Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt · Bau von Fahrsiloanlagen...

Bau von Fahrsiloanlagen 20.11.2008 Haus Düsse

Fahrsilos und Lagerflächen für Biogasanlagen aus Walzasphalt

Neubau von Fahrsiloanlagen

Haus Düsse 20.11.2008


Inhalt• Einleitung

• 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

• Qualitätssicherung• Verjährung• Aufgabe der Vertragspartner• Zusammenfassung / Ausblick• Musterausschreibungstexte für die

Asphaltschichten• Preisschätzung über die verschiedenen Arbeiten

Inhalt


1. Flächenbefestigungen für Gärfuttersilos (Viehwirtschaft)

2. Lagerflächen für Substrate innerhalb von Biogasanlagen

Einleitung

�� Zusammengefasst als: Landwirtschaftliche Fahrsiloanl agen


Boom beim Bau von Biogasanlagen in Deutschland

Einleitung


Einleitung

Anteil der Stromgewinnung aus Biogas:ca. 3700 Anlagen

ca. 1270 MW Nennleistung

ca. 6,4 Millionen Megawattstunden/Jahr

ca. 1,3 % der gesamten Stromproduktion in Deutschland

Beispiel:Strommenge reicht aus, um alle Privathaushalte in Rheinland-Pfalz mit Strom zu versorgen.

Boom im Jahr 2006 mit 800, aber im Jahr 2007 nur noch 200 neue Anlagen.


EinleitungVerteilung der Biogasanlagen in Deutschland


EinleitungAktuelle SituationAktuelle Situation

• Einstufung von Gärsäften in der Regel in WGK 1 (schwach wassergefährdend), länderspezifisch

• Einstufung von Sickersäften aus Substraten analog (bei ausschließlicher Verwendung nachwachsender Rohstoffe)

Grauzone, bisher keine einheitlichen geeigneten Hinweise zu:

� Planung� Ausschreibung � Herstellung

Ziel ist die Definition einheitlicher Standards für Behörden, Bauherren, Mischguthersteller und Baufirmen.


Baustoffe Asphalt

BitumenAnteil 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 230°C (temperaturabgese nkt)– 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...

Für die Bemessung der Gesamtkonstruktion ist als Hilfe die „Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaus ...“(RSTO) heranzuziehen.

Unterteilung auf Grund der zu erwartenden Fahrzeuge und der Anzahl der Fahrten.

Dimensionierung gem. Bauklasse IV und V stellt eine Mindestforderung dar. Bei schweren Spezialfahrzeugen ist dies zu überprüfen.

Aus Gründen der Tragfähigkeit und der Dichtigkeit ist ein zweischichtiger Aufbau notwendig.


Besondere Anforderungen

EV2 mindestens 45 MN/m²EV2 mindestens 45 MN/m²anstehender Untergrund

Frostschutzschicht (nach Dicke des frostsicheren Oberbaus) gemäß TL SoB[12]

Frostschutzschicht (nach Dicke des frostsicheren Oberbaus) gemäß TL SoB[12]

• EV2 mindestens 120 MN/m²

Zur Erzielung dieser EV2-Werte ist es evtl. notwenig, den oberen Bereich (15-20 cm) der

Frostschutzschicht durch z. B. RC-Schotter, Frostschutzkies –

Schotter oder Kalkstabilisierung zu verbessern.

• EV2 mindestens 100 MN/m²

Zur Erzielung dieser EV2-Werte ist esevtl. notwenig, den oberen Bereich (15-20 cm) der Frostschutzschicht durch z. B. RC-Schotter, Frostschutzkies –Schotter oder Kalkstabilisierung zu verbessern.

ungebundene Unterlage

14 cm 10 cm Asphalttragschicht

4 cm (Dichtschicht)4 cm (Dichtschicht)Asphaltdeckschicht

• Befahren mit Traktoren und schweren LKW

• Stollenbereifung

• häufige Befahrung

• Befahren mit Traktoren

• Fahrzeuge mit Stollenbereifung

• gelegentliche Befahrung

Beanspruchungsprofil

Tafel 1, Zeile 1, Bauklasse IVTafel 1, Zeile 1, Bauklasse Vin Anlehnung an RStO

Lagerflächen von BiogasanlagenGärfuttersiloanlagenSchichtenfolgeAufbau von Fahrsiloanlagen


Besondere Anforderungen ...

Verformungsbeständigkeit

• Beanspruchung durch Verkehrslast (grobstollig bereifte, 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



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 dürfen nur carbonatarme Gesteinskörnungen eingesetzt werden.

Es darf z. B. kein Kalkstein, kein Dolomit und kein Oolith, sowie kein Kalksteinfüller verwendet werden.



Dichtigkeit• Die eingebaute Deckschicht 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)



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.



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, ist der Hohlraumgehalt in der Asphalttragschicht auf max. 4 Vol.-% am MPK zu begrenzen.


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)



Schichtenverbund• 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



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 AsphaltbefestigungAnschluss an aufgehende BauteileAnschluss an aufgehende Bauteile

Bei senkrecht anschließenden Bauteilen gestaltet sich die Verdichtung im Randbereich problematisch. Daher sind folgende Ausführungen zu favorisieren:

Fall 1: Schrägstehende Wände

Fall 2: 90°-Winkelprofile (gegen den Bauteilfuss)



Ausbildung von Fugen an BetonteileSchräge Stellwände

(Traunsteiner Bauweise)

Quelle: Alfons Greten Betonwerk, Essen/Oldenburg

•Verdichtung der Asphaltschicht bis an die schrägstehende Stellwand•Fugenausbildung direkt vor der Betonwand


Einbau der AsphaltbefestigungAusbildung von Fugen an Betonteile

q

Winkelprofil

Asphalttragschicht, d = 10 bis 14 cm

Asphaltdeckschicht, d = 4 cm 30-50 cm

q

Senkrechte Winkelstützwand

• Anordnung der Fuge vor dem Fußteil der Winkelstützwand

• Beim Einbau bis vor das aufgehende, senkrechte Betonteil ist davor ein Gussasphaltstreifen vorzusehen. Eine Fuge ist dann zwischen Beton und Gussasphalt und zwischen Gussasphalt und Walzasphalt vorzusehen.


Einbau der AsphaltbefestigungAusbildung von Fugen

1 23

4

5 6

4 cm

1 Betonflanke2 Asphaltflanke3 Heißflüssiger Fugenverguss4 Unterfüllstoff5 Primer für Betonflanke6 Primer für Asphaltflanke

• Fugenflanken mit Primer vorbehandeln

• Fugenunterfüllstoff einlegen (Dreiflankenhaftung vermeiden)• Fuge heißflüssig vergießen� Einbau – und Verarbeitungshinweise der Hersteller beachten (Säureresistenz, Anwendungsbereich, Handhabung)


QualitätssicherungAsphaltmischgut herstellen

•Eigenüberwachung- je 500 t Asphaltdeckschichtmischgut und

Asphalttragschichtmischgut

- mind. arbeitstäglich

- je Bauvorhaben

•Ermittlung–der Korngrößenverteilung

–des Bindemittelgehaltes

–der Roh- und Raumdichte

–des errechneten Hohlraumgehaltes am MPK


Qualitätssicherung

Einbaufirma

• Eigenüberwachung

– Mischguttemperatur– Beschaffenheit des Asphaltmischgutes– Einbaudicke– Ebenflächigkeit– Dokumentation der Ergebnisse


Qualitätssicherung

Einbaufirma• Empfehlung

– Überwachung der Raumdichten nach den einzelnen Walzübergängen mit radiometrischer Sonde

– In besonderen Fällen Überprüfung des Hohlraumgehaltes am Bohrkern aus einem, nicht mit Biomasse beaufschlagten, Bereich. Hierbei ist sicherzustellen, dass die Ergebnisse repräsentativ für die gesamte Fläche sind.


Verjährung

Gem. § 12 VOB/B ist nach Fertigstellung der Leistung eine Abnahme durchzuführen.

Als Verjährungsfrist für Mängelansprüche für den gebundenen Oberbau:Vorschlag 2 Jahre

NutzungAufgaben des Betreibers im Rahmen der Nutzung:

– Augenscheinprüfung auf Dichtigkeit der Schichten– Funktionsprüfung der Fugen– Dokumentation der Ergebnisse und Einleitung von

Instandsetzungs- und Erneuerungsmaßnahmen bei Auffälligkeiten

Verjährung und Nutzung


Aufgaben der Vertragspartner

Der Bauvertrag ist auf der Grundlage der VOB abzuschließen. Die betroffenen „Zusätzlichen ... (ZTV Asphalt-StB, ZTV T-StB usw.) sind zu vereinbaren.

•Auftraggeber / Ing.-Büro

-umfassende Beschreibung der vorgesehenen Leistung

-Information der Vertragspartner über die Besonderheiten des Bauvorhabens im Bauvertrag

-Information über die Auflagen der Genehmigungsbehörden


Einbaufirma

• Information des Asphaltmischgutlieferanten über die Inhalte des Bauvertrages

• Einbau der Asphaltbefestigung bei geeigneten Temperaturen und auf trockener Unterlage

• Erzielung eines Hohlraumgehaltes von ≤ 4,0 Vol.-% in der fertigen Walzasphaltdeckschicht

• Versetzen der Arbeitsnähte der Deck- und Tragschicht um 30 bis 50 cm

• Ordnungsgemäße Herstellung der Nähte und Anschlussfugen

• Eigenüberwachung während des Einbaus und deren Dokumentation



Asphaltmischgutlieferant

• Verwendung von carbonatarmen Gesteinskörnungen und Füllern

• Optimierung der Asphaltmischgutzusammensetzung im Hinblick auf Dichtigkeit und Einbauwilligkeit (Eignungsprüfung)

• Verzicht auf den Einsatz von Ausbauasphalt, sowie RC-Baustoffen

• Eigenüberwachung der Asphaltmischgutproduktion nach besonderen Vorgaben




Betreiber

• Augenscheinprüfung der Fläche auf Dichtigkeit

• Pflege der Anschlussfugen an den Beton

• Vermeidung von Beschädigungen der Deckschicht


Zusammenfassung

• Die in diesem Vortrag zusammengetragenen Regelungen stellen einen Mindeststandard bei der Herstellung von Fahrsiloanlagen dar.

• Unter Berücksichtigung der genannten Rahmenbedingungen ist eine sichere Herstellung von Fahrsiloanlagen aus Walzasphalt möglich.

• Grundsätzlich bedürfen diese Bauvorhaben einer besonderen Sorgfalt bei

• der Planung• der Ausschreibung• der Mischgutzusammensetzung• dem Einbau des Asphaltes• der Fugen- / Nahtherstellung

Zusammenfassung / Ausblick


Musterausschreibungstext

Asphalttragschicht... m² Asphalttragschicht C 0/22 herstellen

Asphalttragschicht aus Asphalttragschichtmischgut C 0/22 herstellen Einbau in landwirtschaftlicher FahrsiloanlageEinbaumenge 240 kg/m²Bindemittel 70/100Hohlraumgehalt am MPK höchstens 4,0 Vol.-%Grobe und feine Gesteinskörnungen sowie Füller carbonatarmAsphaltmischgut ohne Verwendung von Asphaltgranulat und Recyclingbaustoffen

Deckschicht Walzasphalt... m² Asphaltbeton 0/11 herstellen (alternativ Asphaltbeton 0/8)

Asphaltdeckschicht aus Asphaltbetonmischgut 0/11 herstellenEinbau als Dichtungsschicht in landwirtschaftlicher FahrsiloanlageEinbaugewicht 100 kg/m²Bindemittel 50/70Hohlraumgehalt am MPK höchstens 3,0 Vol.-%Hohlraumgehalt fertige Schicht höchstens 4,0 Vol.-%Grobe und feine Gesteinskörnungen sowie Füller carbonatarmAsphaltmischgut ohne Verwendung von Asphaltgranulat und Recyclingbaustoffen

Bauvertrag auf Grundlage der VOB/B, Vereinbarung von ZTV T-StB, ZTV Asphalt-StB


MusterausschreibungstextSchichtenverbund... m² Bitumenhaltiges Bindemittel aufsprühen

Bitumenhaltiges Bindemittel auf zusammenhängende Teilflächen aufsprühenvor Einbau der AsphaltdeckschichtUnterlage vorher reinigen, Kehrgut der Verwertung nach Wahl des AN zuführenBindemittel Bitumenemulsion U 60 KBindemittelmenge 0,3 kg/m²

Fuge in der Asphaltdeckschicht... lfd. m Anschluss als Fuge herstellen

Anschluss in Asphaltdeckschicht als Fuge herstellenUmlaufende Randfuge vor Betonbauteil in der Asphaltdeckschicht ausbildenFugenspalttiefe 4,0 cmFugenspaltbreite 2,0 cmFugenraum verfüllen in erster Lage mit Unterfüllstoff mit heiß verarbeitbarer undsäurebeständiger Fugenmasse (z. B. BIGUMA-TL 82 oder gleichwertig)

Naht in der Asphaltdeckschicht... lfd. m Naht in Asphaltdeckschicht herstellen

Naht in Asphaltdeckschicht herstellenLängs- und Quernähte in AsphaltdeckschichtHerstellung der Nahtflanke durch KantenandrückrolleNahtflanke mit einem heiß aufzubringenden, polymermodifizierten Bitumen volldeckend auftragen oder anspritzen, Menge 200 g/mDicke der Schicht 4,0 cm


Preisschätzung

Preisschätzung für eine Musterfläche (Lieferung und Einbau)

Größe: ca. 2000 m²Entfernung zum Mischwerk: ca. 25 km

Preisniveau Norddeutschland1.Asphalttragschicht 0/22 C, carbonatarm

Einbaugewicht 240 kg/m² 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 herstellencarbonatarm, dicht, 100 kg/m² 8,- bis 10,- €/m²


Preisschätzung

4. Naht in Asphaltdeckschicht herstellengem. M SNAR 4,- bis 5,- €/m

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

6. Fuge in Gussasphaltdeckschicht derSilolagerfläche herstellen, säurebest. 10,- bis 12,- €/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 11,00 €/m 3.300,- €220 m Fuge GA / Beton 11,00 €/m 2.450,- €

57.750,- €

zzgl. der ges. Mehrwertsteuer


In der Zeitschrift „asphalt“ Ausgabe 3/2008 ist

von Thomas Behle + Holger Ohe ebenfalls einArtikel zu diesem Thema erschienen und kann

unter

www.asphalt.de/literatur

heruntergeladen werden.


Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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