Flüssigboden: Praktische Lösung für viele Bereiche

Flüssigboden

Ein ressourcenschonender Naturbaustoff nach Rezept

02.11.2023, 15:57 Uhr, aktualisiert 09.11.2023, 09:57 Uhr

KIEL

Was macht Flüssigboden eigentlich so besonders? Wie läuft der Einbau ab? Und was ist mit der Qualitätssicherung? Der folgende Beitrag gibt einen Überblick.

Der Einsatz von Flüssigboden schafft Anreize für eine ressourcenschonende Verfüllung, soweit eine gleichbleibende oder gesteigerte Baustoffqualität dauerhaft gewährleistet ist. | Foto: Ingenieurgesellschaft Prof. Dr.-Ing. E. Macke mbh

Was ist Flüssigboden?

Flüssigboden ist ein zeitweise fließfähiger, selbstverdichtender Verfüllbaustoff (ZFSV), der ganz überwiegend aus anstehendem Boden (Kies, Sand, Schluff, Lehm, Ton oder einem Gemisch daraus) oder Recyclingbaustoffen besteht und dem Zusatzstoffe (z.B. Kalk, Zement, Bentonitsuspensionen oder Schichtmineralien) und Wasser beigemischt werden. Das Stoffgemisch eignet sich optimal zur hohlraumfreien und erschütterungsfreien Verfüllung von Baugruben. Es wird in flüssiger Form eingebracht und fließt dabei in jeden Hohlraum. Schon nach kurzer Zeit wird der Boden trocken (fest) und kann alsbald überbaut werden. Die Eigenschaften des Flüssigbodens können individuell durch entsprechende Rezepturen eingestellt werden. Auf diese Weise entsteht eine stabile, aber dennoch leicht (mit Spaten) lösbare Rohrbettung. Flüssigboden kann langfristig wieder ausgebaut und auch erneut als Flüssigboden andernorts eingebaut werden.

In diesen Bereichen wird Flüssigboden eingesetzt

Kanal-, Kabel- und Rohrleitungsbau (z.B. Verfüllung von Leitungsgräben, Versorgungsleitungen, Schächten)
Ver- und Hinterfüllung von Bauwerken oder Bauwerksteilen (z.B. Stollen, Bunker, Keller, Widerlager)
Straßenbau (z.B. Untergrundstabilisierung, Schwingungsdämpfung, Schadensbeseitigung bei Unterspülungen von Straßen)
Spezialtiefbau
Hafen-, Damm- und Deichbau
Immobilisierung kontaminierter Böden

Im Tief- und Rohrleitungsbau lässt sich spätestens seit Mitte der 1990er Jahre eine deutliche Zunahme in der Verwendung von Flüssigboden verzeichnen.

Beispielhafte Darstellung der Flüssigbodenherstellung, hier RSS-Flüssigboden | Foto: FiFB Leipzig

Voraussetzungen für den Einsatz von Flüssigboden

Rechtliches zum Einsatz von Flüssigboden

Anwendbar ist u.a. das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) sowie die rel="noopener">Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV). Fällt bei Baumaßnahmen Bodenaushub an, so kann dieser aufbereitet nach den „Technischen Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe im Erdbau des Straßenbaus“ (TL BuB E-StB:2009) recycelt werden. In diesem Fall wird der Boden zwischenzeitlich zu Abfall. Alternativ kann er in situ gemäß § 2 des KrWG und § 12 BBodSchV am Ursprungsort wieder eingebaut, also wiederverwendet werden, so dass er nicht zu Abfall wird. Eine kurzzeitige Um- oder Zwischenlagerung ist hierbei möglich, soweit das Material der Baumaßnahme jederzeit eindeutig zugeordnet werden kann. Bauschutt (Ziegel, Beton, Fliesen, Keramik) muss als RC-Gesteinskörnung nach TL BuB E-StB:2009 aufbereitet werden und kann ebenfalls für die Herstellung von Flüssigboden wiederverwendet werden.

Flüssigboden fällt grundsätzlich auch unter die am 1.8.2023 in Kraft getretene (novellierte) Ersatzbaustoffverordnung (EBV) mit ihren veränderten Bestimmungen für die Verwertung von mineralischen Abfällen, wenngleich sich darin keine ausdrückliche Regelung findet. Experten beklagen die großen Spielräume in der EBV sowie die unterschiedlichen Vorgaben in den einzelnen Bundesländern, die sich teilweise sogar widersprechen.

Außerdem ist die Deponieverordnung zu beachten und die zum 1.1.2024 erfolgte Änderung, wonach recycelbare oder verwertbare Abfälle grundsätzlich nicht mehr auf eine Deponie verbracht werden dürfen.

Eignung von Flüssigboden

Die Eignung des Aushubmaterials aus dem geplanten Rohrgraben für die Herstellung von Flüssigboden muss vorab durch eine geotechnische Untersuchung bewertet werden. Die Ergebnisse, die die erforderlichen Kennwerte für die statische Berechnung der Rohre liefern, sind den Ausschreibungsunterlagen beizufügen. Für die Eignungsprüfung müssen nach DWA-A 139 mindestens folgende Kennwerte ermittelt werden:

Ist-Werte

Korngrößenverteilung
Wassergehalt und Zustandsgrenzen
Anteil organischer Stoffe
Kalkgehalt
Steifemodul
Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert)
Scherfestigkeitsparameter (Reibungswinkel, Kohäsion)
Schadstoffansprache nach den landesüblichen Regelungen

Soll-Werte

einaxiale Druckfestigkeit nach 7, 28 und 56 (90) Tagen oder CBR-Wert
Scherparameter (Reibungswinkel, Kohäsion)
Seifemodul
Durchlässigkeitsbeiwert
Volumenstabilität
weitere vom Planer festgelegte Eigenschaften

Im Rahmen der Planung wird sowohl das Boden-Rohr-System vorgegeben als auch die Art der Bettung festgelegt. Ferner müssen Einbaueigenschaften (z.B. Fließweite, Rohrauflager, Grundwasserfragen, Anforderungen an Korngrößen) und Endeigenschaften (z.B. Lösbarkeit, Durchströmbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Tragfähigkeit) festgelegt werden.

So schaut eine 100%ige Erfüllung der Forderungen nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz aus: Der Bauaushub wird auf dem Mischplatz in Tübingen in einer Kompaktanlage zu Flüssigboden, mit Hilfe dessen dann sofort das ausgebaggerte Grabensystem verfüllt wird. | Foto: FiFB Leipzig

Vor- und Nachteile von Flüssigboden

Vorteile von Flüssigboden

Rund 70 % aller Rohrschäden sind auf fehlerhaften Einbau zurückzuführen. Durch den Einsatz von Flüssigboden können derartige Schäden, insbesondere eine mangelhafte Bettung, vermieden werden.

Jährlich fallen enorm hohe Mengen an Aushubmaterialien an. Bau- und Abbruchabfälle machen rund 55 % des inländischen Gesamtabfallaufkommens aus – Tendenz steigend. Ist der Aushub mit Schadstoffen kontaminiert, muss er entweder aufwendig gereinigt oder in einer speziell abgedichteten Deponie entsorgt werden. Aufgrund der immer knapper werdenden Deponiekapazitäten in Deutschland, der hohen Anforderungen an die Regelungen der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) sowie der vertraglich immer stärker geforderten Einhaltung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes und der am 1.8.2023 in Kraft tretenden Mantelverordnung rückt das Thema Bodenaufbereitung für viele Unternehmen aus der Branche immer mehr in den Fokus. Mit der Wiederverwendung von Bodenaushub können Abfälle vermieden werden.
Die Bauindustrie trägt erheblich zum CO₂-Ausstoß bei. Bei der Wiederverwendung von Bodenaushub wird CO₂ in erheblichem Maße eingespart, daneben aber auch Feinstaub. Auch punktet der Einsatz von Flüssigboden mit weniger Lärm.
Wegfall von Deponie- und Transportkosten
Erschütterungsarmer Einbau: Die Verdichtung im Kanalgraben wird überflüssig. Daher kann auch der Graben von vornherein relativ schmal gehalten werden.
kein wasserdichter Verbau notwendig
Optimales Rohrauflager: Rohre liegen satt auf und unterliegen keinen Punktbelastungen.
Sichere und hohlraumfreie Umhüllung: Die Rohre werden komplett ummantelt.
Geringerer Platzbedarf: Baustellenbezogene Bereitstellungsflächen werden überflüssig, was die Akzeptanz bei Anwohnern zusätzlich steigert.
Flüssigboden ist grundsätzlich pumpbar, daher ist Bauen mit Flüssigboden auch an schwer zugänglichen Stellen möglich.
keine Wasserhaltung und Grundwasserabsenkung erforderlich
Viele Flüssigböden punkten auch beim Wurzelschutz.
Bereits nach wenigen Stunden kann eine relativ hohe Tragfähigkeit erreicht werden; der Boden kann schnell wieder bebaut werden. Außerdem ist Flüssigboden leicht wieder lösbar.

Dank der schmalen Grabenbreite ist der Tiefbau mit Flüssigboden selbst in den engsten Straßenabschnitten möglich. | Foto: RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden e.V.

Nachteile von Flüssigboden

Auftrieb gerade von leichten Rohren – allerdings gibt es für dieses Problem Auftriebssicherungen, z.B. in Form von Schotts oder Sicherungen mit Spanngurtfixierung.
Bereitstellung von Zugabewasser und Compounds auf der Baustelle
Ziehen des Verbaus kann zu Oberflächenbrüchen führen, wenn nicht der genaue Zeitpunkt eingehalten wird

Was kostet Flüssigboden?

Grundsätzlich ist die Herstellung und der Einbau von Flüssigboden teuer als die herkömmliche Grabenverfüllung. Allerdings stehen dem die o.g. Kostenvorteile entgegen, so dass das Flüssigbodenverfahren vergleichsweise wirtschaftlich ist. Auf die Kosten haben mehrere Faktoren Einfluss, z.B. die Art der Herstellung, die Rezeptur oder auch Besonderheiten beim Einbau (z.B. Einbau unter Wasser).

Herstellung und Transport von Flüssigboden

Man unterscheidet zwischen Flüssigbodenschaufeln, mobilen Mischanlagen, teilmobile Mischanlagen und stationäre Mischanlagen. Auch aus Transport-Betonwerken kann Flüssigboden geliefert werden (v.a. bei großen Tagesmengen). Wichtig: Die Mischanlagen müssen die Dosiergenauigkeit nach der jeweiligen Rezeptur gewährleisten.

Mobile Mischanlagen für Flüssigboden

Unter die mobilen Mischanlagen kann man zunächst die Kleinanlagen sowie die Flüssigbodenschaufeln fassen, mit denen man kleinere Mengen wirtschaftlich vor Ort herstellen kann. Eine solche Mischschaufel mischt schnell und just in time sowohl Sand und Kies als auch bindige Böden.

Ansonsten befindet sich die Mischanlage in einem Fahrzeug. Die Herstellung erfolgt direkt an der Baustelle oder der Flüssigboden wird per Fahrmischer zum Einsatzort transportiert.

Einbringen von Flüssigboden, der mithilfe einer mobilen Mischanlage aufbereitet wurde | Foto: Ingenieurgesellschaft Prof. Dr.-Ing. E. Macke mbh

Semimobile Mischanlagen für Flüssigboden

Semimobile Mischanlagen, z.B. Flüssigboden-Kompaktanlagen, werden in Baustellennähe platziert und können umgesetzt werden. Meist gelangt der Flüssigboden per Fahrzeug zur Baustelle.

Kompaktanlage auf dem Gelände der Firma Nordmineral im Einsatz | Foto: FiFB Leipzig

Stationäre Mischanlagen für Flüssigboden

Die Anforderungen an stationäre Mischanlagen unterscheiden sich nicht zu jenen bei mobilen Anlagen. Stationäre Anlagen befinden sich nicht unmittelbar bei der Baustelle, sondern an einem zentralen (regionalen) Ort, von dem aus Flüssigboden abtransportiert wird.

Einbau des Flüssigbodens in den Leitungsgraben

Der fertig gemischte Flüssigboden wird in den Graben eingebracht, i.d.R. direkt vom Fahrmischer aus über eine Rutsche/Schlauch. Grundsätzlich kann in geeigneten Einbausituationen auch mit Pumptechnik gearbeitet werden. Ggf. werden Auflagerbänke und Auftriebssicherungen verwendet. Der Flüssigboden umschließt alle Hohlräume und auch die Rohre im Zwickelbereich. Etwaige Steine werden eingebunden.

Auch unter Wasser kann Flüssigboden eingebaut werden. Im Falle des Einbaus an einem Hang (abwärts) können Sperren genutzt werden, der Flüssigboden wird dann abschnittsweise von Sperre zu Sperre eingebaut.

Einbau von Flüssigboden auf einer Baustelle in Tübingen | Foto: Olaf Stolzenburg

Direkt nach dem Verfüllen wird der in der Planungsphase festgelegte Verbau gezogen, also noch in flüssigem Zustand. So können noch bestehende Räume wie die Verbauspur abschließend verfüllt werden. Der genaue Zeitpunkt ist (wie oben erwähnt) rezepturabhängig einzuhalten, was durch spezielle Messvorrichtungen gewährleistet werden kann. Wird er zu früh gezogen, kann der Graben in sich zusammenfallen; wird er zu spät gezogen, können Risse entstehen.

Nach dem Einbau wird der Flüssigboden schon nach kurzer Zeit – innerhalb weniger Stunden, je nach Ortsbedingungen – trocken (fest) und kann nach einer Ruhezeit von i.d.R. 48 Stunden überbaut werden. Trocknungs- und Ruhezeiten sind unbedingt einzuhalten, damit die chemischen Prozesse nicht unterbrochen werden. Andernfalls drohen irreparable Schäden, wodurch der Boden wieder ausgebaut werden muss.

Schwimmende Verlegung: Einbau eines Abwasserrohres bei erhöhtem Grundwasser mittels RSS-Rohrverlegehilfe in Flüssigboden. | Foto: FiFB Leipzig

Qualität und Qualitätssicherung bei Flüssigboden

Im Jahr 2020 hat das IKT einen Warentest zu Flüssigböden im Kanalbau durchgeführt. Das Ergebnis: Grundsätzlich haben die Flüssigböden gut abgeschnitten, aber zwei Flüssigböden patzten bei Kriterien, die vom eingesetzten Projekt-Lenkungskreis als essenziell für eine Verwendung im Kanalbau festgelegt wurden.

Qualitätskriterien können u.a. sein (je nach Anwendungsbereich)

Fließfähigkeit
Begehbarkeit/Tragfähigkeit
Überbaubarkeit (wie schnell nach Einbau?)
Schutz gegen Wurzeleinwuchs
Wärmeleitfähigkeit
Wiederaushubfähigkeit und Wiederverwertbarkeit

Beim Neubau des Albvorlandtunnels für die neue Bahnstrecke Wendlingen–Ulm lieferte Fischer Weilheim rund 4.500 m3 Flüssigboden. Die bis zu 12 m tiefen Arbeitsräume ließen sich mit Flüssigboden schnell und einfach verfüllen. | Foto: Fischer Weilheim GmbH & Co. KG

Flüssigboden ist noch nicht genormt. Umso wichtiger ist es, die Richtlinien der Eigen- und Fremdüberwachung einzuhalten (vgl. auch DWA-A 139).

Die Eigenüberwachung dient zur Überprüfung, ob die einzelnen Prozesse eingehalten wurden. Eine Dokumentation ist dringend erforderlich. Der Güteschutz Kanalbau hat einen Leitfaden Eigenüberwachung Flüssigboden herausgebracht, der obligatorisch ist für seine Gütezeicheninhaber der Beurteilungsgruppen AK1, AK2 und AK3 bei Einbau und Prüfung von Flüssigboden auf der Baustelle ab einer Einbaumenge von >50 m³ Flüssigboden.

Güte- bzw. Qualitätszeichen speziell für Flüssigboden verleihen die Bundesqualitätsgemeinschaft Flüssigböden e.V. (BQF) sowie die RAL Gütesicherung Flüssigboden (RAL GZ 507), sofern die erforderlichen Eignungsnachweise erbracht werden (hier ein Beispiel zum Durchlaufen eines BQF-Zertifizierungsverfahrens). Außerdem müssen sich Qualitäts- bzw. Gütezeicheninhaber einer Eigen- und Fremdüberwachung unterziehen. Näheres regeln die BQF-Qualitätsrichtlinie und die Güte- und Prüfbestimmungen der Gütesicherung Flüssigboden.

Die neue Ersatzbaustoffverordnung (s.o.) dürfte die Anforderungen an die Qualitätssicherung und damit den Aufwand für Gütezeicheninhaber erhöhen.