Wie Geokunststoffe die Ökobilanz von Bauvorhaben verbessern
Teil 3: Tragschichtstabilisierung im Straßenbau auf schlecht tragfähigen Böden
Die Leserinnen und Leser unserer beiden letzten Beiträge für „Wir lieben Bau“ wissen es bereits: Geokunststoffe haben sich bewährt, wenn es darum geht, den ökologischen Fußabdruck von Bauprojekten zu reduzieren. Den Auftakt unserer kleinen Artikelserie bildete die Böschungssicherung. Im zweiten Teil ging es um die Entwässerung von Deponien. Der vorliegende dritte und (vorerst) letzte Teil beschäftigt sich mit den Umweltauswirkungen von Maßnahmen zur Tragschichtstabilisierung im Straßenbau auf wenig tragfähigem Untergrund. Auch er basiert auf Untersuchungsergebnissen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) und der Beratungsfirma ESU-Services.
Lebenszyklusanalyse ermittelt Umweltauswirkungen
Sowohl im Hoch- als auch im Tiefbau können Geokunststoffe Baustoffe wie Kies ersetzen, deren Gewinnung mit erheblichen Eingriffen in den Naturhaushalt und das Landschaftsbild verbunden ist. Dies gilt auch für die Stabilisierung von Tragschichten im Straßenbau. Wie genau sich die Umweltauswirkungen von Bauprojekten durch den Einsatz von Geogittern verändern, haben die Forschenden mit Hilfe einer Lebenszyklusanalyse untersucht. Dazu verglichen sie konventionelle Bauweisen unter Nutzung natürlicher Ressourcen mit der Realisierung des gleichen Bauvorhabens mit Geokunststoffen. Zu den untersuchten Indikatoren gehörten neben dem CO2-Ausstoss auch der Energie- und Wasserverbrauch.
Herkömmliche Bodenstabilisierung oder Tragschichtbewehrung mit Geokunststoffen
Beim Straßenbau ist eine ausreichende Tragfähigkeit des Planums erforderlich. Bei temporären Straßen vermindert sie die Spurrinnenbildung. Bei Straßen mit einer festen Fahrbahndecke (sog. gebundene Bauweise) sichert sie die Dauerhaftigkeit des Bauwerks. Wird die erforderliche Tragfähigkeit (EV2-Wert) des Planums nicht erreicht, müssen Maßnahmen ergriffen werden. Bei der konventionellen Bauweise wird entweder der Boden durch eine dicke Kies- oder Schotterschicht ersetzt. Oder die erforderliche Tragfähigkeit wird durch eine Zement-/Kalkstabilisierung des anstehenden Bodens erreicht. Alternativ können auch Geogitter zur Bewehrung des Untergrunds verwendet werden. Um einer Vermischung mit feinen Bodenpartikeln entgegenzuwirken, werden häufig Verbundstoffe eingesetzt. Diese bestehen aus einem Geogitter zur Bodenstabilisierung und einem Vlies als Trennschicht. Durch den Einsatz von Geogittern oder Verbundstoffen kann der Bodenaustausch reduziert beziehungsweise auf eine Kalkstabilisierung verzichtet werden.
Bis zu 30% weniger Umweltauswirkungen durch Verwendung von Geokunststoffen
Beim Vergleich der konventionellen Bauweise mit Bodenaustausch zur Herstellung der erforderlichen Tragfähigkeit mit dem Einsatz von Geogittern zur Stabilisierung der Tragschicht schnitt letztere in allen Kategorien der Umweltwirkungen besser ab. Insbesondere bei der Wasserinanspruchnahme und den Feinstaubemissionen zeigte sich das Potenzial der Geokunststoffe zur Verbesserung der Ökobilanz. Durch den Einbau von Geokunststoffen kann die aus Kies oder Schotter hergestellte Tragschicht nämlich deutlich reduziert werden (siehe Abbildung 1). Der Vergleich der Zement-/Kalkstabilisierung ergab ein zweigeteiltes Ergebnis: Hinsichtlich des Wasserverbrauchs erwies sich der Einsatz des Geokunststoffs als nachteilig. Dem standen jedoch um 30 Prozent geringere CO2-Emissionen gegenüber. Dies kann als Beleg für den möglichen Beitrag von Geokunststoffen zum Klimaschutz gewertet werden.
Indikator | Geokunststoffbewehrte Tragschicht | Geokunststoffbewehrte Tragschicht |
CO2-Ausstoß | -10 % | -30 % |
Feinstaubausstoß | -15 % | +/- 0 % |
Kumulierter Energieaufwand | -5 % | – 5 % |
Landbedarf | +/- 0 % | +/- 0 % |
Wassernutzung | -30 % | +15 % |
Verbesserung der Ökobilanz am Beispiel einer geokunststoffbewerten Tragschicht im Vergleich zur Herstellung einer Tragschicht mit Bodenaustausch bzw. eines Kalk-/Zement stabilisierten Planums
EnkaGrid MAX und EnkaGrid MAX C für die Tragschichtbewehrung/-stabilisierung
Die Unternehmensgruppe Freudenberg ist einer der führenden Hersteller von Geogittern zur Bewehrung von Tragschichten im Verkehrswegebau. Seit Jahrzehnten werden ihre Geokunststoffe unter dem Markennamen EnkaGrid vertrieben. EnkaGrid MAX und EnkaGrid MAX C (Geogitter plus Vlies Geotextilrobustheitsklasse (GRK) 3) sind fünf Meter breite Geogitter beziehungsweise Geogitterverbundstoffe. Beide können aus den Rohstoffen Polyester oder Polypropylen hergestellt werden. Die leistungsfähigen Geokunststoffe erhöhen zuverlässig die Tragfähigkeit des Untergrundes. Gleichzeitig ermöglicht die stabilisierende Wirkung der Geokunststoffe eine höhere Verdichtung der Schottertragschicht. Dies erhöht die Tragfähigkeit zusätzlich und wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Bauwerks aus.
Breite Produktpalette
Speziell für die Bewehrung von Tragschichten stehen Geogitter mit Zugfestigkeiten zwischen 30 und 80 kN/m zur Verfügung. Auf Kundenwunsch kann Freudenberg Geogitter auch mit Vliesstoffen einer höheren Geotextilrobustheitsklasse als Verbundstoff herstellen. Das Vlies verhindert die Vermischung mit dem Tragschichtmaterial und dem Feinkornanteil des anstehenden Bodens. Dadurch bleibt die Tragschichtdicke voll erhalten.
Geogitter speziell für Schüttmaterial mit hohem pH-Wert
EnkaGrid weist aufgrund seiner Herstellungstechnologie ein verbessertes Kraft-Dehnungsverhalten im Vergleich zu herkömmlichen Geogittern auf. Das heißt, das Produkt bietet eine hohe Kraftaufnahme bei geringer Dehnung. Dies ist insbesondere bei temporären Straßen wie Baustraßen ohne bituminöse Deckschicht von Vorteil. Denn diese Eigenschaft sorgt für eine deutliche Reduzierung der Spurrinnenbildung. Produktvarianten aus Polypropylen können auch in Verbindung mit Schüttgütern mit höheren pH-Werten eingesetzt werden. Dies ist unter anderem für das Betonrecycling relevant und ermöglicht einen zusätzlichen Nachhaltigkeitsvorteil im Straßenbau.
Kostenersparnis für Auftraggeber
Seit der Markteinführung um die Jahrhundertwende wurden unzählige Straßen in ganz Deutschland und darüber hinaus mit EnkaGrid gebaut. Davon hat nicht nur die Umwelt profitiert, weil weniger Kies für die Tragschichtbefestigung abgebaut und zur Baustelle transportiert werden musste. Auch den Auftraggebern ist ein Teil der Ausgaben für den Erdbau erspart geblieben. Denn sowohl der Aushub von Boden und sein Abtransport sowie der Transport und Einbau von Kies sind kostspielig.
Sind Sie an weiterführenden Informationen interessiert, oder wünschen Sie eine freibleibende Beratung bezüglich eines anstehenden Bauvorhabens? Christian Schade, Sales Manager bei Freudenberg Performance Materials, steht Ihnen jederzeit gern zur Verfügung:
T: 06022 812035
christian.schade@freudenberg-pm.com
