastischer Fugenmasse verfüllen mit Unterfüllstoff Fugenverfüllmaterial in säurebeständiger Ausführung (z. B. BIGUMA- TL 82, einschl.Voranstrichmittel COLZUMIX oder Gleichwertiges)Einbau und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten

Fuge in der Gussasphaltdeckschicht

... m Fuge in Gussasphaltdeckschicht herstellenFuge in Gussasphaltdeckschicht als Längsfuge zwischen den Einbaubahnen, einschl. Unterfüllstoff herstellenFuge schneidenFugenspalttiefe: 4,0 cm (3,0 cm)Fugenspaltbreite: 2,0 cmFugenverfüllmaterial in säurebeständigen Ausführung (z. B. BIGUMA-TL 82 und COLZUMIX oder gleichweritig)Einbau und Verarbeitungshinweise des Herstellers beachten

Musterausschreibungstext

PreisschätzungPreisschätzung für eine Musterfläche (Lieferung und Einbau)Größe: ca. 2000 m²Entfernung zum Mischwerk: ca. 25 kmPreisniveau Norddeutschland1.Asphalttragschicht 0/22 C

in Anlehnung an die ZTV LWEinbaugewicht 240 kg/m²überwiegend kalksteinfrei 11,- bis 13,- €/m²

2.Bit. Bindemittel aufsprühen0,3 kg/m² U 60 K (nur bei Walzasphalt) 0,20 bis 0,30 €/m²

3.Asphaltbeton 0/8 herstellensäurebeständig, dicht, 100 kg/m² 8,- bis 10,- €/m²

Preisschätzung4. Naht in Asphaltdeckschicht herstellen

gem. M SNAR 4,- bis 5,- €/m

5. Gussasphalt 0/11 herstellensäurebeständig ,4 cm 13,- bis 15,- €/m²

6. Fuge in Gussasphaltdeckschicht derSilolagerfläche herstellen, säurebeständig 3,- bis 5,- €/m

7. Fuge zwischen Asphalt und Betonteil herstellen gem. TL ZTV-Fug, säurebeständigz. B. Fugenmasse BIGUMA-TL 82 und Voranstrichmittel COLZUMIX 10,- bis 12,- €/m

Preisschätzung

Gesamtkosten Walzasphalt

Fläche: 20 m x 100 m = 2000 m²

(im Mittel)

2.000 m² Asphalttragschicht 12,00 €/m² 24.000,- €

2.000 m² Bit. Bindemittel aufspr. 0,25 €/m² 500,- €

2.000 m² Asphaltbeton 0/8 9,00 €/m² 18.000,- €

300 m Naht herstellen 4,50 €/m 1.350,- €

220 m Fuge Asphalt/Beton 11,00 €/m 2.450,- €

46.300,- €

zzgl. der ges. Mehrwertsteuer

Preisschätzung

Gesamtkosten Gussasphalt

Fläche: 20 m x 100 m = 2000 m²

2.000 m² Asphalttragschicht 12,00 €/m² 24.000,- €

2.000 m² Gussasphalt 14,00 €/m² 28.000,- €

300 m Naht im GA 4,00 €/m 1.200,- €

220 m Fuge GA / Beton 11,00 €/m 2.450,- €

55.650,- €

zzgl. der ges. Mehrwertsteuer

Fazit•Die klassische Asphaltbefestigung für Flächen, an die besondere Anforderungen an die Dichtigkeit gestellt werden, ist der Gussasphalt (GA).

•Durch die „Hohlraumfreiheit“ und den leichten Bindemittelüberschuss sind GA-Deckschichten absolut dicht.

•GA kann nicht von jeder Baufirma, die „normalen Straßenbau“ durchführt, hergestellt werden.

Fazit

Die Alternative zum GA ist der Walzasphalt, der unter Berücksichtigung folgender Punkte ebenfalls die Anforderungen an Fahrsilos und Lagerflächen von Biogasanlagen erfüllt.

Fazit

Auftraggeber

• Der Mischguthersteller und die Einbaufirma muss durch die Ausschreibung über die besonderen Anforderungen der Baustelle informiert sein.

• Auflagen der Genehmigungsbehörden weitergeben.

Fazit

Mischgutlieferant• Verwendung von säureresistenten

Gesteinskörnungen / Füllern• Mischgutzusammensetzung in Bezug auf

Dichtigkeit optimieren

FazitEinbauer• Erzielung eines hohen Verdichtungsgrades zur

Minimierung des Hohlraumgehaltes• Versetzen der Arbeitsnähte bei Deck- und Tragschicht

um mind. 50 cm• Ordnungsgemäße Herstellung der Nähte und

Anschlussfugen• Einbau der Asphaltbefestigung bei geeigneten

AußentemperaturenAsphalttragschicht > 0°CAsphaltdeckschicht > 3°Ctrockene Unterlage

Fazit

Betreiber

• Augenscheinprüfungen auf Dichtigkeit

• „Fugenpflege“ der Anschlussfuge an den Beton

• Keine schweren Geräte auf der Fläche „parken“

• Mechanische Beschädigungen der Deckschicht vermeiden

Danke für Ihre Aufmerksamkeit